CN103746446B - 一种不间断供电电路及电子产品 - Google Patents

一种不间断供电电路及电子产品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了供电电路技术领域中的一种不间断供电电路及电子产品。本发明包括供电控制电路、电位设置电路、电压比较电路、第一电池接入电路和第二电池接入电路;所述供电控制电路用于提供所述第一电池的实时电压值;所述电位设置电路用于设置切换电压值;所述电压比较电路用于对所述实时电压值和所述切换电压值进行比较得到一输出信号;所述第一电池接入电路用于根据所述输出信号导通或关断所述第一电池和所述用电设备的连接;所述第二电池接入电路用于根据所述输出信号关断或导通所述第二电池和所述用电设备的连接。本发明能够在第一电池的实时电压值小于所述切换电压值时,由第二电池为用电设备供电,从而实现了对用电设备的不间断供电。

Description

一种不间断供电电路及电子产品
技术领域
[0001]本发明涉及供电电路技术领域,尤其涉及一种不间断供电电路及电子产品。
背景技术
[0002]目前的带电池产品,特别是带电池的穿戴类产品(头盔,眼镜,耳机等),多采用单电池供电。众所周知,现在的电池技术没有突破性发展,电池容量依旧要靠增大电池物理体积或增加电池数量的方式才能存储大电量,以便用于一些需要不间断供电的场景。但由于实际条件的限制,电池的体积往往不能做的太大,要实现对用电设备的不间断供电就显得尤其重要。
[0003]另外,电池电压不稳会造成用电设备的突然断电,严重时会损坏用电设备,减少用电设备的使用寿命。
[0004] 现有的用电设备可在电池供电的同时对电池进行充电,但此种电池充电方式的充电时间长,甚至会造成用电设备过热爆炸,容易造成人身伤害,安全性低。
发明内容
[0005]为了解决现有电池供电技术存在的供电时间短,无法实现电池对用电设备的不间断供电等不足,本发明提供了一种不间断供电电路及电子产品。
[0006]本发明的技术方案是:一种不间断供电电路,用于在第一电池和第二电池之间进行切换,实现对用电设备的持续供电;所述电路包括供电控制电路、电位设置电路、电压比较电路、第一电池接入电路和第二电池接入电路;
[0007]所述供电控制电路用于提供所述第一电池的实时电压值;
[0008]所述电位设置电路用于设置切换电压值;
[0009]所述电压比较电路用于对所述实时电压值和所述切换电压值进行比较得到一输出信号;
[0010]所述第一电池接入电路用于根据所述输出信号导通或关断所述第一电池和所述用电设备的连接;
[0011]所述第二电池接入电路用于根据所述输出信号关断或导通所述第二电池和所述用电设备的连接。
[0012]优选地,所述供电控制电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容;所述第一电阻的第一端和所述第一电池连接;所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端连接;所述第二电阻的第二端接地;所述第一电容的第一端和所述第二电阻的第一端连接;所述第一电容的第二端和所述第二电阻的第二端连接。
[0013]优选地,所述电位设置电路包括第三电阻、第一稳压管和第二电容;所述第三电阻的第一端分别与所述第一电池和所述第二电池连接;所述第三电阻的第二端和所述第一稳压管的阴极连接;所述第一稳压管的阳极接地;所述第二电容的第一端和所述第一稳压管的阴极连接;所述第二电容的第二端和所述第一稳压管的阳极连接。
[0014]优选地,所述第三电阻和所述第一电池之间设置有第一二极管;所述第一二极管的阳极和所述第一电池连接;所述第一二极管的阴极和所述第三电阻的第一端连接;
[0015]所述第三电阻和所述第二电池之间设置有第二二极管;所述第二二极管的阳极和所述第二电池连接;所述第二二极管的阴极和所述第三电阻的第一端连接。
