CN109417206B - 一种电源管理电路 - Google Patents

Abstract

一种电源管理电路，包括开关机管理模块、电池和负载开关；开关机管理模块的检测端用于检测开机或关机信号，第一控制端连接负载开关，第二控制端连接电池保护板，当其检测到关机信号时，控制负载开关关断以停止为负载供电，且控制电池保护板关断电池的电能输出；当检测到开机信号时，控制电池保护板导通以使电池持续为开关机管理模块供电，且控制负载开关闭合以为负载供电。本申请同时提供另一种电源管理电路，其在电池和开关机管理模块之间连接有开关电路，通过控制开关电路的导通或断开来导通或切断电池与开关机管理模块的通电。能够实现电池供电设备的开关机管理，使电池在关机状态下不再为开关机管理模块供电，从而降低了电池功耗。

Description

一种电源管理电路

技术领域

本申请涉及电池供电设备技术领域，具体涉及一种电源管理电路。

背景技术

随着科技的进步和生活质量要求的提高，各行各业中涌现出了各种各样的电子设备，对便捷式电子设备和可移动电子设备的需求也越来越多。比如，在医疗领域，当医疗设备的应用范围由医院扩展到紧急应变和家庭医疗环境时，它的移动性和便捷性将显得尤为重要和突出；此外，在医院内的医疗设备也经常需要电池的支持，比如超声设备、血液分析仪等，以方便患者在不同的病房中转移。在这种情况下，就需要电池为这些电子设备进行供电。

目前，对于需要供电的设备而言，为了支持设备的开关机管理，设备在关机的状态下仍需要电池为开关机管理模块(微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)及其外围电路供电。通常情况下，虽然开关机管理模块已经进行了低功耗的设计，但在关机状态下，开关机管理模块仍然会一直处于工作状态，从而不断地消耗电池的能量，这样，当设备长时间存储、闲置或者运输的时候，电池将处于一直放电的状态，从而导致电池过放甚至损坏电池。

发明内容

本申请提供一种电源管理电路，以实现电池供电设备的开机和关机功能，并在电池供电设备处于关机状态时，降低电池的功耗。

根据第一方面，一种实施例中提供一种电源管理电路，包括：开关机管理模块，负载开关，电池；

该电池包括电芯和电池保护板，该电池保护板用于根据输入的电平信号控制电池的电能输出；

该开关机管理模块包括受电端、检测端、第一控制端和第二控制端；

该受电端用于获取电池输入的电能，该检测端用于检测开机或关机信号；

该第一控制端连接该负载开关，该第二控制端连接该电池保护板；

当该开关机管理模块检测到关机信号时，该第一控制端输出第一控制信号，以控制该负载开关关断，停止为负载提供电能；该第二控制端输出第二控制信号，以控制该电池保护板关断该电池的电能输出。

进一步的，当该开关机管理模块检测到开机信号时，该第一控制端输出第三控制信号，以控制该负载开关闭合，为负载提供电能；该第二控制端输出第四控制信号，以控制该电池保护板导通，使该电池保持输出电能的状态。

根据第二方面，一种实施例中提供一种电源管理电路，包括：开关机管理模块，负载开关，电池和开关电路；

该开关电路连接在该电池和开关机管理模块之间，该开关电路用于根据输入的电平信号控制电池的电能输出；

该开关机管理模块包括受电端、检测端、第一控制端和第二控制端；

该受电端用于获取电池输入的电能，该检测端用于检测开机或关机信号；

该第一控制端连接该负载开关，该第二控制端连接该开关电路的控制端；

当该开关机管理模块检测到关机信号时，该第一控制端输出第一控制信号，以控制该负载开关关断，停止为负载提供电能；该第二控制端输出第二控制信号，以控制该开关电路关断该电池的电能输出。

进一步的，当该开关机管理模块检测到开机信号时，该第一控制端输出第三控制信号，以控制该负载开关闭合，为负载提供电能；该第二控制端输出第四控制信号，以控制该开关电路导通，使该电池保持输出电能的状态。

依据上述实施例的电源管理电路，当开关机管理模块检测到关机信号时，控制负载开关关断，以停止为负载提供电能，且控制电池保护板或者连接在电池和开关机管理模块之间的开关电路关断电池的电能输出；当开关机管理模块检测到关机信号时，控制负载开关闭合，为负载提供电能，且控制电池保护板或者连接在电池和开关机管理模块之间的开关电路导通，以使电池保持输出电能的状态。实现了电池供电设备的开机和关机管理，同时，使得在关机状态下开关机管理模块不再消耗电池的电能，从而降低了电池功耗。

