CN106787120A - 一种手持式终端中使用的双电池供电装置 - Google Patents

一种手持式终端中使用的双电池供电装置 Download PDF

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张磐
么军
葛荣刚
李鹏
马敏杰
郑悦
姜宁
唐萍
李国栋
项添春
陈建
郭凌旭
赵洪磊
王天昊
崇志强
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NANJING WUCAIZHIDIAN ELECTRIC POWER TECHNOLOGY Co Ltd
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NANJING WUCAIZHIDIAN ELECTRIC POWER TECHNOLOGY Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种手持式终端中使用的双电池供电装置，包括机壳及其内部的控制电路；其技术特点在于：所述控制电路包括电源开关、电源管理单片机、单片机供电模块、第一充电管理模块、第二充电管理模块、第一锂电池、第二锂电池、第一容量采集模块、第二容量采集模块、第一可控通断回路、第二可控通断回路、升压电路和指示灯显示模块。本发明针对现有采用单块锂电池的手持式终端的供电装置的缺陷，采用互为冗余备份的双电池供电装置，使得手持式终端获得更加持久的供电时间；因为有冗余备份的供电电池，用户可以在线更换电池，从而保证工作不被打断和停止。

Description

一种手持式终端中使用的双电池供电装置
技术领域
本发明属于手持式设备供电技术领域，尤其是一种手持式终端中使用的双电池供电装置。
背景技术
目前，大量的手持式终端应用到了工业控制领域，在电力装置中也有各种应用，如手持式电压电流表，手持式检测仪等。为了获得良好的移动性和优异的供电特性，手持式终端通常都采用可充电电池供电，并且内置充电管理模块。
现行的手持式终端通常都是使用一块锂(或者镍锌等)电池作为移动电源。单块电源模块设计虽然简单，但无电源的冗余备份功能，一旦内置的充电电池损坏或者电量用尽时，该手持式终端将不能工作，必须掉电更换新的电池或充电后才能重新投入工作，而有的场合对连续工作特性要求高，而不能有间断，这就要求对现有的手持式终端的移动电源做冗余设计。
单片机装置的发展给多冗余充电管理回路提供了良好的基础条件。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、供电持久且可延长电池使用寿命的手持式终端中使用的双电池供电装置。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种手持式终端中使用的双电池供电装置，包括机壳及其内部的控制电路；所述控制电路包括：
电源开关，用于切断或者接通整个装置的供电；
电源管理单片机，用于采集所述电源开关的通断信号；接收第一容量采集模块和第二容量采集模块传来的电池电量信息，控制第一充电管理模块和第二充电管理模块分别给第一锂电池和第二锂电池充电；控制第一可控通断回路、第二可控通断回路和升压电路的输出；控制指示灯显示模块的指示灯显示；
单片机供电模块，连接第一锂电池和第二锂电池，用于为电源管理单片机供电；
第一充电管理模块和第二充电管理模块，用于接收电源管理单片机的指令，分别给第一锂电池和第二锂电池充电；
第一锂电池和第二锂电池作为整个装置的供电电源，连接单片机供电模块，用于相互实现冗余备份；
第一容量采集模块和第二容量采集模块，用于采集第一锂电池和第二锂电池的电量信息，并输出至电源管理单片机；
第一可控通断回路和第二可通断回路，用于接收电源管理单片机的控制指令，切断或者开通锂电池的输出；
升压电路，用于接收电源管理单片机的控制指令，将第一可控通断回路和第二可通断回路的输入的电压转换为稳定的1.2V及5V直流电压输出；
指示灯显示模块，用于接收电源管理单片机的控制指令，指示装置的供电情况。
而且，所述电源开关设置在机壳上并与电源管理单片机相连；该电源管理单片机的输出端分别与第一充电管理模块和第二充电管理模块相连接；该第一充电管理模块和第二充电管理模块外接充电电压，其输出端分别与第一锂电池和第二锂电池相连接；
