CN109038711B - 一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块 - Google Patents

一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及充电电源技术领域，具体涉及一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块，包括主芯片、电池BT1、电池充电及电压监测模块、一键开关及电流监测模块和多功率输出模块，电池充电及电压监测模块的输入端与充电电源连接，电池充电及电压监测模块输出端与电池连接，一键开关及电流监测模块输入端与电池连接，一键开关及电流监测模块输出端与多功率输出模块输入端连接，多功率输出模块包括若干个稳压电路以及若干个与若干个稳压电路连接的输出接口，电池充电及电压监测模块、一键开关及电流检测模块以及多功率输出模块均与主芯片连接。本发明的有益效果是：实现了大功率，稳定且安全的电池充放电功能。

Description

一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块
技术领域
本发明涉及充电电源技术领域，具体涉及一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块。
背景技术
随着便携设备的广泛应用，对于便携设备的充放电模块的要求越来越高，加上便携式打印机等大功率设备的使用，就对便携设备的电源提出了更高的要求，不光要使充电速度快，还要使放电电压和电流大且稳定，并且整个充放电模块的安全性也显得非常重要，现有技术中，普遍存在较多缺陷，比如充放电时电流不稳定或者充放电速度过快都会影响电池寿命。
专利申请号为CN201720216181的实用新型中，公开了一种兼容笔记本、手机多口快充移动电源，支持手机或者笔记本的充电，充电速度较快，但是该技术过于追求充电速度，导致了正常运行温度偏高，存在容易发烫的问题，对电池寿命会有一定影响，虽然设有保护电路，但是一旦过温，充电即会停止，反而影响效率，并且由于电路过于复杂，成本较高，实用性不佳。
专利申请号为CN200810177139的发明专利中，公开了一种多节锂电池的充放电保护电路，通过对锂电池两端电压的监控，实现在电压超出范围时自动切断电路，以达到保护电池的目的，但该发明只专注于电池充放电时的电压保护，并没有对充放电时的稳定性及功率作要求，所以无法满足大功率设备的使用条件。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现在便携式设备的充放电模块存在电池寿命短、充放电功率小以及安全性差的问题，提供一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块，包括主芯片、电池BT1、电池充电及电压监测模块、一键开关及电流监测模块和多功率输出模块，所述电池充电及电压监测模块的输入端与充电电源连接，所述电池充电及电压监测模块输出端与电池连接，所述一键开关及电流监测模块输入端与电池连接，所述一键开关及电流监测模块输出端与所述多功率输出模块输入端连接，所述多功率输出模块包括若干个稳压电路以及若干个与所述若干个稳压电路连接的输出接口，所述电池充电及电压监测模块、一键开关及电流监测模块以及多功率输出模块均与主芯片连接。
作为优选，所述充电电源为直流24V电源，所述主芯片为STM32系列芯片，所述电池充电及电压监测模块包括充电控制芯片U3、充满比较芯片U8、电阻R17、电阻R20、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R66、电阻R9、电阻R13、电阻R22、电阻RR40、电阻R14、电阻R15、电阻R32、电阻R30、电阻R42、电阻R124、电阻R148、电阻R3、电阻R101、电阻R4、电阻R117、电阻R23、电阻R31、电阻R28、电阻R147、电阻R29、电阻R102、电阻R43、电阻R125、热敏电阻接口RT1、24V输出接口J4、电容C21、电容C28、电容C37、电容C11、电容C13、电容C15、电容C12、电容C66、电容C20、电容C35、电容C38、二极管D10、二极管D20、二极管D15、二极管D13、二极管D11、发光二极管LED1、发光二极管LED2、场效应管Q7、场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、熔断管F2和电感L3，直流24V电源与24V输出接口J4的第2针脚、电阻R148第一端、二极管D10阳极以及电阻R3第一端连接，二极管D10阳极通过熔断管F2与24V输出接口J4的第2针脚连接，24V输出接口J4的第1针脚接地，电阻R148第二端与发光二极管LED1阳极连接，发光二极管LED1阴极接地，二极管D10阴极与二极管D20阴极、芯片U3的DCIN引脚、场效应管Q1的源极以及场效应管Q1的基极连接，二极管D20阳极与24V输出接口J4的第1针脚连接，电容C11、电容C13、电容C15以及电容C12均与二极管D20并联，场效应管Q1栅极与芯片U3的INFET引脚连接，场效应管Q1漏极与电阻R14第二端以及电阻R15第一端连接，电阻R3经电阻R101与电阻R4以及电阻R117第一端连接，电阻R4第二端接地，电容C66与电阻R4并联，电阻R117第二端二极管D15阳极以及主芯片25引脚连接，二极管D15阴极接地或接低于24V的电位，电阻R14第一端与芯片U3的CLP引脚以及电容C