CN107919698A - 用于便携式三坐标测量机的电源管理电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于便携式三坐标测量机的电源管理电路，包括电压接入单元、充放电管理单元、第一稳压单元、第二稳压单元、第一开关单元以及电压输出单元；电压接入单元分别与充放电管理单元以及第二稳压单元连接，充放电管理单元与待充电的电池连接以给电池充电，第一开关单元分别与电池、充放电管理单元以及第一稳压单元连接，第二稳压单元以及第一稳压单元分别与电压输出单元连接；当采用电池给负载供电时，充放电管理单元控制第一开关单元导通，使得电池输出的电压经过第一稳压单元稳压之后传输给电压输出单元。

Description

用于便携式三坐标测量机的电源管理电路

技术领域

本发明涉及电源管理领域，具体涉及一种用于便携式三坐标测量机的电源管理电路。

背景技术

随着电子产品日益趋向于微型化、便携化，电子电气设备对电池的使用频率也越来越高。并且，如今社会也非常关注电子设备的数据安全性,因此大量设备使用了外接电源加备用电池电源作为设备电源的设计方案。

使用了电池的产品方案，就面临着对锂电池进行充电的方法。不合理的充电电路和充电方法将导致充电电池寿命缩短，充电可靠性降低等问题。

而对于使用外接电源加备用电池电源的设计方案，不仅面临着锂电池充电，还面临着锂电池放电管理。这类应用要求外部电源断开瞬间需要锂电池充放电管理电路高速响应，能够切换为锂电池供电，保护设备安全运行。

另外，使用外部电源加电池设计方案还面临着其他问题，例如：适配器电压和锂电池电压不同，导致切换适配器和锂电池后设备获得电压不同，使得负载无法得到统一规格的稳定电压。

发明内容

本发明实施例提供一种用于便携式三坐标测量机的电源管理电路，可以保证负载得到稳定的统一规格的电压。

本发明实施例提供一种用于便携式三坐标测量机的电源管理电路，包括电压接入单元、充放电管理单元、第一稳压单元、第二稳压单元、第一开关单元以及电压输出单元；

所述电压接入单元分别与所述充放电管理单元以及所述第二稳压单元连接，所述充放电管理单元与待充电的电池连接以给所述电池充电，所述第一开关单元分别与所述电池、所述充放电管理单元以及所述第一稳压单元连接，所述第二稳压单元以及所述所述第一稳压单元分别与所述电压输出单元连接；

当采用电池给负载供电时，所述充放电管理单元控制所述第一开关单元导通，使得所述电池输出的电压经过所述第一稳压单元稳压之后传输给所述电压输出单元；

当采用外接电源给负载供电时，所述充放电管理单元控制所述第一开关单元关闭，所述电压接入单元接入的外接电压经过所述第二稳压单元稳压后传输给所述电压输出单元。

在本发明实施例所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路中，还包括第二开关单元，所述第二开关单元的输入端与所述电压输入单元连接，所述第二开关单元的输出端分别与所述充放电管理单元以及所述第二稳压单元连接，所述充放电管理单元与所述第二开关的控制端连接以控制所述第二开关单元的通断。

在本发明实施例所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路中，所述第二开关单元包括第一开关管以及第二开关管；

所述第一开关管的输入端与所述电压接入单元连接，所述第一开关管的输出端与所述第二开关管的输入端连接，所述第二开关管的输出端与所述充放电管理单元以及所述第二稳压单元连接，所述第一开关管以及所述第二开关管的控制端与所述充放电管理单元连接。

在本发明实施例所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路中，所述电压接入单元包括电源连接头以及电源共模滤波电感；

所述电源连接头、所述电源共模滤波电感、所述第二开关单元的输入端依次连接。

在本发明实施例所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路中，所述电压输出单元包括滤波电感。

在本发明实施例所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路中，所述第一稳压单元包括第一稳压芯片、第一滤波电路以及第二滤波电路，所述第一稳压芯片的第一电压输入端与所述第二开关单元的输出端连接，所述第一稳压芯片的第一电压输出端与所述电压输出单元连接；

所述第一滤波电路的一端与所述第一电压输入端连接，所述第一滤波电路的另一端接第一接地点；所述第二滤波电路的一端与所述第一电压输出端连接，所述第二滤波电路的另一端接地。

在本发明实施例所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路中，所述第一滤波电路包括并联的第十二电容以及第十三电容；所述第二滤波电路包括并联的第十六电容、第十七电容以及第十八电容。

