CN110311441B - 一种适用于计算机设备的双电池电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于计算机设备的双电池电路，属于电源电路领域。本发明包括分别与第一电池相连的第一充电电路和第一放电电路，分别与第二电池相连的第二充电电路和第二放电电路，分别与第一放电电路和第二放电电路输入端相连的钳位电路，所述钳位电路输出端为计算机设备系统供电，还包括第一开关管模块、第二开关管模块、控制第一开关管模块和第二开关管模块通断的外接电源，其中，所述第一开关管模块控制第一充电电路和第一放电电路的通断，第二开关管模块控制第二充电电路和第二放电电路的通断。本发明无需专门的MCU或专用的双电池均衡芯片，主要采用常规的功率二极管、场效应管实现，具有成本低，设计复杂度低，验证手法要求较低的优势。

Description

一种适用于计算机设备的双电池电路
技术领域
本发明涉及一种电源电路，尤其涉及一种适用于计算机设备的双电池电路。
背景技术
目前市面上存在的双电池设计的计算机，其中最为关键的双电池充放电方案，大多采用专门的MCU控制或采用比较昂贵的专用双电池均衡芯片实现。无论是上述哪种方案，均会增加设计复杂度和设计验证周期以及物料成本和采购难度。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种适用于计算机设备的双电池电路。
本发明包括分别与第一电池相连的为第一电池充电的第一充电电路和第一电池放电的第一放电电路，分别与第二电池相连的为第二电池充电的第二充电电路和第二电池放电的第二放电电路，分别与第一放电电路和第二放电电路输入端相连的钳位电路，所述钳位电路输出端为计算机设备系统供电，还包括第一开关管模块、第二开关管模块、控制第一开关管模块和第二开关管模块通断的外接电源，其中，所述第一开关管模块控制第一充电电路和第一放电电路的通断，第二开关管模块控制第二充电电路和第二放电电路的通断。
本发明作进一步改进，所述第一开关管模块包括场效应管Q20，其中，所述场效应管Q20 的G极通过电阻BATR9分别与电阻BATR10的一端和适配器电源输入端相连，所述电阻BATR10 的另一端接地，场效应管Q20的S极和D极设置在第二电池输出端，其中，场效应管Q20的 S极与第二电池输出端相连，场效应管Q20的D极分别与第二电池放电电路相连。
本发明作进一步改进，所述第二开关模块包括开关管Q8262和场效应管Q8259，其中，所述开关管Q8262的G极分别与电阻BATR29和电阻R10363的一端相连，电阻R10363的另一端接适配器电源输入端，电阻BATR29的另一端和开关管Q8262的S极接地，开关管Q8262的D极通过电阻BATR31分别与场效应管Q8259的G极和电阻BATR30的一端相连，电阻BATR30 的另一端和场效应管Q8259的S极与第一充电电路输出端相连，所述场效应管Q8259的D极与第一电池输入端相连。
本发明作进一步改进，所述钳位电路包括设置在第一放电电路输出端的第一稳压二极管和设置在第二放电电路输出端的第二稳压二极管。
本发明作进一步改进，所述第一稳压二极管包括并联的稳压二极管CR9547和稳压二极管 CR9544，所述第二稳压二极管包括并联的稳压二极管CR9545和稳压二极管CR9546。
本发明作进一步改进，所述系统电源电路包括外接适配器电源充电时，断开钳位电路供电的第一开关单元，其中，所述第一开关单元包括场效应管Q2502，所述场效应管Q2502的G 极与第一充电模块的充电芯片EU2500控制引脚相连，所述场效应管Q2502的D极与钳位电路输出端相连，所述场效应管Q2502的S极通过电阻R2515与电源输出端+VBATA相连。
本发明作进一步改进，所述第二充电电路还包括第二电池充电时，断开第二电池输出端的第二开关单元，所述第二开关单元包括场效应管Q11，所述场效应管Q11的G极与第二充电模块的充电芯片U11控制引脚相连，所述场效应管Q11的D极和S极接第二电池输出端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：双电池设计，支持电池热插拔。在电池电量足够的情况下，可以不关闭计算机更换其中任意一个电池，以延长整机电池续航时间。对双电池无特定要求，单一电池能满足整机功率要求即可；无需专门的MCU或专用的双电池均衡芯片，主要采用常规的功率二极管，场效应管实现，设计复杂度低，逻辑清晰，验证手法要求较低，成本上也具有一定优势。
附图说明
