CN103840530A - 带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源 - Google Patents

带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源 Download PDF

Info

Publication number
CN103840530A
CN103840530A CN201410104092.8A CN201410104092A CN103840530A CN 103840530 A CN103840530 A CN 103840530A CN 201410104092 A CN201410104092 A CN 201410104092A CN 103840530 A CN103840530 A CN 103840530A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor
oxide
metal
load
current limliting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410104092.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103840530B (zh
Inventor
何爱萍
陈恬
翟小娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Tuoer Microelectronics Co.,Ltd.
Original Assignee
CHENGDU SMART INTEGRATED TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHENGDU SMART INTEGRATED TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical CHENGDU SMART INTEGRATED TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201410104092.8A priority Critical patent/CN103840530B/zh
Publication of CN103840530A publication Critical patent/CN103840530A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103840530B publication Critical patent/CN103840530B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明公开了带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源，解决现有移动电源体积大、成本高以及安全性差的问题。该智能电源包括USB输入接口，顺次连接后与USB输入接口连接的MOS管T1、MOS管T2、MOS管T3和控制芯片IC，所述控制芯片IC包括中央控制器MCU，至少一个与中央控制器MCU连接的负载状态检测与限流输出单元，所述负载状态检测与限流输出单元一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，一端与外部负载相连。本发明在控制芯片IC内内置负载状态检测与限流输出单元，能够独立地检测每个负载的插入/拔出/短路/过流等状态，实现了多路输出的完全独立，成本低，安全性高，可拓展性强，非常适合大规模推广使用。

