CN103368246B - 一种带手机插入自动识别的后备电源控制系统 - Google Patents

一种带手机插入自动识别的后备电源控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明适用于电源领域，提供一种带手机插入自动识别的后备电源控制系统，该后备电源控制系统包括：充电管理模块、升压控制模块、智能控制模块和充放电指示灯控制模块四个部分。该后备电源可单独为手机等电子设备充电，也可以通过直流源为本身的后备电池和外部电子设备进行充电；目前的后备电源基本上都用按键来进行操作，使用起来不够智能，本发明自带手机插入自动识别功能，充电和放电操作都实现了智能控制，因此使用起来特别方便，另外该后备电源系统具有高度集成性，极低的待机功耗，外部电路结构简单、容易实现，而且大幅降低了成本。

Description

一种带手机插入自动识别的后备电源控制系统
技术领域
本发明涉及电源技术领域，特别涉及一种带手机插入自动识别的后备电源控制系统。
背景技术
随着数码时代的到来，各种便携式电子设备如手机、数码相机、MP3等得到了普及。越来越多的功能被集成到手机等电子设备中，因此这些便携式电子设备的耗电量也急剧增加，对电池容量有了更高的要求。但是为了美观与方便携带，其体积却越来越小，留给电池的空间并没有增大。为了解决以上矛盾，满足人们对电池容量的需求，特别是差旅时对电源的需求，便携式电子设备的后备电源应运而生。
后备电源是一种集充电和供电功能于一体的便携式充电器，其内置的电池拥有普通手机电池电量的3~5倍以上，可多次单独对手机等电子设备充电，同时它本身也可以通过外部电源来给自身电池进行充电。目前大部分的后备电源都靠按键来控制其功能的切换，而且按键使用不统一，这就给使用者带来不便，并且体积大，系统耗电也大。
发明内容
本发明提供了一种带手机插入自动识别的后备电源控制系统，其解决了现有的充电器使用不方便，体积大，耗电大的问题。
一方面，提供一种带手机插入自动识别的后备电源控制系统，所述系统包括：USB输入端口、USB输出端口、后备电池和控制芯片，其中，
所述控制芯片包括：VDD引脚、L1引脚、GND引脚、STB引脚、FB引脚、EXT引脚、BTP引脚和CE引脚，其中，VDD为芯片的电源脚及给后备电池充电的输入脚；L1为充放电指示灯引脚；GND为地；STB为升压系统待机引脚；FB为升压系统的反馈引脚；BTP为后备电池引脚，接后备电池正极，后备电池的负极接地；CE为手机插入自动识别引脚；
USB输入端口的正极接第一二极管的正极及第一电容的正极及控制芯片的VDD引脚及LED灯的正极，USB输入端口的负极接地，第一电容的负极板接地，LED灯的负极接控制芯片的L1引脚；
第一二极管的负极接第二电容的正极板和USB输出端口的正极及第二二极管的负极及第一电阻的一端；第一电感的一端接电池的正极及控制芯片的BTP引脚，第一电感的另一端接第二二极管的正极和扩展驱动NMOS管的漏极；电池的负极接地；
第一电阻的另一端接第二电阻的一端和控制芯片的FB引脚，第二电阻的另一端接地；扩展驱动NMOS管的栅极接控制芯片的EXT引脚，扩展驱动NMOS管的源极接地接第三电阻的一端及控制芯片的LX引脚；第三电阻的另一端接地；USB输出端口的负极接NMOS开关管的漏极及控制芯片的CE引脚，NMOS开关管的栅极接控制芯片的STB引脚，NMOS开关管的源极接地；所述控制芯片包括：充电控制模块、升压控制模块、智能控制模块和指示灯控制模块；其中，充电控制模块，用于驱动充电功率管以获得恒定的电流给电池充电；升压环路控制模块，用于通过反馈电压FB经过内部误差放大器和比较器及控制逻辑来控制输出驱动信号的占空比，从而使输出电压稳定在设定的值；LX引脚，用于侦测外部开关管的峰值电流；
智能控制模块，用于检测是否有手机的插入以及是否有外部电源插入，当外部电源插入时，进入充电状态，当外部电源断开，进入升压状态；当手机充满时，系统自动进入待机状态；
其中，所述智能控制模块分别与所述指示灯控制模块、升压控制模块、充电控制模块连接；所述智能控制模块还与PMOS管的源极连接，PMOS管的源极还与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端连接VC；PMOS管的漏极连接等电势，PMOS管的栅极连接CE引脚；其中，升压控制模块分别与LX引脚和FB引脚连接；升压控制模块还通过第五放大器与STB引脚连接，升压控制模块还通过第六放大器与EXT引脚连接；充电控制模块与第二NMOS管的栅极连接，第二NMOS管的源极与BTP引脚连接，漏极与VDD引脚连接；所述指示灯控制模块与另一PMOS管的栅极连接，另一PMOS管的漏极连接等电势，源极连接L1引脚。