该第一锂电池和第二锂电池的输出端分别与第一可通断回路和第二可通断回路相连接；该第一可通断回路和第二可通断回路的输出端均与升压模块相连接；所述第一锂电池和第二锂电池的输出端分别通过所述单片机供电模块与电源管理单片机的输入端相连接；该第一锂电池和第二锂电池的输出端还分别通过第一容量采集模块和第二容量采集模块与电源管理单片机的输入端相连接；该电源管理单片机的输出端还与第一可控通断回路、第二可控通断回路、升压电路和指示灯显示模块相连接。
而且，所述电源管理单片机采用型号为MSP430F149的控制芯片。
而且，所述指示灯显示模块为4支LED灯。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明针对现有采用单块锂电池的手持式终端的供电装置的缺陷，采用互为冗余备份的双电池供电装置，使得手持式终端获得更加持久的供电时间；因为有冗余备份的供电电池，用户可以在线更换电池，从而保证工作不被打断和停止。
2、本发明采用电源管理单片机对电池充放电进行检测，可以优化充放电曲线，提高电池使用寿命，并可根据充放电次数及电量检测结果通过指示灯指示及时提醒用户更换电池，从而提高供电装置的可靠性。
附图说明
图1是本发明的电路框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
本发明针对现有手持式设备的供电缺陷和不停电更换电池的特殊要求，提出一种手持式终端中使用的双电池供电装置。
一种手持式终端中使用的双电池供电装置，如图1所示，包括机壳及其内部的控制电路；所述控制电路包括：电源开关、电源管理单片机、单片机供电模块、第一充电管理模块、第二充电管理模块、第一锂电池、第二锂电池、第一容量采集模块、第二容量采集模块、第一可控通断回路、第二可控通断回路、升压电路和指示灯显示模块；
所述电源开关，用于切断或者接通整个装置的供电；
所述电源管理单片机是本装置的核心控制模块，用于采集所述电源开关的通断信号；接收第一容量采集模块和第二容量采集模块传来的电池电量信息，控制第一充电管理模块和第二充电管理模块分别给第一锂电池和第二锂电池充电；控制第一可控通断回路和第二可控通断回路的输出，控制升压电路的输出和指示灯显示模块的指示灯显示；
所述第一充电管理模块和第二充电管理模块用于接收电源管理单片机的指令，分别给第一锂电池和第二锂电池充电；
所述第一锂电池和第二锂电池作为整个装置的供电电源，相互实现冗余备份；
所述第一容量采集模块和第二容量采集模块，用于采集第一锂电池和第二锂电池的电量信息，并输出至电源管理单片机；
所述第一可控通断回路和第二可通断回路，用于接收电源管理单片机的控制指令，切断或者开通锂电池的输出；
所述升压电路，用于接收电源管理单片机的控制指令，将第一可控通断回路和第二可通断回路的输入的电压转换为稳定的1.2V及5V直流电压输出；
所述单片机供电模块，用于为电源管理单片机供电；
所述指示灯显示模块，用于指示装置的供电情况。
所述电源开关设置在机壳上并与电源管理单片机相连；该电源管理单片机的输出端分别与第一充电管理模块和第二充电管理模块相连接；该第一充电管理模块和第二充电管理模块外接5V充电电压，其输出端分别与第一锂电池和第二锂电池相连接，用于接收电源管理单片机的指令，分别给第一锂电池和第二锂电池充电；
该第一锂电池和第二锂电池的输出端分别与第一可通断回路和第二可通断回路相连接；该第一可通断回路和第二可通断回路的输出端均与升压模块相连接；所述第一锂电池和第二锂电池的输出端分别通过所述单片机供电模块与电源管理单片机的输入端相连接；该第一锂电池和第二锂电池的输出端还分别通过第一容量采集模块和第二容量采集模块与电源管理单片机的输入端相连接；该电源管理单片机的输出端还与第一可控通断回路、第二可控通断回路、升压电路和指示灯显示模块相连接。
在本实施例中，所述电源管理单片机采用美国德州仪器(TI)公司的MSP430F149芯片；所述指示灯显示模块包含4支LED灯，两个红色LED灯，两个绿色LED灯。
下面分别对本发明的一种手持式终端中使用的双电池供电装置内各模块的功能进行详细说明：
(1)电源管理单片机是本装置的核心控制模块，负责采集装置电源开关的通断信号，接收第一容量采集模块和第二容量采集模块传来的电池电量信息，控制第一充电管理模块和第二充电管理模块分别给第一锂电池和第二锂电池充电，同时控制第一可控通断回路和第二可控通断回路的输出，控制升压电路的输出和指示灯显示模块的指示灯显示；
(2)第一充电管理模块和第二充电管理模块：负责转换外部输入的5V充电电压，接收所述电源管理单片机的指令，分别给第一锂电池和第二锂电池充电。
(3)第一锂电池和第二锂电池，作为本装置的供电电源，相互实现冗余备份；
(4)第一容量采集模块和第二容量采集模块，负责分别采集第一锂电池和第二锂电池的电量信息，并上送到电源管理单片机；
