CN219627383U - 一种升压型电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种升压型电源装置，升压型电源装置，采用了低功耗升压模块来控制电池升压模块的开闭状态，由电流检测控制单元检测电池升压模块的电流，在没有接负载(如手电筒关闭)时，电流检测控制单元检测低功耗升压单元的电流值低于预设值时关闭电池升压模块，此时电池不对外供电，且电池升压模块不耗电，当电流检测控制单元检测低功耗升压单元电流值高于预设值时才开启电池升压模对负载供电，实现了将电池升压后给负载供电，而且还减低了电路功耗。

Description

一种升压型电源装置

技术领域

本实用新型涉及电源技术，特别涉及一种升压型电源装置。

背景技术

目前采用电池供电的产品非常多，然而由电池供电的应用中，经常会用到升压电压，如电池输出的电压为4.2V，而负载需要5V、9V或者12V等，因此需要升压电路将电池电压升压至相应的电压给负载的各模块供电，电池本身自耗电很小，可以长期存放，而升压电路一般是将电池输出的电压和电流进行转换对外提供大电流或较大电流的，因此其功耗会比较大，因此升压电路的功耗会影响电池产品的长期存放和使用。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种升压型电源装置，可将电池电压升压给负载供电，且功耗低。

为解决以上技术问题，本实用新型采取了以下技术方案：

一种升压型电源装置，其包括：电池模块、电池升压模块、低功耗升压模块、充电模块和电源接口模块，所述电池模块包括电池单元，所述电池升压模块包括电池升压单元和控制输入端，所述低功耗升压模块包括低功耗升压单元、电流检测控制单元和控制输出端，所述充电模块包括充电单元，所述电源接口模块包括充电输入端口和电源输出端口，所述电源输出端连接电池升压模块和低功耗升压模块的输出端，所述充电输入端口连接所述充电模块的输入端，所述控制输出端连接所述控制输入端，所述电流检测控制单元连接所述电池升压模块的控制输入端，所述电流检测控制单元检测所述低功耗升压单元的输出电流超过预设值时，开启电池升压模块。

所述的升压型电源装置，所述电流检测控制单元的输入端连接电池模块，所述电流检测控制单元的输出端通过低功耗升压单元连接电源接口模块，所述电流检测控制单元的控制输出端连接电池升压模块的控制输入端。

所述的升压型电源装置，所述电流检测控制单元的输入端通过低功耗升压单元连接电池模块，所述电流检测控制单元的输出端连接电源接口模块，所述电流检测控制单元的控制输出端连接电池升压模块的控制输入端。

所述的升压型电源装置，还包括缓冲隔离模块，所述低功耗升压模块通过所述缓冲隔离模块与电池升压模块和电源接口模块连接。

所述的升压型电源装置，所述缓冲隔离模块包括第一二极管，所述第一二极管的正极连接低功耗升压模块，所述第一二极管的负极连接电池升压模块和电源接口模块。

所述的升压型电源装置，所述缓冲隔离模块包括第一电阻，所述第一电阻的一端连接低功耗升压模块，所述第一电阻的另一端连接电池升压模块和电源接口模块。

所述的升压型电源装置，所述电池升压模块还包括隔离单元，所述隔离单元的一端连接电源接口模块和缓冲隔离模块，所述隔离单元的另一端连接电池升压单元。

所述的升压型电源装置，还包括充电模块，所述充电模块的输入端连接电源接口模块、缓冲隔离模块和隔离单元，充电模块的输出端连接电池模块。

所述的升压型电源装置，所述低功耗升压单元包括低功耗升压电路和线性降压电路，所述低功耗升压电路的第1端连接电池模块，低功耗升压电路的第2端通过电流检测控制单元连接电源接口模块，所述低功耗升压电路的第3端通过线性降压电路接地。

所述的升压型电源装置，所述线性降压电路包括若干串联的降压二极管组，所述降压二极管组的正极连接低功耗升压电路，降压二极管组的负极接地。

相较于现有技术，本实用新型提供的升压型电源装置，采用了低功耗升压模块来控制电池升压模块的开闭状态，由电流检测控制单元检测电池升压模块的电流，在没有接负载(如手电筒关闭)时，电流检测控制单元检测低功耗升压单元的电流值低于预设值时关闭电池升压模块，此时电池不对外供电，且电池升压模块不耗电，当电流检测控制单元检测低功耗升压单元电流值高于预设值时才开启电池升压模对负载供电，实现了将电池升压后给负载供电，而且还减低了电路功耗。

