CN116404711A - 电池用电设备及其脉冲电源控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种电池用电设备及其脉冲电源控制方法，所述方法包括：根据外部电源和设备电池的连接状态、及外部电源电压、设备电池电压及***电源电压判断当前的电源控制模式；在外部电源供电模式下，通过第一控制端向连接于外部电源和设备***电源端之间的第一供电电路输出第一脉冲控制信号，控制所述第一供电电路切换至导通，根据实时的***电源电压之间的大小，调节所述第一脉冲控制信号的占空比；在电池充电模式下，通过第二控制端向连接于外部电源和设备电池之间的充电电路输出第二脉冲控制信号，控制所述充电电路切换至导通，根据设备电池的实时剩余电量以及实时的设备电池电压的大小，调节所述第二脉冲控制信号的占空比。

Description

电池用电设备及其脉冲电源控制方法

技术领域

本申请涉及电路技术领域，尤其涉及一种电池用电设备及其脉冲电源控制方法。

背景技术

目前，市面上各种自带可充电电池的用电设备的类型越来越丰富。用电设备的电源电路通常分为对可充电电池的充、放电进行管理的充电控制芯片，以及在连接外部电源时，通过对外部电源进行电源转换以提供用电设备工作所需电能的电源控制芯片。在未连接外部电源的场景下，充电控制芯片控制可充电电池释放电能为用电设备提供工作所需电能；而在连接外部电源的场景下，优先通过电源控制芯片利用外部电源来为用电设备提供工作所需电能，同时，充电控制芯片在可充电电池电量不足的情况下，利用外部电源对可充电电池进行充电以为下一次电池供电做准备，如此，不仅可以满足多种场景的使用，也可尽量地延长用电设备的整体工作时长。

然而，上述已知的电源电路的方案中，需要利用充电控制芯片和电源控制芯片两路协同工作，不利于电路结构简化，往往需要占用用电设备更多的内部空间，而且电路工作中故障率更高，在用电设备的电源电路控制策略的设计方案中，需要考虑到充电控制芯片和电源控制芯片的配合，不利于控制策略方面的升级优化。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本申请实施例提供一种有利于结构简化、减小占用空间且便于升级优化的电池用电设备及其脉冲电源控制方法。

本申请实施例第一方面，提供一种脉冲电源控制方法，包括：

通过与外部电源采样电路、电池电压采样电路和***电压采样电路连接的输入端接收当前的外部电源电压、设备电池电压及***电源电压；

根据所述外部电源电压、设备电池电压及***电源电压，判断外部电源和设备电池的连接状态；

根据所述外部电源和设备电池的连接状态、以及所述外部电源电压、设备电池电压及***电源电压判断当前的电源控制模式；

若所述外部电源和设备电池均为连接状态、且外部电源电压高于***所需电压，确定当前满足外部电源供电模式的开启条件，在所述外部电源供电模式下，通过第一控制端向连接于外部电源和设备***电源端之间的第一供电电路输出第一脉冲控制信号，控制所述第一供电电路切换至导通，根据实时的***电源电压之间的大小，调节所述第一脉冲控制信号的占空比；

若所述外部电源和设备电池均为连接状态、外部电源电压高于***所需电压、且设备电池电压低于电量阈值，确定当前同时满足电池充电模式的开启条件，在所述电池充电模式下，通过第二控制端向连接于外部电源和设备电池之间的充电电路输出第二脉冲控制信号，控制所述充电电路切换至导通，根据设备电池的实时剩余电量以及实时的设备电池电压的大小，调节所述第二脉冲控制信号的占空比。

第二方面，提供一种电池用电设备，包括可充电电池、***工作电路及电源电路；所述电源电路包括主控制器、与所述主控制器连接的充电电路、第一供电电路和第二供电电路、以及与所述主控制器连接的***电压采样电路、电池电压采样电路和外部电源采样电路；

所述充电电路包括与设备电池连接充电输出端、与所述主控制器连接的第一受控端及与外部电源连接的电源输入端；

所述第一供电电路包括与设备***电源端连接的第一供电输出端，与所述主控制器连接的第二受控端及与所述外部电源连接的供电输入端；

所述第二供电电路包括与所述设备***电源端连接的第二供电输出端，与所述外部电源连接的第三受控端及与所述设备电池连接的电池输入端；

所述***电压采样电路与所述设备***电源端连接，所述主控制器通过所述***电压采样电路检测所述设备***电源端的电压；所述电池电压采样电路与所述设备电池连接，所述主控制器通过所述电池采样电路检测所述设备电池的电压；所述外部电源采样电路与所述外部电源连接，所述主控制器通过所述外部电源采样电路检测所述外部电源的电压；