21第一端连接，电阻R15与芯片U3的CLN引脚、电容C21第二端、电容C20第二端、场效应管Q2源极、场效应管Q2基极以及芯片U8的VCC引脚连接，电容C20第一端接地，场效应管Q2栅极与芯片U3的TGATE引脚连接，场效应管Q2漏极与电感L3第一端、二极管D13阴极以及场效应管Q3漏极连接，场效应管Q3栅极与芯片U3的BGATE引脚连接，芯片U3的PGEND引脚与场效应管Q3源极、场效应管Q3漏极以及二极管D13阳极连接，二极管D13阳极接地，电感L3第二端与芯片U8的IN2+引脚、电阻R23第二端以及电阻R128第一端连接，电阻R23第一端与芯片U3的CST引脚连接，电阻R128第二端与电阻R31第二端、电容C35第一端、电阻R29第一端、芯片U8的IN2-引脚以及电池BT1正极连接，电阻R31第一端与芯片U3的BAT引脚连接，电容C35第二端接地，电池BT1负极接地，电阻R29第二端经电阻R102与电阻R43第一端、电容C38第一端以及电阻R125第一端连接，电阻R43第二端以及电容C38第二端均接地，电阻R125第二端与主芯片24引脚以及二极管D11阳极连接，二极管D11阴极接地或接低于24V的电位，芯片U8的OUT2引脚经电阻R147与发光二极管LED2阳极连接，发光二极管LED2阴极接地，芯片U3的PROG引脚与电容C28第一端和电阻R30第一端连接，电容C28第二端接地，电阻R30第二端与电阻R42第一端和场效应管Q7漏极连接，电阻R42第二端、场效应管Q7源极以及场效应管Q7基极均接地，场效应管Q7栅极经电阻R124与主芯片32引脚连接，芯片U3的GND引脚接地，芯片U3的RT引脚经电阻R40接地，芯片U3的NTC引脚与电阻R22第二端连接，电阻R22第一端与电容C29第一端、电阻R66第一端以及热敏电阻接口RT1第1针脚连接，电容C29第二端、电阻R66第二端以及热敏电阻接口RT1第2针脚均接地，芯片U3的3C4C引脚经电阻R9接地，芯片U3的CHEN引脚经电阻R13接地，芯片U3的
Figure BDA0001733411560000031
引脚与主芯片32引脚连接，芯片U3的
Figure BDA0001733411560000032
引脚与主芯片31引脚连接，芯片U3的ACP引脚与主芯片35引脚和电阻R10第二端连接，电阻R10第一端、电阻R11第一端以及电阻R12第一端均接地，芯片U3的SHDN引脚与电阻R17第二端和电阻R20第一端连接，电阻R17第一端与主芯片39引脚连接，电阻R30第二端接地，芯片U3的
Figure BDA0001733411560000033
引脚与主芯片36引脚和电阻R11第二端连接，芯片U3的
Figure BDA0001733411560000034
引脚与主芯片33引脚连接，芯片U3的
Figure BDA0001733411560000035
引脚与主芯片38引脚和电阻R12第二端连接。
该电路主要实现电池充电功能，电池充电芯片U3、电流采样电阻R28、充电电流限制电阻R15、定时控制电阻R40以及用来判断电池是否充满的比较芯片U8。该电路可对四节锂离子电池组进行大电流恒流、恒压、定时充电、过热保护等功能。主芯片通过3c4c设置电池为4或3节电池，3c4c为高电平时为4节电池，3c4c为低电平时为3节电池，采用了满电电压为4.2V的锂电池，充电时间通过外部定时电阻R40设定，当电池电压低于3.9V/节时，U3可自动开始充电，当每节电池电压低于2.5V时，电池电压过底标示LOBAT为低电平，并开始涓流充电，待电池电压上升到2.5V，LOBAT为高电平，则进入恒流充电，电池电压不断上升，当达到设定电压时，4节时，设定电压为4*4.2v＝16.8V，3节时，设定电压为3*4.2V＝12.6V，而后进入恒压充电，直到充电定时时间截止，ADC1是主芯片用来检测电池充电电压的引脚。
作为优选，所述一键开关及电流监测模块包括一键开关及电流监测电路以及开关，所述一键开关及电流监测电路包括电流检测芯片U5、电阻R118、电阻R119、电阻R120、电阻R121、电阻R123、电阻R140、电容C24、电容C71、二极管D18、二极管D1、二极管D4、二极管D16、场效应管Q4、场效应管Q26和开关接口S1，开关接口S1与开关配合安装，开关接口S1第2针脚接地，开关接口S1第1针脚与二极管D1阴极和二极管D4阴极连接，二极管D4阳极与主芯片98引脚连接，二极管D1阳极与电阻R119第二端和场效应管Q26漏极连接，场效应管Q26源极和基极均接地，场效应管Q26栅极与电阻R121第一端和电阻R120第二端连接，电阻R120第一端与主芯片97引脚连接，电阻R121第二端接地，电阻R119第一端与电阻R118第二端和场效应管Q4栅极连接，电阻R118第一端与电容C24第一端、二极管D18阴极、场效应管Q4源极和场效应管Q4基极连接，二极管D18阳极与电池BT1正极连接，二极管D18阴极与24V电位连接，电容C24第二端接地，场效应管Q4漏极与芯片U5的Vp引脚和电阻R140第一端连接，电阻R140第二端与芯片U5的Vm引脚和OUTPUT端连接，芯片U5的VCC引脚与电池BT1正极连接，芯片U5的GND引脚接地，芯片U5的OUT引脚与电容C71第一端和电阻R123第一端连接，电容C71第二端接地，电阻R123第二端与二极管D16阳极和主芯片30引脚连接，二极管D16阴极接地或接低于24V的电位。U5为电流检测芯片，S1为一键系统开关机控制，主芯片通过PE0和PE1控制系统是否有输出。
