CN211556973U - 一种电池备份管理电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电池备份管理电路，包括供电电压采集模块、外部供电电源输出模块、CPU控制开关模块和锂电池输出模块；所述供电电压采集模块采集外部供电电源输出模块的输出电压，并对输出电压与基准电压进行比较，将比较后电平信号输出至CPU控制开关模块；所述CPU控制开关模块对供电电压采集模块输出的电平信号进行处理后输出开关信号；所述开关信号用于控制锂电池输出模块的导通或截止。本实用新型满足了便携式电子产品对电池与外部电源切换的低成本、快响应、自动化切换的功能需求。
Description
技术领域
本实用新型属于电子电路技术领域，具体为一种电池备份管理电路。
背景技术
电池电源管理电路用于在某一应用电路失去外部电源供电时，使该应用电路的供电切换为指定的电池电源供电，即可对应用电路提供持续的输入电源。
传统的电池电源管理电路虽然可在失去外部电源供电时，可以通过外部电路来控制锂电池供电，有些锂电池充电管理芯片内部集成了电源切换控制功能，但是大部分低端锂电池充电管理芯片仍需设计外接切换电路。如公开号CN205544567U的中国专利公开的一种外部供电与电池供电的自动切换电路，由串联的自动切换模块和稳压模块构成，通过外接切换电路实现外部电源与锂电池供电之间的切换。
目前，也有一些专门用于满足切换功能的芯片，但是由于价格昂贵，在多数对成本有要求的产品中并不适用。有些设计人员经常使用两个肖特基二极管并联来实现切换功能，但是由于肖特基本身有压降，而且当供电电流达到安培级别时，会有一定的损耗，所以此方法有一定的局限性。
因此，一种低成本、快响应、自动化的切换电路引起了各行各界便携式电子产品的广泛需求。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种电池备份管理电路，该电路满足了便携式电子产品对电池与外部电源切换的低成本、快响应、自动化切换的功能需求。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种电池备份管理电路，包括供电电压采集模块、外部供电电源输出模块、CPU控制开关模块和锂电池输出模块；所述供电电压采集模块采集外部供电电源输出模块的输出电压，并对输出电压与基准电压进行比较，将比较后电平信号输出至CPU控制开关模块；所述CPU控制开关模块对供电电压采集模块输出的电平信号进行处理后输出开关信号；所述开关信号用于控制锂电池输出模块的导通或截止。
优选地，所述供电电压采集模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和比较器；所述第一电阻一端与接地端连接，另一端与比较器的同相输入端连接；第二电阻一端与VIN输入端连接，另一端与比较器的反向输入端连接；第三电阻一端与VREF输入端连接，另一端与比较器的同相输入端连接；第四电阻一端与接地端连接，另一端与比较器的反向输入端连接；第五电阻一端与VREF输入端连接，另一端接比较器的输出端。
优选地，所述CPU控制开关模块包括第六电阻、与门和三极管；所述与门第一输入端与比较器输出端连接；与门第二输入端与CPU使能端EN连接；第二电阻一端接地，另一端接与门第二输入端；与门输出端与三极管基极连接；三极管发射极接地；三极管集电极与锂电池输出模块连接。
优选地，所述锂电池输出模块包括PMOS管、电容、第七电阻和第二二极管；所述PMOS管的栅极与三极管集电极连接；PMOS管源极与锂电池输入端连接；PMOS管漏极与二极管阳极连接；电容一端接地，另一端与二极管D2阳极连接；二极管阴极接VSYS；第七电阻一端与锂电池输入端连接，另一端与PMOS管Q1的栅极G连接。
优选地，所述外部供电电源输出模块包括LDO芯片和第一二极管；所述LD0芯片一端与供电电源VIN连接，另一端与第一二极管阳极连接；第一二极管阴极与VSYS连接。