附图说明

图1为本实用新型提供的升压型电源装置的第一较佳实施例的结构框图。

图2为本实用新型提供的升压型电源装置中的低功耗升压模块的一实施例的结构框图。

图3为本实用新型提供的升压型电源装置中的低功耗升压模块的另一实施例的结构框图。

图4为本实用新型提供的升压型电源装置中的低功耗升压模块的一实施例的电流检测控制单元的电路图。

图5为本实用新型提供的升压型电源装置中的第二较佳实施例的结构框图。

图6为本实用新型提供的升压型电源装置中低功耗升压电路的电路图。

图7为本实用新型提供的升压型电源装置中线性降压电路的电路图。

图8为本实用新型提供的升压型电源装置中电池升压模块的结构框图。

图9为本实用新型提供的升压型电源装置中电池升压模块的电路图。

图10为本实用新型提供的升压型电源装置中的第三较佳实施例的结构框图。

图11为本实用新型提供的升压型电源装置中的缓冲隔离模块的一实施例的电路原理图。

图12为本实用新型提供的升压型电源装置中的缓冲隔离模块的另一实施例的电路原理图。

图13为本实用新型提供的升压型电源装置中的缓冲隔离模块的又一实施例的电路原理图。

图14为本实用新型提供的升压型电源装置中的缓冲隔离模块的还一实施例的电路原理图。

图15为本实用新型提供的升压型电源装置中的第四较佳实施例的结构框图。

图16为本实用新型提供的升压型电源装置中充电模块的结构框图。

图17为本实用新型提供的升压型电源装置中的电源接口模块的电路示意图。

附图标注说明：

电池模块1、电池单元11、电池保护单元12、电池升压模块2、电池升压单元21、隔离单元22、低功耗升压模块3、低功耗升压单元31、低功耗升压电路311、线性降压电路312、降压二极管组313、电流检测控制单元32、充电模块4、充电单元41、充电降压单元42、电源接口模块5、缓冲隔离模块6、降压二极管D、电池保护芯片U1、滤波电阻RC、第一电容C1、第一二极管D1、第一电阻R1

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

本实用新型提供的升压型电源装置，可设置于便携式电子产品上，用于给电子产品(如手机、笔记本电脑、移动电源、蓝牙音箱等)的主板供电，也可通过充电器电子产品的电池充电。

请参阅图1、图2和图3，所述的升压型电源装置包括电池模块1、电池升压模块2、低功耗升压模块3、充电模块4和电源接口模块5，其中，所述电池升压模块2包括电池升压单元21和控制输入端a，所述低功耗升压模块3包括低功耗升压单元31、电流检测控制单元32和控制输出端b，所述充电模块4包括充电单元41(如图16所示)，所述电源接口模块5包括充电输入端口A和电源输出端口B。

所述电源输出端B连接电池升压模块2和低功耗升压模块3的输出端，用于在电源接口模块5连接负载时对外负供电，所述充电输入端口A连接所述充电模块4的输入端C，用于电源接口模块5连接充电器时，对电池充电。

所述控制输出端b连接所述控制输入端a，所述电流检测控制单元32连接所述电池升压模块2的控制输入端a，所述低功耗升压单元31用于检测电源接口模块5的电源输出端B的电流，所述电流检测控制单元32根据该电流控制低功耗升压模块3开启或关闭状态，具体地，所述电流检测控制单元32检测所述低功耗升压单元31的输出电流超过预设值时，开启电池升压模块2，实现了将电池升压后给负载供电，而且还减低了电路功耗。

具体地，当所述电流检测控制单元32检测所述低功耗升压单元31的输出电流超过预设值时，则说明升压型电源装置连接了负载(如手电筒是否开启等)，电流检测控制单元32才开启电池升压模块2，所述低功耗升压模块3的功耗可以做到uA级，甚至nA级，因此升压型电源装置未供电时功耗极低，而且在检测到连接负载后，再开启电源升压模块再使电池模块1对外供电，减低了电路功耗。