附图说明

图1为本发明一种实施例提供的电源管理电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电池的内部结构示意图；

图3为本发明一种实施例提供的一种具体的电源管理电路的结构示意图；

图4为本发明一种实施例提供的另一种具体的电源管理电路的结构示意图；

图5为本发明一种实施例提供的又一种具体的电源管理电路的结构示意图；

图6为本发明一种实施例中开机过程和关机过程的流程图；

图7a为本发明一种实施例中开机过程的时序图；

图7b为本发明一种实施例中关机过程的时序图；

图8为本发明另一种实施例提供的电源管理电路的结构示意图；

图9为本发明另一种实施例提供的一种具体的电源管理电路的结构示意图；

图10为本发明另一种实施例提供的另一种具体的电源管理电路的结构示意图；

图11为本发明另一种实施例提供的又一种具体的电源管理电路的结构示意图；

图12为本发明另一种实施例提供的再一种具体的电源管理电路的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

在本申请实施例中，当开关机管理模块检测到关机信号时，第一控制端输出第一控制信号，以控制负载开关关断，停止为负载提供电能，且第二控制端输出第二控制信号以控制电池保护板关断电池的电能输出。或者，在电池与开关机管理模块之间连接一开关电路，当开关机管理模块检测到关机信号时，第一控制端输出第一控制信号，以控制负载开关关断，停止为负载提供电能，且第二控制端输出第二控制信号，以控制开关电路关断电池的电能输出。

一个实施例中，提供了一种电源管理电路，其结构示意图可参见图1，该电源管理电路包括开关机管理模块1、负载开关2和电池3。其中，电池3包括电芯31和电池保护板32，该电池保护板32用于根据输入的电平信号控制电池3的电能输出；开关机管理模块1包括受电端Vin、检测端Key_N、第一控制端EN和第二控制端Pwr_ON，其中的受电端Vin与电池3的输出端Vout连接，用于获取电池3的电能，检测端Key_N用于检测开机或关机信号，第一控制端EN连接负载开关2，第二控制端Pwr_ON与电池保护板连接。当开关机管理模块1检测到关机信号时，其第一控制端EN输出第一控制信号，以控制负载开关2关断，停止为负载提供电能，同时，其第二控制端Pwr_ON输出第二控制信号，以控制电池保护板32关断电池3的电能输出，从而停止为开关机管理模块1提供电能。当开关机管理模块1检测到开机信号时，其第一控制端EN输出第三控制信号，以控制负载开关2闭合，使电池3为负载提供电能，同时，其第二控制端Pwr_ON输出第四控制信号以控制电池保护板32导通，使电池3保持输出电能的状态。

在实际的电路设计中，Key_N端与受电端Vin之间还连接有一上拉电阻R1，用于给Key_N端提供一上拉电压，以在关机状态下保证Key_N端为高电平。

具体的，负载开关2包括电能输入端21、控制端22和电能输出端23，其电能输入端21与电池3的输出端Vout连接，控制端22与开关机管理模块1的第一控制端EN连接，电能输出端23与负载连接，该负载开关2在其控制端22输入第三控制信号时导通，以将电池3输出的电能提供给负载。

具体的，对于电池3而言，其内部结构可参见图2，如图2所示，电池3包括电芯31和电池保护板32，电池保护板32通常由控制芯片B和开关管Q2构成。开关管Q2连接在电芯31的输出端和电池3的输出端Vout之间，其控制端d连接控制芯片B的控制端e，以在控制端e的控制下导通或断开；控制芯片B用于监控电池3的电量，以及通过检测电池3的电压、输出电流和电芯温度等信息来在电池3过压、过流、输出短路及过温等情况下断开开关管Q2，从而起到保护电芯31的作用。控制芯片B比如可以是型号为BQ20Z95DBT的芯片，Q2比如可以是MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属-氧化物-半导体)场效应管。