优选地，所述与门的EN使能端在CPU上电后处于高电平，在锂电池输出模块导通且CPU数据存储完成后，EN使能端切换为低电平。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型通过供电电压采集模块采集外部供电电源输出模块的输出电压，并对输出电压与基准电压进行比较，将比较后电平信号输出至CPU控制开关模块；通过所述CPU控制开关模块对供电电压采集模块输出的电平信号进行处理后得到开关信号；通过所述开关信号控制锂电池输出模块的导通或截止，实现备份锂电池与外部供电电源之间的切换。其中，所述开关信号由三极管提供，锂电池输出模块的导通或截止由PMOS管提供，利用三极管和PMOS管的高速切换特性，保证了备份电池和外部供电电源切换时的稳定性。
(2)本实用新型电路可实时监测外部供电电源的输出电压状态，通过供电电压采集模块实时采集外部供电电压，并根据外部供电电压与基准电压的比较结果，驱动CPU控制开关模块的开关，进而控制锂电池输出模块的导通或截止，即通过开关模块的导通或截止控制备份锂电池的供断电，能够防止备份锂电池过放，从而延长备份锂电池的寿命。
(3)相比其他类型的电池备份管理电路，本实用新型采用的硬件材料通用易得，电路结构简单，成本较低，控制简单，有着较为出色的性能，可应用在需要切换外部供电电源与备份电池的电路中。
附图说明
图1为本实用新型的电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型为解决现有电池电源切换电路结构复杂、成本过高、切换响应低效的问题，提供一种电池备份管理电路，包括供电电压采集模块、外部供电电源输出模块、CPU控制开关模块和锂电池输出模块。所述供电电压采集模块采集外部供电电源输出模块的输出电压，并对输出电压与基准电压进行比较，将比较后电平信号输出至CPU控制开关模块；所述CPU控制开关模块对供电电压采集模块输出的电平信号进行处理后输出开关信号；所述开关信号用于控制锂电池输出模块的导通或截止。本实用新型既能实现备份电池和外部电源切换时的稳定性，又能通过开关信号的导通或截止控制备份电池的供断电，防止备份电池过放，从而延长备份电池的寿命。
具体地，如图1所示，所述供电电压采集模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及比较器U1。其中，第一电阻R1一端与接地端连接，另一端与比较器U1的同相输入端连接；第二电阻R2一端与VIN输入端连接，另一端与比较器U1的反向输入端连接；第三电阻R3一端与VREF输入端连接，另一端与比较器U1的同相输入端连接；第四电阻R4一端与接地端连接，另一端与比较器U1的反向输入端连接；第五电阻R5一端与VREF输入端连接，另一端接比较器U1的输出端。
所述CPU控制开关模块包括第六电阻R6、与门U2以及三极管Q2。其中，与门U2第一输入端与比较器U1输出端连接；与门U2第二输入端与CPU使能端EN连接。第二电阻R6一端接地，另一端接与门第二输入端；与门U2输出端与三极管Q2基极连接；三极管Q2发射极接地；三极管Q2集电极与锂电池输出模块连接。
所述锂电池输出模块包括P MOS管Q1、电容C1、第七电阻R7以及二极管D2。其中，PMOS管Q1的栅极G与三极管Q2集电极连接。PMOS管源极S与锂电池输入端VBAT连接；PMOS管漏极D与二极管D2阳极连接；电容C1一端接地，另一端与二极管D2阳极连接；二极管D2阴极接VSYS；第七电阻R7一端与锂电池输入端VBAT连接，另一端与PMOS管Q1的栅极G连接。
所述外部供电电源输出模块包括LD0芯片U3以及二极管D1。其中，LD0一端与供电电源VIN连接，另一端与二极管D1阳极连接；二极管D1阴极与VSYS连接。
本实用新型的工作原理是：当外部供电电源VIN输出高电平信号时，通过LD0芯片与二极管D1输出电压到***电压VSYS，此时，比较器U1通过串联分压采集到VIN电压大于***基准电压VREF电压，比较器输出低电平给与门电路U2，与门电路输出端输出低电平给三极管Q2基极，三极管呈现截止状态，PMOS管Q1为截止状态，锂电池电源VBAT无法输出电压到VSYS。