[0016]优选地,所述电压比较电路包括比较器;所述比较器的正相输入端和所述第二电阻的第一端连接;所述比较器的反相输入端和所述第一稳压管的阴极连接;所述比较器的电源端和所述第三电阻的第一端连接;所述比较器的接地端接地。
[0017] 优选地,所述第一电池接入电路包括第四电阻、第一三极管、第五电阻和第一场效应管;
[0018]所述第四电阻的第一端和所述比较器的输出端连接;所述第四电阻的第二端和所述第一三极管的基极连接;所述第一三极管的发射极接地;所述第一三极管的集电极和所述第一场效应管的栅极连接;所述第一场效应管的源极和所述第一电池连接;所述第一场效应管的漏极和所述用电设备连接;所述第五电阻的第一端和所述第一场效应管的栅极连接;所述第五电阻的第二端和所述第一场效应管的源极连接。
[0019]优选地,所述第二电池接入电路包括第六电阻、第二三极管、第七电阻和第二场效应管;
[0020]所述第六电阻的第一端和所述比较器的输出端连接;所述第六电阻的第二端和所述第二三极管的基极连接;所述第二三极管的集电极接地;所述第二三极管的发射极和所述第二场效应管的栅极连接;所述第二场效应管的源极和所述第二电池连接;所述第二场效应管的漏极和所述用电设备连接;所述第七电阻的第一端和所述第二场效应管的栅极连接;所述第七电阻的第二端和所述第二场效应管的源极连接。
[0021]优选地,所述第一三极管和所述比较器之间设置有第八电阻;所述第八电阻的第一端和所述比较器的电源端连接;所述第八电阻的第二端和所述第一三极管的集电极连接。
[0022]优选地,所述第一三极管为NPN型三极管;所述第一场效应管为P沟道增强型绝缘栅型场效应晶体管;所述第二三极管为PNP型三极管;所述第二场效应管为P沟道增强型绝缘栅型场效应晶体管;所述第四电阻的取值范围为10k欧姆到100k欧姆;所述第六电阻的取值范围为Ik欧姆到1k欧姆;所述第八电阻的电阻值为10k欧姆到100k欧姆。
[0023] 本发明还提供了一种电子产品,该电子产品包括:第一电池、第二电池和如上述不间断供电电路之一的不间断供电电路。
[0024]本发明通过所述供电控制电路得到第一电池的实时电压值,能对第一电池的输出电压进行监控,能够为用电设备提供稳定的电压,利于保护用电设备;根据用电设备的供电需要设置切换电压值,可用于多种供电要求的用电设备,使用范围广;将第一电池的实时电压值和切换电压值进行比较,当第一电池的实时电压值大于所述切换电压值时,由第一电池为用电设备供电;当第一电池的实时电压值小于等于所述切换电压值时,由第二电池为用电设备供电,从而实现了双电池对用电设备的不间断供电。
附图说明
[0025]图1是实施例1的原理图;
[0026]图2是实施例1的一个实际电路图。
具体实施方式
[0027]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0028]本发明提供了一种不间断供电电路及电子产品,以解决现有电池供电技术存在的供电时间短,无法实现电池对用电设备的不间断供电等不足。
[0029] 实施例1
[0030]本实施例提供了一种不间断供电电路,用于在第一电池I和第二电池2之间进行切换,所述第一电池I和第二电池2可以为常用的碱性电池或锂电池等,实现对用电设备8的持续供电;所述电路包括供电控制电路3、电位设置电路4、电压比较电路5、第一电池接入电路6和第二电池接入电路7 ;
[0031]所述供电控制电路3用于提供所述第一电池的实时电压值;
[0032]所述电位设置电路4用于设置切换电压值;
[0033]所述电压比较电路5用于对所述实时电压值和所述切换电压值进行比较得到一输出信号;
[0034]所述第一电池接入电路6用于根据所述输出信号导通或关断所述第一电池I和所述用电设备8的连接;
[0035]所述第二电池接入电路7用于根据所述输出信号关断或导通所述第二电池2和所述用电设备8的连接。
