CN101436830B - 电源装置及其保护方法 - Google Patents

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Abstract

一种电源装置，其包括电源接入单元和电池接入单元，电源接入单元用于外接电源的输入，电池接入单元用于电池电源的输入。电源装置还包括解锁/充电开关和控制单元，解锁/充电开关连接于电源接入单元和电池接入单元之间，用于基于自身的闭合和断开控制电源接入单元和电池接入单元之间的导通和断开；解锁/充电开关闭合时，电池接入单元解锁以使电池电源输出电压；控制单元用于在电源接入单元接收到外接电源的输入且电池接入单元没有接收到电池电源的输入时，控制解锁/充电开关间歇导通。本发明还提供一种电源装置的保护方法。

Description

电源装置及其保护方法
技术领域
本发明涉及一种电源供应电路，特别涉及一种具有电池和电源适配器两路电源输入的电源装置及其保护方法。
背景技术
随着电子产品的小型化、便携化，很多的电子产品都采用电池供电的方式，如便携式DVD、手机和笔记本电脑等。这些产品通常具有电池供电的同时还设有外接电源供电的方式，如通过电源适配器或USB接口等为电子设备供电。
通常，在外接电源和电池同时接入的时候，将由外接电源为电子设备供电，同时外接电源还进一步对电池进行充电。但是，在只有外接电源的接入，而没有电池的接入时，由于电子设备上用于连接电池各个触点的接入端子相隔较近，混入的杂质或者故障电池都可能导致系统短路，有时甚至会发生起火冒烟等安规事故。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种安全的电源装置。
还有必要提供一种电源装置的保护方法。
一种电源装置，其包括电源接入单元和电池接入单元，所述电源接入单元用于外接电源的输入，所述电池接入单元用于电池电源的输入。所述电源装置还包括解锁/充电开关和控制单元，所述解锁/充电开关连接于所述电源接入单元和电池接入单元之间，用于基于自身的闭合和断开控制电源接入单元和电池接入单元之间的导通和断开；所述解锁/充电开关闭合时，所述电池接入单元解锁以使所述电池电源输出电压；所述控制单元用于在所述电源接入单元接收到外接电源的输入且所述电池接入单元没有接收到电池电源的输入时，控制所述解锁/充电开关间歇导通。
一种电源装置保护方法，包括如下步骤：
检测是否有外接电源接入；
若有外接电源接入，检测是否有电池接入；
若无电池电源接入，发送间歇性导通信号，使外接电源与电池接入端之间间歇地导通，以为可能接入的电池解锁，处于解锁状态时，所述电池电源可输出电压；
若有电池电源接入，发送持续导通信号，使外接电源与电池接入端之间持续地导通，以给电池充电。
上述电源装置及其保护方法在检测到电池接入之前，利用间歇导通的形式给可能接入的电池解锁，避免了电池相关电路的持续导通，有效的降低了电池相关电路短路造成的系统损害，又保证了中途接入电池后的电池相关电路的正常工作。
附图说明
图1为一较佳实施方式的电源装置的功能模块图。
图2为图1所示的电源装置电路图。
图3为一较佳实施方式的电源装置的保护方法。
具体实施方式
请参阅图1和图2，其为一较佳实施方式的电源装置10的模块图和电路图，其包括：电源接入单元102、电池接入单元104、供电选择单元106、解锁/充电开关108、控制单元110、第一转换电路112和第二转换电路114。
电源接入单元102用于接收外接电源AD VCC的输入，如电源适配器的输入等。
电池接入单元104为电池盒，用于电池电源BT VCC的输入。电池通常有四个端子：电源输出端、解锁/充电端、电池状态输出端和接地端。电池接入单元104设有与电池四个端子对应的四个连接端子：电源端子A、控制端子B、状态检测端子C、接地端子D。电源端子A对应电池的电源输出端；控制端子B对应电池的解锁/充电端；状态检测端子C对应电池的电池状态输出端；接地端子D对应电池的接地端。电源接入单元102和电源端子A分别与供电选择单元106相连；电源接入单元102通过解锁/充电开关108与控制端子B相连；本实施方式中不涉及状态检测端子C，所以图2中状态检测端子C无连接；接地端子D接地。所述电池的解锁是因为电池通常都设有保护电路，在过度放电或电池内部短路等异常情况下会进入锁定状态，即电池的电源端子A无电压输出，只有控制端子B接收到高电平后，电池才被解锁并进入正常工作状态。
供电选择单元106用于选择外接电源AD VCC和电池电源BT VCC中的一个为电子设备提供系统电源DC IN。
解锁/充电开关108为连接于电源接入单元102与电池接入单元104中控制端子B的开关，以控制二者之间的电性导通和断开。
第一转换电路112连接于电源接入单元102和控制单元110之间，用于将从电源接入单元102输入的电压(即外接电源AD VCC)转化为控制单元110能接受的第一电压。
第二转换电路114连接于电池接入单元104的电源端子A和控制单元110之间，用于将从电源端子A输入的电压(即电池电源BT VCC)转化为控制单元110能接受的第二电压。