如此，可以将电池保护板的使能端BAT_EN_N引出来，开关机管理模块1的第二控制端Pwr_ON通过控制使能端BAT_EN_N来控制Q2的导通或断开，以此来使电池3保持输出电能的状态或关断电池3的电能输出。比如，电池保护板的控制芯片B使用芯片BQ20Z95DBT时，可以将该芯片的在位信号PRES当作使能端BAT_EN_N。当外部电路控制BAT_EN_N为低电平时，控制芯片B便会控制开关管Q2导通，从而使电池3向外输出电能；当外部电路控制BAT_EN_N为高阻态时，控制芯片B控制开关管Q2断开，电池3不再输出电能，同时，电池保护板32进入低功耗模式。

在实际的应用中，电源管理电路还包括电源开关4，该电源管理电路的结构示意图参见图3，其中，电源开关4包括第一端a1和第二端a2，其第一端a1接地，第二端a2与电池保护板32连接，该电源开关4用于在被触发时将第二端a2连接到地，在触发停止后将第二端a2与地断开；开关机管理模块1的检测端Key_N与电源开关4的第二端a2连接，用于检测电源开关提供的开机信号或关机信号。具体的，电源开关4的第二端a2与电池保护板32的使能端BAT_EN_N连接。

基于图3所示的电源管理电路，在开机时，触发电源开关4(即为开机信号)，电池保护板的使能端BAT_EN_N被瞬间拉低，即电池保护板的使能端BAT_EN_N被瞬间输入低电平，此时，电池保护板32的开关管Q2导通，电池3输出电能，为开关机管理模块1的供电端Vin施加供电电压。这时，开关机管理模块1检测到开机信号，其第二控制端Pwr_ON输出第四控制信号，控制电池保护板32保持导通，以使电池3维持在输出电能的状态，从而使电池3持续为开关机管理模块1提供电能；同时，开关机管理模块1的第一控制端EN输出第三控制信号，以控制负载开关2闭合，使电池3为负载提供电能，负载设备开启。在关机时，可以触发电源开关4且超过预定时间(即为关机信号)，比如，触发电源开关4且维持3秒以上。关机信号也可以通过其他方式触发，例如手势触发或者语音触发等等，此处不做限定。此时，开关机管理模块1在通电状态下检测到关机信号，其第一控制端EN输出第一控制信号，控制负载开关2关断，电池3停止为负载提供电能，负载设备关闭；同时，第二控制端Pwr_ON输出第二控制信号，控制电池保护板32关断电池3的电能输出，从而使电池3停止为开关机管理模块1提供电能，这时，开关机管理模块1不再消耗电池3的电能，电池3进入低功耗状态。

在实际应用中，电池3的输出端Vout和开关机管理模块1的受电端Vin之间还可以连接一转换电路，以通过该转换电路将电池3输出的电压转换为适配于开关机管理模块1的供电电压。

本实施例提供的电源管理电路，通过开关机管理模块的第二控制端控制电池保护板的使能端以使电池向外输出电能或关闭电池的电能输出。在开机时，触发电源开关，电池为开关机管理模块提供瞬时电能，开关机管理模块检测到开机信号，通过控制电池保护板的使能端使电池维持输出电能的状态，以使电池为开关机管理模块持续提供电能，同时控制负载开关闭合以使电池为负载提供电能，从而实现了负载设备的开机管理。在关机时，可以触发电源开关且超过预定时间，此时，开关机管理模块检测到关机信号，控制负载开关关断以使电池停止为负载提供电能，且通过控制电池保护板的使能端以关闭电池向外输出电能，从而使电池停止为开关机管理模块提供电能，实现了负载设备的关机管理。通过在关机状态下关断电池的电能输出，使电池不再为开关机管理模块提供电能，从而使得电池的功耗在关机状态下达到最小，最大限度地延长了电池在关机情况下电能的保持时间，更有利于电池供电设备的长时间存储、运输以及应急情况下的使用。

一个实施例中，提供了另一种具体的电源管理电路，其结构示意图参见图4，与图3不同的是，该电源管理电路还包括自锁电路6。其中，自锁电路6连接在开关机管理模块1的第二控制端Pwr_ON和电池保护板32的使能端BAT_EN_N之间，用于响应于第二控制端Pwr_ON输出的第四控制信号将电池3维持在输出电能的状态，响应于第二控制端Pwr_ON输出的第二控制信号将电池3维持在关闭电能输出的状态。

