CN102664453B

CN102664453B - 电池切换装置

Info

Publication number: CN102664453B
Application number: CN201210149312.XA
Authority: CN
Inventors: 陈法国
Original assignee: Huawei Device Co Ltd
Current assignee: Huawei Device Co Ltd
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: CN102664453A

Abstract

本发明涉及一种电池切换装置，所述装置包括：电源输入端，第一控制端，第一电池，第一场效应管，第二电池，第二场效应管，三极管，或门，第二控制端；电源管理系统控制第一控制端置低，第一场效应管导通，三极管截止，或门输出高电平，第二场效应管截止，第一电池处于充电或对外供电状态，第二电池处于截止状态；电源管理系统控制第一控制端置高、第二控制端置低，第一场效应管关闭，三极管导通，或门输出底电平，第二场效应管导通，第一电池处于截止状态，第二电池处于充电或对外供电状态。本发明实施例的电池切换装置，通过控制场效应管的工作状态，来控制电池进行充电或对外放电，采用硬件方式实现双电池无缝切换，确保系统稳定性。

Description

电池切换装置

技术领域

本发明实施例涉及通信领域，尤其涉及一种电池切换装置。

背景技术

目前随着科技的不断提高，便携式终端产品的品质不断的改进，运行速度越来越快，用户对产品的续航能力要求也在不断提高，因此加大电池容量对整个产品的用户体验及其重要。为了提高产品的续航能力，双电池并联使用成为便携式终端产品中一个比较流行的方式，特别适合电池区域面积大，电池资源有限的平板电脑产品。

在双电池并联使用方案中，如何实现双电池的切换是一个很重要的问题。目前通常通过软件控制实现双电池的切换，但是软件控制电池切换会有一定的延时，在电池切换过程中，可能会造成系统掉电的情况，导致系统运行不稳定。

发明内容

本发明实施例的目的是提出一种电池切换装置，旨在解决双电池切换过程中的延时问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种电池切换装置，所述装置包括：电源输入端、第一控制端和第一电池；第一场效应管，所述第一场效应管的第一源极与所述电源输入端相连接，所述第一场效应管的第一栅极与所述第一控制端相连接，所述第一场效应管的第一漏极与所述第一电池相连接；第二电池；第二场效应管，所述第二场效应管的第二源极与所述第一场效应管的第一源极相连接，所述第二场效应管的第二漏极与所述第二电池相连接；三极管，所述三极管的基极与所述第一控制端相连接，所述三极管的集电极与所述第二电池相连接；或门，所述或门的第一输入端与所述三极管的集电极相连接，所述或门的第一控制端与所述第二电池相连接，所述或门的输出端与所述第二场效应管的第二栅极相连接；第二控制端，与所述或门的第二输入端相连接；电源管理系统，与所述第一控制端及所述第二控制端相连接；所述电源管理系统控制所述第一控制端置低，所述第一场效应管导通，所述三极管截止，所述或门输出高电平，所述第二场效应管截止，所述第一电池处于充电或对外供电状态，所述第二电池处于截止状态；所述电源管理系统控制所述第一控制端置高，且所述电源管理系统控制所述第二控制端置低，所述第一场效应管关闭，所述三极管导通，所述或门输出底电平，所述第二场效应管导通，所述第一电池处于截止状态，所述第二电池处于充电或对外供电状态。

本发明实施例提出的电池切换装置，通过控制端、三极管和或门之间相互协调，控制场效应管的工作状态，从而控制电池进行充电或对外放电，采用硬件的方式实现双电池的无缝切换，确保系统稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例电池切换装置的示意图；

图2为本发明实施例电池切换装置的第二电池涓流充电装置示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明实施例电池切换装置的示意图，如图1所示，本发明实施例的电池切换装置包括：电源输入端(DC充电器)，第一控制端(CTR1)，第二控制端(CTR2)，第一电池(电池1)，第二电池(电池2)，第一场效应管(Q1)，第二场效应管(Q2)，第一电源输出管脚(VBAT1)，第二电源输出管脚(VBAT2)，三极管(Q3)，或门(U1)，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)，第六电阻(R6)，第七电阻(R7)，第八电阻(R8)。

