CN106487073B

CN106487073B - 一种供电电路及电子设备

Info

Publication number: CN106487073B
Application number: CN201611149240.3A
Authority: CN
Inventors: 王钊
Original assignee: Hefei Zhonggan Micro Electronic Co ltd
Current assignee: Hefei Zhonggan Micro Electronic Co ltd
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2021-01-12
Anticipated expiration: 2036-12-13
Also published as: CN106487073A

Abstract

本申请提供了一种供电电路及电子设备，包括：锂电池电芯、分压电路、低通滤波器、误差放大器、调制器、滤波电路、第一MOS管和第二MOS管，分压电路分别与锂电池电芯的两极相连，第一MOS管的漏极与第二MOS管的漏极相连并连接至滤波电路，经滤波电路滤波后输出供电电路的输出电压VO；分压电路将锂电池电芯按分压比例分压后输出参考电压，误差放大器比较经低通滤波器滤波后的参考电压VR以及供电电路的输出电压VO后输出控制信号至调制器，调制器根据控制信号调节第一MOS管和第二MOS管的占空比，使得供电电路的输出电压VO与参考电压VR相等。采用本申请的方案可以获知锂电池电芯的剩余电量。

Description

一种供电电路及电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种供电电路及电子设备。

背景技术

随着锂电池技术越来越成熟，其制造成本越来越低，同时，其容量密度也越来越大。一些传统的电子设备依然采用的干电池的设计方式，标准的干电池外形(例如：5号电池、7号电池)具有容易更换的好处，但传统的干电池大多不能重复使用，一次性用完后被抛弃，增加了环境污染。因此，市场上出现了一种采用锂电池的电芯为能量存储单元，通过控制电路实现兼容干电池应用的方案。

一节干电池一般输出电压为1.5V，目前设计中通过转换电路将锂电池电压(3V～4.2V)转换为固定的1.5V输出。但这种方案导致系统无法准确的获知电池剩余电量，虽然锂电池电芯电压随着剩余电量减小，其电信电压不断下降(例如：从4.2V下降至3V)，但是由于现有技术中的转换电路仍然强制输出1.5V，导致用电电路无法了解剩余电量减小的信息。

现有技术不足在于：

现有锂电池兼容干电池的应用无法获知电池剩余电量。

发明内容

本申请实施例提出了一种供电电路及电子设备，以解决现有锂电池兼容干电池的应用无法获知电池剩余电量的技术问题。

本申请实施例提供了一种供电电路，包括：锂电池电芯、分压电路、低通滤波器、误差放大器、调制器、滤波电路、第一金属氧化物半导体MOS管和第二MOS管，所述分压电路分别与锂电池电芯的两极相连，所述第一MOS管的源极和衬底连接至锂电池电芯的第一极，所述第二MOS管的源极和衬底连接至锂电池电芯的第二极，所述第一MOS管的漏极与第二MOS管的漏极相连并连接至滤波电路，经滤波电路滤波后输出所述供电电路的输出电压VO；

所述分压电路将所述锂电池电芯按分压比例分压后输出参考电压，所述误差放大器比较经低通滤波器滤波后的参考电压VR以及所述供电电路的输出电压VO后输出控制信号至调制器，所述调制器根据所述控制信号调节第一MOS管和第二MOS管的占空比，使得所述供电电路的输出电压VO与所述参考电压VR相等。

本申请实施例提供了一种电子设备，包括被供电电路以及上述供电电路，所述供电电路的输出电压输出至所述被供电电路，所述被供电电路根据所述输出电压VO以及所述分压比例确定当前所述锂电池电芯的电量。

有益效果如下：

本申请实施例所提供的供电电路及电子设备，由于所述供电电路的输出电压与锂电池电芯的电压始终成一定比例，跟随锂电池电芯的电压变化而变化，因此，只需根据比例值和输出电压的值即可获知锂电池电芯的剩余电量，从而解决了现有技术中用电电路无法了解剩余电量的问题。

附图说明

下面将参照附图描述本申请的具体实施例，其中：

图1示出了本申请实施例中供电电路的结构示意图；

图2示出了本申请实施例中电子设备的电路结构示意图；

图3示出了本申请实施例中供电电路实施时的具体结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本说明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