图1为本发明结构框图；
图2为第一放电电路、第二放电电路、钳位电路及第一开关管模块和第二开关管模块电路原理图；
图3为第一充电电路和第一开关单元原理图；
图4为第二充电电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明包括分别与第一电池相连的为第一电池充电的第一充电电路和第一电池放电的第一放电电路，分别与第二电池相连的为第二电池充电的第二充电电路和第二电池放电的第二放电电路，分别与第一放电电路和第二放电电路输入端相连的钳位电路，所述钳位电路输出端为计算机设备系统供电，还包括第一开关管模块、第二开关管模块、控制第一开关管模块和第二开关管模块通断的外接电源，其中，所述第一开关管模块控制第一充电电路和第一放电电路的通断，第二开关管模块控制第二充电电路和第二放电电路的通断。
本发明的设计重点在于两块电池的充放电控制，两部分在设备电源设计中处于并列关系，同时连接了适配器输入及设备次级电源输入端，控制部分无需专门的MCU或专用的双电池均衡芯片，主要采用常规的功率二极管，场效应管实现，设计复杂度低，逻辑清晰，验证手法要求较低，成本上也具有一定优势。可实现以下主要功能：
(1)双电池设计，支持电池热插拔。在电池电量足够的情况下，可以不关闭计算机更换其中任意一个电池，以延长整机电池续航时间；
(2)对双电池无特定要求，单一电池能满足整机功率要求即可；
(3)同充同放设计。接上外接适配器，两颗电池同时充电，互不影响。拔掉适配器，两颗电池优先电压较高的电池放电，直到两颗电池电压趋于相同后，两颗电池交替放电；
(4)只使用任意一个电池，整机仍可正常使用。
如图2所示，作为本发明的一个实施例，本例第一开关管模块包括场效应管Q20，其中，所述场效应管Q20的G极通过电阻BATR9分别与电阻BATR10的一端和适配器电源输入端相连，所述电阻BATR10的另一端接地，场效应管Q20的S极和D极设置在第二电池输出端，其中，场效应管Q20的S极与第二电池输出端相连，场效应管Q20的D极分别与第二电池放电电路相连。
本例第二开关模块包括开关管Q8262和场效应管Q8259，其中，所述开关管Q8262的G 极分别与电阻BATR29和电阻R10363的一端相连，电阻R10363的另一端接适配器电源输入端，电阻BATR29的另一端和开关管Q8262的S极接地，开关管Q8262的D极通过电阻BATR31分别与场效应管Q8259的G极和电阻BATR30的一端相连，电阻BATR30的另一端和场效应管Q8259 的S极与第一充电电路输出端相连，所述场效应管Q8259的D极与第一电池输入端相连。
本例的钳位电路包括设置在第一放电电路输出端的第一稳压二极管和设置在第二放电电路输出端的第二稳压二极管。
所述第一稳压二极管和所述第二稳压二极管中设置的稳压二极管的数量可以根据实际情况具体设定，并联的稳压二极管数量越多，功率越大，通过电路的损耗就越低，优选的，本例的第一稳压二极管包括并联的稳压二极管CR9547和稳压二极管CR9544，所述第二稳压二极管包括并联的稳压二极管CR9545和稳压二极管CR9546。
其中，+VCHG_PWR和VCC_AC_Charge为适配器电源输入端，VCC_BAT1为第一电池电源输出端，VCC_BAT2为第二电池电源输出端，+VBATTERY为第一电池的充电电源输入端和系统电源前端电源。
如图3所示，本例的系统电源电路包括外接适配器电源充电时，断开钳位电路供电的第一开关单元，其中，所述第一开关单元包括场效应管Q2502，所述场效应管Q2502的G极与第一充电模块的充电芯片EU2500控制引脚相连，所述场效应管Q2502的D极与钳位电路输出端相连，所述场效应管Q2502的S极通过电阻R2515与电源输出端+VBATA相连。
如图4所示，本例的第二充电电路还包括第二电池充电时，断开第二电池输出端的第二开关单元，所述第二开关单元包括场效应管Q11，所述场效应管Q11的G极与第二充电模块的充电芯片U11控制引脚相连，所述场效应管Q11的D极和S极接第二电池输出端。
本例采用的第一充电电路和第二充电电路为市面上常见的充电电路，两者可以通用，本例在外接适配器电源的情况下，适配器电源能够同时为第一电池和第二电池充电，此时，设备系统电源由适配器电源直接供电，为了进一步增加本例的安全性和合理性，设置第一开关单元和第二开关单元通过充电芯片直接控制，充电时，切断第一电池和第二电池的输出端，从而使本发明的电路更加可靠。
本例的工作原理为：