具体的，在实际应用中，自锁电路6可以由第一开关管Q1实现，该第一开关管Q1连接在电池保护板的使能端BAT_EN_N和地之间，其控制极b与开关机管理模块1的第二控制端Pwr_ON连接，可根据第二控制端Pwr_ON输出的控制信号控制Q1导通或截止，以将电池保护板的使能端BAT_EN_N维持在低电平或高阻状态，从而使电池3维持在持续输出电能的状态或关闭电能输出的状态。

当开关机管理模块检测到开机信号时，其第二控制端Pwr_ON输出第四控制信号使Q1导通完成上电自锁，此时，Q1保持导通状态，使电池保护板32的使能端BAT_EN_N维持在低电平状态，从而使电池3保持在输出电能的状态，进而使电池3持续为开关机管理模块1提供电能。当开关机管理模块检测到关机信号时，其第二控制端Pwr_ON输出第二控制信号使Q1解除自锁状态，此时，电池保护板32的使能端BAT_EN_N为高阻状态，从而使电池保护板32关断电池3的电能输出，电池3不再为开关机管理模块1提供电能，且电池3进入低功耗状态。

本实施例提供的电池管理电路通过控制电池保护板的使能信号来控制电池输出电能或关闭电池的电能输出。在开机时，自锁电路上电自锁，使电池保护板的使能端维持在低电平状态，从而使电池持续为开关机管理模块提供电能；在关机时，自锁电路解除自锁，使电池保护板的使能端变为高阻状态，从而关断电池的电能输出，电池不再为开关机管理模块提供电能且进入低功耗状态，使得电池的功耗在关机状态下达到最小。

一个实施例中，提供了又一种具体的电源管理电路，其结构示意图参见图5，与图4所示实施例不同的是，该电源管理电路还包括转换电路5和隔离电路7。其中，电池保护板32的使能端BAT_EN_N作为控制电池3输出电能和关断电能输出的控制端；转换电路5连接在电池保护板32的输出端Vout和开关机管理模块1的受电端Vin之间，可以将电池3输出的电压转换为适配于开关机管理模块1的供电电压。比如，开关机管理模块1由MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)构成，其供电电压(即工作电压)为3.3V，那么，转换电路5便会将电池3输出的电压转换为3.3V输入给开关机管理模块1的受电端Vin，以使开关机管理模块1正常工作。自锁电路6包括第一开关管Q1，其连接在电池保护板32的使能端BAT_EN_N和地之间，其控制极b通过自锁电阻R2与开关机管理模块1的第二控制端Pwr_ON连接。隔离电路7包括第一二极管D1和第二二极管D2，D1的阳极连接开关机管理模块1的检测端Key_N，D2的阳极连接电池保护板32的使能端BAT_EN_N，D1和D2的阴极连接在电源开关4的第二端a2，电源开关4的第一端a1接地。隔离电路7用于隔离检测端Key_N的信号与BAT_EN_N端的信号，以防止在电源开关4松开时Key_N端的信号与BAT_EN_N端的信号之间产生相互干扰。

在实际的电路设计中，Key_N端与供电端Vin之间还连接有一上拉电阻R1，用于给Key_N端提供一上拉电压，在电源开关4未触发时保证Key_N端为高电平。

基于图5所示的电源管理电路，在实际应用中，可以设置使能端BAT_EN_N为低电平时电池3的输出端Vout输出电能，设置BAT_EN_N为高阻态时断开Q2以关断电池3的输出并让电池保护板32进入低功耗状态。图6示出了开机过程和关机过程的流程图，图7a和图7b分别示出了开机过程和关机过程的时序图，如图6所示，开机过程包括流程①、②和③，关机过程包括流程④和⑤，结合图5及图7a和图7b，其开机过程具体为：

①开机时，按下电源开关4(相当于硬开关)，D2导通使BAT_EN_N接地，这时，BAT_EN_N端为低电平，电池3的输出端Vout输出电能，转换电路5将Vout端的电压转换为开关机管理模块1的供电电压，比如3.3V，并将该供电电压输入开关机管理模块1的供电端Vin，开关机管理模块1上电后第一时间将Pwr_ON端的信号设置为高电平(相当于软开关)，Q1导通完成上电自锁；