[0036]本发明通过所述供电控制电路3得到第一电池I的实时电压值,能对第一电池I的输出电压进行监控,能够为用电设备8提供稳定的电压,利于保护用电设备8;根据用电设备8的供电需要设置切换电压值,可用于多种供电要求的用电设备,使用范围广;将第一电池I的实时电压值和切换电压值进行比较,当第一电池I的实时电压值大于所述切换电压值时,由第一电池I为用电设备8供电;当第一电池I的实时电压值小于等于所述切换电压值时,由第二电池2为用电设备8供电,从而实现了双电池对用电设备8的不间断供电。本实施例的原理图如图1所示。
[0037] 请参考图1和图2,其中:
[0038](一)供电控制电路3,包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容Cl;所述第一电阻Rl的第一端和所述第一电池I连接;所述第一电阻Rl的第二端和所述第二电阻R2的第一端连接;所述第二电阻R2的第二端接地;所述第一电容Cl的第一端和所述第二电阻R2的第一端连接;所述第一电容Cl的第二端和所述第二电阻R2的第二端连接。第一电池I的输出电压值要满足用电设备8的供电要求,因此,第一电阻Rl和第二电阻R2的实际取值要根据用电设备8的供电电压设定。通常,第二电阻R2要远大于第一电阻R1。第一电容Cl为旁路电容,用于滤除输入比较器Al正相输入端的电压的杂波,防止电压波动。
[0039] (二)电位设置电路4,包括第三电阻R3、第一稳压管Wl和第二电容C2 ;第三电阻R3为上拉电阻,所述第三电阻R3的第一端分别与所述第一电池I和所述第二电池2连接;所述第三电阻R3的第二端和所述第一稳压管Wl的阴极连接;所述第一稳压管Wl的阳极接地;所述第二电容C2的第一端和所述第一稳压管Wl的阴极连接;所述第二电容C2的第二端和所述第一稳压管Wl的阳极连接。
[0040]第一稳压管Wl能够在第一电池I的电压发生波动时保持电压恒定,这样就保证了切换电压值的稳定,避免了第一电池I和第二电池2的误切换。第一稳压管Wl上承载的电压应该和用电设备8要求的供电电压相等或略高,具体取值视实际要求而定。第二电容C2也是旁路电容,用于滤除输入比较器Al反相输入端的电压的杂波,防止电压波动。第三电阻R3在第一稳压管Wl和第二电容C2确定后,根据第一电池I的电压进行设置。
[0041]所述第三电阻R3和所述第一电池I之间设置有第一二极管Dl;所述第一二极管Dl的阳极和所述第一电池I连接;所述第一二极管Dl的阴极和所述第三电阻R3的第一端连接;所述第三电阻R3和所述第二电池2之间设置有第二二极管D2;所述第二二极管D2的阳极和所述第二电池2连接;所述第二二极管D2的阴极和所述第三电阻R3的第一端连接。设置第一二极管Dl和第二二极管D2的目的是为了防止第一电池I和第二电池2在电压不相等时,第一电池I和第二电池2的电压差导致的第一电池I和第二电池2向对方充电或被对方充电,从而造成第一电池I和第二电池2的损坏。
[0042](三)电压比较电路5,包括比较器Al;所述比较器Al的正相输入端和所述第二电阻R2的第一端连接;所述比较器Al的反相输入端和所述第一稳压管Wl的阴极连接;所述比较器Al的电源端和所述第三电阻R3的第一端连接;所述比较器Al的接地端接地。比较器Al用于通过切换电压值来判断第一电池I的实时电压是否符合用电设备8的供电要求。本实施例的比较器Al由减法器实现,由第一电池I和第二电池2为比较器Al供电(其它电源亦可),比较器Al接有地线。
[0043](四)第一电池接入电路6,包括第四电阻R4、第一三极管Ql、第五电阻R5和第一场效应管PI ;