控制单元110用于根据所述第一电压和第二电压控制解锁/充电开关108的闭合和断开，即控制电源接入单元102与电池接入单元104中控制端子B的电性导通和断开。控制单元110包括电源检测电器122、电池检测器124和信号发生器126。电源检测电器122用于检测所述第一电压并产生第一检测信号，以判断电源接入单元102上是否有外接电源AD VCC的接入。电池检测器124用于检测所述第二电压并产生第二检测信号，以判断电池接入单元104上是否有电池电源BT VCC的输入，即判断是否有电池存在。信号发生器126用于根据所述第一检测信号和第二检测信号产生控制信号，用于控制解锁/充电开关108的闭合和断开。所述控制信号包括间歇导通信号和持续导通信号。其中，当检测到有外接电源AD VCC的接入，但没有检测到电池电源BT VCC时，信号发生器126发出间歇导通信号，使得解锁/充电开关108循环的作打开和关闭动作，如间歇导通信号为正2秒负4秒的脉冲信号，即解锁/充电开关108每导通2秒后截止4秒。当检测到有外接电源AD VCC的接入，也检测到电池电源BT VCC时，信号发生器126发出持续导通信号，使解锁/充电开关108持续导通。
上述信号发生器126发出间歇导通信号的原因是：虽然暂时没有检测到电池的接入，但可能是电池处于保护状态，也可能是没有电池接入，且用户随时都可能装上电池。为此，有必要间歇地导通解锁/充电开关108，使外接电源AD VCC间歇地为电池接入单元104中控制端子B提供一个高电平，用来对可能接入的电池进行解锁。若此期间有电池接入，该电池被所述间歇导通信号解锁，使得电池检测器124检测到电池接入单元104的电源端子A有电池电源BT VCC的输入，信号发生器126发出持续导通信号，解锁/充电开关108持续导通，外接电源AD VCC通过解锁/充电开关108与控制端子B给电池充电。若一直没有检测到电池电源BT VCC，间歇地解锁动作持续进行，若此时电池接入单元104上的电源端子A和控制端子B因为杂质的混入而导通，也只会对系统造成间歇性的短路，不会对系统造成实质的损害，可以看出的是，根据系统的不同可设置不同的间歇导通时间。可见，上述电源装置10即保护了电子设备的系统安全，又保证了中途接入电池后的正常充电，甚至是被锁定的电池。
进一步参阅图2，供电选择单元106包括电阻R1、二极管D1和集成有二极管的P沟道场效应管Q1，又称IGBT，如型号为NTS4101P-D的场效应管。场效应管Q1的栅极通过电阻R1与电源接入单元102相连。场效应管Q1的源极与二极管D1的负极相连，二极管D1的正极与电源接入单元102相连。场效应管Q1的漏极与电池接入单元104的电源端子A相连(对应电池的输出端)。系统电源DC IN从场效应管Q1的源极获得。
解锁/充电开关108包括三个电阻R2、R3、R4、三极管T1和集成有二极管的P沟道场效应管Q2。三极管T1的集电极通过电阻R2与电源接入单元102相连。三极管T1的基极通过电阻R3与控制单元110相连，且三极管T1的基极通过电阻R4接地。三极管T1的发射极接地。场效应管Q2的源极与电源接入单元102相连。场效应管Q2的漏极与电池接入单元104的控制端子B相连(对应电池的解锁/充电端)。场效应管Q2的栅极与三极管T1的发射极相连。
第一转换电路112包括三个电阻R5、R6、R7、两个电容C1、C2。电源接入单元102、电阻R5、R6和控制单元110依次串联。两个电容C1、C2的一端分别连接于电阻R6的两端，另一端接地。电阻R7与电容C1并联。
第二转换电路114包括两个电阻R8、R9、两个电容C3、C4。电池接入单元104的电源端子A、两个电阻R8、R9和地依次串联。控制单元110连接于两个电阻R8、R9之间。两个电容C3、C4分别与电阻R9并联。
本实施方式中，控制单元110为一单片机。如Z8F0822芯片，第一转换电路112与Z8F0822芯片的13号引脚相连，以通过高低电平的检测判断是否有外接电源AD VCC的输入。第二转换电路114与Z8F0822芯片的28号引脚相连，也通过高低电平的检测判断是否有电池电源BT VCC的输入。Z8F0822芯片的12号引脚与解锁/充电开关108相连，并从12号引脚输出控制信号。控制单元110也可以采用其他各种可编程芯片或其他电路设计，只需其能分辨两个高低电平且能发出控制信号即可。
当只有电池接入时，场效应管Q1导通，系统电源DC IN由电池提供，二极管D1用于防止电池电源BT VCC流向电源接入单元102。当有外接电源AD VCC输入时，场效应管Q1截止，不论是否有电池接入，系统电源DC IN都由外接电源AD VCC提供。外接电源AD VCC接入后，利用电阻R5、R6、R7、两个电容C1、C2分压滤波，使控制单元110检测到一个稳定第一电压。控制单元110根据该第一电压判定有外接电源AD VCC接入，发出间歇导通信号，如脉冲信号，使三极管T1和场效应管Q2同时间歇地导通，以对可能接入的电池进行解锁动作。此时，若有电池接入，首先通过间歇导通信号给电池解锁(若电池本身没有保护也不影响电路工作)，利用所述电阻R8、R9、电容C3、C4的分压和滤波将电池电源BT VCC转换为一个稳定的第二电压。控制单元110根据该第二电压判定有电池接入，发出持续导通信号，外接电源AD VCC持续为电池充电。