作为优选，所述多功率输出模块包括若干个稳压电路以及若干个与所述若干个稳压电路连接的输出接口，所述多功率输出模块包括DC12V稳压输出电路、DC12V输出接口、DC5V稳压输出电路和DC5V输出接口，所述DC12V输出接口与所述DC12V稳压输出电路连接，所述DC5V输出接口与所述DC5V稳压输出电路连接。
作为优选，所述DC5V稳压输出电路包括电源控制芯片U1、电阻R104、电阻R109、电阻R7、电容C65、电容C5、电容C6、电容C7、电容C1、电容C9、电容C10、电容C74、熔断管F4、稳压二极管D8和电感L1，所述一键开关及电流监测电路的OUTPUT端与电容C65第一端和芯片U1的Vin引脚连接，电容C65第二端接地，电容C5、C6以及C7均与电容C65并联，芯片U1的ON/OFF引脚与电阻R104第二端以及电阻R109第二端连接，电阻R104第一端接地，电阻R109第一端与主芯片61引脚连接，芯片U1的SYNC引脚经电阻R7接地，芯片U1的GND引脚接地，芯片U1的OUT引脚与电容C1第二端、稳压二极管D8阴极、电感L1第一端连接，电容C1第一端与芯片U1的BOOST引脚连接，电感L1的第二端与芯片U1的FEEDBACK引脚、电容C9第一端以及熔断管F4第一端连接，稳压二极管D8阳极接地，电容C9第二端接地，电容C10以及电容C74均与电容C9并联，熔断管F4第二端与DC5V输出接口正极连接。芯片为U1电源控制芯片，输入电压范围为8V-40V，输出5V5A，主芯片通过5VOUT_CTL引脚，即61引脚，控制电源芯片是否工作，芯片U1的on/off引脚与主芯片5VOUT_CTL连接，芯片U1的on/off引脚与为低电平时芯片关断，在关断状态，模块无5V输出，芯片U1的on/off引脚为高电平时芯片开启。
作为优选，所述DC12V稳压输出电路包括电源控制芯片U4、电阻R116、电阻R103、电阻R19、电阻R21、电阻R26、电阻R27、电阻R89、电阻R105、电阻R146、电阻R25、电阻R41、电阻R122、电阻R45、电容C73、电容C22、电容C50、电容C30、电容C34、电容C36、电容C23、电容C27、电容C39、电容C61、电容C63、电容C64、电容C49、电容C60、电容C31、电容C32、电容C72、稳压二极管D14、熔断管F3、场效应管Q5和场效应管Q6，所述一键开关及电流监测电路的OUTPUT端与电容C73第二端、电容C22第二端、电容C50第二端、芯片U4的Vin引脚以及场效应管Q5的漏极连接，电容C73第一端、电容C22第一端以及电容C50第一端均接地，场效应管Q5的栅极与电阻R89第二端以及电容C64第一端连接，电容C64第二端接地，电阻R89第一端与芯片U4的TG引脚连接，芯片U4的PGND引脚接地，场效应管Q5的源极和基极连接，场效应管Q5的源极与电容C27第二端、芯片U4的SW引脚、场效应管Q6漏极、电容C49第一端和电感L4第一端连接，电容C27第一端与芯片U4的BOOST引脚以及稳压二极管D14阴极连接，稳压二极管D14阳极与芯片U4的INTVCC引脚以及电容C23第一端连接，电容C23第二端接地，场效应管Q6栅极与电阻R105第二端以及电容C63第一端连接，电阻R105第一端与芯片U4的BG引脚连接，电容C63第二端与场效应管Q6的源极、场效应管Q6的基极和电阻R146第二端连接，电阻R146第二端接地，电阻R146第一端与电容C49第二端连接，电感L4第二端与电阻R25第一端、电容C39第一端以及芯片U4的SENSE+引脚连接，电容C39第二端与芯片U4的SENSE-引脚连接，电容C61与电容C39并联，电阻R25第二端与电容C39第二端、电阻R41第一端、电容C60第一端、电容C31第一端以及熔断器F3第一端连接，电容C31第二端接地，电容C32以及电容C72均与电容C31并联，电阻R41第二端与电阻R122第一端连接，电阻R122第二端与芯片U4的VFB引脚、电阻R45第一端以及电容C60第二端连接，电阻R45第二端接地，熔断器F3第二端与DC12V输出接口正极连接，芯片U4的PGOOD引脚经电阻R19与芯片U4的INTVCC引脚连接，芯片U4的RUN引脚与电阻R116第二端和电阻R103第二端连接，电阻R116第一端与主芯片59引脚连接，电阻R103第一端接地，芯片U4的PLLIN引脚经电阻R21与主芯片60引脚连接，芯片U4的PREQ引脚经电阻R26接地，芯片U4的ITH引脚与电容C30第二端和电容C34第二端连接，电容C30第一端经电阻R27接地，电容C34第一端接地，芯片U4的TRACK/SS引脚经电容C36接地，芯片U4的SGND引脚接地。芯片为U4电源控制芯片，输入电压范围为12.5V-38V，输出12V10A，主芯片通过12VOUT_CTL引脚，即59引脚，控制电源芯片是否工作，芯片U4的RUN引脚与主芯片的12VOUT_CTL引脚连接，芯片U4的RUN引脚为低电平时芯片关断，在关断状态，模块无12V输出，芯片U4的RUN引脚为高电平时芯片开启。
作为优选，所述电池BT1为四节串联的锂电池，所述锂电池为满电电压为4.2V的锂电池，芯片U3的3C4C引脚被置高位。
作为优选，所述电池BT1为三节串联的锂电池，所述锂电池为满电电压为4.2V的锂电池，芯片U3的3C4C引脚被置低位。
本发明的实质性效果是：采用了多种芯片与电阻、电容、电感、二极管、场效应管、熔断器的组合电路，并且由单片机作为主芯片控制，实现了大功率，稳定且安全的电池充放电功能。
附图说明
图1为电源模块结构图。
图2为电池充电及电压监测模块电路原理图第一部分。
图3为电池充电及电压监测模块电路原理图第二部分。
图4为电池充电及电压监测模块电路原理图第三部分。