②此时，Q1将保持导通状态，从而使电池3的输出端Vout维持输出电能的状态，电池3将持续为开关机管理模块1供电；

③开关机管理模块1通过EN端控制负载开关2导通，即开启设备内的主电源开关，从而为负载供电，完成设备的开启。

其关机过程具体为：

④关机时，长按电源开关4，D1导通而将Key_N端拉低，当开关机管理模块1检测到Key_N端被拉低的时间超过预定时间时，比如，长按电源开关4超过3秒，开关机管理模块1检测到Key_N端被拉低3秒以上，此时，开关机管理模块1会将Pwr_ON端的信号置为低电平，同时通过EN端控制负载开关2断开，以停止为负载提供电能；

⑤Q1解除自锁状态，当松开电源开关4时，BA_EN_N为高阻状态，Q2断开，电池3的输出关断，且电池保护板32进入低功耗状态。

此时，电池3外部的电路将不再消耗电池3的电能，即外部电路的电流消耗接近为0，这样便使得关机状态下电池3的电能消耗达到最小，从而使得电池3的电能可以维持较长的时间，保证了电池3在长时间存放后依然可以正常开机。

本实施例提供的电池管理电路通过控制电池保护板的使能信号来控制电池输出电能或关闭电池的电能输出。在开机时，通过软开关和硬开关的结合，控制电池保护板的使能端为低电平，以控制电池输出电能。在关机时，通过软开关和硬开关的结合，控制电池保护板的使能端为高阻态，以关闭电池的电能输出且使电池保护板进入低功耗状态。一方面，实现了电池供电设备的开关机管理；另一方面，在关机状态下关闭了电池的电能输出，使得电池的功耗达到最小，最大限度地延长了电池在关机状态下的电量保持时间，有利于电池供电设备的长时间存储、运输以及应急情况下的使用。

在实际应用中，可以不关闭电池内部的电池保护板的供电，而是通过电池外部的开关电路来导通或切断电池与外部电路的通电。一个实施例中，图8示出了另一种电源管理电路的结构示意图，该电源管理电路包括开关机管理模块1、负载开关2、电池3和开关电路8。其中，开关电路8连接在电池3和开关机管理模块1之间，用于根据输入的电平信号控制电池的电能输出。具体的，开关机管理模块1包括受电端Vin、检测端Key_N、第一控制端EN和第二控制端Pwr_ON，开关电路8连接在电池3的输出端Vout和开关机管理模块1的受电端Vin之间；开关机管理模块1的受电端Vin用于获取电池3输入的电能，检测端Key_N用于检测开机或关机信号，第一控制端EN连接负载开关2，第二控制端Pwr_ON与开关电路8的控制端c连接。当开关机管理模块1检测到关机信号时，其第一控制端EN输出第一控制信号，以控制负载开关2关断，使电池3停止为负载提供电能，同时，其第二控制端Pwr_ON输出第二控制信号，以控制开关电路8关断电池3的电能输出，从而使电池3停止为开关机管理模块1提供电能。当开关机管理模块1检测到开机信号时，其第一控制端EN输出第三控制信号，以控制负载开关2闭合，使电池3为负载提供电能，同时，其第二控制端Pwr_ON输出第四控制信号以控制开关电路8导通，以使电池3保持输出电能的状态，为开关机管理模块4持续提供电能。

在实际的电路设计中，Key_N端与受电端Vin之间还连接有一上拉电阻R1，用于给Key_N端提供一上拉电压，以在关机状态下保证Key_N端为高电平。

具体的，负载开关2包括电能输入端21、控制端22和电能输出端23，其电能输入端21可以直接与电池3的输出端Vout连接(如图8所示)，也可通过开关电路8与电池3的输出端Vout连接；其控制端22与开关机管理模块1的第一控制端EN连接，电能输出端23与负载连接，该负载开关2在其控制端22输入第三控制信号时导通，以将电池3输出的电能提供给负载。

在实际的应用中，该电源管理电路还包括电源开关4，其结构示意图参见图9，其中，电源开关4包括第一端a1和第二端a2，其第一端a1接地，第二端a2与开关电路8的控制端c连接，该电源开关4用于在被触发时将第二端a2连接到地，在触发停止后将第二端a2与地断开。开关机管理模块1的检测端Key_N与电源开关4的第二端a2连接，用于检测电源开关4提供的开机信号或关机信号。

