CN106026249A - 电池低压工作电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池低压工作电路及其控制方法，包括第一开关，复用充电路径管理的开关；升降压控制电路，用于提升电压或者降低电压，拓宽系统工作电压范围；第二开关，用于作为前述升降压控制电路的旁路电路；电池：用于存储电能，对设备提供电源。降低智能终端电池有效工作电压，让电池得到充分的放电，充分利用电池的容量；电池电压在正常范围之间时(3.5V～4.35V)，完全不影响电源通路效率，跟现有设计方案效率相同；电池电压在正常范围之间时(3.5V～4.35V)，对所有线性电源输入电压进行降低，提高电源树的效率。

Description

电池低压工作电路及其控制方法
技术领域
本发明实施例涉及智能终端关机门限设计，尤其涉及电池低压工作电路及其控制方法。
背景技术
作为手机的智能终端如今已经在人类生活中非常普遍，人们在使用各类不同品牌手机的同时会关注各方各面的性能，其中手机电池容量及手机续航能力也是考虑之一的性能。现有技术的方案如图1所示，升降压控制电路通过终端主电源(VPH_PWR)上取电，升压或者降压给后端的一部分线性电源输入，解决了线性稳压器(LDO)输入电压不能低于关机电压的问题。此方案的缺陷在于，由于射频的功率放大器(PA)的供电需要比较大的电流，没有接入得到升降压控制电路的输出上去，通常的电压是在3.4V加上工作时候的电压波动，迫使终点关机电压重新要提高到3.5V左右；如果将射频PA接入到升降压控制电路中来的话，可以解决关机电压点进一步下降的问题，但是在正常工作电压范围下(3.5V～4.35V)，电源通路多加了升降压控制电路的损耗，电源树效率降低，会抵消关机门限下降后带来电池容量收益的部分。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池低压工作电路及其控制方法。
本发明提供一种电池低压工作电路，包括：第一开关，复用充电路径管理的开关；升降压控制电路，用于提升电压或者降低电压，拓宽系统工作电压范围；第二开关，用于作为前述升降压控制电路的旁路电路；电池：用于存储电能，对设备提供电源。
优选地，所述电池的一端接地，另一端与所述第一开关及所述升降压控制电路的一端共线连接，所述第一开关的另一端与外接电源连接，所述升降压控制电路的另一端与所述第二开关的一端连接，所述第二开关的另一端与所述第一开关的另一端连接。
优选地，所述升降压控制电路还对电路系统中非开关电源供电的电子元器件进行供电。
优选地，所述非开关电源供电的电子元器件可以是线性稳压电源或LED灯输入电源。
优选地，所述升降压控制电路为升压电路、升压旁路电路、升降压电路或升降压旁路电路中的任一种。
优选地，所述第一开关及第二开关为场效应管、继电器或三极管中的任一种。
本发明的另一目的在于一种电池低压工作电路的控制方法，根据电池电压的不同及充放电状态的不同，通过控制所述第一开关、第二开关的断开或导通及不同模式的升降压电路来选择不同的路径模式。
优选地，包括步骤：S101判断电池处于放电状态或者充电状态；S102检测电池电压范围；S103根据前述步骤采集的信息进行模式管理。
优选地，所述步骤S103中的所述模式管理具体为，在电池放电状态下，根据电池电压与第一阈值和第一阈值的关系来管理所述第一开关、第二开关及升降压控制电路的模式。
优选地，所述电池电压小于第一阈值时，所述第一开关断开，所述第二开关导通，所述升降压控制电路为升压电路模式；
所述电池电压位于第一阈值与第二阈值之间时，所述第一开关及所述第二开关均导通，所述升降压控制电路关闭；
所述电池电压大于所述第二阈值时，所述第一开关导通，所述第二开关断开，所述升降压控制电路为降压电路模式。
优选地，所述步骤S103中的所述模式管理具体为，在电池充电状态下，根据电池电压与第一阈值和第一阈值的关系来管理所述第一开关、第二开关及升降压控制电路的模式。
优选地，所述电池电压小于第一阈值时，所述第一开关及所述第二开关均断开，所述升降压控制电路为升压电路模式；