图5为一键开关及电流监测电路原理图。
图6为DC5V稳压输出电路原理图。
图7为DC12V稳压输出电路原理图。
其中，100、主芯片，200、充电电源，300、电池充电及电压监测模块，400、一键开关及电流监测模块，500、DC12V稳压输出电路，600、DC12V输出接口，700、DC5V稳压输出电路，800、DC5V输出接口，BT1、电池。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
如图1所示，为电源模块结构图，包括主芯片100的、电池BT1、电池充电及电压监测模块300、一键开关及电流监测模块400和多功率输出模块，电池充电及电压监测模块300的输入端与充电电源200连接，电池充电及电压监测模块300输出端与电池连接，一键开关及电流监测模块400输入端与电池连接，一键开关及电流监测模块400输出端与多功率输出模块输入端连接，多功率输出模块包括若干个稳压电路以及若干个与若干个稳压电路连接的输出接口，电池充电及电压监测模块300、一键开关及电流监测模块400以及多功率输出模块均与主芯片100的连接。
如图2-4所示，为电池充电及电压监测模块电路原理图，充电电源200为直流24V电源，主芯片100的为STM32系列芯片，电池充电及电压监测模块300包括充电控制芯片U3、充满比较芯片U8、电阻R17、电阻R20、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R66、电阻R9、电阻R13、电阻R22、电阻RR40、电阻R14、电阻R15、电阻R32、电阻R30、电阻R42、电阻R124、电阻R148、电阻R3、电阻R101、电阻R4、电阻R117、电阻R23、电阻R31、电阻R28、电阻R147、电阻R29、电阻R102、电阻R43、电阻R125、热敏电阻接口RT1、24V输出接口J4、电容C21、电容C28、电容C37、电容C11、电容C13、电容C15、电容C12、电容C66、电容C20、电容C35、电容C38、二极管D10、二极管D20、二极管D15、二极管D13、二极管D11、发光二极管LED1、发光二极管LED2、场效应管Q7、场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、熔断管F2和电感L3，直流24V电源与24V输出接口J4的第2针脚、电阻R148第一端、二极管D10阳极以及电阻R3第一端连接，二极管D10阳极通过熔断管F2与24V输出接口J4的第2针脚连接，24V输出接口J4的第1针脚接地，电阻R148第二端与发光二极管LED1阳极连接，发光二极管LED1阴极接地，二极管D10阴极与二极管D20阴极、芯片U3的DCIN引脚、场效应管Q1的源极以及场效应管Q1的基极连接，二极管D20阳极与24V输出接口J4的第1针脚连接，电容C11、电容C13、电容C15以及电容C12均与二极管D20并联，场效应管Q1栅极与芯片U3的INFET引脚连接，场效应管Q1漏极与电阻R14第二端以及电阻R15第一端连接，电阻R3经电阻R101与电阻R4以及电阻R117第一端连接，电阻R4第二端接地，电容C66与电阻R4并联，电阻R117第二端二极管D15阳极以及主芯片100的25引脚连接，二极管D15阴极接地或接低于24V的电位，电阻R14第一端与芯片U3的CLP引脚以及电容C21第一端连接，电阻R15与芯片U3的CLN引脚、电容C21第二端、电容C20第二端、场效应管Q2源极、场效应管Q2基极以及芯片U8的VCC引脚连接，电容C20第一端接地，场效应管Q2栅极与芯片U3的TGATE引脚连接，场效应管Q2漏极与电感L3第一端、二极管D13阴极以及场效应管Q3漏极连接，场效应管Q3栅极与芯片U3的BGATE引脚连接，芯片U3的PGEND引脚与场效应管Q3源极、场效应管Q3漏极以及二极管D13阳极连接，二极管D13阳极接地，电感L3第二端与芯片U8的IN2+引脚、电阻R23第二端以及电阻R128第一端连接，电阻R23第一端与芯片U3的CST引脚连接，电阻R128第二端与电阻R31第二端、电容C35第一端、电阻R29第一端、芯片U8的IN2-引脚以及电池BT1正极连接，电阻R31第一端与芯片U3的BAT引脚连接，电容C35第二端接地，电池BT1负极接地，电阻R29第二端经电阻R102与电阻R43第一端、电容C38第一端以及电阻R125第一端连接，电阻R43第二端以及电容C38第二端均接地，电阻R125第二端与主芯片100的24引脚以及二极管D11阳极连接，二极管D11阴极接地或接低于24V的电位，芯片U8的OUT2引脚经电阻R147与发光二极管LED2阳极连接，发光二极管LED2阴极接地，芯片U3的PROG引脚与电容C28第一端和电阻R30第一端连接，电容C28第二端接地，电阻R30第二端与电阻R42第一端和场效应管Q7漏极连接，电阻R42第二端、场效应管Q7源极以及场效应管Q7基极均接地，场效应管Q7栅极经电阻R124与主芯片100的32引脚连接，芯片U3的GND引脚接地，芯片U3的RT引脚经电阻R40接地，芯片U3的NTC引脚与电阻R22第二端连接，电阻R22第一端与电容C29第一端、电阻R66第一端以及热敏电阻接口RT1第1针脚连接，电容C29第二端、电阻R66第二端以及热敏电阻接口RT1第2针脚均接地，芯片U3的3C4C引脚经电阻R9接地，芯片U3的CHEN引脚经电阻R13接地，芯片U3的
Figure BDA0001733411560000083
引脚与主芯片100的32引脚连接，芯片U3的