第一场效应管(Q1)的第一栅极(G)与第一控制端(CTR1)相连接；第一场效应管(Q1)的第一漏极(D)通过第一电源输出管脚(VBAT1)与第一电池(电池1)相连接；第一场效应管(Q1)的第一源极(S)通过第四电阻与电源输入端(DC充电器)相连接。第二场效应管(Q2)的第二源极(S)与第一场效应管(Q1)的第一源极(S)相连接，即第二场效应管(Q2)的第二源极(S)也通过第四电阻与电源输入端(DC充电器)相连接；第二场效应管(Q2)的第二漏极(D)通过第二电源输出管脚(VBAT2)与第二电池(电池2)相连接；第二场效应管(Q2)的第二栅极(G)与或门(U1)的输出端(C2)相连接，第二场效应管(Q2)的第二栅极(G)连接有接地第六电阻(R6)，即或门(U1)的输出端(C2)连接有接地第六电阻(R6)。三极管(Q3)的基极(B)通过第一电阻(R1)与第一控制端(CTR1)相连接；三极管(Q3)的集电极(C)通过第二电阻(R2)与第二电池(电池2)相连接，三极管(Q3)的集电极(C)通过第三电阻与或门(U1)的第一输入端(B1)相连接；三极管(Q3)的发射极(E)接地。或门(U1)的第二输入端(A1)与第二控制端(CTR2)相连接，或门(U1)的第二输入端(A1)连接有接地第五电阻(R5)；或门(U1)的第一控制端(A2)与第二电池(电池2)相连接，或门(U1)的第一控制端(A2)与或门(U1)的输出端(C2)之间并联有第七电阻(R7)；或门(U1)的第二控制端(C1)接地；或门(U1)的第一输入端(B1)连接有接地第八电阻(R8)。

再如图1所示，本发明实施例电池切换装置还包括第一检测端(CHARGE)和第二检测端(V_SYS)；第一检测端(CHARGE)连接在第四电阻与电源输入端(DC充电器)之间，第二检测端(V_SYS)连接在第四电阻与第一场效应管(Q1)的第一源极(S)之间，第一检测端(CHARGE)和第二检测端(V_SYS)用于检测电阻R4两端的电压和电流，同时用于设置充电电流的大小。本发明实施例的第二检测端(V_SYS)同时连接设备终端运行系统，电源管理系统(PMU)控制电池或者充电器通过第二检测端(V_SYS)给设备终端运行系统供电。

本发明实施例的第一控制端(CTR1)和第二控制端(CTR2)通过接口与电源管理系统(PMU)相连接，由电源管理系统(PMU)控制第一控制端(CTR1)和第二控制端(CTR2)置高或置低。

本发明实施例的电池切换装置的工作状态为：电源管理系统(PMU)对电池的在位情况做检测，即检测设备中存在几个电池。当只有第一电池(电池1)在位时，电源管理系统(PMU)只需控制第一场效应管(Q1)导通或关闭来完成第一电池(电池1)的充电、放电过程。具体的，充电过程中，当检测到第一检测端(CHARGE)的电流大于第二检测端(V_SYS)的电流时，且第一电池(电池1)电压低于充电电压时，电源管理系统(PMU)控制时第一控制端(CTR1)置低，第一场效应管(Q1)导通，电源输入端(DC充电器)给第一电池(电池1)充电。放电过程，当检测到第一检测端(CHARGE)的电流小于第二检测端(V_SYS)的电流时，电源管理系统(PMU)控制第一控制端(CTR1)置低，第一场效应管(Q1)导通，第一电池(电池1)为系统供电。

当两个电池都在位的情况下，充电过程中，电源管理系统(PMU)默认先给第一电池(电池1)充电，第一电池(电池1)充电完成后，再给第二电池(电池2)充电；放电过程中，电源管理系统(PMU)自动检测两个电池的电量，选择电量大的电池进行供电。具体的充电、放电过程如下：

充电过程中，电源管理系统(PMU)默认先给第一电池(电池1)充电，此时电源管理系统(PM U)控制第一控制端(CTR1)置低，第一场效应管(Q1)导通，三极管(Q3)处于截止状态，或门(U1)输出高电平，第二场效应管(Q2)处于截止状态；此时，电源输入端(DC充电器)给第一电池(电池1)充电，第二电池(电池2)处于截止状态。当第一电池(电池1)充电完成后，电源管理系统(PMU)控制第一控制端(CTR1)置高，同时电源管理系统(PMU)控制第二控制端(CTR2)置低；当第一控制端(CTR1)置高时，第一场效应管(Q1)截止，三极管(Q3)导通，或门(U1)输出低电平，第二场效应管(Q2)导通，此时电源输入端(DC充电器)给第二电池(电池2)充电，第一电池(电池1)处于截止状态，直至第二电池(电池2)充电完成。

本发明实施例的电池切换装置在充电过程中，当第一电池(电池1)充电完成后，通过电源管理系统(PMU)控制第一控制端(CTR1)置高，将第一场效应管(Q1)截止，切断第一电池(电池1)；当第二电池(电池2)充电完成后，通过电源管理系统(PMU)控制第二控制端(CTR2)置高，将第二场效应管(Q2)截止，切断第二电池(电池2)；从而实现过充电保护功能。