在本发明实施例所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路中，所述第二稳压单元包括第二稳压芯片、第三滤波电路、第四滤波电感；

所述第二稳压芯片的第二电压输入端与所述第二开关单元的输出端连接，所述第二稳压芯片的第二电压输出端、所述第四滤波电感以及所述电压输出单元依次连接，所述第三滤波电路的一端与所述第二电压输入端连接，所述第三滤波电路的另一端接地。

在本发明实施例所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路中，所述第三滤波电路包括并联的第二十电容以及第二十一电容。

在本发明实施例所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路中，所述第一开关单元包括第三场效应晶体管以及分压电阻，所述第三场效应晶体管的栅极、所述分压电阻以及所述充放电管理单元依次连接，所述第三场效应晶体管的输出端与所述第一稳压单元连接，所述第三场效应晶体管的输入端与所述电池连接。

附图说明

图1是本发明实施例中的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路的一种结构示意图。

图2是本发明实施例中的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路的另一种结构示意图。

图3是本发明实施例中的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路的第一局部电路原理图。

图4是本发明实施例中的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路的第二局部电路原理图。

图5是本发明实施例中的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路的第三局部电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参照图1，本发明实施例提供一种用于便携式三坐标测量机的电源管理电路，包括电压接入单元101、充放电管理单元102、第一稳压单元103、第二稳压单元104、第一开关单元105、电压输出单元106。

其中，该电压接入单元101分别与充放电管理单元102以及第二稳压单元 104连接，充放电管理单元102与待充电的电池100连接以给电池100充电，第一开关单元105分别与电池100、充放电管理单元102以及第一稳压单元103 连接，第二稳压单元104以及第一稳压单元103分别与电压输出单元106连接。

其中，该电压接入单元101用于于外部电源进行连接以接入电源，一般情况下是与外部的适配器进行连接，从而接入第一预定电压，例如12V。

该充放电管理单元102为常见的充放电管理芯片，例如型号为BQ24133的管理芯片。

该第一稳压单元103为升压降压稳压单元，其用于提供稳定的第二预定电压给电压输出单元106，例如提供6.5V的稳定电压给该电压输出单元106。由于电池100在使用过程中电压会随着电量减少而减少，所以在满电量使用时候可能电池100电压高于负载所需电压，而在亏电下，可能电压低于负载所需电压，因此该第一稳压单元103为升压降压稳压单元，其用于提供稳定的第二预定电压给电压输出单元106，例如提供6.5V的稳定电压给该电压输出单元106。

该第二稳压单元104为电源开关稳压单元，其用于将电压接入单元101提供的第一预定电压转换为稳定的第二预定电压给电压输出单元106，例如提供 6.5V的稳定电压给该电压输出单元106。由于从外部电压接入单元101获取的外部电源均为相对稳定电压，所以该第二稳压单元104为电源开关稳压单元，其用于将电压接入单元101提供的第一预定电压转换为稳定的第二预定电压给电压输出单元106，例如提供6.5V的稳定电压给该电压输出单元106。

工作时，当采用电池100给负载供电时，充放电管理单元102控制第一开关单元105导通，使得电池100输出的电压经过第一稳压单元103稳压之后传输给电压输出单元106。此时，该充放电管理单元102暂停给电池100充电。

当采用外接电源给负载供电时，充放电管理单元102控制第一开关单元105 关闭，电压接入单元101接入的外接电压经过第二稳压单元104稳压后传输给电压输出单元106。此时，该充放电管理单元102将电压接入单元101接入的电压转换为预定电压后提供给电池100进行充电。

由上可知，本发明实施例通过采用两个稳压单元104分别对外部电源直接提供的电压以及电池提供的电压进行稳压，从而保证负载得到稳定的统一规格的电压。

请参照图2，在一些实施例中，在图1所示实施例的基础上，该用于便携式三坐标测量机的电源管理电路还包括第二开关单元107。第二开关单元107 的输入端与所述电压输入单元101连接，所述第二开关单元107的输出端分别与所述充放电管理单元102以及所述第二稳压单元104连接，所述充放电管理单元102与所述第二开关单元107的控制端连接以控制所述第二开关单元107 的通断。

当电压接入单元101断开时候，充放电管理单元102控制第一开关单元导通105，充放电管理单元102控制第二开关单元107关闭，使得电池100输出的电压经过第一稳压单元稳压103之后传输给电压输出单元106；当采用外接电源给负载供电时，充放电管理单元102控制第一开关单元105关闭，充放电管理单元102控制第二开关单元107导通，电压接入单元101接入的外接电压经过通过第二开关单元107、第二稳压单元104稳压后传输给电压输出单元106。