Figure BDA0001733411560000084
引脚与主芯片100的31引脚连接，芯片U3的ACP引脚与主芯片100的35引脚和电阻R10第二端连接，电阻R10第一端、电阻R11第一端以及电阻R12第一端均接地，芯片U3的SHDN引脚与电阻R17第二端和电阻R20第一端连接，电阻R17第一端与主芯片100的39引脚连接，电阻R30第二端接地，芯片U3的
Figure BDA0001733411560000082
引脚与主芯片100的36引脚和电阻R11第二端连接，芯片U3的
Figure BDA0001733411560000085
引脚与主芯片100的33引脚连接，芯片U3的
Figure BDA0001733411560000081
引脚与主芯片100的38引脚和电阻R12第二端连接。
该电路主要实现电池充电功能，电池充电芯片U3、电流采样电阻R28、充电电流限制电阻R15、定时控制电阻R40以及用来判断电池是否充满的比较芯片U8。该电路可对四节锂离子电池组进行大电流恒流、恒压、定时充电、过热保护等功能。主芯片100的通过3c4c设置电池为4或3节电池，3c4c为高电平时为4节电池，3c4c为低电平时为3节电池，采用了满电电压为4.2V的锂电池，充电时间通过外部定时电阻R40设定，当电池电压低于3.9V/节时，U3可自动开始充电，当每节电池电压低于2.5V时，电池电压过底标示LOBAT为低电平，并开始涓流充电，待电池电压上升到2.5V，LOBAT为高电平，则进入恒流充电，电池电压不断上升，当达到设定电压时，4节时，设定电压为4*4.2v＝16.8V，3节时，设定电压为3*4.2V＝12.6V，而后进入恒压充电，直到充电定时时间截止，ADC1是主芯片100的用来检测电池充电电压的引脚。
如图5所示，为一键开关及电流监测电路原理图，一键开关及电流监测模块400包括一键开关及电流监测电路以及开关，一键开关及电流监测电路包括电流检测芯片U5、电阻R118、电阻R119、电阻R120、电阻R121、电阻R123、电阻R140、电容C24、电容C71、二极管D18、二极管D1、二极管D4、二极管D16、场效应管Q4、场效应管Q26和开关接口S1，开关接口S1与开关配合安装，开关接口S1第2针脚接地，开关接口S1第1针脚与二极管D1阴极和二极管D4阴极连接，二极管D4阳极与主芯片100的98引脚连接，二极管D1阳极与电阻R119第二端和场效应管Q26漏极连接，场效应管Q26源极和基极均接地，场效应管Q26栅极与电阻R121第一端和电阻R120第二端连接，电阻R120第一端与主芯片100的97引脚连接，电阻R121第二端接地，电阻R119第一端与电阻R118第二端和场效应管Q4栅极连接，电阻R118第一端与电容C24第一端、二极管D18阴极、场效应管Q4源极和场效应管Q4基极连接，二极管D18阳极与电池BT1正极连接，二极管D18阴极与24V电位连接，电容C24第二端接地，场效应管Q4漏极与芯片U5的Vp引脚和电阻R140第一端连接，电阻R140第二端与芯片U5的Vm引脚和OUTPUT端连接，芯片U5的VCC引脚与电池BT1正极连接，芯片U5的GND引脚接地，芯片U5的OUT引脚与电容C71第一端和电阻R123第一端连接，电容C71第二端接地，电阻R123第二端与二极管D16阳极和主芯片100的30引脚连接，二极管D16阴极接地或接低于24V的电位。U5为电流检测芯片，S1为一键系统开关机控制，主芯片100的通过PE0和PE1控制系统是否有输出。
多功率输出模块包括若干个稳压电路以及若干个与若干个稳压电路连接的输出接口，多功率输出模块包括DC12V稳压输出电路500、DC12V输出接口600、DC5V稳压输出电路700和DC5V输出接口800，DC12V输出接口600与DC12V稳压输出电路500连接，DC5V输出接口800与DC5V稳压输出电路700连接。
如图6所示，为DC5V稳压输出电路原理图，DC5V稳压输出电路700包括电源控制芯片U1、电阻R104、电阻R109、电阻R7、电容C65、电容C5、电容C6、电容C7、电容C1、电容C9、电容C10、电容C74、熔断管F4、稳压二极管D8和电感L1，一键开关及电流监测电路的OUTPUT端与电容C65第一端和芯片U1的Vin引脚连接，电容C65第二端接地，电容C5、C6以及C7均与电容C65并联，芯片U1的ON/OFF引脚与电阻R104第二端以及电阻R109第二端连接，电阻R104第一端接地，电阻R109第一端与主芯片100的61引脚连接，芯片U1的SYNC引脚经电阻R7接地，芯片U1的GND引脚接地，芯片U1的OUT引脚与电容C1第二端、稳压二极管D8阴极、电感L1第一端连接，电容C1第一端与芯片U1的BOOST引脚连接，电感L1的第二端与芯片U1的FEEDBACK引脚、电容C9第一端以及熔断管F4第一端连接，稳压二极管D8阳极接地，电容C9第二端接地，电容C10以及电容C74均与电容C9并联，熔断管F4第二端与DC5V输出接口800正极连接。芯片为U1电源控制芯片，输入电压范围为8V-40V，输出5V5A，主芯片100的通过5VOUT_CTL引脚，即61引脚，控制电源芯片是否工作，芯片U1的on/off引脚与主芯片100的5VOUT_CTL连接，芯片U1的on/off引脚与为低电平时芯片关断，在关断状态，模块无5V输出，芯片U1的on/off引脚为高电平时芯片开启。