放电过程中，电源管理系统(PMU)自动检测两个电池的电量，选择电量大的电池进行供电，例如，当第一电池(电池1)的电量大于第二电池(电池2)的电量时，则电源管理系统(PMU)选择第一电池(电池1)进行供电。此时，电源管理系统(PMU)控制第一控制端(CTR1)置低，第一场效应管(Q1)导通，三极管(Q3)处于截止状态，或门(U1)输出高电平，第二场效应管(Q2)处于截止状态；由第一电池(电池1)为设备终端运行系统供电，第二电池(电池2)处于截止状态，同时避免了第一电池(电池1)为设备终端运行系统供电的过程中，第一电池(电池1)为第二电池(电池2)充电的现象发生。当第二电池(电池2)的电量大于第一电池(电池1)的电量时，则电源管理系统(PMU)选择第二电池(电池2)进行供电。此时，电源管理系统(PMU)控制第一控制端(CTR1)置高，同时控制第二控制端(CTR2)置低，第一场效应管(Q1)截止，三极管(Q3)导通，或门(U1)输出低电平，第二场效应管(Q2)导通；由第二电池(电池2)为设备终端运行系统供电，第一电池(电池1)处于截止状态，同时避免了第二电池(电池2)为设备终端运行系统供电的过程中，第二电池(电池2)为第一电池(电池1)充电的现象发生。

在充电过程中，电源管理系统(PMU)对电池的电压进行检测，根据电池的电压情况进行相应的充电过程，当电池电压低于涓流充电电压门限时(一般为低于3.6V)，对电池进行涓流充电；当电池电压高于涓流充电电压门限时(一般为高于3.6V)，对电池进行恒流充电；当电池电压上升到4.2V时，对电池进行恒压充电。即电池的充电过程为先涓流充电再恒流充电，再恒压充电，直至电池充电完成。在电池充电的过程中，不是每次充电都对电池进行涓流充电，只有电池电压低于涓流充电电压门限时，才会对电池进行涓流充电。本发明实施例的恒流充电和恒压充电可以通过上述实施例中的电池切换装置来完成。但是涓流充电需要提供专门的涓流充电装置来实现。

在电池充电的过程中，当电池电压达到涓流充电电压门限时，即启动涓流充电过程。电源管理系统(PMU)检测第一电池(电池1)及第二电池(电池2)的电压，当电源管理系统(PMU)检测到电池电压低于预先设定的涓流充电电压门限时，即通过第一电源输出管脚(VBAT1)给第一电池(电池1)进行涓流充电，或通过第二电源输出管脚(VBAT2)给第二电池(电池2)进行涓流充电。

当只有第一电池(电池1)在位时，由于电源管理系统(PMU)内部通过硬件方式设计了涓流充电装置，即可实现第一电池(电池1)自动涓流充电。当两个电池同时在位时，第一电池(电池1)可通过电源管理系统(PMU)内部的硬件方式设计的涓流充电装置实现涓流充电，但是第二电池(电池2)需要设计专门的涓流充电装置，来实现第二电池(电池2)的涓流充电。

本发明实施例电池切换装置还提供了一种涓流充电装置，用于完成第二电池的涓流充电。图2为本发明实施例电池切换装置的第二电池涓流充电装置示意图，如图2所示，本发明实施例电池切换装置的涓流充电装置包括：第四场效应管(Q4)、第三控制端(MPP7)和设备终端系统总电源(VPH_PWR)。

第四场效应管(Q4)的第四漏极(D)通过第二电源输出管脚(VBAT2)与第二电池(电池2)相连接；第四场效应管(Q4)的第四源极(S)通过第九电阻(R9)与设备终端系统总电源(VPH_PWR)相连接，设备终端系统总电源(VPH_PWR)是电池或者充电器通过电源管理系统(PMU)输出给设备终端系统的电源，在涓流充电的过程中，设备终端系统总电源(VPH_PWR)可以为第二电池(电池2)进行涓流充电；第四场效应管(Q4)的第四栅极(G)与第三控制端(MPP7)相连接。电源管理系统(PMU)控制第三控制端(MPP7)置低或置高。

本发明实施例的涓流充电装置，当电源管理系统(PMU)检测到第二电池(电池2)的电压低于预先设定的涓流充电电压门限时，电源管理系统(PMU)将第三控制端(MPP7)置低，第四场效应管(Q4)处于导通状态，此时设备终端系统总电源(VPH_PWR)为第二电池(电池2)进行涓流充电；当第二电池(电池2)的电压高于预先设定的涓流充电电压门限时，电源管理系统(PMU)将第三控制端(MPP7)置高，第四场效应管(Q4)处于截止状态，结束涓流充电。然后电源管理系统(PMU)控制第一控制端(CTR1)置高，同时控制第二控制端(CTR2)置低，为第二电池(电池2)进行恒流充电及恒压充电，直至充电完成。