当外部适配器电源接入后，开关管Q8262打开，+VBATTERY和VCC_BAT1的通路打开，第一电池充电回路打开；场效应管Q20关闭，+VBATTERY和VCC_BAT2的通路关闭，第二电池放电回路断开。第一电池和第二电池之间通路处于断开状态,第一电池和第二电池同时开始充电，但不会互充。
当适配器拔出后，开关管Q8262关闭，+VBATTERY和VCC_BAT1的通路关闭，VCC_BAT1到 +VBATTERY的单向导通回路打开；场效应管Q20打开，VCC_BAT2到+VBATTERY的单向导通回路打开。第一电池和第二电池开始同时向+VBATTERY放电，根据钳位电路中的功率二极管的电压钳位原理，电压较高的电池向系统放电，当两个电池的电压相近时，两个电池开始交替放电。
本发明设计复杂度较低，物料成本较低，几乎不存在采购难度，存在较明显的优势。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种适用于计算机设备的双电池电路，其特征在于：包括分别与第一电池相连的为第一电池充电的第一充电电路和第一电池放电的第一放电电路，分别与第二电池相连的为第二电池充电的第二充电电路和第二电池放电的第二放电电路，分别与第一放电电路和第二放电电路输入端相连的钳位电路，所述钳位电路输出端为计算机设备系统供电，还包括第一开关管模块、第二开关管模块、控制第一开关管模块和第二开关管模块通断的外接电源，其中，所述第一开关管模块控制第一充电电路和第一放电电路的通断，第二开关管模块控制第二充电电路和第二放电电路的通断，
所述第一开关管模块包括场效应管Q20，其中，所述场效应管Q20的G极通过电阻BATR9分别与电阻BATR10的一端和适配器电源输入端相连，所述电阻BATR10的另一端接地，场效应管Q20的S极与第二电池输出端相连，场效应管Q20的D极与第二电池放电电路相连，
所述第二开关管模块包括开关管Q8262和场效应管Q8259，其中，所述开关管Q8262的G极分别与电阻BATR29和电阻R10363的一端相连，电阻R10363的另一端接适配器电源输入端，电阻BATR29的另一端和开关管Q8262的S极接地，开关管Q8262的D极通过电阻BATR31分别与场效应管Q8259的G极和电阻BATR30的一端相连，电阻BATR30的另一端和场效应管Q8259的S极与第一充电电路输出端相连，所述场效应管Q8259的D极与第一电池输入端相连；
当外部适配器电源接入后，开关管Q8262打开，+VBATTERY和VCC_BAT1的通路打开，第一电池充电回路打开；场效应管Q20关闭，+VBATTERY和VCC_BAT2的通路关闭，第二电池放电回路断开；第一电池和第二电池之间通路处于断开状态,第一电池和第二电池同时开始充电，但不会互充；
当适配器拔出后，开关管Q8262关闭，+VBATTERY和VCC_BAT1的通路关闭，VCC_BAT1到+VBATTERY的单向导通回路打开；场效应管Q20打开，VCC_BAT2到+VBATTERY的单向导通回路打开；第一电池和第二电池开始同时向+VBATTERY放电，根据钳位电路中的功率二极管的电压钳位原理，电压较高的电池向系统放电，当两个电池的电压相近时，两个电池开始交替放电。
2.根据权利要求1所述的适用于计算机设备的双电池电路，其特征在于：所述钳位电路包括设置在第一放电电路输出端的第一稳压二极管和设置在第二放电电路输出端的第二稳压二极管。
3.根据权利要求2所述的适用于计算机设备的双电池电路，其特征在于：所述第一稳压二极管包括并联的稳压二极管CR9547和稳压二极管CR9544，所述第二稳压二极管包括并联的稳压二极管CR9545和稳压二极管CR9546。
4.根据权利要求1所述的适用于计算机设备的双电池电路，其特征在于：所述第一充电电路包括外接适配器电源充电时，断开钳位电路供电的第一开关单元，其中，所述第一开关单元包括场效应管Q2502，所述场效应管Q2502的G极与第一充电模块的充电芯片EU2500控制引脚相连，所述场效应管Q2502的D极与钳位电路输出端相连，所述场效应管Q2502的S极通过电阻R2515与电源输出端+VBATA相连。
5.根据权利要求4所述的适用于计算机设备的双电池电路，其特征在于：所述第二充电电路还包括第二电池充电时，断开第二电池输出端的第二开关单元，所述第二开关单元包括场效应管Q11，所述场效应管Q11的G极与第二充电模块的充电芯片U11控制引脚相连，所述场效应管Q11的D极接第二电池输出端。
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