(5)第一可控通断回路和第二可控通断回路，接收电源管理单片机的控制，分别可以切断或者开通第一锂电池和第二锂电池的输出；
(6)升压电路，与可控通断回路相连，同时接受电源管理单片机的控制，将可控通断回路输入的电压转换为稳定的1.2V和5V直流电压输出；
(7)单片机供电模块，一端分别连接到第一锂电池和第二锂电池上，另一端连接到电源管理单片机上，负责为电源管理单片机供电；
(8)指示灯显示模块，连接到电源管理单片机上，负责指示装置中第一锂电池和第二锂电池的电量及供电情况。
本发明的工作原理为：
本发明的一种手持式终端中使用的双电池供电装置中放置有两块锂电池且都与单片机供电模块相连接，只要其中一块锂电池有电，电源管理单片机就能工作。
第一容量采集模块和第二容量采集模块实时采集两块锂电池的电量信息，并上送至电源管理单片机。当装置的电源开关按下，电源管理单片机检测到装置的电源开关闭合信号后，根据采集到的第一锂电池和第二锂电池的电量信息将剩余电量多的一块锂电池(例如第一锂电池)确定为供电电池，另外一块电量较低的锂电池(例如第二锂电池)作为备用电池。
然后，电源管理单片机开通与供电电池相连的可控通断回路，断开备用电池的可控通断回路。供电电池的输出电压经过开通的可控通断回路后，经升压电路升压将电压稳定在1.2V和5V输出作为手持终端的工作电源。
另外，电源管理单片机还根据采集到的两块锂电池的电量信息，控制指示灯模块LED的亮灭，如果电池电量低，则点亮电量低的红灯；电量正常，则点亮电量正常的绿灯。
当装置外接的5V充电电压接入时，电源管理单片机根据采集的第一锂电池和第二锂电池的电量信息，分别控制第一充电管理模块和第二充电管理模块分别给第一锂电池和第二锂电池充电，如果电量充足，则中断充电，防止过充；如果电量不足，则开通充电，从而保证第一锂电池和第二锂电池的实时充电。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种手持式终端中使用的双电池供电装置，包括机壳及其内部的控制电路；其特征在于：所述控制电路包括：
电源开关，用于切断或者接通整个装置的供电；
电源管理单片机，用于采集所述电源开关的通断信号；接收第一容量采集模块和第二容量采集模块传来的电池电量信息，控制第一充电管理模块和第二充电管理模块分别给第一锂电池和第二锂电池充电；控制第一可控通断回路、第二可控通断回路和升压电路的输出；控制指示灯显示模块的指示灯显示；
单片机供电模块，连接第一锂电池和第二锂电池，用于为电源管理单片机供电；
第一充电管理模块和第二充电管理模块，用于接收电源管理单片机的指令，分别给第一锂电池和第二锂电池充电；
第一锂电池和第二锂电池作为整个装置的供电电源，连接单片机供电模块，用于相互实现冗余备份；
第一容量采集模块和第二容量采集模块，用于采集第一锂电池和第二锂电池的电量信息，并输出至电源管理单片机；
第一可控通断回路和第二可通断回路，用于接收电源管理单片机的控制指令，切断或者开通锂电池的输出；
升压电路，用于接收电源管理单片机的控制指令，将第一可控通断回路和第二可通断回路的输入的电压转换为稳定的1.2V及5V直流电压输出；
指示灯显示模块，用于接收电源管理单片机的控制指令，指示装置的供电情况。
2.根据权利要求1所述的一种手持式终端中使用的双电池供电装置，其特征在于：所述电源开关设置在机壳上并与电源管理单片机相连；该电源管理单片机的输出端分别与第一充电管理模块和第二充电管理模块相连接；该第一充电管理模块和第二充电管理模块外接充电电压，其输出端分别与第一锂电池和第二锂电池相连接；
该第一锂电池和第二锂电池的输出端分别与第一可通断回路和第二可通断回路相连接；该第一可通断回路和第二可通断回路的输出端均与升压模块相连接；所述第一锂电池和第二锂电池的输出端分别通过所述单片机供电模块与电源管理单片机的输入端相连接；该第一锂电池和第二锂电池的输出端还分别通过第一容量采集模块和第二容量采集模块与电源管理单片机的输入端相连接；该电源管理单片机的输出端还与第一可控通断回路、第二可控通断回路、升压电路和指示灯显示模块相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种手持式终端中使用的双电池供电装置，其特征在于：所述电源管理单片机采用型号为MSP430F149的控制芯片。
4.根据权利要求1或2所述的一种手持式终端中使用的双电池供电装置，其特征在于：所述指示灯显示模块为4支LED灯。
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