所述主控制器用于执行本申请任一实施例所述的脉冲电源控制方法。

上述实施例所提供的脉冲电源控制方法，通过外部电源采样电路、电池电压采样电路和***电压采样电路分别实时地采集外部电源电压、设备电池电压及***电源电压，结合电池用电设备与外部电源、设备电池的连接状态，通过主控制器统一地实现多种电源控制模式，如此，通过单一的主控制器即可实现外部电源对用电设备的供电控制、以及实现对可充电电池的充/放电控制，电路结构整体更加简单，可以有效减小电源电路所需占用用电设备的内部空间；且方便实现用电设备内电源控制策略的升级优化，可有效地减小电源电路工作的故障率。其次，外部电源供电模式和电池充电模式下，主控制器分别可以根据实时采样得到***电源电压和设备电池电压，对外部电源供电输出和充电输出进行动态的调节，实现电源电路可以适配各种不同用电设备内***工作电路的用电需求、以及适合不同用电设备内不同容量设备电池的充电需求，应用范围更广，而且更加安全可靠。

上述实施例中，电池用电设备与对应的脉冲电源控制方法实施例属于同一构思，从而分别与对应的脉冲电源控制方法实施例具有相同的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为一实施例中脉冲电源控制方法的流程图；

图2为一实施例中外部电源供电模式的控制逻辑图；

图3为一实施例中脉冲电源控制方法的控制逻辑图；

图4为一实施例中电池用电设备的电源电路的示意图；

图5为一实施例中电池用电设备的电源电路的电路结构图。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本申请技术方案做进一步的详细阐述。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明的实现方式。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，为本申请一实施例提供的一种脉冲电源控制方法，包括：

S101，通过与外部电源采样电路、电池电压采样电路和***电压采样电路连接的输入端接收当前的外部电源电压、设备电池电压及***电源电压；

S103，根据所述外部电源电压、设备电池电压及***电源电压，判断外部电源和设备电池的连接状态；

S105，根据所述外部电源和设备电池的连接状态、以及所述外部电源电压、设备电池电压及***电源电压判断当前的电源控制模式；

S107，若所述外部电源和设备电池均为连接状态、且外部电源电压高于***所需电压，确定当前满足外部电源供电模式的开启条件，在所述外部电源供电模式下，通过第一控制端向连接于外部电源和设备***电源端之间的第一供电电路输出第一脉冲控制信号，控制所述第一供电电路切换至导通，根据实时的***电源电压之间的大小，调节所述第一脉冲控制信号的占空比；

S109，若所述外部电源和设备电池均为连接状态、外部电源电压高于***所需电压、且设备电池电压低于电量阈值，确定当前同时满足电池充电模式的开启条件，在所述电池充电模式下，通过第二控制端向连接于外部电源和设备电池之间的充电电路输出第二脉冲控制信号，控制所述充电电路切换至导通，根据设备电池的实时剩余电量以及实时的设备电池电压的大小，调节所述第二脉冲控制信号的占空比。

上述实施例中，脉冲电源控制方法通过外部电源采样电路、电池电压采样电路和***电压采样电路分别实时地采集外部电源电压、设备电池电压及***电源电压，再结合电池用电设备与外部电源、设备电池的连接状态，通过主控制器统一地实现多种电源控制模式，如此，通过单一的主控制器即可实现外部电源对用电设备的供电控制、以及实现对可充电电池的充/放电控制，电路结构整体更加简单，可以有效减小电源电路所需占用用电设备的内部空间；且方便实现用电设备内电源控制策略的升级优化，可有效地减小电源电路工作的故障率。其次，外部电源供电模式和电池充电模式下，主控制器分别可以根据实时采样得到***电源电压和设备电池电压，对外部电源供电输出和充电输出均可以进行动态的调节，实现电源电路可以适配各种不同用电设备内***工作电路的用电需求、以及适合不同用电设备内不同容量设备电池的充电需求，应用范围更广，而且更加安全可靠。

可选的，所述脉冲电源控制方法还包括：

若外部电源未连接、设备电池为连接状态；或，所述外部电源和设备电池均为连接状态且外部电源电压低于***所需电压，确定当前满足电池供电模式的开启条件，在所述电池供电模式下，连接于设备电池和设备***电源端之间的第二供电电路切换至导通，设备电池通过所述第二供电电路提供***电源电压。

