CN102751765B - 移动电源 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种移动电源，其包括电池保护电路、电池、开关组合电路和内部负载电路，所述电池经由所述内部负载电路对外进行供电。所述移动电源还设置有使能或非使能所述内部负载电路的使能电路。所述使能电路包括有一个开关器件，在该开关器件导通时，非使能所述内部负载电路，在该开关器件截止时，使能所述内部负载电路。这样，当用户不使用移动电源对外供电时，可以手动导通所述开关器件以使得所述内部负载电阻停止工作，减小电池的负载电流，延长电池待机寿命。当对外供电的移动电源发生放电过流保护时，用户可以手动导通所述开关器件以使得所述内部负载电阻停止工作，减小电池的负载电流，使电池可以恢复正常放电。

Description

移动电源

【技术领域】

本发明涉及电源领域，特别涉及一种移动电源。

【背景技术】

移动电源是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，其可以给手机等数码设备随时随地充电或待机供电。一般由锂电芯或者干电池作为储电单元。区别于产品内部配置的电池，也叫外挂电池。一般配备多种电源转接头，通常具有大容量、多用途、体积小、寿命长和安全可靠等特点，是可随时随地为手机、MP3、MP4、手机、PDA、掌上电脑、掌上游戏机等多种数码产品供电或待机充电的功能产品。

通常所述移动电源内部具有电池保护电路来对其内的电池的充放电进行保护。当移动电源由于输出端口短路或负载较重等原因造成输出电流过大时，所述电池保护电路会导致所述移动电源进入放电过电流保护状态。当所述电池的正极到地的压差足够高或所述电池的负极到地的压差足够低的时候，所述电池保护电路才会允许电池恢复正常供电。然而，通常情况下，即使引起放电过流的原因已经消除，比如短路后又恢复了不短路，重载后又将负载去除掉了，所述移动电源通常无法达到退出放电过流保护的条件。因此，所述移动电源系统在进入放电过流保护后，即使引起放电过流的原因已经消除，系统仍然会进入了自锁的状态。只有将外部电源连接至所述移动电源，所述移动电源才能在外部电源的驱动下达到退出放电过流保护的条件，进而恢复所述电池的正常供电。换句话说，所述移动电池在进入放电过流保护后，必须通过连接外部电源才能再次激活，这大大阻碍了移动电源的应用，也给移动电源的使用带来了诸多不便。

因此，有必要提供一种改进的移动电源来克服上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种移动电源，其可以在不借助外接电源的情况下退出放电过流保护状态，使得电池能够正常对外供电，此外也可以在不使用所述移动电源的时候减小内部负载电流。

为了解决上述问题，本发明提供一种移动电源，其包括电池保护电路、电池、开关组合电路和内部负载电路，所述电池经由所述内部负载电路对外进行供电，所述移动电源还设置有使能或非使能所述内部负载电路的使能电路。

进一步的，所述电池保护电路检测所述电池的放电是否异常，如果是，则输出禁止放电控制信号，如果否，则输出允许放电控制信号；所述开关组合电路基于所述禁止放电控制信号切断所述电池的放电回路，基于允许放电控制信号连通所述电池的放电回路。

进一步的，所述放电异常包括放电过流异常或放电过压异常，两者任何一个异常都认为是放电异常，在放电过流异常且放电过压不异常时，在所述开关组合电路基于所述禁止放电控制信号切断所述电池的放电回路后，进入放电过流保护状态，此时所述电池保护电路检测所述电池的正极对地的电压差的绝对值是否高于一个预定退出电压阈值或所述电池的负极对地的电压差的绝对值是否低于另一预定退出电压阈值，如果是，则输出允许放电控制信号，使得所述开关组合电路重新导通所述电池的放电回路，否则继续输出禁止放电控制信号，在放电过流保护状态下，所述电池仍会输出一弱电流，该弱电流会对连接在电池的正极和地之间的电容进行充电以逐渐拉升所述电池正极的电压。

进一步的，在放电过流保护状态下，在电池的负极和地之间保留一个很弱的放电通路，以使得所述电池仍会输出所述弱电流，该弱电流为毫安及以下级别的。

进一步的，所述使能电路包括有一个开关器件，在该开关器件导通时，非使能所述内部负载电路，在该开关器件截止时，使能所述内部负载电路。

进一步的，所述开关器件的第一连接端接地，第二连接端通过电阻连接至一电源端，在所述开关器件导通时，所述第二连接端的逻辑电平为地电平，在所述开关器件截止时，所述第二连接端的逻辑电平为高电平，第二连接端用来使能或非使能所述升压电路。