Description

带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源
技术领域
本发明涉及带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源，属于移动电源、智能充电领域。
背景技术
电源为诸多电子器件提供电能，在电子技术高速发展的今天，电源也伴随着各种电子产品的改进不断改进，随着智能手机、平板以及其他移动数码产品的持续发展，移动电源也逐渐发展成为一个完整的市场，未来移动电源也将持续得向轻、薄、小的方向发展。
在现有的双通路智能充电方案中，电源需要两颗独立的充电控制芯片和配套的外部元件，比如电感、电容和场效应管MOSFET，造成系统成本高昂且PCB板面积较大；另一方面，若负载输出端短路到地，电池会通过外部MOS管的二极管到地形成短路大电流通道，严重时会造成电池过放电爆炸，形成安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源，解决现有移动电源体积大、成本高以及安全性差的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源，包括USB输入接口，顺次连接后与USB输入接口连接的MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3，同时与MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3连接的控制芯片IC，顺次连接后连接于MOS管T2和MOS管T3之间电感L1、电阻Ra和电池，所述控制芯片IC包括中央控制器MCU，至少一个与中央控制器MCU连接的负载状态检测与限流输出单元 ，所述负载状态检测与限流输出单元一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，一端与外部负载相连。
具体地，所述负载状态检测与限流输出单元的数量与负载的数量一致，且一个负载状态检测与限流输出单元控制一个负载的输出，所述负载状态检测与限流输出单元包括并联后一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间、另一端和负载连接的负载状态检测单元GN、限流开关SN，其中N为自然数，负载状态检测单元GN的检测信息输出到中央控制器MCU。
进一步地，所述负载状态检测单元GN包括直流参考电压源、感应器和运算放大器，所述直流参考电压源一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，另一端与运算放大器一输入端相连；感应器一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，另一端分别与运算放大器另一输入端、负载相连，所述运算放大器的输出端与中央控制器MCU相连。负载状态检测与限流输出单元能够检测的负载状态包括负载插入、拔出、短路、过流、限流等状态，并配合中央控制器MCU控制电源的输出。
更进一步地，所述限流开关SN采用High-side开关，该开关一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，另一端与负载连接，当负载短路或过流后，该开关能够有效阻断电池和负载之间的通路，实现高安全可靠性。
带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源，包括USB输入接口，顺次连接后与USB输入接口连接的MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3，顺次连接后连接于MOS管T2和MOS管T3之间电感L1、电阻Ra和电池，所述MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3内置于控制芯片IC中，所述控制芯片IC还包括中央控制器MCU，至少一个与中央控制器MCU连接的负载状态检测与限流输出单元，所述负载状态检测与限流输出单元一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，一端与负载相连，所述MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3同时与中央控制器MCU相连。
具体地，所述负载状态检测与限流输出单元的数量与负载的数量一致，且一个负载状态检测与限流输出单元控制一个负载的输出，所述负载状态检测与限流输出单元包括并联后一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间、另一端和负载连接的负载状态检测单元GN、限流开关SN，其中N为自然数，负载状态检测单元GN的检测信息输出到中央控制器MCU。
进一步地，所述负载状态检测单元GN包括直流参考电压源、感应器和运算放大器，所述直流参考电压源一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，另一端与运算放大器一输入端相连；感应器一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，另一端分别与运算放大器另一输入端、负载相连，所述运算放大器的输出端与中央控制器MCU相连。
再进一步地，所述限流开关SN采用High-side开关，该开关一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，另一端与负载连接。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明在控制芯片IC内设置中央控制器MCU和至少一个与中央控制器MCU连接的负载状态检测与限流输出单元 ，一个负载状态检测与限流输出单元控制一个负载，能够独立地检测每个负载的插入/拔出/短路/过流等状态，实现了多路输出的完全独立；
（2）本发明将负载状态检测与限流输出单元集成在控制芯片IC当中，实现一个芯片控制多路，降低了开发成本，并减小了PCB板面积；
（3）本发明在电池和负载之间连接的负载状态检测与限流输出单元能够在负载发生短路异常时及时关闭，并且能够实时进行限流输出，防止大电流对负载冲击，实现了系统安全性的保护；
（4）本发明可在控制芯片IC内设置N个负载状态检测与限流输出单元（N≥1），可扩展性强，非常适合大规模推广使用。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
图2为本发明-实施例1的电路原理图。
图3为本发明-实施例2的电路原理图。
图4为本发明-实施例3的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1
如图1和图2所示，带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源，包括USB输入接口，顺次连接后与USB输入接口连接的MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3，同时与MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3连接的控制芯片IC，顺次连接后连接于MOS管T2和MOS管T3之间电感L1、电阻Ra和电池，所述控制芯片IC包括中央控制器MCU，与中央控制器MCU连接的两个负载状态检测与限流输出单元，所述负载状态检测与限流输出单元一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，一端与外部负载相连。在本实施例中，MOS管T1的漏极与USB输入接口的正极相连，栅极与控制芯片IC相连，源极与负载状态检测与限流输出单元相连，USB输入接口的负极接地；MOS管T2的栅极与控制芯片IC相连，源极与负载状态检测与限流输出单元相连，漏极与MOS管T3的漏极相连；MOS管T3的栅极与控制芯片IC相连，源极接地，电池的另一端接地，负载的负极接地。除本发明公开的内容以外，本发明控制芯片IC还集成有一些优化电路及其I/O接口，MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3的栅极分别与相应的I/O接口连接，这些优化电路及其I/O接口均为现有的比较成熟的技术，在此不做赘述。