请参阅图3，其为一较佳实施方式的电源装置保护方法流程图，包括如下步骤：
步骤S301，检测是否有外接电源接入，若有，进入步骤S303，若无，继续检测是否有外接电源接入。
步骤S303，通过外接电源为系统供电。
步骤S305，检测是否有电池接入，若有，进入步骤S309，若无进入步骤S307。
步骤S307，发送间歇性导通信号，使外接电源与电池接入端之间间歇地导通，以为可能接入的电池解锁，然后回到步骤S305。其它实施方式中，也可以回到步骤S301。
步骤S309，发送持续导通信号，使外接电源与电池接入端之间持续地导通，以给电池充电。
上述电源装置保护方法在检测到电池接入之前，利用间歇导通的形式给可能接入的电池解锁，避免了电池相关电路的持续导通，有效的降低了电池相关电路短路造成的系统损害。另外，该方法又保证了中途接入电池后的充电工作正常进行。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电源装置，其包括电源接入单元和电池接入单元，所述电源接入单元用于外接电源的输入，所述电池接入单元用于电池电源的输入，其特征在于，所述电源装置还包括解锁/充电开关和控制单元，所述解锁/充电开关连接于所述电源接入单元和电池接入单元之间，用于基于自身的闭合和断开控制电源接入单元和电池接入单元之间的导通和断开；所述解锁/充电开关闭合时，所述电池接入单元解锁以使所述电池电源输出电压；所述控制单元用于在所述电源接入单元接收到外接电源的输入且所述电池接入单元没有接收到电池电源的输入时，控制所述解锁/充电开关间歇导通。
2.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于：所述控制单元进一步在所述电源接入单元接收到外接电源输入，所述电池接入单元也有接收到电池电源输入时，控制所述解锁/充电开关持续导通。
3.如权利要求2所述的电源装置，其特征在于：所述控制单元包括电源检测器、电池检测器和信号发生器，所述电源检测器用于检测并判断电源接入单元是否有外接电源的输入，所述电池检测器用于检测并判断电池接入单元是否有电池电源的输入，所述信号发生器用于根据电源检测器和电池检测器的检测结果发送控制信号给所述解锁/充电开关，所述控制信号包括间歇导通信号和持续导通信号，以分别控制所述解锁/充电开关间歇导通和持续导通。
4.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于：所述电源装置还包括第一转换电路和第二转换电路，所述第一转换电路用于将外接电源转化为控制单元可接受的第一电压，所述第二转换电路用于将电池电源转化为控制单元可接受的第二电压，所述控制单元用于根据所述第一电压和第二电压判断是否有外接电源和电池电源的输入。
5.如权利要求4所述的电源装置，其特征在于：所述第一转换电路和第二转换电路为电阻和电容组成的分压滤波电路。
6.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于：所述电源装置还包括供电选择单元，用于选择外接电源和电池电源中的一个为电子设备提供系统电源。
7.如权利要求6所述的电源装置，其特征在于：所述供电选择单元包括电阻(R1)、二极管(D1)和P沟道场效应管(Q1)，所述场效应管(Q1)的栅极通过电阻(R1)与电源接入单元相连，场效应管(Q1)的源极与二极管(D1)的负极相连，二极管(D1)的正极与电源接入单元相连，场效应管(Q1)的漏极与电池接入单元的电源端子相连，所述电源端子对应电池的输出端，所述系统电源从场效应管(Q1)的源极获得。
8.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于：所述解锁/充电开关包括电阻(R2)、三极管(T1)和P沟道场效应管(Q2)，三极管(T1)的集电极通过电阻(R2)与电源接入单元相连，三极管(T1)的基极与控制单元相连，三极管(T1)的发射极接地，场效应管(Q2)的源极与电源接入单元相连，场效应管(Q2)的漏极与电池接入单元的控制端子相连，所述控制端子对应电池的解锁/充电端，场效应管(Q2)的栅极与三极管(T1)的发射极相连。
9.一种电源装置保护方法，包括如下步骤：
检测是否有外接电源接入；
若有外接电源接入，检测是否有电池接入；
若无电池电源接入，发送间歇性导通信号，使外接电源与电池接入端之间间歇地导通，以为可能接入的电池解锁，处于解锁状态时，所述电池电源可输出电压；
若有电池电源接入，发送持续导通信号，使外接电源与电池接入端之间持续地导通，以给电池充电。
10.如权利要求9所述的电源装置保护方法，其特征在于：所述电源装置保护方法还包括如下步骤：若有外接电源接入，通过外接电源为系统供电。
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