其中，通过设备电池进行供电的情况包括未连接外部电源的情况、或者虽然连接有外部电源，且所连接的外部电源与电池用电设备的***所需电压不匹配的情况。第二供电电路设置为检测到未连接有外部电源、或检测到外部电源与***所需电压不匹配时触发切换至导通状态。

可选的，在所述外部电源供电模式下，所述根据实时的***电源电压之间的大小，调节所述第一脉冲控制信号的占空比，包括：

判断当前的***电源电压是否高于***所需电压；

若高于***所需电压，控制减小所述第一脉冲控制信号的占空比；

若低于***所需电压，控制增加所述第一脉冲控制信号的占空比；

若与***所需电压相等，保持所述第一脉冲控制信号不变。

主控制器通过***电压采样电路采集实时的***电源电压，根据实时的***电源电压与***所需电压之间的大小，动态地调节第一脉冲控制信号的占空比，由此动态地调节电源电路通过第一供电电路向电池用电设备的***工作电路输出的电压大小，一方面可以对电池用电设备实现过压保护功能，另一方面电源电路可以去适配不同类型的电池用电设备，安全地满足不同类型的电池用电设备的***工作电路的供电需求，第一供电电路设计为脉冲供电电路，也极大地便利了主控制器实现更丰富的电源控制策略。

可选的，在所述外部电源供电模式下，所述根据实时的***电源电压之间的大小，调节所述第一脉冲控制信号的占空比，包括：

确定当前的***电源电压与***所需电压之间的差值，根据所述差值计算调节比例或调节幅值，按照所述调节比例或调节幅值相应地增加或减小所述第一脉冲控制信号的占空比。

在电池用电设备的使用过程中，主控制器通过***电压采样电路采集实时的***电源电压，根据实时采集到的***电源电压与***所需电压之间的差值来计算调节比例或调节幅值，按照调节比例相应地增加或减小第一脉冲控制信号的占空比，或按照调节幅值相应地增减或减小第一脉冲控制信号的占空比。

在一些实施例中，在所述电池充电模式下，所述根据设备电池的实时剩余电量以及实时的设备电池电压的大小，调节所述第二脉冲控制信号的占空比，包括：

判断设备电池的实时剩余电量所处电量区间，根据所述电量区间选定对设备电池的充电阶段；所述充电阶段包括：预充阶段、快充阶段和浮充阶段；

根据对应充电阶段动态地调节所述第二脉冲控制信号的占空比。

在电池充电模式下，将主控制器对设备电池的充电控制策略划分为多个充电阶段，对不同充电阶段采用不同的第二脉冲控制信号的输出方式，确保对设备电池进行充电的安全和高效。主控制器按照预设的频率检测设备电池的实时剩余电量，判断设备电池的实时剩余电量所处电量区间，按照电量区间将对设备电池的充电阶段分为预充阶段、快充阶段和浮充阶段，利用快充阶段内主控制器的脉冲控制信号的动态调节确保对设备电池的充电效率，在快充阶段后设置浮充阶段，可以提升充电安全性。

可选的，所述根据对应充电阶段动态地调节所述第二脉冲控制信号的占空比，包括：

若当前充电阶段为预充阶段，通过所述第二控制端输出第一占空比的所述第二脉冲控制信号；

若当前充电阶段为快充阶段，通过所述第二控制端输出第二占空比的所述第二脉冲控制信号，判断当前的设备电池电压所处电压区间，根据所述电压区间动态地调节所述第二占空比；

若当前充电阶段为浮充阶段，通过第二控制端输出第三占空比的所述第二脉冲控制信号；其中，所述第一占空比小于所述第三占空比，所述第三占空比小于所述第二占空比。

请结合参阅图2和图3，设置第二控制端输出第一占空比的第二脉冲控制信号的预充阶段，输出占空比小电流的充电电流，通过预充可以提升快充阶段的充电安全性。设置在快充阶段，第二控制端输出占空比可动态调整的第二脉冲控制信号，在电池充电模式下，主控制器可以每秒对设备电池的实时充电电压大小进行一次检测，根据实时的设备电池电压所处的电压区间，以相应地增加或者减小第二控制端输出的第二脉冲控制信号的第二占空比，确保快充阶段的充电高效性。设置在快充阶段内，在预设时长内持续检测到电池的实时剩余电量达到第一设定值时进入到浮充阶段，通过持续输出稳定的小电流直至充满，避免电池过充，提升电池充电过程的安全性。电池充电模式下，还设置有充满阶段，主控制器在预设时长内持续检测到设备电池的实时剩余电量达到第二设定值时，则第二控制端停止输出第二脉冲控制信号。其中，第二设定值大于第一设定值，且第二设定值通常略小于电池容量阈值。