为了实现一个负载由一个所述负载状态检测与限流输出单元控制，所述负载状态检测与限流输出单元的数量与负载的数量一致，且一个负载状态检测与限流输出单元控制一个负载的输出，所述负载状态检测与限流输出单元包括并联后一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间、另一端和负载连接的负载状态检测单元GN、限流开关SN，其中N为自然数，负载状态检测单元GN的检测信息输出到中央控制器MCU。第一支路中N=1，第二支路中N=2，以此类推，每条支路中包含一个负载状态检测单元和与负载状态检测单元连接的负载；在本实施中，负载状态检测单元有两个，分别为G1 和G2，限流开关也有两个,分别为 S1 和S2。
在本实施例中，所述负载状态检测单元GN包括一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间的直流参考电压源，反相输入端与直流参考电压源DC连接的运算放大器，与运算放大器的正向输入端连接的电阻，所述电阻也连接于MOS管T1和MOS管T2之间，所述运算放大器的输出端与中央控制器MCU相连，正相输入端与负载连接，通过上述电子元器件的结合实现独立控制的功能。在本实施例中，所述限流开关SN采用High-side开关，该开关一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，另一端与负载连接，这样可以有效切断电池和负载之间通路，做到电池与负载的绝对隔离。当负载接入时，控制芯片IC感应到负载的接入会被下拉，通过直流参考电压源DC的电压和运算放大器的电压比较，输出逻辑信号到中央控制器MCU，从而控制限流开关的打开，负载感应的形态可多样化实现，在本实施例中感应器通过电阻来实现，也可通过二极管或电流源来实现。
本发明可以实现USB输入接口对负载供电、对电池充电和电池对负载供电的功能，工作过程如下：
当USB输入接口对负载供电或电池通过功率级元件对负载供电的情况下，负载状态检测单元检测到某一路负载插入时将信息反馈给控制芯片IC内置的中央控制器MCU，通过中央控制器MCU打开该路的限流开关给该路供电；当两路负载同时插入时，则两路完全独立的对负载供电，当某一路负载发生短路或过流等异常状态时，该路的负载状态检测与限流输出单元会及时反馈给中央控制器MCU并立即关闭该路限流开关，切断短路通道并形成保护。同时，其他正常支路继续工作而不受影响，实现了两路输出的完全独立。
实施例2
如图3所示，与实施例1不同的是，所述MOS管T2还并联有肖特基二极管D1。
实施例3
如图4所示，与实施例1不同的是，MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3集成在控制芯片IC内，MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3的栅极分别与中央控制器MCU连接。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源，包括USB输入接口，顺次连接后与USB输入接口连接的MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3，同时与MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3连接的控制芯片IC，顺次连接后连接于MOS管T2和MOS管T3之间电感L1、电阻Ra和电池，其特征在于，所述控制芯片IC包括中央控制器MCU，至少一个与中央控制器MCU连接的负载状态检测与限流输出单元，所述负载状态检测与限流输出单元一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，一端与负载相连。
2.根据权利要求1所述的带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源，其特征在于，所述负载状态检测与限流输出单元的数量与负载的数量一致，且一个负载状态检测与限流输出单元控制一个负载的输出，所述负载状态检测与限流输出单元包括并联后一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间、另一端和负载连接的负载状态检测单元GN、限流开关SN，其中N为自然数，负载状态检测单元GN的检测信息输出到中央控制器MCU。
3.根据权利要求2所述的带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源，其特征在于，所述负载状态检测单元GN包括直流参考电压源、感应器和运算放大器，所述直流参考电压源一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，另一端与运算放大器一输入端相连；感应器一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，另一端分别与运算放大器另一输入端、负载相连，所述运算放大器的输出端与中央控制器MCU相连。
4.根据权利要求3所述的带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源，其特征在于，所述限流开关SN采用High-side开关，该开关一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，另一端与负载连接。
5.带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源，包括USB输入接口，顺次连接后与USB输入接口连接的MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3，顺次连接后连接于MOS管T2和MOS管T3之间电感L1、电阻Ra和电池，其特征在于，所述MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3内置于控制芯片IC中，所述控制芯片IC还包括中央控制器MCU，至少一个与中央控制器MCU连接的负载状态检测与限流输出单元，所述负载状态检测与限流输出单元一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，一端与负载相连，所述MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3同时与中央控制器MCU相连。
6.根据权利要求5所述的带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源，其特征在于，所述负载状态检测与限流输出单元的数量与负载的数量一致，且一个负载状态检测与限流输出单元控制一个负载的输出，所述负载状态检测与限流输出单元包括并联后一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间、另一端和负载连接的负载状态检测单元GN、限流开关SN，其中N为自然数，负载状态检测单元GN的检测信息输出到中央控制器MCU。
7.根据权利要求6所述的带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源，其特征在于，所述负载状态检测单元GN包括直流参考电压源、感应器和运算放大器，所述直流参考电压源一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，另一端与运算放大器一输入端相连；感应器一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，另一端分别与运算放大器另一输入端、负载相连，所述运算放大器的输出端与中央控制器MCU相连。
8.根据权利要求7所述的带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源，其特征在于，所述限流开关SN采用High-side开关，该开关一端连接于MOS管T1和MOS管T2之间，另一端与负载连接。
CN201410104092.8A 2014-03-20 2014-03-20 带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源 Active CN103840530B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410104092.8A CN103840530B (zh) 2014-03-20 2014-03-20 带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410104092.8A CN103840530B (zh) 2014-03-20 2014-03-20 带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103840530A true CN103840530A (zh) 2014-06-04
CN103840530B CN103840530B (zh) 2016-06-08