进一步的，所述内部负载电路包括升压电路，所述升压电路包括升压分压电路和升压控制电路，所述开关器件的第二连接端与所述升压控制电路的使能端相连，所述开关器件的第二连接端也与所述升压分压电路的使能端相连。

进一步的，所述升压分压电路包括依次串联在移动电源的输出端和地之间的两个分压电阻和一个开关管，所述升压分压电路的使能端为所述开关管的栅极。

更进一步的，所述升压分压电路包括依次串联在移动电源的输出端和地之间的两个分压电阻和一个反相器，所述升压分压电路的使能端为所述反相器的输入端，反相器的输出端与其中一个分压电阻连接，该反相器输出的低电平为地。

更进一步的，所述开关器件的导通或关闭是机械驱动的。

与现有技术相比，在本发明中设置有使能或非使能所述内部负载电路的使能电路，当用户不使用移动电源对外供电时，可以手动非使能所述使能电路以使得内部负载电路不能工作，减小电池负载电流，延长电池待机寿命。当对外供电的移动电源发生放电过流保护时，用户可以手动非使能所述使能电路以使得内部负载电路不能工作，减小电池负载电流，使电池可以恢复至退出放电保护的条件，从而恢复正常放电。在正常使用时，可以手动使能所述开关器件，使得后续内部负载电路可以正常工作，实现所述移动电源的正常对外供电。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。其中：

图1为本发明中的移动电源在一个实施例中的结构框图；

图2为图1中的内部负载电路及使能电路的连接方式在一个实施例中的电路框图；

图3为图1中的内部负载电路及使能电路的连接方式在另一个实施例中的电路框图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。

在本发明的移动电源上设置有使能或非使能所述内部负载电路的使能电路，当用户不使用移动电源对外供电时，可以手动非使能所述使能电路以使得内部负载电路不能工作，减小电池负载电流，延长电池待机寿命。当对外供电的移动电源发生放电过流保护时，用户可以手动非使能所述使能电路以使得内部负载电路不能工作，减小电池负载电流，使电池可以恢复至退出放电保护的条件，从而恢复正常放电。在正常使用时，可以手动使能所述开关器件，使得后续内部负载电路可以正常工作，实现所述移动电源的正常对外供电。

图1为本发明中的移动电源100在一个实施例中的结构框图。如图1所示，所述移动电源100包括充电控制电路110、电池保护电路120、开关组合电路130、电池140和内部负载电路150，所述电池140经由所述内部负载电路150对外进行供电。

所述充电控制电路110的输入端可以连接外接电源，输出端连接所述电池140的正极BATP，其可以对所述外接电源对所述电池140的充电进行控制。比如，控制充电电流，控制何时停止对所述电池140进行充电。关于所述充电控制电路110的详细充电控制过程并不影响本发明的技术方案的实现，并且所述电池的充电控制过程可以采用现有技术中的任意一种电池充电控制技术，故此处不再赘述。

所述电池保护电路120用于对所述电池进行充电保护和放电保护。

所述电池保护电路120检测所述电池的充电是否异常，如果异常，则通过其充电控制输出端C_OUT输出禁止充电控制信号，如果不异常，则通过其充电控制输出端C_OUT输出允许充电控制信号。该禁止充电控制信号和允许充电控制信号可以是一个信号的两种逻辑状态，比如禁止充电控制信号为低电平，所述允许充电控制信号为高电平。所述充电异常通常包括两种，一种是充电过流异常，一种是充电过压异常，两者任意一个出现异常则认为充电异常。所述充电过流异常是指电池的充电电流大于或等于预定充电过流阈值，否则视为充电电流不异常。所述充电过压异常是指电池的充电电压大于或等于预定充电过压阈值，否则视为充电电压不异常。

所述电池保护电路120检测所述电池的放电是否异常，如果异常，则通过其放电控制输出端D_OUT输出禁止放电控制信号，如果不异常，则通过其放电控制输出端D_OUT输出允许放电控制信号。该禁止放电控制信号和允许放电控制信号可以是一个信号的两种逻辑状态，比如禁止放电控制信号为低电平，所述允许放电控制信号为高电平。所述放电异常通常包括两种，一种是放电过流异常，一种是放电过压异常，两者任意一个出现异常则认为放电异常。所述放电过流异常是指电池的放电电流小于或等于预定放电过流阈值，否则视为放电电流不异常。所述放电过压异常是指电池的放电电压大于或等于预定放电过压阈值，否则视为放电电压不异常。