通过上述技术方案可以看出，本发明具有使用方便，体积小，耗电小的技术效果。
附图说明
图1为本发明提出的带手机插入自动识别的后备电源控制系统的结构图。
图2为控制芯片200的内部框图。
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，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明提供了一种带手机插入自动识别的后备电源控制系统，该系统如图1所述，包括：USB输入端口101、USB输出端口118和控制芯片200，其中控制芯片200包括：VDD引脚、L1引脚、GND引脚、STB引脚、FB引脚、EXT引脚、BTP引脚和CE引脚，其中，VDD为芯片的电源脚及给后备电池充电的输入脚；L1为充放电指示灯引脚；GND为地；STB为升压系统待机引脚，当输出短路或者外部电子设备充电完成后STB输出低电平，切断外设与后备电源系统的连接，以获得极低的待机功耗；FB为升压系统的反馈引脚，用于调节升压系统的输出电压；EXT为升压系统的驱动扩展引脚，用户可通过外置NMOS管来提高升压系统的电流输出能力，以更快的给外部设备充电；SW接内置开关管NMOS的漏极；BTP为后备电池引脚，接后备电池正极，内置开关管通过该引脚给后备电池充电；CE为手机插入自动识别引脚，通过该引脚来判断手机是否插入。
USB输入端口101的正极接第一二极管102的正极及第一电容103的正极及控制芯片200的VDD引脚及LED灯104的正极，USB输入端口101的负极接地，第一电容103的负极板接地，LED灯104的负极接控制芯片200的L1引脚；
第一二极管102的负极接第二电容110的正极板和USB输出端口114的正极及第二二极管107的负极及第一电阻111的一端；第一电感106的一端接电池的正极及控制芯片200的BTP引脚，第一电感106的另一端接第二二极管107的正极和扩展驱动NMOS管108的漏极；电池105的负极接地；
第一电阻111的另一端接第二电阻112的一端和控制芯片200的FB引脚，第二电阻112的另一端接地；扩展驱动NMOS管108的栅极接控制芯片200的EXT引脚，扩展驱动NMOS管108的源极接地接第三电阻109的一端及控制芯片200的LX引脚；第三电阻109的另一端接地；USB输出端口114的负极接NMOS开关管113的漏极及控制芯片200的CE引脚，NMOS开关管113的栅极接控制芯片200的STB引脚，NMOS开关管113的源极接地。
本发明的工作原理为，当USB输入端口101与外部供电电源连接时，系统通过200的内置开关管215开始给内置电池充电，此时如果USB输出端口118与外部手机等电子设备相连接，那么系统还可以通过二极管102同时给外部手机等电子设备充电，因此在充电过程中升压系统将被禁用。充电过程中指示灯104闪烁以表示正在充电，当电池充满时，指示灯104常亮以表示充满。
在充电过程中，若拔掉外部供电电源，则系统会自动启动升压系统，由升压系统给外部手机等电子设备供电。
当USB输入端口101与外部电源断开时，只要将外部手机等电子设别插入USB口，则系统会自动启动升压系统给外部手机等电子设备充电，升压工作时指示灯104常亮表示升压工作，同时如果105的电量小于10%，则升压系统不启动，并且指示灯闪烁10s表示电池没电了，需要为电池进行充电。当外设充电完成后升压系统会自动停止工作并进入待机状态，STB输出低电平，关闭开关管113，从而获得极低的待机功耗。当外设发生过载或者短路时STB也会自动输出低电平以关闭NMOS开关管113，以保护整个后备电源系统。在升压系统工作时，若电池105的电量小于10%时则指示灯104会自动闪烁直到升压系统关系。所以其具有使用方便，体积小，耗电小的优点。另外，本发明提供的部电路结构简单、容易实现，而且大幅降低了成本。
图2为控制芯片200的内部框图。芯片内部分为四个功能模块，分别是充电控制模块207、升压控制模块209、智能控制模块206、指示灯控制模块202。