Family

ID=50803767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410104092.8A Active CN103840530B (zh) 2014-03-20 2014-03-20 带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103840530B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104092267A (zh) * 2014-07-28 2014-10-08 深圳市至高通信技术发展有限公司 一种智能终端
CN104092267B (zh) * 2014-07-28 2017-01-04 深圳市至高通信技术发展有限公司 一种智能终端
WO2017024983A1 (zh) * 2015-08-13 2017-02-16 伊顿制造（格拉斯哥）有限合伙莫尔日分支机构 供电装置的短路控制方法及短路控制装置
CN106849290A (zh) * 2017-04-19 2017-06-13 成都市智合微电子有限公司 一种电池保护电路及锂电池电路
CN108362969A (zh) * 2017-01-26 2018-08-03 罗伯特·博世有限公司 识别连接在电路端子上的负载的状态的方法和电路装置
CN109030929A (zh) * 2018-07-06 2018-12-18 杰华特微电子（杭州）有限公司 负载插入检测电路和方法
WO2021120947A1 (zh) * 2019-12-16 2021-06-24 上海爻火微电子有限公司 电源输出端的处理电路、电子设备与对地阻抗检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090212741A1 (en) * 2003-01-21 2009-08-27 Microsemi Corporation Battery charging and discharging by using a bi-directional transistor
CN103457314A (zh) * 2013-07-04 2013-12-18 深圳市金誉半导体有限公司 一种开关型单节锂电池充电和升压放电控制芯片
CN203859545U (zh) * 2014-03-20 2014-10-01 成都市智合微电子有限公司 带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090212741A1 (en) * 2003-01-21 2009-08-27 Microsemi Corporation Battery charging and discharging by using a bi-directional transistor
CN103457314A (zh) * 2013-07-04 2013-12-18 深圳市金誉半导体有限公司 一种开关型单节锂电池充电和升压放电控制芯片
CN203859545U (zh) * 2014-03-20 2014-10-01 成都市智合微电子有限公司 带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张振: "智能型太阳能路灯控制器的研制", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》, 15 March 2013 (2013-03-15) *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104092267A (zh) * 2014-07-28 2014-10-08 深圳市至高通信技术发展有限公司 一种智能终端
CN104092267B (zh) * 2014-07-28 2017-01-04 深圳市至高通信技术发展有限公司 一种智能终端
WO2017024983A1 (zh) * 2015-08-13 2017-02-16 伊顿制造（格拉斯哥）有限合伙莫尔日分支机构 供电装置的短路控制方法及短路控制装置
CN108362969A (zh) * 2017-01-26 2018-08-03 罗伯特·博世有限公司 识别连接在电路端子上的负载的状态的方法和电路装置
CN108362969B (zh) * 2017-01-26 2022-05-27 罗伯特·博世有限公司 识别连接在电路端子上的负载的状态的方法和电路装置
CN106849290A (zh) * 2017-04-19 2017-06-13 成都市智合微电子有限公司 一种电池保护电路及锂电池电路
CN109030929A (zh) * 2018-07-06 2018-12-18 杰华特微电子（杭州）有限公司 负载插入检测电路和方法
WO2021120947A1 (zh) * 2019-12-16 2021-06-24 上海爻火微电子有限公司 电源输出端的处理电路、电子设备与对地阻抗检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103840530B (zh) 2016-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102682721B (zh) 一种led背光系统及显示装置
CN205248774U (zh) 一种输入防反接保护电路
CN103840530A (zh) 带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源
CN104133515B (zh) Pmos管衬底选择电路
CN204886403U (zh) 一种外部供电与备用电池的无缝切换电路
CN101656416B (zh) 嵌制电源热插拔所造成电压突波的电路及相关芯片
CN101938148A (zh) 一种电池充电电路及电池供电设备
CN105322522A (zh) 直流电源的浪涌电流抑制方法及电路
CN102882246B (zh) 使用可拆卸装置对主装置进行充电的系统和方法
CN103607009A (zh) 一种带自动保护功能的充放电电路
CN103260314A (zh) 短路保护电路以及具有短路保护电路的电子装置
CN206559133U (zh) 电源切换电路
CN105633905A (zh) 过压欠压保护电路
CN103762650B (zh) 一种基于平衡充电技术的单usb口备用电源
CN108390432B (zh) 一种充电电路及电子烟
CN204290464U (zh) 供电电路及电子设备
CN106532867A (zh) 一种充电电路及移动终端
CN206225721U (zh) 一种转接装置及通信系统
CN203759164U (zh) 一种检测usb负载设备接入状态的电路
US20140347004A1 (en) Charging control circuit and electronic device with the same
CN203859545U (zh) 带负载状态检测的多路独立限流输出的单芯片智能电源
CN104767518A (zh) 基于cmos的衬底转换电路
CN204905985U (zh) 一种oring控制电路和电源系统
CN103490474A (zh) 一种电源管理电路
CN202257555U (zh) 一种usb终端

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210127

Address after: No.2, 6th floor, building 1, 88 Tianchen Road, high tech Zone, Chengdu, Sichuan 610000

Patentee after: Chengdu Tuoer Microelectronics Co.,Ltd.

Address before: 610200 xihanggang science and Technology Enterprise Incubation Park, industrial concentration area, Southwest Airport Economic Development Zone, Shuangliu County, Chengdu City, Sichuan Province

Patentee before: CHENGDU SMART INTEGRATED TECHNOLOGY Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right