请参阅图4和图5，为本申请一实施例提供的电池用电设备，包括可充电电池、***工作电路及电源电路；其中，可充电电池即为本申请实施例中所述的设备电池，本申请实施例中所述的设备***电源端即为***工作电路的电源输入端。所述电源电路包括主控制器10、与所述主控制器10连接的充电电路12、第一供电电路13和第二供电电路14、以及与所述主控制器10连接的***电压采样电路15、电池电压采样电路16和外部电源采样电路17；所述充电电路12包括与设备电池18连接充电输出端121、与所述主控制器10连接的第一受控端A6及与外部电源11连接的电源输入端VBUS_USB；所述第一供电电路13包括与设备***电源端SYS_PWR连接的第一供电输出端，与所述主控制器10连接的第二受控端B7及与所述外部电源11连接的供电输入端131；所述第二供电电路14包括与所述设备***电源端SYS_PWR连接的第二供电输出端，与所述外部电源11连接的第三受控端141及与所述设备电池18连接的电池输入端；所述***电压采样电路15与所述设备***电源端SYS_PWR连接，所述主控制器10通过所述***电压采样电路15检测所述设备***电源端SYS_PWR的电压；所述电池电压采样电路16与所述设备电池18连接，所述主控制器10通过所述电池采样电路检测所述设备电池18的电压；所述外部电源采样电路17与所述外部电源11连接，所述主控制器10通过所述外部电源采样电路17检测所述外部电源11的电压。

电池用电设备，是指自带可充电电池的电子设备、电气设备等。电源电路可以集成地设置于电池用电设备的内部，电池用电设备的表面可以形成有一个用于与外部电源11连接的外部电源接口，所述外部电源接口类型可以是USB、typc-C等已知的标准接口类型。充电电路12的电源输入端VBUS_USB、以及第一供电电路13的供电输入端131均与所述外部电源接口电连接。设备电池18可以是装设于电池用电设备内部的电池槽内的可充电锂电池包，充电电路12的充电输出端121与设备电池18的正极连接。

电池用电设备内设有***工作电路，设备***电源端SYS_PWR是指***工作电路的电源输入端。其中，设备***电源端SYS_PWR与第一供电输出端连接，可通过第一供电电路13与外部电源11连接，电池用电设备通过外部电源接口接通外部电源11时，电池用电设备的***工作电路可以通过外部电源11、第一供电电路13来获得工作所需电能。设备***电源端SYS_PWR与第二供电输出端连接，可通过第二供电电路14与设备电池18连接，电池用电设备未接外部电源11的情况下，电池用电设备的***工作电路可以通过设备电池18、第二供电电路14来获得工作所需电能。

主控制器10包括分别与充电电路12和第一供电电路13的受控端连接的独立的控制端，可以对充电电路12和第一供电电路13进行独立的控制，主控制器10也包括与设备电池18连接的控制端，通过单一的主控制器10可根据多路采样电路实时采样结果，准确高效地实现对电池用电设备的外部电源供电、电池供电及电池充电的统一控制。

上述实施例中，电池用电设备通过主控制器10分别与充电电路12、第一供电电路13和第二供电电路14连接，且主控制器10分别通过***电压采样电路15、电池电压采样电路16和外部电源采样电路17采集设备***电源端SYS_PWR、设备电池18和外部电源11的实时电压，如此，主控制器10可以通过实时检测到的设备***电源端SYS_PWR、设备电池18和外部电源11的实时电压的情况，识别用电设备当前是否连接有外部电源11以及设备电池18的剩余电量等状态，统一地控制充电电路12、第一供电电路13和第二供电电路14的工作，通过单一的主控制器10即可实现外部电源11对用电设备的供电控制、以及实现对可充电电池的充/放电控制，电路结构整体更加简单，可以有效减小电源电路所需占用用电设备的内部空间；且主控制器10利用多路采样电路分别采集的实时电压实现用电设备内的充电和供电多路控制，方便实现用电设备内电源策略的升级优化，可有效地减小电源电路工作的故障率。