基于图9所示的电源管理电路，在开机时，触发电源开关4，开关电路8的控制端c被瞬间拉低，即控制端c被瞬间输入低电平。此时，开关电路8导通，将电池3和开关机管理模块1接通，电池3为开关机管理模块1的供电端Vin施加供电电压。这时，开关机管理模块1检测到开机信号，其第二控制端Pwr_ON输出第四控制信号，控制开关电路8保持导通，以使电池3持续为开关机管理模块1提供电能；同时，开关机管理模块1的第一控制端EN输出第三控制信号，以控制负载开关2闭合，使电池3为负载提供电能，负载设备开启。在关机时，可以触发电源开关4且超过预定时间，比如，触发电源开关4且维持3秒以上，此时，开关机管理模块1在通电状态下检测到关机信号，其第一控制端EN输出第一控制信号，控制负载开关2关断，电池3停止为负载提供电能，负载设备关闭；同时，第二控制端Pwr_ON输出第二控制信号，控制开关电路8断开，从而使电池3停止为开关机管理模块1提供电能。

在实际应用中，电池3的输出端Vout和开关机管理模块1的受电端Vin之间还可以连接一转换电路，以通过该转换电路将电池3输出的电压转换为适配于开关机管理模块1的供电电压。

本实施例提供的电源管理电路，电池和开关机管理模块之间连接有开关电路，通过开关机管理模块的第二控制端控制开关电路的导通或断开，以使电池为开关机管理模块提供电能或关断电池的电能输出。在开机时，触发电源开关，电池为开关机管理模块提供瞬时电能，开关机管理模块检测到开机信号，通过控制开关电路保持导通以使电池为开关机管理模块持续提供电能，同时控制电池为负载提供电能，实现了负载设备的开机管理。在关机时，可以触发电源开关且超过预定时间，此时，开关机管理模块检测到关机信号，控制负载开关关断以使电池停止为负载提供电能，且控制开关电路断开，以使电池停止为开关机管理模块提供电能，实现了负载设备的关机管理。通过在关机状态下断开开关电路使电池不再为开关机管理模块提供电能，从而使得电池的功耗在关机状态下达到最小，最大限度地延长了电池在关机情况下电能的保持时间，更有利于电池供电设备的长时间存储、运输以及应急情况下的使用。

一个实施例中，提供了另外一种具体的电源管理电路，其结构示意图参见图10，与图9不同的是，该电源管理电路还可包括自锁电路6。其中，自锁电路6连接在开关机管理模块1的第二控制端Pwr_ON和开关电路8的控制端c之间，用于响应于第二控制端Pwr_ON输出的第四控制信号将开关电路8维持在导通状态，响应于第二控制端Pwr_ON输出的第二控制信号将开关电路8维持在断开状态。实际应用中，可设置开关电路8在其控制端c输入低电平信号时导通。

具体的，自锁电路6可以由第一开关管Q1来实现，该第一开关管Q1连接在开关电路8的控制端c和地之间，其控制极b与开关机管理模块1的第二控制端Pwr_ON连接，可根据第二控制端Pwr_ON输出的控制信号控制Q1导通或截止，以将开关电路8维持在导通状态或断开状态。

当开关机管理模块1检测到开机信号时，其第二控制端Pwr_ON输出第四控制信号使Q1导通完成上电自锁，此时，开关电路8保持导通状态，将电池3和开关机管理模块1接通，从而使电池3持续为开关机管理模块1提供电能。当开关机管理模块1检测到关机信号时，其第二控制端Pwr_ON输出第二控制信号使Q1解除自锁状态保持高阻态，开关电路8断开，从而将电池3和开关机管理模块1断开，电池3不再为开关机管理模块1提供电能，电池3进入低功耗状态。

本实施例提供的电池管理电路通过控制自锁电路来控制开关电路的导通和关断状态，以此来导通或切断电池与开关机管理模块的通电。在开机时，自锁电路上电自锁，使开关电路保持导通状态，从而使电池持续为开关机管理模块提供电能；在关机时，自锁电路解除自锁，使开关电路断开，电池不再为开关机管理模块提供电能且进入低功耗状态，使得电池的功耗在关机状态下能够达到最小。