所述电池电压位于第一阈值与第二阈值之间时，所述第一开关及所述第二开关均导通，所述升降压控制电路关闭；
所述电池电压大于所述第二阈值时，所述第一开关导通，所述第二开关断开，所述升降压控制电路为降压模式。
优选地，所述第一阈值与第二阈值均为电池电压的范围取值。
优选地，所述第一阈值的取值小于所述第二阈值的取值。
优选地，所述各种模式切换前，执行步骤S100先检查电池电流，电池电流小于第三阈值时，可以进行模式切换。
优选地，所述电池电压小于第一阈值时，启动涓流充电。
优选地，所述充放电状态切换时预留100mV的回滞空间，避免状态切换时引起问题。
本发明的有益效果是，降低智能终端电池有效工作电压，让电池得到充分的放电，充分利用电池的容量；电池电压在正常范围之间时(3.5V～4.35V)，完全不影响电源通路效率，跟现有设计方案效率相同；电池电压在正常范围之间时(3.5V～4.35V)，对所有线性电源输入电压进行降低，提高电源树的效率；利用充电控制芯片中的路径管理开关来做升降压控制电路的旁路(Bypass)通路替代在升降压控制电路中集成旁路(Bypass)的开关，使得开关面积变小，减少成本，并且路径管理开关的通路阻抗非常地在10mΩ以下，相比升降压控制电路中的Bypass开关30～40mΩ要小得多。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。
图1为现有技术的低压电路；
图2为本发明电池低压工作电路示意图；
图3为本发明控制方法的流程示意图。
附图标记：
第一开关M1，第二开关M2，电池V1，功率放大器PA。
S100～S103步骤。
具体实施方式
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、完整地描述，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。
如图2所示本发明电池低压工作电路示意图，包括：第一开关M1，复用充电路径管理的开关；升降压控制电路，用于提升电压或者降低电压，拓宽系统工作电压范围；第二开关M2，用于作为前述升降压控制电路的旁路电路；电池V1：用于存储电能，对设备提供电源。
进一步地，所述电池V1的一端接地，另一端与所述第一开关M1及所述升降压控制电路的一端共线连接，所述第一开关M1的另一端与外接电源连接，所述升降压控制电路的另一端与所述第二开关M2的一端连接，所述第二开关M2的另一端与所述第一开关M1的另一端连接。
在本实施例的一个优选例中，所述第一开关M1和第二开关M2采用场效应管，但是本领域技术人员可知，其他非经过创造性劳动即可实现的等同手段也在本发明的保护范围内，即，也可以是继电器、三极管或者其他类似功能的元器件。同样，对于升降压控制电路，也可以是多种等同替换电路，包括但不限于：升压电路、升压旁路电路、升降压电路或升降压旁路电路中的任一种。所述电池V1的一端接地，另一端与第一开关M1的源极相连，同时，升降压控制电路的一端也与第一开关M1的源极相连。所述第一二极管寄生在所述第一晶体开关管上，所述第一二极管的两端分别与第一晶体开关管的漏极与源极相连。所述第一晶体开关管的漏极与功率放大器PA及外接电源VPH_PWR连接。所述第二晶体开关管的源极与升降压控制电路的另一端连接，所述第二晶体开关管的漏极与外接电源VPH_PWR及功率放大器PA连接。所述第二二极管为第二晶体开关管的寄生二极管，其两端分别与第二晶体开关管的漏极和源极端相连。本领域技术人员可知，此拓扑的连接方式只是本发明的一种实施例，任何不经过创造性劳动的改变或者变形均在本发明的保护范围内。
一种电池低压工作电路的控制方法，根据电池电压的不同及充放电状态的不同，通过控制所述第一开关、第二开关的断开或导通及不同模式的升降压电路来选择不同的路径模式。包括步骤：S101判断电池处于放电状态或者充电状态；S102检测电池电压范围；S103根据前述步骤采集的信息进行模式管理。
