CN109286237A - 一种用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路，涉及手持终端设备领域。该电路设置在后备电池和负载之间，包括：开关、自锁电路和控制防漏电电路；控制防漏电电路为整个电路的信号输入端，而且可以实现防漏电功能，自锁电路根据输入信号实现对开关状态的锁定，开关根据输入信号改变自身的状态，实现电池接入或脱离负载。所以，采用本发明提供的后备电池接入或脱离的电路，在根据实际情况实现电池接入或脱离负载的同时，不仅可以实现开关状态的锁定，并且无论在哪种状态，均可提供接近于0的自身功耗。若控制芯片下电，还可以防止电池经过本电路向控制芯片漏电。从而降低了能耗，延长了电池和用电设备的使用寿命，满足了使用需求。

Description

一种用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路

技术领域

本发明涉及手持终端设备领域，尤其涉及一种用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路。

背景技术

随着科技的发展，人们对某些电池供电设备的工作寿命提出了更高的需求，人们总是希望电池供电设备能尽可能的延长工作寿命，减少电池更换次数。设备的研发生产厂家也在不断寻找优化功耗或提升后备电池寿命的方案。

实际使用中相当一部分电池供电设备是不需要长时间连续供电的，例如智能水表、燃气表、部分POS机、手机智能设备等，在实际应用时，这些设备的电池往往只需要在使用时进行供电即可，其他时间均可以处于低功耗待机状态，此时若电池始终供电将大大降低电池的使用寿命，即便厂家使用低功耗的处理器，对这些以年为时间单位工作的设备来说待机功耗仍然不容忽视。

目前在一些设备的设计中也有使用一些方法来降低非工作时间的功耗，例如：使用机械开关、电池插拔、电池脱离接入电路等。这些方案往往都存在明显的设计缺陷，例如：机械开关和电池插拔必须人为或者由其他设备操作，并且机械开关在抗震和温度性能方面较差，尤其是在手持设备中，会因为设备的跌落造成电池意外的接入或者脱离。而以往常用的电池脱离接入电路，由于自身仍存在功耗，在实际使用时也只能小幅度提高电池寿命，而不能真正有效的延长其使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路，从而解决现有技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路，所述用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路设置在后备电池和负载之间，包括：开关、自锁电路和控制防漏电电路；

所述开关为P型场效应管Q1，且所述场效应管Q1的控制栅极连接到所述自锁电路的输出端；

所述自锁电路包括P型场效应管Q2、N型场效应管Q4和电阻R1，两个场效应管Q2、Q4构成推挽电路，电阻R1由整个电路的最终输出引入反馈至两个场效应管Q2、Q4的栅极；

所述控制防漏电电路包括N型场效应管Q3、栅极偏置电阻R3和二极管D1，所述二极管D1设置在开启信号的输入端和场效应管Q2、Q4的栅极之间；所述场效应管Q3的栅极和电阻R3的一端与关闭信号的输入端连接，所述场效应管Q3的漏极与场效应管Q2、Q4的栅极连接，所述场效应管Q3的源级和电阻R3的另一端与后备电池的负极连接。

本发明的有益效果是：本发明提供的用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路，设置在后备电池和负载之间，包括：开关、自锁电路和控制防漏电电路；控制防漏电电路为整个电路的信号输入端，而且可以实现防漏电功能，自锁电路根据输入信号实现对开关状态的锁定，开关根据输入信号改变自身的状态，实现电池接入或脱离负载。所以，采用本发明提供的后备电池接入或脱离的电路，在根据实际情况实现电池接入或脱离负载的同时，不仅可以实现开关状态的锁定，并且无论在哪种状态，均可提供接近于0的自身功耗。若控制芯片下电，该电路的防漏电功能还可以防止电池经过本电路向控制芯片漏电。从而降低了能耗，延长了电池和用电设备的使用寿命，满足了使用需求。

附图说明

图1是本发明提供的用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路示意图；

图2是本发明提供的用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路用示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供了一种用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路，所述用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路设置在后备电池和负载之间，包括：开关、自锁电路和控制防漏电电路；

所述开关为P型场效应管Q1，且所述场效应管Q1的控制栅极连接到所述自锁电路的输出端；

所述自锁电路包括P型场效应管Q2、N型场效应管Q4和电阻R1，两个场效应管Q2、Q4构成推挽电路，电阻R1由整个电路的最终输出引入反馈至两个场效应管Q2、Q4的栅极；

所述控制防漏电电路包括N型场效应管Q3、栅极偏置电阻R3和二极管D1，所述二极管D1设置在开启信号的输入端和场效应管Q2、Q4的栅极之间；所述场效应管Q3的栅极和电阻R3的一端与关闭信号的输入端连接，所述场效应管Q3的漏极与场效应管Q2、Q4的栅极连接，所述场效应管Q3的源级和电阻R3的另一端与后备电池的负极连接。

工作原理为：

在实际使用过程中，开启信号和关闭信号可以由控制芯片或机械开关提供。

如图2所示，实际使用时，电池BT1连接到电路的输入端(IN+,IN-)，负载R2连接到电路的输出端(OUT+,OUT-)，微处理器U1的控制信引脚连接到电路的信号控制端(OPEN,CLOSE)。