其中，所述设备电池18和所述充电输出端121之间连接的结点与所述主控制器10的电源端连接形成第一供电支路，所述外部电源11与所述主控制器10的所述电源端VDD连接形成第二供电支路；所述第一供电支路中设有第一单向二级管D3，所述第二供电支路中设有第二单向二级管D1。其中，第一单向二级管D3用于限制设备电池18与主控制器10之间的第一供电支路中的电流方向，第二单向二级管D1用于限制外部电源11与主控制器10之间的第二供电支路中的电流方向，第一供电支路和第二供电支路通过主控制器10的电源端VDD共同连接而相互连通，通过各自支路中单向二级管的设置，可以防止外部电源11和设备电池18之间电流反串。其中，所述第二供电支路包括串联连接于所述外部电源11和接地端之间的所述第二单向二级管D1、限流电阻R15和稳压二级管D4；所述限流电阻R15和所述稳压二级管D4之间连接的结点与所述主控制器10的所述电源端VDD连接。当外部电源11向电池用电设备供电时，外部电源11通过第二供电支路向主控制器10提供工作电压，限流电阻R15和稳压二级管D4具有限压的作用，可以防止过压损坏主控制器10。

在一些实施例中，所述充电电路12包括依序连接的第一三极管Q1和第一场效应管Q4；所述第一三极管Q1的基极作为所述第一受控端A6，集电极与所述第一场效应管Q4的栅极连接，发射极与接地端连接；所述第一场效应管Q4的源极与所述外部电源11连接，漏极用于与设备电池18连接。主控制器10与第一受控端A6连接的控制端可以根据当前是否开启充电电路12向设备电池18进行充电的情况，输出高电平信号/低电平信号到第一三极管Q1的基极，从而控制第一三极管Q1和第一场效应管Q4导通/截止，进而外部电源11可通过充电电路12向设备电池18进行充电/关闭充电。其中，主控制器10的控制端与第一三极管Q1的基极之间、以及第一三极管Q1的基极和发射极之间分别串联设有保护电阻，使得主控制器10的控制端输出高电平信号的情况下可确保第一三极管Q1可以顺利导通。第一三极管Q1的集电极和第一场效应管Q4的栅极之间、以及第一三极管Q1的集电极和第一场效应管Q4的源极之间分别串联设有保护电阻，以使得第一三极管Q1顺利导通的情况下，第一场效应管Q4的栅极获得反偏的栅极压差以确保第一场效应管Q4可以顺利导通。

请结合参阅图3和图5，在一个可选的具体示例中，主控制器10对设备电池18实现脉冲充电控制的流程主要如下：当主控制器10检测到电池电压低于2.5V时(非充电状态检测)，主控制器10向第一受控端A6输出约2％-5％占空比的脉冲，小电流对电池进行充电。当主控制器10检测到电池的实时电压大于或等于2.5V时(非充电状态检测)，进入快充状态，根据电池电压(边充电边检测，充电时检测到的VBAT比实际电压要高)变化控制实时动态调节向第一受控端A6输出的脉冲控制信号(例：VBAT>4.2V就降低占空比，反之提高占空比，使SYS_PWR保持在4.2V)占空比，控制第一场效应管Q4对电池进行快速充电。当主控制器10检测到电池电压大于或等于4.0V时(非充电状态检测)，将输出约快充阶段的1/8占空比的脉冲控制信号到第一场效应管Q4，小电流充电直至电池电压升高到4.2V，完成充电过程。在电池充电模式下，每充电1秒种后，主控制器10停止充电用于检测设备电池的实际电压。然后恢复充电，如此循环。

其中，所述充电电路12还包括与所述充电输出端121连接的第一低通滤波电路；所述第一低通滤波电路包括串联连接于所述第一场效应管Q4的漏极和接地端之间的第一滤波电阻R20和第一滤波电容C24，所述第一滤波电阻R20和所述第一滤波电容C24之间连接的结点作为所述充电输出端121。其中，充电输出端121可以形成为与设备电池18的正极电连接的一个触点，第一低通滤波电路设置于第一场效应管Q4的漏极和充电输出端121之间，可以让充电电路12在工作过程中，外部电源11通过第一场效应管Q4后向设备电池18输出的充电电压更稳定。其中，充电电路12采用第一三极管Q1和第一场效应管Q4串联导通的设计，主控制器10可以通过控制端向第一受控端A6输出脉冲控制信号，以通过第一场效应管Q4输出脉冲充电信号，可以根据实际应用需求来调节充电电压。