进一步地，所述步骤S103区分不同情况。情况一：电池放电的情况下：所述电池电压小于第一阈值时，所述第一开关断开，所述第二开关导通，所述升降压控制电路为升压电路模式；用于提供低压下工作的条件。所述电池电压位于第一阈值与第二阈值之间时，所述第一开关及所述第二开关均导通，所述升降压控制电路关闭；这样的方案完全不降低性能和效率。所述电池电压大于所述第二阈值时，所述第一开关导通，所述第二开关断开，所述升降压控制电路为降压电路模式，从而提升电源树效率。
情况二：电池充电的情况下：所述电池电压小于第一阈值时，所述第一开关及所述第二开关均断开，所述升降压控制电路为升压电路模式；用于充电器对系统提供电流，启动涓流充电。所述电池电压位于第一阈值与第二阈值之间时，所述第一开关及所述第二开关均导通，所述升降压控制电路关闭；这样完全不降低性能和效率。所述电池电压大于所述第二阈值时，所述第一开关导通，所述第二开关断开，所述升降压控制电路为降压模式，从而提升电源树效率。其中，第一阈值小于第二阈值，具体地，上述第一阈值优选为3.4V，第二阈值优选为3.6V，第三阈值优选为100mA。进一步地，所述充放电模式切换时预留100mV的回滞空间。本领域技术人员可知，前述的各阈值的数值为最佳实施方式，并不构成对本发明的限制，只要是采用本发明的方案进行低电压工作电路控制则落入保护范围。
在本实施例的进一步优选例中，本发明的逻辑切换时序控制，区分不同情况：
放电过程：
当电池电压大于3.6V，升降压控制电路工作在降压模式下，电压设定在3.4V；具体过程如下：电池电压从4.35V放电到3.6V，本领域技术人员可知，此处的具体电压数值为举例说明，应该为一变量，根据具体情况具体取值，因此，该数值不构成对本发明保护范围的限定。设定降压电路输出电压为3.6V，当第二晶体开关管M2两端的电压接近等于0的时候，将第二晶体开关管M2导通，然后关闭升降压控制电路，完成切换；电池继续放电，当电池电压在3.4V(变量)时，升降压控制电路设定工作模式为从关闭状态转变为升压模式，输出电压设定为3.4V，然后关闭第一晶体开关管M1，第二晶体开关管M2继续导通。
插入充电器：
电池电压大于3.6V时，模式不发生切换；电池电压小于等于3.6V，但大于等于3.4V时，模式也不发生切换；当电池电压小于3.4V时，设定充电管理芯片输出为3.35V，此时，充电路径管理中的第一晶体开关管M1是处于关闭状态的，充电管理芯片输出不会因为电池电压低而被拉低，打开充电输出，断开第二晶体开关管M2，设定升降压控制电路为升压模式，输出电压3.4V，启动涓流充电，充电到3.4V停止涓流，进入到恒流充电；由于第二晶体开关管M2的二极管的存在，升降压控制电路输出和充电管理芯片输出不会引起回路不稳。
充电过程：
电池电压小于3.4V时，启动涓流充电，充电控制IC输出3.5V，升降压控制电路输出电压也设定为3.4V，断开第二晶体开关管M2；当电池电压充到3.4V时，导通第一晶体开关管M1，然后关闭升降压控制电路；继续充电，电池电压达到3.6V时，设定升降压控制电路为降压模式，输出电压为3.6V，然后断开第二晶体开关管M2，设定升降压控制电路为降压模式，输出电压3.4V；继续充电，直到结束充电，模式不变。
拔出充电器：
当电池电压小于3.4V时，导通第二晶体开关管M2；电池电压在3.4V到3.6V之间时，模式不变；当电池电压大于3.6V时，模式亦不变。
本发明的有益效果是降低智能终端电池有效工作电压，让电池得到充分的放电，充分利用电池的容量；电池电压在正常范围之间时(3.5V～4.35V)，完全不影响电源通路效率，跟现有设计方案效率相同；电池电压在正常范围之间时(3.5V～4.35V)，对所有线性电源输入电压进行降低，提高电源树的效率；利用充电控制芯片中的路径管理开关来做升降压控制电路的旁路(Bypass)通路替代在升降压控制电路中集成旁路(Bypass)的开关，使得开关面积变小，减少成本，并且路径管理开关的通路阻抗非常地在10mΩ以下，相比升降压控制电路中的Bypass开关30～40mΩ要小得多。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (17)

1.一种电池低压工作电路，其特征在于，包括：
第一开关，复用充电路径管理的开关；
升降压控制电路，用于提升电压或者降低电压，拓宽系统工作电压范围；