在一些实施例中，请同时参照图4、图5，其中，图3中的P1节点与图4 中的P1节点连接，图3中的P2节点与图5中的P2节点连接，图4中的P3节点与图5中的P3节点连接，图5中的P4节点接负载。

具体地，电压接入单元101包括电源连接头1011以及电源共模滤波电感L1；所述电源连接头1011、所述电源共模滤波电感L1、所述第二开关单元107 的输入端依次连接。在一些实施例中，该电源连接头1011与该电源共模滤波电感L1还接有一第一电阻R1。在一些实施例中，该电压接入单元101还包括一是DPST类型的第四开关J1。

其中，电源连接头1011具有三个输入引脚，其中引脚1为适配器电源正极输入引脚，引脚2为适配器电源输入负极输入引脚，引脚3接第一接地点GND1。在适配器电源插头没有插入电源连接头1011时候，由于电源连接头1011内部弹片结构，导致引脚3和引脚2联通，而如果适配器电源插头插入电源连接头 1011时候，由于适配器插头挤压引脚2弹片，导致引脚2和引脚3分离。

其中，第二开关单元107包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三电容 C3、第四电容C4以及第十三电阻R13。

该第一开关管Q1的输入端与电压接入单元101连接，第一开关管Q1的输出端与所述第二开关管Q2的输入端连接，所述第二开关管Q2的输出端(P2节点)与所述充放电管理单元102以及所述第二稳压单元104连接，所述第一开关管Q1以及所述第二开关管Q2的控制端与所述充放电管理单元102连接。

在本实施例中，该第二开关管Q2的输出端与该P2节点之间还连接有RC 滤波电路，该RC滤波电路包括并联的第十电阻R10以及第五电容C5。

该第一稳压单元103包括第一稳压芯片U2、第一滤波电路1031以及第二滤波电路1032，所述第一稳压芯片U2的第一电压输入端Vi n与所述第一开关单元105的输出端连接，所述第一稳压芯片U2的第一电压输出端VOUT与所述电压输出单元106连接(也即是图4中的P3节点与图5中的P3节点连接)。

第一滤波电路1031的一端与所述第一电压输入端Vi n连接，所述第一滤波电路1031的另一端接第一接地点GND1；所述第二滤波电路1032的一端与所述第一电压输出端Vou连接，所述第二滤波电路1032的另一端接地，在本实施例中与第一接地点GND1连接。

其中，该第一滤波电路1031包括并联的第十二电容C12以及第十三电容 C13。该第二滤波电路1032包括并联的第十六电容C16、第十七电容C17以及第十八电容C18。

其中，第二稳压单元104包括第二稳压芯片U3、第三滤波电路1041、第四滤波电路1044、第四滤波电感L6。

第二稳压芯片U3的第二电压输入端+i n与所述第二开关单元107的输出端连接(也即是图3中的P2节点和图5中的P2节点连接)，所述第二稳压芯片U3 的第二电压输出端output、第四滤波电感L6以及所述电压输出单元106依次连接，所述第三滤波电路1041的一端与所述第二电压输入端+i n连接，所述第三滤波电路1041的另一端接地。该第四滤波电路1042的一端与第四滤波电感 L6和电压输出单元106的公共节点连接，另一端接地。该第四滤波电路1042 包括并联的第二十三电容C23以及第二十四电容C24。该第三滤波电路1041包括并联的第二十电容C20以及第二十一电容C21。

在一些实施例中，该第一开关单元105包括第三场效应晶体管Q3以及分压电阻R11，所述第三场效应晶体管Q3的栅极、所述分压电阻R11以及所述充放电管理单元11依次连接，所述第三场效应晶体管Q3的输出端与所述第一稳压单元103 连接，所述第一场效应晶体管Q1的输入端与所述电池100连接。

其中，电压输出单元106包括滤波电感L4。

其中，图3-图5中的J2、J3均为开关。

其中，该用于便携式三坐标测量机的电源管理电路还包括肖特基二极管T1 以及第四电阻R4，该充放电管理单元102也即是芯片U1通过该第四电阻R4与该开关三极管T1的控制端连接，该开关三极管T1的输入端与该电压接入单元101连接，该开关三极管T1的输出端与该电池100连接。肖特基二极管T1由两个二极管结合的复合而成，例如型号BAT54CL。肖特基二极管T1的作用在于，只要电池或者外部电源存在，则可以通过肖特基二极管T1给充放电管理单元102也即是该芯片U1提供工作电流，并且能防止当外部电源和电池同时存在时候电流互相倒灌，互相影响。而接入的第四电阻R4能起到节约能源，降低功耗。