[0044]所述第四电阻R4的第一端和所述比较器Al的输出端连接;所述第四电阻R4的第二端和所述第一三极管Ql的基极连接;所述第一三极管Ql的发射极接地;所述第一三极管Ql的集电极和所述第一场效应管Pl的栅极连接;所述第一场效应管Pl的源极和所述第一电池I连接;所述第一场效应管Pl的漏极和所述用电设备8连接;所述第五电阻R5的第一端和所述第一场效应管Pl的栅极连接;所述第五电阻R5的第二端和所述第一场效应管Pl的源极连接;所述第一三极管Ql为NPN型三极管;所述第一场效应管Pl为P沟道增强型绝缘栅型场效应晶体管;为了避免第一三极管Ql导通后的钳位,所述第四电阻R4的取值必须足够大。本实施例的范围为10k欧姆到100k欧姆。
[0045](五)第二电池接入电路7,包括第六电阻R6、第二三极管Q2、第七电阻R7和第二场效应管P2 ;
[0046]所述第六电阻R6的第一端和所述比较器Al的输出端连接;所述第六电阻R6的第二端和所述第二三极管Q2的基极连接;所述第二三极管Q2的集电极接地;所述第二三极管Q2的发射极和所述第二场效应管P2的栅极连接;所述第二场效应管P2的源极和所述第二电池2连接;所述第二场效应管P2的漏极和所述用电设备8连接;所述第七电阻R7的第一端和所述第二场效应管P2的栅极连接;所述第七电阻R7的第二端和所述第二场效应管P2的源极连接;所述第二三极管Q2为PNP型三极管;所述第二场效应管P2为P沟道增强型绝缘栅型场效应晶体管。所述第六电阻R6的取值范围为Ik欧姆到1k欧姆。
[0047] 此外,在所述第一三极管Ql和所述比较器Al之间设置有第八电阻R8;第八电阻R8也是上拉电阻;所述第八电阻R8的第一端和所述比较器Al的电源端连接;所述第八电阻R8的第二端和所述第一三极管Ql的集电极连接;所述第八电阻R8的电阻值为10k欧姆到I OOOk欧姆。
[0048]首先定义第一电池I低压需切换电压值,将第一稳压管Wl上承载的稳定电压值选择为定义为小于等于切换电压值的一半,设置第一电阻Rl和第二电阻R2的阻值,阻值选择应满足当第一电池I接近切换电压值时,分压后第二电阻R2上的电压值为第一稳压管Wl上承载的稳定电压值,设置第一稳压管Wl上承载的稳定电压值和第二电阻R2上的电压值后再输入比较器Al能够进一步减少因电池电压(电量)波动引起的误判断。
[0049]本实施例的电路工作的前提是,第二电池2始终满足用电设备的要求。本实施例进行不间断供电的过程如下:
[0050] (I)当所述第一电池I的输出电压满足用电设备8的供电需要时,根据所述第一二极管Dl和第二二极管D2的单向导电性,不管此时的第二电池2的电压如何,第一电池I都不会给第二电池2反向充电。所述第一电池I分别为所述供电控制电路3、电位设置电路4和电压比较电路5供电。所述供电控制电路3通过所述第一电阻Rl、第二电阻R2和第一电容Cl提供所述第一电池I的实时电压值;所述电位设置电路4通过所述第三电阻R3、第一稳压管Wl和第二电容C2设置切换电压值;所述电压比较电路5通过比较器Al对所述实时电压值和所述切换电压值进行比较输出高电平;由于所述第二三极管Q2为PNP型三极管,高电平使得所述第二三极管Q2截止,第二电池2不会与用电设备8连接;而所述第一三极管Ql为NPN型三极管,高电平使得所述第一三极管Ql导通;从而使得第五电阻R5的两端产生电压降,实现对第一场效应管Pl的栅极和源极的负压导通,将第一电池I和用电设备8连接,实现第一电池I对用电设备8的供电。
[0051] (2)当所述第一电池I的输出电压不满足用电设备8的供电需要时,供电控制电路3会把此时所述第一电池I的电压情况传输给比较器Al的正相输入端。由于第一电池I供电电压不足,电位设置电路4和电压比较电路5将由第二电池2供电,以保证电位设置电路4和电压比较电路5的正常工作。此时比较器Al输出低电平。而所述第一三极管Ql为NPN型三极管,低电平使得所述第一三极管Ql截止,第一电池I不会与用电设备8连接;所述第二三极管Q2为PNP型三极管,低电平使得所述第二三极管Q2导通,进而使得第七电阻R7的两端产生电压降,实现对第二场效应管P2的栅极和源极的负压导通,将第二电池2和用电设备8连接,实现第二电池2对用电设备8的供电。