如图7所示，为DC12V稳压输出电路原理图，DC12V稳压输出电路500包括电源控制芯片U4、电阻R116、电阻R103、电阻R19、电阻R21、电阻R26、电阻R27、电阻R89、电阻R105、电阻R146、电阻R25、电阻R41、电阻R122、电阻R45、电容C73、电容C22、电容C50、电容C30、电容C34、电容C36、电容C23、电容C27、电容C39、电容C61、电容C63、电容C64、电容C49、电容C60、电容C31、电容C32、电容C72、稳压二极管D14、熔断管F3、场效应管Q5和场效应管Q6，一键开关及电流监测电路的OUTPUT端与电容C73第二端、电容C22第二端、电容C50第二端、芯片U4的Vin引脚以及场效应管Q5的漏极连接，电容C73第一端、电容C22第一端以及电容C50第一端均接地，场效应管Q5的栅极与电阻R89第二端以及电容C64第一端连接，电容C64第二端接地，电阻R89第一端与芯片U4的TG引脚连接，芯片U4的PGND引脚接地，场效应管Q5的源极和基极连接，场效应管Q5的源极与电容C27第二端、芯片U4的SW引脚、场效应管Q6漏极、电容C49第一端和电感L4第一端连接，电容C27第一端与芯片U4的BOOST引脚以及稳压二极管D14阴极连接，稳压二极管D14阳极与芯片U4的INTVCC引脚以及电容C23第一端连接，电容C23第二端接地，场效应管Q6栅极与电阻R105第二端以及电容C63第一端连接，电阻R105第一端与芯片U4的BG引脚连接，电容C63第二端与场效应管Q6的源极、场效应管Q6的基极和电阻R146第二端连接，电阻R146第二端接地，电阻R146第一端与电容C49第二端连接，电感L4第二端与电阻R25第一端、电容C39第一端以及芯片U4的SENSE+引脚连接，电容C39第二端与芯片U4的SENSE-引脚连接，电容C61与电容C39并联，电阻R25第二端与电容C39第二端、电阻R41第一端、电容C60第一端、电容C31第一端以及熔断器F3第一端连接，电容C31第二端接地，电容C32以及电容C72均与电容C31并联，电阻R41第二端与电阻R122第一端连接，电阻R122第二端与芯片U4的VFB引脚、电阻R45第一端以及电容C60第二端连接，电阻R45第二端接地，熔断器F3第二端与DC12V输出接口600正极连接，芯片U4的PGOOD引脚经电阻R19与芯片U4的INTVCC引脚连接，芯片U4的RUN引脚与电阻R116第二端和电阻R103第二端连接，电阻R116第一端与主芯片100的59引脚连接，电阻R103第一端接地，芯片U4的PLLIN引脚经电阻R21与主芯片100的60引脚连接，芯片U4的PREQ引脚经电阻R26接地，芯片U4的ITH引脚与电容C30第二端和电容C34第二端连接，电容C30第一端经电阻R27接地，电容C34第一端接地，芯片U4的TRACK/SS引脚经电容C36接地，芯片U4的SGND引脚接地。芯片为U4电源控制芯片，输入电压范围为12.5V-38V，输出12V10A，主芯片100的通过12VOUT_CTL引脚，即59引脚，控制电源芯片是否工作，芯片U4的RUN引脚与主芯片100的12VOUT_CTL引脚连接，芯片U4的RUN引脚为低电平时芯片关断，在关断状态，模块无12V输出，芯片U4的RUN引脚为高电平时芯片开启。
电池BT1为四节串联的锂电池，锂电池为满电电压为4.2V的锂电池，芯片U3的3C4C引脚被置高位。
电池BT1为三节串联的锂电池，锂电池为满电电压为4.2V的锂电池，芯片U3的3C4C引脚被置低位。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块，其特征在于，
包括主芯片、电池、电池充电及电压监测模块、一键开关及电流监测模块和多功率输出模块，所述电池充电及电压监测模块的输入端与充电电源连接，所述电池充电及电压监测模块输出端与电池连接，所述一键开关及电流监测模块输入端与电池连接，所述一键开关及电流监测模块输出端与所述多功率输出模块输入端连接，所述多功率输出模块包括若干个稳压电路以及若干个与所述若干个稳压电路连接的输出接口，所述电池充电及电压监测模块、一键开关及电流检测模块以及多功率输出模块均与主芯片连接；
所述充电电源为直流24V电源，所述主芯片为STM32系列芯片，所述电池充电及电压监测模块包括充电控制芯片U3、充满比较芯片U8、电阻R17、电阻R20、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R66、电阻R9、电阻R13、电阻R22、电阻RR40、电阻R14、电阻R15、电阻R32、电阻R30、电阻R42、电阻R124、电阻R148、电阻R3、电阻R101、电阻R4、电阻R117、电阻R23、电阻R31、电阻R28、电阻R147、电阻R29、电阻R102、电阻R43、电阻R125、热敏电阻接口RT1、24V输出接口J4、电容C21、电容C28、电容C37、电容C11、电容C13、电容C15、电容C12、电容C66、电容C20、电容C35、电容C38、二极管D10、二极管D20、二极管D15、二极管D13、二极管D11、发光二极管LED1、发光二极管LED2、场效应管Q7、场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、熔断管F2和电感L3，直流24V电源与24V输出接口J4的第2针脚、电阻R148第一端、二极管D10阳极以及电阻R3第一端连接，二极管D10阳极通过熔断管F2与24V输出接口J4的第2针脚连接，24V输出接口J4的第1针脚接地，电阻R148第二端与发光二极管LED1阳极连接，发光二极管LED1阴极接地，二极管D10阴极与二极管D20阴极、芯片U3的DCIN引脚、场效应管Q1的源极以及场效应管Q1的基极连接，二极管D20阳极与24V输出接口J4的第1针脚连接，电容C11、电容C13、电容C15以及电容C12均与二极管D20并联，场效应管Q1栅极与芯片U3的INFET引脚连接，场效应管Q1漏极与电阻R14第二端以及电阻R15第一端连接，电阻R3经电阻R101与电阻R4以及电阻R117第一端连接，电阻R4第二端接地，电容C66与电阻R4并联，电阻R117第二端二极管D15阳极以及主芯片25引脚连接，二极管D15阴极接地或接低于24V的电位，