当外部供电电源VIN输出低电平信号时，无电压通过LD0芯片与二极管D1输出电压到***电压VSYS，此时，比较器U1通过串联分压采集到VIN电压小于***基准电压VREF电压，比较器输出端接入上拉电阻R5后，比较器可输出高电平给与门电路U2，CPU上电后控制使能脚EN为高电平信号，与门电路输出端输出高电平给三极管Q2基极，三极管呈现导通状态，PMOS管Q1的栅级接地，呈现导通状态，锂电池电源VBAT通过电容C1与二极管D2输出电压到VSYS。实现了外部供电电源掉电或异常时，锂电池给***供电。
由于EN脚在CPU上电后拉高，在锂电池供电、CPU数据存储完成后，CPU控制EN脚为低电平，这样可使电路延时下电，数据存储完整，又可使电池不会过放，导致电池寿命降低。电路实现延时下电，可确保在数据存储时不会受到供电异常影响。
本实用新型采用三极管和PMOS管作为开关控制，利用了三极管和PMOS管的高速切换特性，更是有着噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、安全工作区域宽等优点，满足了便携式电子产品对电池和外部电源切换的低成本、快响应、自动化切换的功能需求。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种电池备份管理电路，其特征在于，包括供电电压采集模块、外部供电电源输出模块、CPU控制开关模块和锂电池输出模块；所述供电电压采集模块采集外部供电电源输出模块的输出电压，并对输出电压与基准电压进行比较，将比较后电平信号输出至CPU控制开关模块；所述CPU控制开关模块对供电电压采集模块输出的电平信号进行处理后输出开关信号；所述开关信号用于控制锂电池输出模块的导通或截止。
2.根据权利要求1所述的电池备份管理电路，其特征在于，所述供电电压采集模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和比较器；所述第一电阻一端与接地端连接，另一端与比较器的同相输入端连接；第二电阻一端与VIN输入端连接，另一端与比较器的反向输入端连接；第三电阻一端与VREF输入端连接，另一端与比较器的同相输入端连接；第四电阻一端与接地端连接，另一端与比较器的反向输入端连接；第五电阻一端与VREF输入端连接，另一端接比较器的输出端。
3.根据权利要求2所述的电池备份管理电路，其特征在于，所述CPU控制开关模块包括第六电阻、与门和三极管；所述与门第一输入端与比较器输出端连接；与门第二输入端与CPU使能端连接；第二电阻一端接地，另一端接与门第二输入端；与门输出端与三极管基极连接；三极管发射极接地；三极管集电极与锂电池输出模块连接。
4.根据权利要求1所述的电池备份管理电路，其特征在于，所述锂电池输出模块包括PMOS管、电容、第七电阻和第二二极管；所述PMOS管的栅极与三极管集电极连接；PMOS管源极与锂电池输入端连接；PMOS管漏极与二极管阳极连接；电容一端接地，另一端与第二二极管阳极连接；第二二极管阴极接VSYS；第七电阻一端与锂电池输入端连接，另一端与PMOS管的栅极连接。
5.根据权利要求1所述的电池备份管理电路，其特征在于，所述外部供电电源输出模块包括LDO芯片和第一二极管；所述LDO芯片一端与供电电源VIN连接，另一端与第一二极管阳极连接；第一二极管阴极与VSYS连接。
6.根据权利要求3所述的电池备份管理电路，其特征在于，所述与门的EN使能端在CPU上电后处于高电平，在锂电池输出模块导通且CPU数据存储完成后，EN使能端切换为低电平。
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|---|---|---|---|---|
| CN112165091A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-01-01 | 王军库 | 一种基于太阳能的监控摄像头供电*** |
| CN114179676A (zh) * | 2021-08-27 | 2022-03-15 | 淮海机电科技股份有限公司 | 一种基于bms电池管理***的下电延时电路及应用*** |
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Legal Events
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