针对现有技术的不足，本申请实施例提出了一种供电电路及电子设备，下面进行说明。

图1示出了本申请实施例中供电电路的结构示意图，如图所示，所述供电电路可以包括：锂电池电芯、分压电路、低通滤波器、误差放大器、调制器、滤波电路、第一金属氧化物半导体MOS管和第二MOS管，所述分压电路分别与锂电池电芯的两极相连，所述第一MOS管的源极和衬底连接至锂电池电芯的第一极，所述第二MOS管的源极和衬底连接至锂电池电芯的第二极，所述第一MOS管的漏极与第二MOS管的漏极相连并连接至滤波电路，经滤波电路滤波后输出所述供电电路的输出电压VO；

本申请实施例所提供的供电电路，由于所述供电电路的输出电压与锂电池电芯的电压始终成一定比例，跟随锂电池电芯的电压变化而变化，因此，后续被供电电路只需根据比例值和输出电压的值就可以获知锂电池电芯的剩余电量，从而解决了现有技术中用电电路无法了解剩余电量的问题。

实施中，所述分压电路可以包括：第一分压支路和第二分压支路，所述第一分压支路的第二端与所述第二分压支路的第一端相连并连接至低通滤波器，所述第一分压支路的第一端和所述第二分压支路的第二端分别连接至锂电池电芯的两极。

实施中，所述第一分压支路和所述第二分压支路均可以包括至少一个电阻。

例如：第一分压电路包括第一电阻R1、第二分压电路包括第二电阻R2。

实施中，所述误差放大器在VO低于VR时增加输出电压，所述调制器增加第一MOS管的占空比、减小第二MOS管的占空比，使得所述供电电路的输出电压VO被调高；

所述误差放大器在VO高于VR时减小输出电压，所述调制器减小第一MOS管的占空比、增加第二MOS管的占空比，使得所述供电电路的输出电压VO被调低。

实施中，所述滤波电路可以包括：电感L1和电容C1，所述第一MOS管的漏极与第二MOS管的漏极相连并连接至所述L1的一端，所述L1的另一端与所述C1的一端相连作为所述滤波电路的输出端输出所述供电电路的输出电压VO，所述C1的另一端连接至锂电池电芯的第二极。

实施中，所述分压比例的取值范围可以为1/3.1～1/2.5。

实施中，所述分压比例的值可以为1/2.8。

实施中，所述低通滤波器可以为：有源低通滤波器、一阶低通滤波器或多阶低通滤波器。

实施中，所述低通滤波器可以包括：第三电阻R3和第二电容C2，所述R3的一端作为低通滤波器的输入端与第一电阻和第二电阻的连接点相连，所述R3的另一端分别与C2的一端以及误差放大器EA相连，所述C2的另一端接地。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种电子设备，下面进行说明。

图2示出了本申请实施例中电子设备的电路结构示意图，如图所示，所述电子设备可以包括被供电电路以及上述供电电路，所述供电电路的输出电压输出至所述被供电电路，所述被供电电路根据所述输出电压VO以及所述分压比例确定当前所述锂电池电芯的电量。

实施中，当前所述锂电池电芯的电压V_bat＝VO*Y，或者，当前所述锂电池电芯的电压V_bat＝VO*Y+(I/Y)*Req；其中，Y为分压比例，I为所述供电电路输出电压端的放电电流，Req为所述锂电池电芯的内阻。

本申请实施例所提供的电子设备，其包含的供电电路的输出电压与锂电池电芯的电压始终成一定比例，跟随锂电池电芯的电压变化而变化，因此，被供电电路只需根据比例值和输出电压的值就可以获知锂电池电芯的剩余电量，从而解决了现有技术中用电电路无法了解剩余电量的问题。

为了便于本申请的实施，下面以实例进行说明。

图3示出了本申请实施例中供电电路实施时的具体结构示意图，如图所示，可以包括锂电池电芯、分压电路(由电阻R1和R2组成)、滤波器(由电阻R3和电容C2组成)、误差放大器EA、调制器Modulator、PMOS开关MP1、NMOS开关MN1、电感L1和电容C1。