在一个实施例中，所述电池保护电路120基于与电池140的负极BATN相连的连接端VSS的电压以及与地相连的连接端VM的电压来确定所述放电电流或充电电流，所述电池保护电路120基于与电池140的正极BATP相连的连接端VDD的电压和与电池140的负极BATN相连的连接端VSS的电压来确定所述放电电压和充电电压。

所述开关组合电路130根据所述禁止充电控制信号切断所述电池140的充电回路，根据所述允许充电控制信号导通所述电池140的充电回路，以对所述电池140进行充电保护。所述开关组合电路130基于所述禁止放电控制信号切断所述电池140的放电回路，基于所述允许放电控制信号连通所述电池140的放电回路，以对所述电池进行放电保护。

所述开关组合电阻130可以采用现有技术中的有关电池充放电通路中通用的开关组合，比如两个NMOS(N-type Metal Oxide Semiconductor)晶体管串联在电池140的负极和地之间，在每个NMOS晶体管的漏源两端串联一个二极管，其中一个NMOS晶体管的栅极接收来自所述放电输出控制端的放电控制信号(包括禁止放电控制信号和允许放电控制信号)，另一个NMOS晶体管的栅极接收来自所述充电输出控制端的充电控制信号(包括禁止充电控制信号和允许充电控制信号)，现在有技术中很多种实现方法，可以随意选择，在本发明中并不做特殊限定。

在本发明中，将电池140的正极BATP至所述移动电源的输出端VOUT之间的电路都称之为内部负载电路150，其可能消耗所述电池140上的输出电流。与内部负载电路相对应，连接于所述移动电源100的输出端VOUT的负载电路可以称之为外部负载电路。

在放电过流异常且放电过压不异常时，在所述开关组合电路130基于所述禁止放电控制信号切断所述电池的放电回路后，所述移动电源进入放电过流保护状态。此时，所述电池保护电路120检测所述电池的正极BATP对地的电压差的绝对值是否高于一个预定退出电压阈值或所述电池的负极BATN对地的电压差的绝对值是否低于另一个退出预定电压阈值(即退出放电过流保护的条件)，如果是，则输出允许放电控制信号，使得所述开关组合电路130重新导通所述电池140的放电回路，从而退出所述放电保护状态，恢复电池正常的对外供电，否则继续输出所述禁止放电控制信号。

然而，如背景中所述，通常情况下，即使引起放电过流的原因已经消除，所述移动电源100通常无法达到退出放电过流保护的条件，因此必须要外接电源插入才能再次激活所述移动电源。

为此在本发明中，在移动电源100进入放电过流保护状态后，所述电池140仍会输出一弱电流，比如毫安及以下级别的电流，假如放电过流原因已经消除，该弱电流会对连接在电池140的正极BATP和地之间的电容C1进行充电，随着所述弱电流对所述电容C1的充电，所述电池的正极电压逐渐升高，所述电池的负极电压也逐渐升高(此时负极电压为负值)，在所述电池的正极BATP对地的电压差的绝对值高于预定电压阈值或所述电池的负极BATN对地的电压差的绝对值低于预定电压阈值，所述电池保护电路120输出允许放电控制信号，使得所述电池恢复对外正常供电。举例，假定所述电池电压即BATP到BATN的压差为3.7V，而对于电池保护电路120来说，当检测到电池的负极BATN对地的电压差的绝对值低于0.15V(比如负极BATN的电压为负0.14V，地电平为0V)或电池的正极对地的电压差高于3.55V时，电池保护电路120才会输出允许放电控制信号重新使所述电池的放电通路导通。

在一个实施例中，在放电过流保护状态下，可以在所述电池的负极BATN到地之间设置一条弱放电通路，从而可以产生弱电流，该弱放电通过上具有千欧姆及以上级别的电阻。举例来说，在放电过流保护状态下，所述电池的负极BATN通过连接端VSS和VM与地导通，导通通路上设置有千欧姆及以上级别的电阻。

然而，为了降低放电保护状态下的功耗，也避免在放电过流保护的状态下破坏外部负载和移动电源的内部电路，通常所述弱电流都是毫安及以下级别的，在实践中，所述弱电流在对所述电容C1进行充电以拉高所述电池的正极电压时，在未到达退出放电过流保护的条件时，后续的内部负载电路上就会产生一些负载电流，当这些内部负载电流大于所述弱电流时，所述弱电流就不法再对所述电容C1进行充电，从而以致使电池的正极BATP到地之间的电压无法继续上升，不能退出放电保护状态。

在一个实施例中，为了克服上述问题，所述移动电源100中还设置有使能或非使能所述内部负载电路150的使能电路。所述使能电路包括有一个开关器件SW1，在该开关器件导通时，非使能所述内部负载电路，在该开关器件截止时，使能所述内部负载电路。