充电控制模块207用于驱动充电功率管208以获得恒定的电流给电池充电，充电时可以采用涓流，大电流，恒压三段式充电功能，当然在实际情况中厂家也可以设定更多的充电方式，在电池电压过低时采用涓流充电，保证不损坏电池，当电池电压升高到一定值时，开始以大电流充电，以缩短充电时间，当电池电压接近充满值进行恒压充电保证电池能够充满。
升压环路控制模块209，用于通过反馈电压FB经过内部误差放大器和比较器及控制逻辑来控制输出驱动信号的占空比，从而使输出电压稳定在设定的值。
LX引脚，用于侦测外部开关管的峰值电流，以便进行逐周期的过流保护和电流环路的采样，保证系统的稳定性。当外设充电完成时，升压系统自动关闭，进入待机状态。此外升压控制模块还会通过驱动缓冲器217输出控制信号STB，以便在外设充电结束或者发生过载、短路等情况时，切断外设与后备电源的连接，从而保护后备电源系统。
智能控制模块206，用于检测是否有手机等外部电子设备的插入以及是否有外部电源插入，并根据是或否来决定系统工作的何种状态，当外部电源插入时，VDD电压高于BTP电压，因此进入充电状态，当外部电源断开，有手机等外部电子设备插入时，CE信号被拉高，信号212拉低，使得系统进入升压状态，当手机等外部电子设备充满时，系统自动进入待机，降低功耗。
指示灯控制模块202，用于根据系统工作状态来驱动外部指示灯处于常亮或者闪烁状态。
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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种带手机插入自动识别的后备电源控制系统，其特征在于，所述系统包括：USB输入端口、USB输出端口、后备电池和控制芯片，其中，
所述控制芯片包括：VDD引脚、L1引脚、GND引脚、STB引脚、FB引脚、EXT引脚、BTP引脚和CE引脚，其中，VDD为芯片的电源脚及给后备电池充电的输入脚；L1为充放电指示灯引脚；GND为地；STB为升压系统待机引脚；FB为升压系统的反馈引脚；BTP为后备电池引脚，接后备电池正极，后备电池的负极接地；CE为手机插入自动识别引脚；
USB输入端口的正极接第一二极管的正极及第一电容的正极及控制芯片的VDD引脚及LED灯的正极，USB输入端口的负极接地，第一电容的负极板接地，LED灯的负极接控制芯片的L1引脚；
第一二极管的负极接第二电容的正极板和USB输出端口的正极及第二二极管的负极及第一电阻的一端；第一电感的一端接电池的正极及控制芯片的BTP引脚，第一电感的另一端接第二二极管的正极和扩展驱动NMOS管的漏极；电池的负极接地；
第一电阻的另一端接第二电阻的一端和控制芯片的FB引脚，第二电阻的另一端接地；扩展驱动NMOS管的栅极接控制芯片的EXT引脚，扩展驱动NMOS管的源极接地接第三电阻的一端及控制芯片的LX引脚；第三电阻的另一端接地；USB输出端口的负极接NMOS开关管的漏极及控制芯片的CE引脚，NMOS开关管的栅极接控制芯片的STB引脚，NMOS开关管的源极接地；所述控制芯片包括：充电控制模块、升压控制模块、智能控制模块和指示灯控制模块；其中，充电控制模块，用于驱动充电功率管以获得恒定的电流给电池充电；升压环路控制模块，用于通过反馈电压FB经过内部误差放大器和比较器及控制逻辑来控制输出驱动信号的占空比，从而使输出电压稳定在设定的值；LX引脚，用于侦测外部开关管的峰值电流；
智能控制模块，用于检测是否有手机的插入以及是否有外部电源插入，当外部电源插入时，进入充电状态，当外部电源断开，进入升压状态；当手机充满时，系统自动进入待机状态；
其中，所述智能控制模块分别与所述指示灯控制模块、升压控制模块、充电控制模块连接；所述智能控制模块还与PMOS管的源极连接，PMOS管的源极还与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端连接VC；PMOS管的漏极连接等电势，PMOS管的栅极连接CE引脚；其中，升压控制模块分别与LX引脚和FB引脚连接；升压控制模块还通过第五放大器与STB引脚连接，升压控制模块还通过第六放大器与EXT引脚连接；充电控制模块与第二NMOS管的栅极连接，第二NMOS管的源极与BTP引脚连接，漏极与VDD引脚连接；所述指示灯控制模块与另一PMOS管的栅极连接，另一PMOS管的漏极连接等电势，源极连接L1引脚。
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