在一些实施例中，所述第一供电电路13包括依序连接的第二三极管Q2和第二场效应管Q5；所述第二三极管Q2的基极作为所述第二受控端B7，集电极分别通过第一分压电阻R17与所述第二场效应管Q5的栅极连接和通过第二分压电阻R2与所述第二场效应管Q5的源极连接，所述第二场效应管Q5的漏极作为所述第一供电输出端，所述第二分压电阻R2与所述源极之间连接的结点作为所述供电输入端131。其中，供电输入端131可以形成为与连接外部电源11的外部电源接口电连接的一个触点，当电池用电设备与外部电源11连接时，则供电输入端131处可以获得高电压。主控制器10的控制端和第二三极管Q2的基极之间、以及第二三极管Q2的基极和发射极之前分别串联设有保护电阻，使得主控制器10的控制端输出高电平信号的情况下可确保第二三极管Q2可以顺利导通。第二场效应管Q5的栅极和源极中第一分压电阻R17和第二分压电阻R2的设置，使得第二三极管Q2顺利导通的情况下，第二场效应管Q5的栅极可以获得合适大小的反偏栅极压差以确保第二场效应管Q5可以顺利导通。

其中，所述第一供电电路13还包括与所述第一供电输出端连接的第二低通滤波电路；所述第二低通滤波电路包括串联连接于所述第二场效应管Q5的漏极和接地端之间的第二滤波电阻R21和第二滤波电容C25，所述第二滤波电阻R21和所述第二滤波电容C25之间连接的结点作为所述第一供电输出端。第一供电输出端与电池用电设备的***工作电路的电源端电连接，第二低通滤波电路设置于第二场效应管Q5的漏极和第一供电输出端之间，可以让电池用电设备与外部电源11连接时，外部电源11可通过第一供电电路13向***工作电路进行供电，外部电源11通过第二场效应管Q5后向设备电池18输出的供电电压更稳定。其中，第一供电电路13采用第二三极管Q2和第二场效应管Q5串联导通的设计，主控制器10可以通过控制端向第二受控端B7输出脉冲控制信号，以通过第二场效应管Q5输出脉冲电源信号，可以根据实际应用需求来获得合适大小的***工作电压。

在一些实施例中，所述第二供电电路14包括第三场效应管Q3；所述第三场效应管Q3的栅极作为所述第三受控端141，漏极作为所述电池输入端，用于与所述设备电池18的正极连接，且漏极与所述设备电池18的正极之间连接的结点与所述充电输出端连接，源极作为所述第二供电输出端。其中，第三受控端141可以形成为与外部电源接口电连接的一个触点。第三受控端141通过下拉电阻R5与接地端连接，且与连接于外部电源11和主控制器10的电源端VDD之间的第二供电支路连接。设备电池18的正极与主控制器的控制端A5之间串联设有用于指示充电状态的指示灯D2和限流电阻R3，可以通过指示灯对设备电池18的剩余电量进行指示或对是否处于充电状态进行指示。其中，第三场效应管Q3的漏极与充电电路12的充电输出端121连接，当电池用电设备与外部电源11连接的情况下，若设备电池18的剩余电量低于某个设定值时，外部电源11可通过充电输出端121向设备电池18充电；且外部电源11可向***工作电路供电；当电池用电设备未与外部电源11连接的情况下，第三场效应管Q3的栅极电压被下拉电阻R5拉低而导通，则设备电池18可分别通过第一供电支路向主控制器10提供工作电压，且通过第三场效应管Q3向***工作电路提供工作电压。