一个实施例中，提供了又一种具体的电源管理电路，其结构示意图参见图11，与图10所示实施例不同的是，该电源管理电路还包括转换电路5和隔离电路7，其中，转换电路5连接在开关电路8和开关机管理模块1的受电端Vin之间，用于将电池3输出的电压转换为适配于开关机管理模块1的供电电压；自锁电路6包括第一开关管Q1，其连接在开关电路8的控制端c和地之间，其控制极b通过自锁电阻R2与开关机管理模块1的第二控制端Pwr_ON连接。隔离电路7包括第一二极管D1和第二二极管D2，D1的阳极连接开关机管理模块1的检测端Key_N，D2的阳极连接开关电路8的控制端c，D1和D2的阴极连接在电源开关4的第二端a2，电源开关4的第一端a1接地。隔离电路7用于隔离检测端Key_N的信号与BAT_EN_N端的信号，以防止在电源开关4松开时Key_N端的信号与BAT_EN_N端的信号之间产生相互干扰。

在本实施例中，该电源管理电路以第二开关管Q3作为开关电路8，Q3比如可以是MOS管。负载开关2的电能输入端21通过Q3与电池的输出端Vout连接，且电能输入端21连接转换电路5的输入端，第一开关管Q1连接在Q3的控制极(即控制端c)和地之间，Q3的控制极与D2的阳极连接。

基于图11所示的电源管理电路，在开机时，按下电源开关4，D2导通使控制极c接地。这时，控制极c为低电平，Q3导通使得电池3输出的电能能够提供给转换电路5，转换电路5同样将电池3输出的电能的电压转换为开关机管理模块1的供电电压，比如3.3V。然后将该供电电压输入开关机管理模块1的受电端Vin，开关机管理模块1上电后第一时间将Pwr_ON端的信号设置为高电平，Q1导通完成上电自锁。此时，Q1保持导通状态，将控制极f维持在低电平，从而保持Q3的导通状态，以使电池3能够持续为开关机管理模块1供电。之后，开关机管理模块1通过EN端控制负载开关2导通，即开启设备内的主电源开关，从而开启设备。

在关机时，长按电源开关1，D1导通而将Key_N端拉低，当开关机管理模块1检测到Key_N端被拉低的时间超过预定时间时，即检测到关机信号时，将Pwr_ON端的信号置为低电平，同时通过EN端控制负载开关2断开，以停止为负载提供电能。此时，Q1为高阻状态，自锁解除。当松开电源开关1时，Q3断开，切断了电池3与外部电路之间的电能传输，外部电路的电流消耗接近为0，电池进入低功耗状态。从而使得关机状态下电池3的电能消耗达到最小，电池3的电能可以维持较长的时间，保证了电池3在长时间存放后依然可以正常开机。

在实际的电路设计中，Q3可以通过电池保护板32与电池3连接。这样，在设备关机的状态下，可以不关闭电池对其内部电池保护板32的供电，而通过Q3切断电池3对外的电能输出，使关机时电池3对外的功耗达到最小。

本实施例提供的电池管理电路以连接在电池的输出端和转换电路的输入端之间的第二开关管作为开关电路，第二开关管的控制极作为开关电路的控制端，负载开关的电能输入端与转换电路的输入端连接；在开机时，通过软开关和硬开关的结合，控制第二开关管的控制极为低电平，以使第二开关管导通为转换电路提供电能；在关机时，通过软开关和硬开关的结合，控制第二开关管的控制极为高阻态，以断开第二开关管，从而切断电池与外部电路之间的电能传输。一方面，实现了电池供电设备的开关机管理；另一方面，在关机状态下通过切断电池与外部电路之间的电能传输，使电池进入低功耗状态，延长了电池在关机状态下的电量保持时间，有利于电池供电设备的长时间存储、运输以及应急情况下的使用。

一个实施例中，电源管理电路同样以第二开关管Q3作为开关电路8，但与图11所示实施例不同的是，转换电路5的输入端通过Q3与电池5的输出端Vout连接，且负载开关2的电能输入端21直接与电池3的输出端Vout连接，其结构示意图参见图12。

基于图12所示的电源管理电路，电池3可一直为负载开关2提供电能，通过EN端的信号来控制负载开关2为负载供电，且第二开关管Q3仅控制转换电路5与电池3的输出端之间的导通或断开。具体的，在开机时控制Q3导通以使电池3输出的电能能够提供给转换电路5，在关机时控制Q3断开以切断电池3与转换电路5之间的电能传输，从而使电池3进入低功耗状态。