当对外供电的移动电源发生放电过流保护时，此时所述电池保护电路120输出禁止放电控制信号，用户可以手动导通所述开关器件SW1以使得所述内部负载电路150停止工作，减小或消除所述内部负载电路150的负载电流，此时所述电池140输出的弱电流可以不断的给所述电容C1进行充电，使得所述电池的正极电压不断升高直到达到退出放电过流保护状态的条件，进而使得所述移动电源退出放电过流保护状态。当需要使用移动电源对外供电时，用户可以手动断开所述开关器件SW1，以使得所述内部负载电路150开始工作，所述电池可以通过所述内部负载电路对外进行正常供电。

所述内部负载电路和开关器件有各种各样的连接和实现方式，下面选择性描述。

图2为图1中的内部负载电路及使能电路在第一实施例中的电路框图。如图2所示，所述内部负载电路150包括升压(BOOST)电路，通常在电池140的后端一般连接有升压电路，以对电池电压进行升压后对外进行供电。举例来说，所述BOOST电路一般会在电池的正极对地的电压恢复到预定电压阈值以达到退出放电保护状态前开始工作，其工作耗电远远大于所述过电流保护状态下电池输出的弱电流，这样电池的正极对地的电压差无法升高到恢复正常供电的预定阈值，导致移动电源输出电流过载后，系统也无法恢复正常。

所述使能电路包括有一个开关器件SW1，所述开关器件SW1的第一连接端接地，第二连接端通过电阻R4连接至一电源端（图2中为移动电源的输出端VOUT），在所述开关器件SW1导通时，所述第二连接端的逻辑电平为低电平，在所述开关器件截止时，所述第二连接端的逻辑电平为高电平，第二连接端用来使能或非使能所述升压电路。

所述升压电路包括升压输出电路、升压分压电路、升压控制电路和升压电源供给电路。所述开关器件SW1的第二连接端与所述升压控制电路的使能端EN相连，所述开关器件的第二连接端也与所述升压分压电路的使能端相连。

所述升压输出电路包括一个电感L1、一个NMOS晶体管MN1、一个二极管D1，电感L1的一端(升压电路的输入端)通过与电池的正极相连，另一端与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极为所述升压电路的输出端VOUT，所述NMOS晶体管的栅极作为升压输出电路的控制端接收来自所述升压控制电路的输出控制信号(EXT端)，所述NMOS晶体管MN1的漏极与电感L1和二极管D1的中间节点相连，所述NMOS晶体管MN1的源极与地相连。所述升压分压电路包括串联在输出端VOUT和地之间的第二电阻R2、第三电阻R3和开关管MN2，第二电阻R2和第三电阻R3的中间节点与所述升压控制电路的反馈端FB相连，用于向其提供反馈电压。所述开关管MN2为NMOS晶体管，其栅极为所述升压分压电路的使能端。

所述升压电源供给电路包括串联在电感L1的一端和地之间的电阻R1和电容C2，两者之间的节点连接至所述升压控制电路的电源端VDD，所述升压控制电路的检测端LX接所述电感L1和二极管D1之间的节点，所述升压控制电路的接地端GND接地，所述升压控制电路的使能端EN通过电阻R4与所述升压电路的输出端VOUT。在工作时，所述升压控制电路根据反馈电压产生所述输出控制信号给所述NMOS晶体管的栅极以对整个升压电路进行控制，使得所述升压电路的输出端VOUT得到合适的输出电压。

如图2所示，在所述开关器件SW1截止时，其第二连接端为高电平，所述开关管MN2导通，所述升压分压电路正常工作，所述升压控制电路正常工作。在所述开关器件SW导通时，其第二连接端为低电平，所述开关管MN2截止，所述升压分压电路无法正常工作，所述升压控制电路无法正常工作。

需要注意的是，所述电阻R4的电阻值必须比较大，需是兆欧及以上级别的，这样可以降低电阻R4产生的负载电流。

本发明中的图2中的升压电路还可以采用现有技术中的其他类型的升压电路，或其他类型的控制电路。

图3为图1中的内部负载电路及使能电路在第二实施例中的电路框图，所述内部负载电路仍然包括升压电路。

图3中的电路与图2中的电路的不同之处在于：所述升压分压电路中的开关管MN2变成了一个反相器INV1，该反相器INV1输出的低电平为地，该反相器INV1连接其中的一个分压电阻R3，所述升压分压电路的使能端为所述反相器的输入端。