在一些实施例中，所述***电压采样电路15包括串联连接于所述设备***电源端SYS_PWR和接地端之间的第一采样电阻R6和第二采样电阻R7，所述第一采样电阻R6和所述第二采样电阻R7之间连接的结点与所述主控制器10连接；所述电池电压采样电路16包括串联连接于所述设备电池18的正极和接地端之间的第三采样电阻R8和第四采样电阻R9，所述第三采样电阻R8和所述第四采样电阻R9之间连接的结点与所述主控制器10连接；所述外部电源采样电路17包括串联连接于所述外部电源11和接地端之间的第五采样电阻R10和第六采样电阻R11，所述第五采样电阻R10和所述第六采样电阻R11之间连接的结点与所述主控制器10连接。主控制器10包括分别与电池电压采样电路16、外部电源采样电路17和***电压采样电路15连接的三个输入端，可以独立且实时地检测到当前电池用电设备工作状态下的电源电路状态，包括：当前是否连接有外部电源11，当前设备电池18的剩余电量情况，当前为设备电池18为***工作电路供电的状态或外部电源11为***工作电路供电的状态，当前是否为外部电源11向设备电池18充电的状态等，便于主控制器10能够根据多个采样电路的采样结果，选择充电电路12、第一供电电路13和第二供电电路14中当前需要开启的目标电路，通过与该目标电路的受控端连接的控制端输出控制信号，实现通过主控制器10对外部电源11对用电设备的供电以及对可充电电池的充/放电的精准、统一的控制。

请结合参阅图3和图5，在一个可选的具体示例中，对外部电源11的供电过压保护控制的流程主要如下：当连接外部电源11时，外部电源电压VBUS_USB会直接将第三场效应管Q3的栅极电压拉高使其截止，防止设备***电源端SYS_PWR直接向电池过电。当未接电池且外部电源电压VBUS_USB电压低于设定阀值时，主控制器10向第二受控端B7输出高电平，第二三极管Q2导通从而将第二场效应管Q5的栅极拉低使其导通，外部电源电压VBUS_USB电源经第二场效应管Q5到设备***电源端SYS_PWR，给***工作电路供电。当外部电源电压VBUS_USB小于等于电池电压时，主控制器10向第二受控端B7输出低电平，第二三极管Q2截止，外部电源电压VBUS_USB通过第二分压电阻R2将第二场效应管Q5的栅极拉高使其截止，防止电池VBAT向外部电源接口VBUS_USB过电。当外部电源电压VBUS_USB大于电池电压时，主控制器10根据设备***电源端SYS_PWR的实时电压情况输出不同占空比的PWM信号，向第二受控端B7输出控制第二三极管Q2和第二场效应管Q5进入开关状态对***工作电路供电，从而实现动态调节(如：SYS_PWR>4.3V就降低占空比，反之提高占空比，使SYS_PWR保持在4.3V)输出到设备***电源端SYS_PWR的电压。

其中，外部电源11可以选自如下之一：USB接口连接的市电电源、USB接口连接的其它电子设备、充电桩。可充电电池可以是相对固定地装设于电池用电设备内，也可以相对可拆卸地安装于电池用电设备的电池槽内；可充电电池可以是锂电池包，或电池组。电池用电设备的外表面设有外部电源接口，外部电源接口的类型可以选自常见的标准接口类型。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围之内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种脉冲电源控制方法，其特征在于，包括：

通过与外部电源采样电路、电池电压采样电路和***电压采样电路连接的输入端接收当前的外部电源电压、设备电池电压及***电源电压；

根据所述外部电源电压、设备电池电压及***电源电压，判断外部电源和设备电池的连接状态；

根据所述外部电源和设备电池的连接状态、以及所述外部电源电压、设备电池电压及***电源电压判断当前的电源控制模式；

若所述外部电源和设备电池均为连接状态、且外部电源电压高于***所需电压，确定当前满足外部电源供电模式的开启条件，在所述外部电源供电模式下，通过第一控制端向连接于外部电源和设备***电源端之间的第一供电电路输出第一脉冲控制信号，控制所述第一供电电路切换至导通，根据实时的***电源电压之间的大小，调节所述第一脉冲控制信号的占空比；

若所述外部电源和设备电池均为连接状态、外部电源电压高于***所需电压、且设备电池电压低于电量阈值，确定当前同时满足电池充电模式的开启条件，在所述电池充电模式下，通过第二控制端向连接于外部电源和设备电池之间的充电电路输出第二脉冲控制信号，控制所述充电电路切换至导通，根据设备电池的实时剩余电量以及实时的设备电池电压的大小，调节所述第二脉冲控制信号的占空比。

2.如权利要求1所述的脉冲电源控制方法，其特征在于，还包括：

若外部电源未连接、设备电池为连接状态；或，所述外部电源和设备电池均为连接状态且外部电源电压低于***所需电压，确定当前满足电池供电模式的开启条件，在所述电池供电模式下，连接于设备电池和设备***电源端之间的第二供电电路切换至导通，设备电池通过所述第二供电电路提供***电源电压。