在本实用新型提供的升压型电源装置中，所述低功耗升压单元31和电流检测控制单元32也可采用多种方式连接，请参阅图2，所述电流检测控制单元32的输入端连接电池模块1，所述电流检测控制单元32的输出端通过低功耗升压单元31连接电源接口模块5，所述电流检测控制单元32的控制输出端为低功耗升压模块3的控制输出端b，所述电流检测控制单元32的控制输出端连接电池升压模块2的控制输入端，所述低功耗升压单元31获取电源接口模块5的电源输出端口B的电流，由电流检测控制单元32控制低功耗升压单元31的开启和关闭状态。

请参阅图3，在另一实施例中，所述电流检测控制单元32的输入端通过低功耗升压单元31连接电池模块1，所述电流检测控制单元32的输出端连接电源接口模块5，所述电流检测控制单元32的控制输出端连接电池升压模块2的控制输入端，由低功耗升压单元31通过电流检测控制单元32获取电源接口模块5的电源输出端口的电流，由电流检测控制单元32控制低功耗升压单元31的开启和关闭状态。

如图4所示，所述电流检测控制单元32包括可包括电阻和三极管，由电阻检测低功耗升压单元的电流，并控制三极管的导通与截止状态来控制电池升压模块是否输出电池电压。

可选地，请参阅图5，所述低功耗升压单元31包括低功耗升压电路311和线性降压电路312，所述低功耗升压电路311的第1端连接电池模块1，低功耗升压电路311的第2端通过电流检测控制单元32连接电源接口模块5，所述低功耗升压电路311的第3端通过线性降压电路312接地。

在一具体的实施例中，所述低功耗升压电路311可采用型号LP6261、LP62610或TL1615等低功耗的升压芯片，电压模块输出的电压从升压芯片的VIN脚输入，经升压芯片升压后从VOUT脚输出至电流检测控制单元中。

在其它实施例中，所述低功耗升压电路311也可采用倍压整流升压电路，采用倍压整流升压电压，可提升升压输出电压，由于在本实用新型的升压型电源装置中，低功耗升压单元31只是提供了一个启动电源的作用，当需要较高的电压来启动时，采用功耗小的升压电路得到较高的升压电压。

如图7所示，所述线性降压电路312包括若干串联的降压二极管组313，所述降压二极管组313的正极连接低功耗升压电路311(如升压升压的接地端)，降压二极管组313的负极接地。具体的，所述降压二极管组313包括两个以上串联的降压二极管，第一个降压二极管的正极连接低功耗升压电路311，最后一个降压二极管的负极接地，采用二极管降压的方式，其功能低。

在一些低功耗的升压芯片(如TL1615升压芯片)中，受限于芯片工艺，升压电压偏低，而升压芯片的输入电压范围小利用这一特性，可在低功耗升压电路311的接地端连接串联降压电路对地来提升低功耗升压电路311的输出对地的电压，低功耗升压电路311的输出对地的电压为低功耗升压电路311的升压后的电压与串联降压电路之和。

请一并参阅图8和图9，在本实用新型的升压型电源装置中，所述电池模块1包括电池单元11和电池保护单元12，所述电池单元11经电池保护单元12对外供电。所述电池保护单元12设置于电池模块1的负极和电池升压单元21之间，用于当电池模块1低于设定值(如3.7V)时关闭电池升压单元21，防止电池模块1过度放电，从而保护电池模块1不被损坏，延长电池的使用寿命。当然电池模块1也可不带保护单元，这样电池模块1成本更低。

在一可选的实施例中，所述电池保护单元12包括电池保护芯片U1、滤波电阻RC、第一电容C1，所述电池模块1包括电池BAT，所述电池保护芯片U1可采用型号为XB5332B的芯片，具有电池应用中所需的所有保护功能，包括过充电、过放电、过流和负载短路保护等。