电阻R14第一端与芯片U3的CLP引脚以及电容C21第一端连接，电阻R15与芯片U3的CLN引脚、电容C21第二端、电容C20第二端、场效应管Q2源极、场效应管Q2基极以及芯片U8的VCC引脚连接，
电容C20第一端接地，场效应管Q2栅极与芯片U3的TGATE引脚连接，场效应管Q2漏极与电感L3第一端、二极管D13阴极以及场效应管Q3漏极连接，场效应管Q3栅极与芯片U3的BGATE引脚连接，芯片U3的PGEND引脚与场效应管Q3源极、场效应管Q3漏极以及二极管D13阳极连接，二极管D13阳极接地，电感L3第二端与芯片U8的IN2+引脚、电阻R23第二端以及电阻R128第一端连接，电阻R23第一端与芯片U3的CST引脚连接，电阻R128第二端与电阻R31第二端、电容C35第一端、电阻R29第一端、芯片U8的IN2-引脚以及电池BT1正极连接，电阻R31第一端与芯片U3的BAT引脚连接，电容C35第二端接地，电池BT1负极接地，电阻R29第二端经电阻R102与电阻R43第一端、电容C38第一端以及电阻R125第一端连接，电阻R43第二端以及电容C38第二端均接地，电阻R125第二端与主芯片24引脚以及二极管D11阳极连接，二极管D11阴极接地或接低于24V的电位，芯片U8的OUT2引脚经电阻R147与发光二极管LED2阳极连接，发光二极管LED2阴极接地，
芯片U3的PROG引脚与电容C28第一端和电阻R30第一端连接，电容C28第二端接地，电阻R30第二端与电阻R42第一端和场效应管Q7漏极连接，电阻R42第二端、场效应管Q7源极以及场效应管Q7基极均接地，场效应管Q7栅极经电阻R124与主芯片32引脚连接，芯片U3的GND引脚接地，芯片U3的RT引脚经电阻R40接地，芯片U3的NTC引脚与电阻R22第二端连接，电阻R22第一端与电容C29第一端、电阻R66第一端以及热敏电阻接口RT1第1针脚连接，电容C29第二端、电阻R66第二端以及热敏电阻接口RT1第2针脚均接地，芯片U3的3C4C引脚经电阻R9接地，芯片U3的CHEN引脚经电阻R13接地，芯片U3的
Figure DEST_PATH_IMAGE002
引脚与主芯片32引脚连接，芯片U3的
Figure DEST_PATH_IMAGE004
引脚与主芯片31引脚连接，芯片U3的ACP引脚与主芯片35引脚和电阻R10第二端连接，电阻R10第一端、电阻R11第一端以及电阻R12第一端均接地，芯片U3的SHDN引脚与电阻R17第二端和电阻R20第一端连接，电阻R17第一端与主芯片39引脚连接，电阻R30第二端接地，芯片U3的
Figure DEST_PATH_IMAGE006
引脚与主芯片36引脚和电阻R11第二端连接，芯片U3的
Figure DEST_PATH_IMAGE008
引脚与主芯片33引脚连接，芯片U3的
Figure DEST_PATH_IMAGE010
引脚与主芯片38引脚和电阻R12第二端连接，电阻R13以及电阻R9阻值均为零，电阻R13以及电阻R9均用作预留接口。
2.根据权利要求1所述的一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块，其特征在于，
所述一键开关及电流监测模块包括一键开关及电流监测电路以及开关，所述一键开关及电流监测电路包括电流检测芯片U5、电阻R118、电阻R119、电阻R120、电阻R121、电阻R123、电阻R140、电容C24、电容C71、二极管D18、二极管D1、二极管D4、二极管D16、场效应管Q4、场效应管Q26和开关接口S1，
开关接口S1与开关配合安装，开关接口S1第2针脚接地，开关接口S1第1针脚与二极管D1阴极和二极管D4阴极连接，二极管D4阳极与主芯片98引脚连接，二极管D1阳极与电阻R119第二端和场效应管Q26漏极连接，场效应管Q26源极和基极均接地，场效应管Q26栅极与电阻R121第一端和电阻R120第二端连接，电阻R120第一端与主芯片97引脚连接，电阻R121第二端接地，电阻R119第一端与电阻R118第二端和场效应管Q4栅极连接，电阻R118第一端与电容C24第一端、二极管D18阴极、场效应管Q4源极和场效应管Q4基极连接，二极管D18阳极与电池BT1正极连接，二极管D18阴极与24V电位连接，电容C24第二端接地，场效应管Q4漏极与芯片U5的Vp引脚和电阻R140第一端连接，电阻R140第二端与芯片U5的Vm引脚和OUTPUT端连接，芯片U5的VCC引脚与电池BT1正极连接，芯片U5的GND引脚接地，芯片U5的OUT引脚与电容C71第一端和电阻R123第一端连接，电容C71第二端接地，电阻R123第二端与二极管D16阳极和主芯片30引脚连接，二极管D16阴极接地或接低于24V的电位。
3.根据权利要求2所述的一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块，其特征在于，
所述多功率输出模块包括若干个稳压电路以及若干个与所述若干个稳压电路连接的输出接口，