[0052]需要说明的是,在本电路中,第一电池I为主电池,第二电池2为备用电池。所以,通常情况下,第一电池I是可拆卸的。当第一电池I不能满足用电设备的供电需求时,第二电池2就会为用电设备8供电。此时可以将第一电池I和本实施例的不间断供电电路分离,更换第一电池I或对第一电池I进行单独充电。所以还存在所述第二电池2为用电设备供电时第一电池I脱离不间断供电电路分离的情况。
[0053] (3)当第二电池2为用电设备8供电且第一电池I脱离不间断供电电路分离时,由于所述电位设置电路4和电压比较电路5此时有第二电池2供电,所以仍然正常工作。而所述供电控制电路3只由第一电池I供电,第一电池I脱离不间断供电电路分离后,供电控制电路3为电压比较电路5提供的电压是远小于电位设置电路4的电压,电压比较电路5仍然输出低电平,仍然由第二电池2为用电设备8供电。
[0054]当所述第一电I池脱离不间断供电电路后,又充电或更换满足用电设备8的供电要求时可从新接入不间断供电电路。此时的过程为:
[0055] (4)当第一电池I满足用电设备8的供电要求重新接入不间断供电电路时,所述供电控制电路3将此时的所述第一电池I的电压提供给比较器Al,并使得比较器Al输出高电平,第一三极管Ql导通,第一电池I重新为用电设备8供电;同时使得第二三极管Q2截止,第二电池2不再为用电设备8供电,第二电池2重新进入备用状态。此时也可以将第二电池2取下并为第二电池2充电,当第二电池2满足用电设备8的用电要求并重新接入本实施例的不间断供电电路时,不会对第一电池对用电设备的正常供电造成影响。本实施例的一个实际电路图如图2所示。
[0056] 实施例2
[0057] 本实施例提供了一种电子产品,该电子产品包括:第一电池1、第二电池2和实施例1中所述的不间断供电电路。所述第一电池I和第二电池2可以使碱性电池或锂电池。所述第一电池I和第二电池2优选为可拆卸式,以便为用电设备8的持续供电。
[0058] 本发明的第一电池I在第二电池2为用电设备8供电时可以拆卸,以便对第一电池I进行隔离充电,不会造成用电设备8过热,也避免了电池造成的人身伤害;且能够快速对第一电池I进行充电;
[0059]本发明的第二电池2可在第一电池I为用电设备8供电时可以进行更换或充电。
[0060]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非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作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种不间断供电电路,用于在第一电池和第二电池之间进行切换,实现对用电设备的持续供电;其特征在于,所述电路包括供电控制电路、电位设置电路、电压比较电路、第一电池接入电路和第二电池接入电路; 所述供电控制电路和所述电位设置电路分别连接于所述电压比较电路的输入端,所述电压比较电路的输出端分别与所述第一电池接入电路和所述第二电池接入电路连接; 所述第一电池一端与所述供电控制电路和所述电位设置电路连接,另一端通过所述第一电池接入电路与所述用电设备连接; 所述第二电池一端和所述电位设置电路连接,另一端通过所述第二电池接入电路和所述用电设备连接; 所述供电控制电路用于提供所述第一电池的实时电压值; 所述电位设置电路用于设置切换电压值; 所述电压比较电路用于对所述实时电压值和所述切换电压值进行比较得到一输出信号; 所述第一电池接入电路用于根据所述输出信号导通或关断所述第一电池和所述用电设备的连接; 所述第二电池接入电路用于根据所述输出信号关断或导通所述第二电池和所述用电设备的连接; 其中,所述第一电池和所述第二电池为可拆卸式电池;当所述第一电池的输出电压满足用电设备的供电需要时,所述第一电池分别为所述供电控制电路、所述电位设置电路和所述电压比较电路供电;当所述第一电池的输出电压不满足用电设备的供电需要时,所述电位设置电路和所述电压比较电路将由第二电池供电。