本实施例提供的电池管理电路以连接在电池的输出端和转换电路的输入端之间的第二开关管作为开关电路，第二开关管的控制极作为开关电路的控制端，负载开关的电能输入端直接与电池的输出端连接；在开机时，通过软开关和硬开关的结合，控制第二开关管的控制极为低电平，以使第二开关管导通为转换电路提供电能；在关机时，通过软开关和硬开关的结合，控制第二开关管的控制极为高阻态，以断开第二开关管，从而切断电池与转换电路之间的电能传输。一方面，实现了电池供电设备的开关机管理；另一方面，在关机状态下通过切断电池与转换电路之间的电能传输，使电池进入低功耗状态，延长了电池在关机状态下的电量保持时间，有利于电池供电设备的长时间存储、运输以及应急情况下的使用。

上述各实施例的电源管理电路在电池保护板的使能端输入低电平信号或者在开关电路的控制端输入低电平信号时为开关机管理模块提供电能，而在实际电路设计中，也可以设计电池保护板的使能端输入其他信号时使电池输出电能，比如高电平信号；同样的，开关电路也可以在其控制端输入其他信号时导通，比如，输入高电平信号时导通，而不限于低电平信号时导通。

以上应用了具体个例对本申请进行阐述，只是用于帮助理解本申请，并不用以限制本申请。对于本申请所属技术领域的技术人员，依据本申请的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (6)

1.一种电源管理电路，其特征在于，包括：开关机管理模块，负载开关，电池和电源开关；

所述电池包括电芯和电池保护板，所述电池保护板用于根据输入的电平信号控制电池的电能输出；所述电池保护板包括控制芯片和开关管；所述开关管连接在电芯的输出端和电池的输出端之间，所述开关管的控制端连接控制芯片的控制端，以在控制芯片的控制端的控制下导通或断开；所述控制芯片用于监控电池的电量，以及通过检测电池的电压、输出电流和电芯温度来在电池过压、过流、输出短路及过温的情况下断开开关管，从而起到保护电芯的作用；

所述电源开关包括第一端和第二端，所述第一端接地，所述第二端与所述电池保护板连接；所述电源开关用于在被触发时将所述第二端连接到地，在触发停止后将所述第二端与地断开；

所述开关机管理模块包括受电端、检测端、第一控制端和第二控制端；

所述受电端用于获取电池输入的电能，所述检测端连接所述电源开关的第二端，用于检测所述电源开关提供的开机或关机信号；

所述第一控制端连接所述负载开关，所述第二控制端连接所述电池保护板；

当所述开关机管理模块检测到关机信号时，所述第一控制端输出第一控制信号，以控制所述负载开关关断，停止为负载提供电能；所述第二控制端输出第二控制信号，以控制所述电池保护板关断所述电池的电能输出；

当所述开关机管理模块检测到开机信号时，所述第一控制端输出第三控制信号，以控制所述负载开关闭合，为负载提供电能；所述第二控制端输出第四控制信号，以控制所述电池保护板导通，使所述电池保持输出电能的状态。

2.如权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，所述电源管理电路还包括转换电路；

所述转换电路连接在电池的输出端和开关机管理模块的受电端之间，用于将电池输出的电压转换为适配于开关机管理模块的供电电压。

3.如权利要求1或2所述的电源管理电路，其特征在于，所述电源管理电路还包括自锁电路，所述自锁电路连接在开关机管理模块的第二控制端和电池保护板之间，用于响应于第二控制端输出的第四控制信号将电池维持在输出电能的状态，响应于第二控制端输出的第二控制信号将电池维持在关闭电能输出的状态。

4.如权利要求3所述的电源管理电路，其特征在于，所述自锁电路包括连接在电池保护板和地之间的第一开关管，第一开关管的控制极与开关机管理模块的第二控制端连接。

5.如权利要求1或2所述的电源管理电路，其特征在于，所述负载开关包括电能输入端、控制端和电能输出端，所述电能输入端与电池的输出端连接，所述控制端与开关机管理模块的第一控制端连接，所述电能输出端与负载连接，所述负载开关在其控制端输入第三控制信号时导通，以将电池输出的电能提供给负载。

6.如权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，所述电源管理电路还包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的阳极连接开关机管理模块的检测端，第二二极管的阳极连接电池保护板，第一二极管的阴极和第二二极管的阴极连接在电源开关的第二端。

Images