所述多功率输出模块包括DC12V稳压输出电路、DC12V输出接口、DC5V稳压输出电路和DC5V输出接口，所述DC12V输出接口与所述DC12V稳压输出电路连接，所述DC5V输出接口与所述DC5V稳压输出电路连接。
4.根据权利要求3所述的一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块，其特征在于，
所述DC5V稳压输出电路包括电源控制芯片U1、电阻R104、电阻R109、电阻R7、电容C65、电容C5、电容C6、电容C7、电容C1、电容C9、电容C10、电容C74、熔断管F4、稳压二极管D8和电感L1，
所述一键开关及电流监测电路的OUTPUT端与电容C65第一端和芯片U1的Vin引脚连接，电容C65第二端接地，电容C5、C6以及C7均与电容C65并联，芯片U1的ON/OFF引脚与电阻R104第二端以及电阻R109第二端连接，电阻R104第一端接地，电阻R109第一端与主芯片61引脚连接，芯片U1的SYNC引脚经电阻R7接地，芯片U1的GND引脚接地，芯片U1的OUT引脚与电容C1第二端、稳压二极管D8阴极、电感L1第一端连接，电容C1第一端与芯片U1的BOOST引脚连接，电感L1的第二端与芯片U1的FEEDBACK引脚、电容C9第一端以及熔断管F4第一端连接，稳压二极管D8阳极接地，电容C9第二端接地，电容C10以及电容C74均与电容C9并联，熔断管F4第二端与DC5V输出接口正极连接。
5.根据权利要求3或4所述的一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块，其特征在于，
所述DC12V稳压输出电路包括电源控制芯片U4、电阻R116、电阻R103、电阻R19、电阻R21、电阻R26、电阻R27、电阻R89、电阻R105、电阻R146、电阻R25、电阻R41、电阻R122、电阻R45、电容C73、电容C22、电容C50、电容C30、电容C34、电容C36、电容C23、电容C27、电容C39、电容C61、电容C63、电容C64、电容C49、电容C60、电容C31、电容C32、电容C72、稳压二极管D14、熔断管F3、场效应管Q5和场效应管Q6，
所述一键开关及电流监测电路的OUTPUT端与电容C73第二端、电容C22第二端、电容C50第二端、芯片U4的Vin引脚以及场效应管Q5的漏极连接，电容C73第一端、电容C22第一端以及电容C50第一端均接地，场效应管Q5的栅极与电阻R89第二端以及电容C64第一端连接，电容C64第二端接地，电阻R89第一端与芯片U4的TG引脚连接，芯片U4的PGND引脚接地，场效应管Q5的源极和基极连接，场效应管Q5的源极与电容C27第二端、芯片U4的SW引脚、场效应管Q6漏极、电容C49第一端和电感L4第一端连接，电容C27第一端与芯片U4的BOOST引脚以及稳压二极管D14阴极连接，稳压二极管D14阳极与芯片U4的INTVCC引脚以及电容C23第一端连接，电容C23第二端接地，场效应管Q6栅极与电阻R105第二端以及电容C63第一端连接，电阻R105第一端与芯片U4的BG引脚连接，电容C63第二端与场效应管Q6的源极、场效应管Q6的基极和电阻R146第二端连接，电阻R146第二端接地，电阻R146第一端与电容C49第二端连接，电感L4第二端与电阻R25第一端、电容C39第一端以及芯片U4的SENSE+引脚连接，电容C39第二端与芯片U4的SENSE-引脚连接，电容C61与电容C39并联，电阻R25第二端与电容C39第二端、电阻R41第一端、电容C60第一端、电容C31第一端以及熔断器F3第一端连接，电容C31第二端接地，电容C32以及电容C72均与电容C31并联，电阻R41第二端与电阻R122第一端连接，电阻R122第二端与芯片U4的VFB引脚、电阻R45第一端以及电容C60第二端连接，电阻R45第二端接地，熔断器F3第二端与DC12V输出接口正极连接，芯片U4的PGOOD引脚经电阻R19与芯片U4的INTVCC引脚连接，芯片U4的RUN引脚与电阻R116第二端和电阻R103第二端连接，电阻R116第一端与主芯片59引脚连接，电阻R103第一端接地，芯片U4的PLLIN引脚经电阻R21与主芯片60引脚连接，芯片U4的PREQ引脚经电阻R26接地，芯片U4的ITH引脚与电容C30第二端和电容C34第二端连接，电容C30第一端经电阻R27接地，电容C34第一端接地，芯片U4的TRACK/SS引脚经电容C36接地，芯片U4的SGND引脚接地。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块，其特征在于，
所述电池为四节串联的锂电池，所述锂电池为满电电压为4.2V的锂电池，芯片U3的3C4C引脚被置高位。
7.根据权利要求5所述的一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块，其特征在于，
所述电池为四节串联的锂电池，所述锂电池为满电电压为4.2V的锂电池，芯片U3的3C4C引脚被置高位。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块，其特征在于，
所述电池为三节串联的锂电池，所述锂电池为满电电压为4.2V的锂电池，芯片U3的3C4C引脚被置低位。
9.根据权利要求5所述的一种集成电池充电管理及多功率输出的电源模块，其特征在于，
所述电池为三节串联的锂电池，所述锂电池为满电电压为4.2V的锂电池，芯片U3的3C4C引脚被置低位。
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