使用过程中，可以通过微处理器输出对应的控制信号。

电池接入系统，电路开始工作后，由于电阻R1连接到负载端，电压为0，所以自锁电路中的场效应管Q2打开，场效应管Q4关闭，而场效应管Q2打开使得自锁电路输出高电平信号给作为开关的场效应管Q1，使得Q1处于关闭状态。

由于场效应管Q1关闭，负载端没有电压提供，则负载端电压始终为0，电路锁定为断开状态，后备电池不会为负载供电。

当微处理器向OPEN端口提供高电平信号时，高电平信号经过二极管D1提供到自锁电路的控制端，由于R1只是弱下拉电阻，高电平信号输入后自锁电路的输入端将被拉高，场效应管Q2关闭，场效应管Q4打开，自锁电路输出低电平，进而使得作为开关的场效应管Q1打开，后备电池开始为负载供电。

由于场效应管Q1打开，电路输出高电平，微处理器在OPEN端口的高电平撤销后，由于二极管D1和电阻R1存在，自锁电路的输入端会保持为高电平状态，电路锁定为接入状态。另外，二极管D1选用低反向漏电型二极管，利用二极管本身的单向导通特性，防止场效应管Q2栅极的高电平信号向二极管D1的阳极漏电。

宏观上说，二极管是单向导通的，即电流只能单向流通，反向的电流会被二极管关断。

但半导体器件的特点就是无法做到机械开关那样的完全关断，与下文说的场效应管漏电一样，在理论的截止/关断状态下，半导体元器件是会存在微小的漏电流的。

这里指的防漏电，主要是宏观上大电流漏电。使用二极管后会使得漏电减小许多，降低到可忽略的程度。

当微处理器向CLOSE端口提供高电平时，场效应管Q3打开，拉低自锁电路的输入端，使得场效应管Q4关闭，场效应管Q2打开，进而使得作为开关的场效应管Q1关闭，后备电池停止对负载供电。

由于场效应管Q1关闭，负载失去电源，电路输出端的正极将被负载拉低，微处理器在CLOSE端口的高电平撤销后，由于电阻R1存在，自锁电路的输入端会保持低电平状态，电路锁定为断开状态。

本电路中有源器件均可采用电压型驱动，无论在开启还是关闭状态下均不需要消耗电流。由于半导体器件本身的特性，仅会通过以下两个方式有少量电流泄漏(消耗)：

1.电路关闭状态下，场效应管Q1泄漏到负载的电流。

2.电路开启状态下，当二极管D1的阳极(OPEN控制端)为低电平时，会通过二极管D1向阳极泄漏。

但是，以上两种方式可通过选用低漏电的元器件方式尽量减少，由于电路工作在较低电压下(3-5V)，选用合适的器件后，实际的漏电流极低，与电路的宏观电流相比，可忽略不计。

可见，本发明提供的用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路，只需要使用较少的元器件即可实现低功耗的电池接入或脱离功能，当系统不需要使用后备电池时，可以通过MCU或其他电路来控制该电路使得后备电池断开与负载的连接，当系统需要后备电池时，可以通过MCU或其他电路控制该电路使得后备电池接入负载。而且，该电路具有功耗极低、带有自锁、防漏电的功能，由于该电路无机械开关，因此具有很强的抗机械振动能力。主要可以用于具有后备电池供电且需要后备电池开关功能的设备中。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明提供的用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路，设置在后备电池和负载之间，包括：开关、自锁电路和控制防漏电电路；控制防漏电电路为整个电路的信号输入端，而且可以实现防漏电功能，自锁电路根据输入信号实现对开关状态的锁定，开关根据输入信号改变自身的状态，实现电池接入或脱离负载。所以，采用本发明提供的后备电池接入或脱离的电路，在根据实际情况实现电池接入或脱离负载的同时，不仅可以实现开关状态的锁定，并且无论在哪种状态，均可提供接近于0的自身功耗。若控制芯片下电，该电路的防漏电功能还可以防止电池经过本电路向控制芯片漏电。从而降低了能耗，延长了电池和用电设备的使用寿命，满足了使用需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路，其特征在于，所述用于控制低功耗后备电池接入或脱离的电路设置在后备电池和负载之间，包括：开关、自锁电路和控制防漏电电路；

所述开关为P型场效应管Q1，且所述场效应管Q1的控制栅极连接到所述自锁电路的输出端；

所述自锁电路包括P型场效应管Q2、N型场效应管Q4和电阻R1，两个场效应管Q2、Q4构成推挽电路，电阻R1由整个电路的最终输出引入反馈至两个场效应管Q2、Q4的栅极；

所述控制防漏电电路包括N型场效应管Q3、栅极偏置电阻R3和二极管D1，所述二极管D1设置在开启信号的输入端和场效应管Q2、Q4的栅极之间；所述场效应管Q3的栅极和电阻R3的一端与关闭信号的输入端连接，所述场效应管Q3的漏极与场效应管Q2、Q4的栅极连接，所述场效应管Q3的源级和电阻R3的另一端与后备电池的负极连接。