电池保护芯片U1的VDD端通过滤波电阻RC连接电池BAT的正极、电池升压单元21的输入端，也通过第一电容C1接地，电池保护芯片U1的VM端连接电源接口模块5的地，所述电池的正极连接电池模块1的正极。在电池供电时，电池电压经滤波电阻RC和第一电容C1构成的滤波电路滤波处理后，经电池保护芯片U1的VDD端进入电池保护芯片U1中，由电池保护芯片U1判断电池电压是否低于设定值，其VM端停止输出供电电压和供电电流，使电池不再放电，防止电池过放电。当然，所述电池模块1也可不带保护单元，使电池成本更低。

请参阅图10，本实用新型提供的升压型电源装置还包括缓冲隔离模块6，所述低功耗升压模块3通过所述缓冲隔离模块6与电池升压模块2和电源接口模块5连接，所述缓冲隔离模块6用于在电源接口模块5连接充电器时隔离从充电器处输入的电压和电流，防止电池充电器时，损坏低功耗升压模块3。

具体地，所述缓冲隔离模块6包括电阻和/或二极管，即缓冲隔离模块6可包括电阻、二极管及电阻与二极管结合构成。

在一可选地实施例中，如图11所示，所述缓冲隔离模块6包括第一二极管D1，所述第一二极管D1的正极连接低功耗升压模块3，所述第一二极管D1的负极连接电池升压模块2和电源接口模块5，所述第一二极管D1主要起隔离作用，防止充电时的大电流损坏低功耗升压模块3。

在一可选地实施例中，如图12所示，所述缓冲隔离模块6包括第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端连接低功耗升压模块3，所述第一电阻R1的另一端连接电池升压模块2和电源接口模块5，所述第一电阻R1主要起缓冲作用，防止充电时的大电流损坏低功耗升压模块3。

在一可选地实施例中，如图13所示，所述缓冲隔离模块6包括第一二极管D1和第一电阻R1，所述第一二极管D1的正极连接低功耗升压模块3，所述第一二极管D1的负极通过第一电阻R1连接电池升压模块2和电源接口模块5，通过第一二极管D1和第一电阻R1结合起缓冲和隔离作用，防止充电时的大电流损坏低功耗升压模块3。

在一可选地实施例中，如图14所示，所述缓冲隔离模块6包括第一二极管D1和第一电阻R1，所述第一二极管D1的正极通过第一电阻R1连接低功耗升压模块3，所述第一二极管D1的负极连接电池升压模块2和电源接口模块5，同样可防止充电时的大电流损坏低功耗升压模块3。

请参阅图15，在本实用新型的升压型电源装置中，所述电池升压模块2还包括隔离单元22，所述隔离单元22的一端连接电源接口模块5，所述隔离单元22的另一端连接电池升压单元21，所述隔离单元22可包括隔离二极管，隔离二极管的正极连接电池升压单元21，隔离二极管的负极连接电源接口模块5，利用二极管单向导通的特性，从而在电源接口模块5处有电压和电流输出时，防止电压和电流通过电源接口模块5进入电池升压单元21。

请参阅图14和图15，进一步地，所述升压型电源装置还可包括充电模块4，所述充电模块4的输入端连接电源接口模块5、缓冲隔离模块6和隔离单元22，充电模块4的输出端连接电池模块，当电池电压低于预设值(如3.7V)时，开启所述充电模块4，并关闭电池升压模块2，使外部充电器输出的电压和电压通过充电模块4给电池模块1充电。

如图16所示，可选地，所述充电模块4包括充电单元41和充电降压单元42，所述充电降压单元42的一端连接电源接口模块5，充电降压单元42的另一端通过充电单元41连接电池模块。

所述充电单元41的一端连接电池模块1的正极，充电单元41另一端通过充电降压单元42连接隔离单元22和电源接口模块5。由于充电模块4的输入端与电池升压模块2的输出端相连，虽然电池升压模块2输出电压低于充电输入电压，但充电模块4还是会有电流，为了减小这个电流，降低升压型电源装置中的自耗电，在电池供电时，电池端输出的电压经电池升压模块2升压，并经隔离单元22输出，电池升压模块2的输出电压经充电降压单元42升压后，可以大大减小这个电流，减少充电单元41的自耗电，从而升压型电源装置中的功耗。由于充电单元41可采用现有的充电电路，如ME4054充电芯片，充电降压单元42也可采用现有的降压型器件，如电阻、降压二极管等，其并非本实用新型的保护点，此处不作详细描述。

