CN103078395B - 一种电源动态路径管理电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电源动态路径管理电路，包括：智能充电管理模块和动态路径选择模块；智能充电管理模块，用于当确定只存在外部电源或内部电池时，选择外部电源或内部电池来为待供电设备进行供电；当确定同时存在外部电源和内部电池时，根据外部电源的供电情况和内部电池的电量情况选择两者中的一个或全部来为待供电设备进行供电；动态路径选择模块，用于当确定存在外部电池时，比较智能充电管理模块所选择的总供电电压与外部电池的电压的大小，选择其中的较大者为待供电设备进行供电。本发明所述电源动态路径管理电路可应用于测试测量设备等之中，能够提高设备的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及电路技术，特别涉及一种电源动态路径管理电路。
背景技术
传统的测试测量设备都是通过220V的交流电进行供电的，比如各类高性能的台式仪器、基于计算机和总线的功能强大的虚拟仪器等。这些设备的使用位置通常都比较固定，且有固定的220V交流电电源。
近年来，测试测量设备正处于由传统型向新型转变的发展阶段，新型的测试测量设备具有便携化、数字化、智能化、多功能化、系统化和网络化等特点，而传统的测试测量设备则普遍存在着功耗大、体积大不便移动、数据处理周期长、操作复杂和对应用场景条件要求高等特点。
常见的作法是将传统的测试测量设备功耗降低、体积减小等，从而实现测试测量设备的便携化等。由于这种情况下，测试测量设备可能会应用在各种不同的场景中，如室内、室外、野外等，因此需要考虑不同的场景下如何对测试测量设备进行合理的供电的问题，以提高测试测量设备对不同场景的适用性。针对这一问题，现有技术中还没有一种有效的解决方式。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电源动态路径管理电路，可应用于测试测量设备等之中，能够提高设备的适用性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电源动态路径管理电路，包括：智能充电管理模块和动态路径选择模块，所述智能充电管理模块与所述动态路径选择模块相连，并位于所述动态路径选择模块的前端；
所述智能充电管理模块，用于当确定只存在外部电源或内部电池时，选择所述外部电源或所述内部电池来为待供电设备进行供电；当确定同时存在所述外部电源和所述内部电池时，根据所述外部电源的供电情况和所述内部电池的电量情况选择两者中的一个或全部来为所述待供电设备进行供电；
所述动态路径选择模块，用于当确定存在外部电池时，比较所述智能充电管理模块所选择的总供电电压与所述外部电池的电压的大小，选择其中的较大者为所述待供电设备进行供电。
可见，采用本发明所述方案，可根据实际情况，合理地选择由内部电池、外部电源和外部电池中的一种或几种来为待供电设备进行供电，从而提高了待供电设备的适用性；而且，本发明所述方案实现起来简单方便，便于普及和推广。
附图说明
图1为本发明电源动态路径管理电路实施例的组成结构示意图。
图2为本发明智能充电管理模块实施例的组成结构示意图。
图3为本发明动态路径选择模块第一实施例的组成结构示意图。
图4为本发明动态路径选择模块第二实施例的组成结构示意图。
具体实施方式
针对现有技术中存在的问题，本发明中提出一种电源动态路径管理电路，可应用于测试测量设备等之中。
图1为本发明电源动态路径管理电路实施例的组成结构示意图。如图1所示，包括；智能充电管理模块和动态路径选择模块，智能充电管理模块与动态路径选择模块相连，并位于动态路径选择模块的前端。
智能充电管理模块，用于当确定只存在外部电源或内部电池时，选择外部电源或内部电池来为待供电设备进行供电；当确定同时存在外部电源和内部电池时，根据外部电源的供电情况和内部电池的电量情况选择两者中的一个或全部来为待供电设备进行供电；
动态路径选择模块，用于当确定存在外部电池时，比较智能充电管理模块所选择的总供电电压与外部电池的电压的大小，选择其中的较大者为待供电设备进行供电。
以下结合附图，对智能充电管理模块和动态路径选择模块的具体结构和功能分别进行详细介绍。
一)智能充电管理模块
图2为本发明智能充电管理模块实施例的组成结构示意图。如图2所示，包括：内部电池、外部电源接口和智能充电管理芯片；外部电源接口用于连接外部电源；智能充电管理芯片与内部电池以及外部电源接口相连。
智能充电管理芯片，用于当确定只存在外部电源或内部电池时，选择外部电源或内部电池来为待供电设备进行供电；
当确定同时存在外部电源和内部电池、且外部电源的供电充足而内部电池的电量不足时，控制外部电源一边给待供电设备进行供电，一边给内部电池进行充电；