2.如权利要求1所述的不间断供电电路,其特征在于,所述供电控制电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容;所述第一电阻的第一端和所述第一电池连接;所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端连接;所述第二电阻的第二端接地;所述第一电容的第一端和所述第二电阻的第一端连接;所述第一电容的第二端和所述第二电阻的第二端连接。
3.如权利要求2所述的不间断供电电路,其特征在于,所述电位设置电路包括第三电阻、第一稳压管和第二电容;所述第三电阻的第一端分别与所述第一电池和所述第二电池连接;所述第三电阻的第二端和所述第一稳压管的阴极连接;所述第一稳压管的阳极接地;所述第二电容的第一端和所述第一稳压管的阴极连接;所述第二电容的第二端和所述第一稳压管的阳极连接。
4.如权利要求3所述的不间断供电电路,其特征在于,所述第三电阻和所述第一电池之间设置有第一二极管;所述第一二极管的阳极和所述第一电池连接;所述第一二极管的阴极和所述第三电阻的第一端连接; 所述第三电阻和所述第二电池之间设置有第二二极管;所述第二二极管的阳极和所述第二电池连接;所述第二二极管的阴极和所述第三电阻的第一端连接。
5.如权利要求4所述的不间断供电电路,其特征在于,所述电压比较电路包括比较器;所述比较器的正相输入端和所述第二电阻的第一端连接;所述比较器的反相输入端和所述第一稳压管的阴极连接;所述比较器的电源端和所述第三电阻的第一端连接;所述比较器的接地端接地。
6.如权利要求5所述的不间断供电电路,其特征在于,所述第一电池接入电路包括第四电阻、第一三极管、第五电阻和第一场效应管; 所述第四电阻的第一端和所述比较器的输出端连接;所述第四电阻的第二端和所述第一三极管的基极连接;所述第一三极管的发射极接地;所述第一三极管的集电极和所述第一场效应管的栅极连接;所述第一场效应管的源极和所述第一电池连接;所述第一场效应管的漏极和所述用电设备连接;所述第五电阻的第一端和所述第一场效应管的栅极连接;所述第五电阻的第二端和所述第一场效应管的源极连接。
7.如权利要求6所述的不间断供电电路,其特征在于,所述第二电池接入电路包括第六电阻、第二三极管、第七电阻和第二场效应管; 所述第六电阻的第一端和所述比较器的输出端连接;所述第六电阻的第二端和所述第二三极管的基极连接;所述第二三极管的集电极接地;所述第二三极管的发射极和所述第二场效应管的栅极连接;所述第二场效应管的源极和所述第二电池连接;所述第二场效应管的漏极和所述用电设备连接;所述第七电阻的第一端和所述第二场效应管的栅极连接;所述第七电阻的第二端和所述第二场效应管的源极连接。
8.如权利要求7所述的不间断供电电路,其特征在于,所述第一三极管和所述比较器之间设置有第八电阻;所述第八电阻的第一端和所述比较器的电源端连接;所述第八电阻的第二端和所述第一三极管的集电极连接。
9.如权利要求8所述的不间断供电电路,其特征在于,所述第一三极管为NPN型三极管;所述第一场效应管为P沟道增强型绝缘栅型场效应晶体管;所述第二三极管为PNP型三极管;所述第二场效应管为P沟道增强型绝缘栅型场效应晶体管;所述第四电阻的取值范围为10k欧姆到100k欧姆;所述第六电阻的取值范围为Ik欧姆到1k欧姆;所述第八电阻的电阻值为I OOk欧姆到I OOOk欧姆。
10.一种电子产品,其特征在于,该电子产品包括:第一电池、第二电池和如权利要求1-9中任一项所述的不间断供电电路。
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