3.如权利要求1所述的脉冲电源控制方法，其特征在于，在所述外部电源供电模式下，所述根据实时的***电源电压之间的大小，调节所述第一脉冲控制信号的占空比，包括：

判断当前的***电源电压是否高于***所需电压；

若高于***所需电压，控制减小所述第一脉冲控制信号的占空比；

若低于***所需电压，控制增加所述第一脉冲控制信号的占空比；

若与***所需电压相等，保持所述第一脉冲控制信号不变。

4.如权利要求1所述的脉冲电源控制方法，其特征在于，在所述外部电源供电模式下，所述根据实时的***电源电压之间的大小，调节所述第一脉冲控制信号的占空比，包括：

确定当前的***电源电压与***所需电压之间的差值，根据所述差值计算调节比例或调节幅值，按照所述调节比例或调节幅值相应地增加或减小所述第一脉冲控制信号的占空比。

5.如权利要求1所述的脉冲电源控制方法，其特征在于，在所述电池充电模式下，所述根据设备电池的实时剩余电量以及实时的设备电池电压的大小，调节所述第二脉冲控制信号的占空比，包括：

判断设备电池的实时剩余电量所处电量区间，根据所述电量区间选定对设备电池的充电阶段；所述充电阶段包括：预充阶段、快充阶段和浮充阶段；

根据对应充电阶段动态地调节所述第二脉冲控制信号的占空比。

6.如权利要求5所述的脉冲电源控制方法，其特征在于，所述根据对应充电阶段动态地调节所述第二脉冲控制信号的占空比，包括：

若当前充电阶段为预充阶段，通过所述第二控制端输出第一占空比的所述第二脉冲控制信号；

若当前充电阶段为快充阶段，通过所述第二控制端输出第二占空比的所述第二脉冲控制信号，判断当前的设备电池电压所处电压区间，根据所述电压区间动态地调节所述第二占空比；

若当前充电阶段为浮充阶段，通过第二控制端输出第三占空比的所述第二脉冲控制信号；其中，所述第一占空比小于所述第三占空比，所述第三占空比小于所述第二占空比。

7.一种电池用电设备，包括可充电电池、***工作电路及电源电路；其特征在于，所述电源电路包括主控制器、与所述主控制器连接的充电电路、第一供电电路和第二供电电路、以及与所述主控制器连接的***电压采样电路、电池电压采样电路和外部电源采样电路；

所述充电电路包括与设备电池连接充电输出端、与所述主控制器连接的第一受控端及与外部电源连接的电源输入端；

所述第一供电电路包括与设备***电源端连接的第一供电输出端，与所述主控制器连接的第二受控端及与所述外部电源连接的供电输入端；

所述第二供电电路包括与所述设备***电源端连接的第二供电输出端，与所述外部电源连接的第三受控端及与所述设备电池连接的电池输入端；

所述***电压采样电路与所述设备***电源端连接，所述主控制器通过所述***电压采样电路检测所述设备***电源端的电压；所述电池电压采样电路与所述设备电池连接，所述主控制器通过所述电池采样电路检测所述设备电池的电压；所述外部电源采样电路与所述外部电源连接，所述主控制器通过所述外部电源采样电路检测所述外部电源的电压；

所述主控制器用于执行如权利要求1至6中任一项所述脉冲电源控制方法。

8.如权利要求7所述的电池用电设备，其特征在于，所述充电电路包括依序连接的第一三极管和第一场效应管；

所述第一三极管的基极作为所述第一受控端，集电极与所述第一场效应管的栅极连接，发射极与接地端连接；

所述第一场效应管的源极与所述外部电源连接，漏极用于与设备电池连接。

9.如权利要求7所述的电池用电设备，其特征在于，所述第一供电电路包括依序连接的第二三极管和第二场效应管；

所述第二三极管的基极作为所述第二受控端，集电极分别通过第一分压电阻与所述第二场效应管的栅极连接和通过第二分压电阻与所述第二场效应管的源极连接，所述第二场效应管的漏极作为所述第一供电输出端，所述第二分压电阻与所述源极之间连接的结点作为所述供电输入端。

10.如权利要求7所述的电池用电设备，其特征在于，所述第二供电电路包括第三场效应管；所述第三场效应管的栅极作为所述第三受控端，漏极作为所述电池输入端，用于与所述设备电池的正极连接，且漏极与所述设备电池的正极之间连接的结点与所述充电输出端连接，源极作为所述第二供电输出端；

所述第三场效应管的栅极通过下拉电阻与接地端连接。

Images