本发明具有以下有益效果：

1、本设计具有DPST开关断路器，能够同时切断电池和外部适配器电源网络，安全性非常高；

2、本设计具有可断开电池稳压芯片地网络的DC插座，用于插入适配器时候断开电池稳压电路，节约能源；

3、本设计具有适配器电压网络和电池电压网络单独稳压处理能力，既能避免电压冲突，也能节约能源；

4、本设计具有电池电压升压降压稳压能力，后级用电电路获得电压稳定，不随电池电量波动而波动；

5、本设计具有多个电压源可以选择，后级电路可以灵活根据需求接到对应电压上。

6、本设计具有外部适配器和电池快速切换功能，在使用外部适配器电源时候，自动切换到外部电源供电，使得电池寿命最长，在外部适配器电源拔掉时，可以快速切换到锂电池供电，保证供电目标设备运行数据可靠。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于便携式三坐标测量机的电源管理电路，其特征在于，包括电压接入单元、充放电管理单元、第一稳压单元、第二稳压单元、第一开关单元以及电压输出单元；

所述电压接入单元分别与所述充放电管理单元以及所述第二稳压单元连接，所述充放电管理单元与待充电的电池连接以给所述电池充电，所述第一开关单元分别与所述电池、所述充放电管理单元以及所述第一稳压单元连接，所述第二稳压单元以及所述所述第一稳压单元分别与所述电压输出单元连接；

当采用电池给负载供电时，所述充放电管理单元控制所述第一开关单元导通，使得所述电池输出的电压经过所述第一稳压单元稳压之后传输给所述电压输出单元；

当采用外接电源给负载供电时，所述充放电管理单元控制所述第一开关单元关闭，所述电压接入单元接入的外接电压经过所述第二稳压单元稳压后传输给所述电压输出单元。

2.根据权利要求1所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路，其特征在于，还包括第二开关单元，所述第二开关单元的输入端与所述电压输入单元连接，所述第二开关单元的输出端分别与所述充放电管理单元以及所述第二稳压单元连接，所述充放电管理单元与所述第二开关的控制端连接以控制所述第二开关单元的通断。

3.根据权利要求2所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第一开关管以及第二开关管；

所述第一开关管的输入端与所述电压接入单元连接，所述第一开关管的输出端与所述第二开关管的输入端连接，所述第二开关管的输出端与所述充放电管理单元以及所述第二稳压单元连接，所述第一开关管以及所述第二开关管的控制端与所述充放电管理单元连接。

4.根据权利要求2所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路，其特征在于，所述电压接入单元包括电源连接头以及电源共模滤波电感；

所述电源连接头、所述电源共模滤波电感、所述第二开关单元的输入端依次连接。

5.根据权利要求1所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路，其特征在于，所述电压输出单元包括滤波电感。

6.根据权利要求2所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路，其特征在于，所述第一稳压单元包括第一稳压芯片、第一滤波电路以及第二滤波电路，所述第一稳压芯片的第一电压输入端与所述第二开关单元的输出端连接，所述第一稳压芯片的第一电压输出端与所述电压输出单元连接；

所述第一滤波电路的一端与所述第一电压输入端连接，所述第一滤波电路的另一端接第一接地点；所述第二滤波电路的一端与所述第一电压输出端连接，所述第二滤波电路的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括并联的第十二电容以及第十三电容；所述第二滤波电路包括并联的第十六电容、第十七电容以及第十八电容。

8.根据权利要求2所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路，其特征在于，所述第二稳压单元包括第二稳压芯片、第三滤波电路、第四滤波电感；

所述第二稳压芯片的第二电压输入端与所述第二开关单元的输出端连接，所述第二稳压芯片的第二电压输出端、所述第四滤波电感以及所述电压输出单元依次连接，所述第三滤波电路的一端与所述第二电压输入端连接，所述第三滤波电路的另一端接地。

9.根据权利要求8所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路，其特征在于，所述第三滤波电路包括并联的第二十电容以及第二十一电容。

10.根据权利要求2所述的用于便携式三坐标测量机的电源管理电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第三场效应晶体管以及分压电阻，所述第三场效应晶体管的栅极、所述分压电阻以及所述充放电管理单元依次连接，所述第三场效应晶体管的输出端与所述第一稳压单元连接，所述第三场效应晶体管的输入端与所述电池连接。