如图3所示，在所述开关器件SW1截止时，其第二连接端为高电平，所述反相器INV1输出低电平，所述升压分压电路正常工作，所述升压控制电路正常工作。在所述开关器件SW导通时，其第二连接端为低电平，反相器INV1输出高电平，所述升压分压电路无法正常工作，所述升压控制电路无法正常工作。

如上所述，所述电阻R4的另一端连接至电源端，在图2和图3中，所述电源端都是移动电源的输出端VOUT。在其他实施例子中，所述电阻R4连接的电源端可以为其他高电平节点，比如电池的正极BATP，电阻R1和电容C2的中间节点等。

在上述实例中，以内部负载电路为升压电路为例进行了介绍，很显然所述内部负载电路还可以是其他任何内部负载电路，只要该电路在所述移动电源退出放电过流保护状态的过程中产生负载电流，都可以采样上述开关器件使其开启工作或停止工作。所述开关器件在所述内部负载电路中的位置也可以根据需要确定，只要该开关器件可以起到开启或关闭所述内部负载电路的功能即可。

在本发明的移动电源上设置有使能或非使能所述内部负载电路的使能电路，当用户不使用移动电源对外供电时，可以手动非使能所述使能电路以使得内部负载电路不能工作，减小电池负载电流，延长电池待机寿命。当对外供电的移动电源发生放电过流保护时，用户可以手动非使能所述使能电路以使得内部负载电路不能工作，减小电池负载电流，使电池可以恢复至退出放电保护的条件，从而恢复正常放电。在正常使用时，可以手动使能所述开关器件，使得后续内部负载电路可以正常工作，实现所述移动电源的正常对外供电。

在本发明中使能表示使其工作，非使能表示使其不工作。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (8)

1.一种移动电源，其包括电池保护电路、电池、开关组合电路和内部负载电路，所述电池经由所述内部负载电路对外进行供电，其特征在于，其还设置有使能或非使能所述内部负载电路的使能电路，

所述电池保护电路检测所述电池的放电是否异常，如果是，则输出禁止放电控制信号，如果否，则输出允许放电控制信号；所述开关组合电路基于所述禁止放电控制信号切断所述电池的放电回路，基于允许放电控制信号连通所述电池的放电回路，

放电异常包括放电过流异常或放电过压异常，两者任何一个异常都认为是放电异常，在放电过流异常且放电过压不异常时，在所述开关组合电路基于所述禁止放电控制信号切断所述电池的放电回路后，进入放电过流保护状态，此时所述电池保护电路检测所述电池的正极对地的电压差的绝对值是否高于一个预定退出电压阈值或所述电池的负极对地的电压差的绝对值是否低于另一预定退出电压阈值，如果是，则输出允许放电控制信号，使得所述开关组合电路重新导通所述电池的放电回路，否则继续输出禁止放电控制信号，在放电过流保护状态下，所述电池仍会输出一弱电流，该弱电流会对连接在电池的正极和地之间的电容进行充电以逐渐拉升所述电池正极的电压。

2.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于，在放电过流保护状态下，在电池的负极和地之间保留一个很弱的放电通路，以使得所述电池仍会输出所述弱电流，该弱电流为毫安及以下级别的。

3.根据权利要求1-2任一所述的移动电源，其特征在于，所述使能电路包括有一个开关器件，在该开关器件导通时，非使能所述内部负载电路，在该开关器件截止时，使能所述内部负载电路。

4.根据权利要求3所述的移动电源，其特征在于，所述开关器件的第一连接端接地，第二连接端通过电阻连接至一电源端，在所述开关器件导通时，所述第二连接端的逻辑电平为低电平，在所述开关器件截止时，所述第二连接端的逻辑电平为高电平，第二连接端用来使能或非使能所述内部负载电路中的升压电路。

5.根据权利要求4所述的移动电源，其特征在于，所述升压电路包括升压分压电路和升压控制电路，所述开关器件的第二连接端与所述升压控制电路的使能端相连，所述开关器件的第二连接端也与所述升压分压电路的使能端相连。

6.根据权利要求5所述的移动电源，其特征在于，所述升压分压电路包括依次串联在移动电源的输出端和地之间的两个分压电阻和一个开关管，所述升压分压电路的使能端为所述开关管的栅极。

7.根据权利要求5所述的移动电源，其特征在于，所述升压分压电路包括依次串联在移动电源的输出端和地之间的两个分压电阻和一个反相器，所述升压分压电路的使能端为所述反相器的输入端，反相器的输出端与其中一个分压电阻连接，该反相器输出的低电平为地。

8.根据权利要求3所述的移动电源，其特征在于，所述开关器件的导通或关闭是机械驱动的。