第二开关，用于作为前述升降压控制电路的旁路电路；
电池：用于存储电能，对设备提供电源。
2.根据权利要求1所述的电池低压工作电路，其特征在于，所述电池的一端接地，另一端与所述第一开关及所述升降压控制电路的一端共线连接，所述第一开关的另一端与外接电源连接，所述升降压控制电路的另一端与所述第二开关的一端连接，所述第二开关的另一端与所述第一开关的另一端连接。
3.根据权利要求1所述的电池低压工作电路，其特征在于，所述升降压控制电路还对电路系统中非开关电源供电的电子元器件进行供电。
4.根据权利要求3所述的电池低压工作电路，其特征在于，所述非开关电源供电的电子元器件可以是线性稳压电源或LED灯输入电源。
5.根据权利要求1所述的电池低压工作电路，其特征在于，所述升降压控制电路为升压电路、升压旁路电路、升降压电路或升降压旁路电路中的任一种。
6.根据权利要求1所述的电池低压工作电路，其特征在于，所述第一开关及第二开关为场效应管、继电器或三极管中的任一种。
7.一种电池低压工作电路的控制方法，其特征在于，根据电池电压的不同及充放电状态的不同，通过控制所述第一开关、第二开关的断开或导通及不同模式的升降压电路来选择不同的路径模式。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，包括步骤：
S101判断电池处于放电状态或者充电状态；
S102检测电池电压范围；
S103根据前述步骤采集的信息进行模式管理。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S103中的所述模式管理具体为，在电池放电状态下，根据电池电压与第一阈值和第一阈值的关系来管理所述第一开关、第二开关及升降压控制电路的模式。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，
所述电池电压小于第一阈值时，所述第一开关断开，所述第二开关导通，所述升降压控制电路为升压电路模式；
所述电池电压位于第一阈值与第二阈值之间时，所述第一开关及所述第二开关均导通，所述升降压控制电路关闭；
所述电池电压大于所述第二阈值时，所述第一开关导通，所述第二开关断开，所述升降压控制电路为降压电路模式。
11.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S103中的所述模式管理具体为，在电池充电状态下，根据电池电压与第一阈值和第一阈值的关系来管理所述第一开关、第二开关及升降压控制电路的模式。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，
所述电池电压小于第一阈值时，所述第一开关及所述第二开关均断开，所述升降压控制电路为升压电路模式；
所述电池电压位于第一阈值与第二阈值之间时，所述第一开关及所述第二开关均导通，所述升降压控制电路关闭；
所述电池电压大于所述第二阈值时，所述第一开关导通，所述第二开关断开，所述升降压控制电路为降压模式。
13.根据权利要求9～12中任一一项所述的控制方法，其特征在于，所述第一阈值与第二阈值均为电池电压的范围取值。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述第一阈值的取值小于所述第二阈值的取值。
15.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述各种模式切换前，执行步骤S100先检查电池电流，电池电流小于第三阈值时，可以进行模式切换。
16.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述电池电压小于第一阈值时，启动涓流充电。
17.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述充放电状态切换时预留100mV的回滞空间，避免状态切换时引起问题。
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