分压电路将电芯电压VBAT分压产生V1，分压比可以为1/2.8，即R1/(R1+R2)＝1/2.8，其中，R1为电阻R1的电阻值，R2为电阻R2的电阻值。

R3和电容C2构成一阶低通滤波器产生的参考电压VR跟随VBAT的低频变化，但不跟随VBAT的高频变化。滤波器的截止频率低于1Khz。

误差放大器比较输出电压VO和参考电压VR：

如果VO低于参考电压VR，则误差放大器EA增加输出电压EAO，调制器Modulator调节增加MP1的占空比，并减小MN1的占空比，经过电感L1、电容C1后的输出电压被调高；

如果VO高于参考电压VR，则误差放大器EA减小输出电压EAO，调制器Modulator调节减小MP1的占空比，并增加MN1的占空比，经过电感L1、电容C1后的输出电压被调低。从而形成负反馈，当负反馈稳定时，VO电压等于VR电压。当VR＝VBAT/2.8时，输出电压VO等于VBAT/2.8，从而实现了输出电压对VBAT电压的跟随效果。

后级被供电电路根据随电池电量减小而电压减小的输出电压信号VO来判断电池电量偏低，产生低电量报警信号。例如：

当VO电压低于1.1V时，产生低电量报警信号，此时对应电芯电压为1.1V*2.8＝3.08V。

后级被供电电路也可以根据随电池电量减小而电压减小的输出电压信号VO来计算电池的剩余电量。例如：

后级被供电电路通过检测到的VO电压，乘以2.8倍(当设计VR＝VBAT/2.8时)，可以计算出锂电池电芯电压，再根据锂电池电芯的电压-电量对应表，查找出剩余电量，从而进行电量显示。

或者，

后级被供电电路通过检测到的VO电压，乘以2.8倍(当设计VR＝VBAT/2.8时)，可以计算出锂电池电芯电压VX，并测量从VO节点的放电电流I，然后计算锂电池电芯电压VY，其计算公式为VY＝VX*2.8+(I/2.8)*Req(当设计VR＝VBAT/2.8时)，其中Req为设定的锂电池电芯内阻。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

Claims

1.一种供电电路，其特征在于，包括：锂电池电芯、分压电路、低通滤波器、误差放大器、调制器、滤波电路、第一MOS管和第二MOS管，所述分压电路分别与锂电池电芯的两极相连，所述第一MOS管的源极和衬底连接至锂电池电芯的第一极，所述第二MOS管的源极和衬底连接至锂电池电芯的第二极，所述第一MOS管的漏极与第二MOS管的漏极相连并连接至滤波电路，经滤波电路滤波后输出所述供电电路的输出电压VO；

2.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述分压电路包括第一分压支路和第二分压支路，所述第一分压支路的第二端与所述第二分压支路的第一端相连并连接至低通滤波器，所述第一分压支路的第一端和所述第二分压支路的第二端分别连接至锂电池电芯的两极。

3.如权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述第一分压支路和所述第二分压支路均包括至少一个电阻。

4.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述误差放大器在VO低于VR时增加输出电压，所述调制器增加第一MOS管的占空比、减小第二MOS管的占空比，使得所述供电电路的输出电压VO被调高；

5.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述滤波电路包括电感L1和电容C1，所述第一MOS管的漏极与第二MOS管的漏极相连并连接至所述L1的一端，所述L1的另一端与所述C1的一端相连作为所述滤波电路的输出端输出所述供电电路的输出电压VO，所述C1的另一端连接至锂电池电芯的第二极。

6.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述分压比例的取值范围为1/3.1～1/2.5。

7.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述分压比例的值为1/2.8。

8.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述低通滤波器为有源低通滤波器、一阶低通滤波器或多阶低通滤波器。

9.一种电子设备，其特征在于，包括被供电电路以及如权利要求1至8任一所述的供电电路，所述供电电路的输出电压输出至所述被供电电路，所述被供电电路根据所述输出电压VO以及所述分压比例确定当前所述锂电池电芯的电量。

10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于，当前所述锂电池电芯的电压V_bat＝VO*Y，或者，当前所述锂电池电芯的电压V_bat＝VO*Y+(I/Y)*Req；其中，Y为分压比例，I为所述供电电路输出电压端的放电电流，Req为所述锂电池电芯的内阻。