本发明实施例的电池切换装置可以应用到平板电脑及所有采用双锂电池供电装置中，本发明实施例的电池切换装置通过控制端、三极管和或门之间相互协调，控制场效应管的工作状态，从而完成双电池充电过程自动切换及放电过程自动切换，即在电池充电过程中当一个电池充电完成后可以自动切换到另一个电池进行充电，而在放电过程中当一个电池电量不足时可以自动切换到另一个电池为设备终端系统供电。并且双电池的充放电过程的自动切换通过硬件方式来完成，实现了双电池的无缝切换技术，从而确保双电池切换过程中系统工作的稳定性。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电池切换装置，其特征在于，所述装置包括：

电源输入端、第一控制端和第一电池；

第一场效应管，所述第一场效应管的第一源极与所述电源输入端相连接，所述第一场效应管的第一栅极与所述第一控制端相连接，所述第一场效应管的第一漏极与所述第一电池相连接；

第二电池；

第二场效应管，所述第二场效应管的第二源极与所述第一场效应管的第一源极相连接，所述第二场效应管的第二漏极与所述第二电池相连接；

三极管，所述三极管的基极与所述第一控制端相连接，所述三极管的集电极与所述第二电池相连接；所述三极管的发射极接地；

或门，所述或门的第一输入端与所述三极管的集电极相连接，所述或门的第一控制端与所述第二电池相连接，所述或门的输出端与所述第二场效应管的第二栅极相连接；

第二控制端，与所述或门的第二输入端相连接；

电源管理系统，与所述第一控制端及所述第二控制端相连接；

所述电源管理系统控制所述第一控制端置低，所述第一场效应管导通，所述三极管截止，所述或门输出高电平，所述第二场效应管截止，所述第一电池处于充电或对外供电状态，所述第二电池处于截止状态；所述电源管理系统控制所述第一控制端置高，且所述电源管理系统控制所述第二控制端置低，所述第一场效应管关闭，所述三极管导通，所述或门输出低电平，所述第二场效应管导通，所述第一电池处于截止状态，所述第二电池处于充电或对外供电状态。

2.如权利要求1所述的电池切换装置，其特征在于，所述三极管的基极与所述第一控制端相连接具体为，所述三极管的基极通过第一电阻与所述第一控制端相连接。

3.如权利要求1所述的电池切换装置，其特征在于，所述三极管的集电极与所述第二电池相连接具体为，所述三极管的集电极通过第二电阻与所述第二电池相连接。

4.如权利要求1所述的电池切换装置，其特征在于，所述或门的第一输入端与所述三极管的集电极相连接具体为，所述或门的第一输入端通过第三电阻与所述三极管的集电极相连接。

5.如权利要求1所述的电池切换装置，其特征在于，所述或门的第二控制端接地。

6.如权利要求1所述的电池切换装置，其特征在于，所述第一场效应管的第一源极与所述电源输入端相连接具体为，所述第一场效应管的第一源极通过第四电阻与所述电源输入端相连接。

7.如权利要求1所述的电池切换装置，其特征在于，所述或门的第二输入端连接有接地第五电阻。

8.如权利要求1所述的电池切换装置，其特征在于，所述第二场效应管的第二栅极连接有接地第六电阻。

9.如权利要求1所述的电池切换装置，其特征在于，所述或门的输出端与所述或门的第一控制端之间并联有第七电阻。

10.如权利要求1所述的电池切换装置，其特征在于，所述或门的第一输入端连接有接地第八电阻。

11.如权利要求1所述的电池切换装置，其特征在于，所述装置还包括：涓流充电装置，所述涓流充电装置包括：

设备终端系统总电源和第三控制端；

第四场效应管，所述第四场效应管的第四漏极与所述第二电池相连接，所述第四场效应管的第四栅极与所述第三控制端相连接，所述第四场效应管的第四源极与所述设备终端系统总电源相连接；

电源管理系统，与所述第三控制端相连接；

所述电源管理系统控制所述第三控制端置低，所述第四场效应管导通，所述设备终端系统总电源为第二电池涓流充电；所述电源管理系统控制所述第三控制端置高，所述第四场效应管截止，所述设备终端系统总电源停止为第二电池涓流充电。

12.如权利要求11所述的电池切换装置，其特征在于，所述第四场效应管的第四源极与所述设备终端系统总电源相连接具体为，所述第四场效应管的第四源极通过第九电阻与所述设备终端系统总电源相连接。