当确定同时存在外部电源和内部电池、且外部电源的供电不足而内部电池的电量充足时，选择外部电源和内部电池同时为待供电设备进行供电；
当确定同时存在外部电源和内部电池、且外部电源的供电充足、且内部电池的电量充足时，选择外部电源为待供电设备进行供电。
另外，智能充电管理芯片可进一步用于，在外部电源为内部电池进行充电的同时，监测内部电池的温度变化，当其温度高于预定第一阈值或低于预定第二阈值时，停止充电，第一阈值大于第二阈值。
智能充电管理芯片还可进一步用于，当确定由内部电池单独为待供电设备进行供电时，监测内部电池的电量变化，当其电量低于预定第三阈值时，停止供电。
通过以上方式，可对内部电池进行保护，避免其温度过高或过低，并避免其处于过放状态。
所述第一阈值、第二阈值和第三阈值的具体取值均可根据实际需要而定。
内部电池作为智能充电管理模块的输入源之一，可以采用锂离子(Li-ion)电池或锂聚合物(Li-po)电池。锂离子电池和锂聚合物电池均拥有高能量密度和高充电电流，且在同等容量的情况下体积可以做得很小，优选地，可采用体积小容量大的可充电锂离子电池作为内部电池。
外部电源接口作为智能充电管理模块的另一输入源，可以外接电源适配器，为待供电设备进行供电并为内部电池进行充电等，优选地，可采用间距为2.54mm的压接端子作为外部电源接口，压接端子可以将外部接线压死，抗震动，适合环境恶劣的工业场所等。
智能充电管理芯片可采用BQ24070芯片。BQ24070是基于BQTINY III产品衍生出来的低成本单节锂电池线性充电管理芯片，支持通用串行总线(USB，Universal SerialBUS)和交流适配器充电模式，符合预充-恒流-恒压-涓充的充电过程等，并支持高达1.5A的充电电流，具有充电时间设置功能，可避免电池长时间充电而损坏等。另外，BQ24070采用20引脚3.5mm x 4.5mm方形扁平无引脚封装(QFN，Quad FlatNo-lead Package)，小巧紧凑的封装形式可节省电路板空间。
二)动态路径选择模块
图3为本发明动态路径选择模块第一实施例的组成结构示意图。如图3所示，包括：第一金属氧化物半导体(MOS，Metal Oxid Semiconductor)管，第二MOS管、电源切换芯片和外部电池接口。
外部电池接口用于连接外部电池；电源切换芯片与第一MOS管和第二MOS管相连，第一MOS管与智能充电管理模块以及电源切换芯片相连，第二MOS管与外部电池接口以及电源切换芯片相连。
电源切换芯片，用于当确定存在外部电池时，比较智能充电管理模块所选择的总供电电压与外部电池的电压的大小，如果外部电池的电压较大，则关闭第一MOS管，开启第二MOS管，反之，开启第一MOS管，关闭第二MOS管。即开启较高电压对应的MOS管，关闭较低电压对应的MOS管，让相应的输入源为待供电设备进行供电。
第一MOS管是智能充电管理模块输出电压的输入开关，优选地，第一MOS管可采用P沟道MOS管FDN340P，其导通电阻小，最大过电流能达到2A，最大承受电压为20V。
第二MOS管是外部电池的输入开关，优选地，第二MOS管也可采用P沟道MOS管FDN340P。
外部电池接口为动态路径选择模块的输入源接口，用于外接外部电池，优选地，可采用间距为2.54mm的压接端子作为外部电池接口。
电源切换芯片为动态路径管理模块中的核心管理者，优选地，可采用LTC4412芯片来实现。LTC4412芯片是一种用于电源切换或负载均分的近理想型二极管，能实现多个电源的高效“或”操作，可延长电池的使用寿命和减少自发热，且其静态电流只有11μA，非常适合低功耗的便携式测试测量设备等。
图4为本发明动态路径选择模块第二实施例的组成结构示意图。如图4所示，包括：第三MOS管、二极管和外部电池接口。
外部电池接口用于连接外部电池；二极管与第三MOS管和外部电池接口相连，第三MOS管与智能充电管理模块以及二极管相连。
二极管作为外部电池的开关，当外部电池的电压大于智能充电管理模块所选择的总供电电压时，第三MOS关闭，此时，外部电池为待供电设备供电，反之，第三MOS管开启。
第三MOS管是智能充电管理模块输出电压的输入开关，优选地，第三MOS管可采用P沟道MOS管FDN340P。
二极管是外部电池的输入开关，优选地，可采用SK24肖特基型(Schottky)二极管，其最低压差为0.2V，最大负载电流为2A。
外部电池接口为动态路径选择模块的输入源接口，用于外接外部电池，优选地，可采用间距为2.54mm的压接端子作为外部电池接口。
至此，即完成了关于本发明所述电源动态路径管理电路实施例的介绍。