请一并参阅图17，所述电源接口模块5包括USB接口和/或与电源正负极连接的电源正极片和电源负极片。具体的，所述电源接口模块5还可包括USB接口和与电源正负极连接的电源正极片和电源负极片，也可仅包括USB接口或电源正、负极片，只要能实现与负载或充电器连接，给负载供电，或给自身电池模块1充电即可。

譬如，升压型电源装置实际的应用中，采用充电电池替代现有的电池如9V电池，可增加USB接口，利用USB接口对充电电池充电。

综上所述，本实用新型提供的升压型电源装置，采用了低功耗升压模块来控制电池升压模块的开闭状态，由电流检测控制单元检测电池升压模块的电流，在没有接负载(如手电筒关闭)时，电流检测控制单元检测低功耗升压单元的电流值低于预设值时关闭电池升压模块，此时电池不对外供电，且电池升压模块不耗电，当电流检测控制单元检测低功耗升压单元电流值高于预设值时才开启电池升压模对负载供电，实现了将电池升压后给负载供电，而且还减低了电路功耗。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种升压型电源装置，其特征在于，包括：电池模块、电池升压模块、低功耗升压模块、充电模块和电源接口模块，所述电池模块包括电池单元，所述电池升压模块包括电池升压单元和控制输入端，所述低功耗升压模块包括低功耗升压单元、电流检测控制单元和控制输出端，所述充电模块包括充电单元，所述电源接口模块包括充电输入端口和电源输出端口，所述电源输出端连接电池升压模块和低功耗升压模块的输出端，所述充电输入端口连接所述充电模块的输入端，所述控制输出端连接所述控制输入端，所述电流检测控制单元连接所述电池升压模块的控制输入端，所述电流检测控制单元检测所述低功耗升压单元的输出电流超过预设值时，开启电池升压模块。

2.根据权利要求1所述的升压型电源装置，其特征在于，所述电流检测控制单元的输入端连接电池模块，所述电流检测控制单元的输出端通过低功耗升压单元连接电源接口模块，所述电流检测控制单元的控制输出端连接电池升压模块的控制输入端。

3.根据权利要求1所述的升压型电源装置，其特征在于，所述电流检测控制单元的输入端通过低功耗升压单元连接电池模块，所述电流检测控制单元的输出端连接电源接口模块，所述电流检测控制单元的控制输出端连接电池升压模块的控制输入端。

4.根据权利要求1所述的升压型电源装置，其特征在于，还包括缓冲隔离模块，所述低功耗升压模块通过所述缓冲隔离模块与电池升压模块和电源接口模块连接。

5.根据权利要求4所述的升压型电源装置，其特征在于，所述缓冲隔离模块包括第一二极管，所述第一二极管的正极连接低功耗升压模块，所述第一二极管的负极连接电池升压模块和电源接口模块。

6.根据权利要求4所述的升压型电源装置，其特征在于，所述缓冲隔离模块包括第一电阻，所述第一电阻的一端连接低功耗升压模块，所述第一电阻的另一端连接电池升压模块和电源接口模块。

7.根据权利要求4所述的升压型电源装置，其特征在于，所述电池升压模块还包括隔离单元，所述隔离单元的一端连接电源接口模块和缓冲隔离模块，所述隔离单元的另一端连接电池升压单元。

8.根据权利要求1所述的升压型电源装置，其特征在于，所述电池升压模块还包括隔离单元，所述隔离单元的一端连接电源接口模块和低功耗升压模块，所述隔离单元的另一端连接电池升压单元。

9.根据权利要求1所述的升压型电源装置，其特征在于，所述低功耗升压单元包括低功耗升压电路和线性降压电路，所述低功耗升压电路的第1端连接电池模块，低功耗升压电路的第2端通过电流检测控制单元连接电源接口模块，所述低功耗升压电路的第3端通过线性降压电路接地。

10.根据权利要求9所述的升压型电源装置，其特征在于，所述线性降压电路包括若干串联的降压二极管组，所述降压二极管组的正极连接低功耗升压电路，降压二极管组的负极接地。