总之，采用本发明所述方案，可根据实际情况，合理地选择由内部电池、外部电源和外部电池中的一种或几种来为待供电设备进行供电，从而提高了待供电设备如测试测量设备的适用性；而且，本发明所述方案实现起来简单方便，便于普及和推广；另外，本发明所述方案可完全由逻辑硬件来实现，不用任何逻辑软件参与其中，可大大提高系统的稳定性；再有，本发明所述方案中，在满足需求的前提下，可尽可能地选用工业级和体积小的芯片和电子元器件，以提高便携性和场景适应能力等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种电源动态路径管理电路，其特征在于，包括：智能充电管理模块和动态路径选择模块，所述智能充电管理模块与所述动态路径选择模块相连，并位于所述动态路径选择模块的前端；
所述智能充电管理模块，用于当确定只存在外部电源或内部电池时，选择所述外部电源或所述内部电池来为待供电设备进行供电；当确定同时存在所述外部电源和所述内部电池时，根据所述外部电源的供电情况和所述内部电池的电量情况选择两者中的一个或全部来为所述待供电设备进行供电；
所述动态路径选择模块，用于当确定存在外部电池时，比较所述智能充电管理模块所选择的总供电电压与所述外部电池的电压的大小，选择其中的较大者为所述待供电设备进行供电；
其中，所述智能充电管理模块中包括：内部电池、外部电源接口和智能充电管理芯片；所述外部电源接口用于连接所述外部电源；所述智能充电管理芯片与所述内部电池以及所述外部电源接口相连；
所述智能充电管理芯片，用于当确定只存在所述外部电源或所述内部电池时，选择所述外部电源或所述内部电池来为所述待供电设备进行供电；
当确定同时存在所述外部电源和所述内部电池、且所述外部电源的供电充足而所述内部电池的电量不足时，控制所述外部电源一边给所述待供电设备进行供电，一边给所述内部电池进行充电；
当确定同时存在所述外部电源和所述内部电池、且所述外部电源的供电不足而所述内部电池的电量充足时，选择所述外部电源和所述内部电池同时为所述待供电设备进行供电；
当确定同时存在所述外部电源和所述内部电池、且所述外部电源的供电充足、且所述内部电池的电量充足时，选择所述外部电源为所述待供电设备进行供电。
2.根据权利要求1所述的电源动态路径管理电路，其特征在于，
所述智能充电管理芯片进一步用于，在所述外部电源为所述内部电池进行充电的同时，监测所述内部电池的温度变化，当其温度高于预定第一阈值或低于预定第二阈值时，停止充电，所述第一阈值大于所述第二阈值。
3.根据权利要求1所述的电源动态路径管理电路，其特征在于，
所述智能充电管理芯片进一步用于，当确定由所述内部电池单独为所述待供电设备进行供电时，监测所述内部电池的电量变化，当其电量低于预定第三阈值时，停止供电。
4.根据权利要求1所述的电源动态路径管理电路，其特征在于，
所述内部电池为锂离子电池或锂聚合物电池；
所述外部电源接口为间距为2.54mm的压接端子；
所述智能充电管理芯片为BQ24070芯片。
5.根据权利要求1所述的电源动态路径管理电路，其特征在于，
所述动态路径选择模块中包括：第一金属氧化物半导体MOS管，第二MOS管、电源切换芯片和外部电池接口；所述外部电池接口用于连接所述外部电池；所述电源切换芯片与所述第一MOS管和所述第二MOS管相连，所述第一MOS管与所述智能充电管理模块以及所述电源切换芯片相连，所述第二MOS管与所述外部电池接口以及所述电源切换芯片相连；
所述电源切换芯片，用于当确定存在外部电池时，比较所述智能充电管理模块所选择的总供电电压与所述外部电池的电压的大小，如果所述外部电池的电压较大，则关闭所述第一MOS管，开启所述第二MOS管，反之，开启所述第一MOS管，关闭所述第二MOS管。
6.根据权利要求5所述的电源动态路径管理电路，其特征在于，
所述第一MOS管为P沟道MOS管FDN340P；
所述第二MOS管为P沟道MOS管FDN340P；
所述外部电池接口为间距为2.54mm的压接端子；
所述电源切换芯片为LTC4412芯片。
7.根据权利要求1所述的电源动态路径管理电路，其特征在于，
所述动态路径选择模块中包括：第三MOS管、二极管和外部电池接口；所述外部电池接口用于连接所述外部电池；所述二极管与所述第三MOS管和所述外部电池接口相连，所述第三MOS管与所述智能充电管理模块以及所述二极管相连；
所述二极管作为所述外部电池的开关，当所述外部电池的电压大于所述智能充电管理模块所选择的总供电电压时，所述第三MOS关闭，反之，所述第三MOS管开启。
8.根据权利要求7所述的电源动态路径管理电路，其特征在于，
所述第三MOS管为P沟道MOS管FDN340P；
所述外部电池接口为间距为2.54mm的压接端子；
所述二极管为SK24肖特基型二极管。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的电源动态路径管理电路，其特征在于，所述待供电设备包括：测试测量设备。
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