CN110365082A - 电源管理电路、电子设备及电源管理方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种电源管理电路、电子设备及电源管理方法。该电源管理电路包括：电源端口，接收外部电源提供的电能；电池模组，存储外部电源提供的电能；电源管理芯片，利用接收到的电能向负载提供工作电压，电源管理芯片经第一供电路径接收电池模组提供的电能，或经第二供电路径接收电源端口提供的电能；检测模块，至少根据电池模组的电量提供检测信号；控制模块，根据检测信号提供控制信号；开关模块，根据控制信号不交叠地选通第一供电路径和第二供电路径。该电源管理电路根据检测信号采用第一供电路径或第二供电路径供电，可以避免在负载运行时，电池模块边充电边放电的情况，可以延长电池寿命，避免电池过热，并提高了电路的工作效率。

Description

电源管理电路、电子设备及电源管理方法

技术领域

本发明涉及电源技术领域，更具体地，涉及一种电源管理电路、电子设备及电源管理方法。

背景技术

电源管理模块包括电源端口、电池模块、电源管理芯片和斩波器模块，具有电池管理、电压调节和充电等功能。在电子设备充电过程中，电源将电能经过充电开关输送至电池模组，以对电池模块中的电池模组进行充电，电池模块将电能输送至电源管理芯片，以提供主板各模块所需电量。当电子设备仅进行充电而无其他操作时，充电模块仅将电能输送给电池模组；而当电子设备在充电过程中也有负载在运行，那么电能从电能输送至电池模组，再由电池模组输送至电池管理芯片。当电子设备在充电过程中也有负载在运行时，电池模块既要接收电源模块输送的输入电流，又要向电池管理芯片提供输出电路，在输出功率较大的情况下，会加剧电池模块发热，影响电池模块的寿命。因此，亟需对现有技术的电源管理电路进行进一步改进，以解决上述问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种电源管理电路、电子设备及电源管理方法，其中，根据检测信号选通第一供电路径和第二供电路径，从而可以避免在负载运行时，电池模块边充电边放电的情况，可以延长电池寿命，避免电池过热，并提高了电路的工作效率。

根据本发明的第一方面，提供一种电源管理电路，包括：电源端口，用于接收外部电源提供的电能；电池模组，用于存储所述外部电源提供的电能；以及电源管理芯片，用于利用接收到的电能向负载提供工作电压，所述电源管理芯片经第一供电路径接收所述电池模组提供的电能，或经第二供电路径接收所述电源端口提供的电能；检测模块，用于至少根据所述电池模组的电量提供检测信号；控制模块，用于根据所述检测信号提供控制信号；以及开关模块，用于根据所述控制信号不交叠地选通所述第一供电路径和所述第二供电路径。

优选地，所述检测模块包括：第一检测电路，连接在所述电池模组和所述控制模块之间，用于检测所述电池模组的电量是否大于预定值，如果所述电池模组的电量大于预定值，则所述第一供电路径关断，所述第二供电路径导通，如果所述电池模组的电量不大于预定值，则所述第二供电路径关断，所述第一供电路径导通。

优选地，所述检测模块还包括：第二检测电路，连接在所述负载和所述控制模块之间，用于检测所述负载是否处于待机状态，如果所述负载处于待机状态，则第一供电路径导通，所述第二供电路径关断，如果所述负载处于工作状态，则所述第一供电路径和所述第二供电路径的导通和关断受控于所述第一检测电路。

优选地，所述控制模块包括：处理器，用于根据所述检测信号生成指示信号；以及微控制器，用于根据所述指示信号生成所述控制信号，以控制所述开关模块的导通与关断。

优选地，还包括：充电开关，连接在所述电池模组和所述电源端口之间，以提供充电路径，所述控制模块同步导通或同步关断所述充电路径与所述第一供电路径。

优选地，所述开关模块包括：第一开关，串联在所述电池模组和所述电源管理芯片之间，用于控制所述第一供电路径的导通与关断；以及第二开关，串联在所述电源端口和所述电源管理芯片之间，用于控制所述第二供电路径的导通与关断。

根据本发明的第二方面，提供一种电子设备，包括：负载；以及如上所述的电源管理电路，用于向所述负载提供工作电压。

根据本发明的第三方面，提供一种电源管理方法，包括：利用外部电源对电池模组充电；所述电池模组经第一供电路径向负载供电，所述外部电源经第二供电路径向所述负载供电；至少根据所述电池模组的电量提供检测信号；根据所述检测信号提供控制信号；以及根据所述控制信号不交叠地选通所述第一供电路径和所述第二供电路径。

优选地，提供检测信号的方法包括：检测所述电池模组的电量是否大于预定值，如果所述电池模组的电量大于预定值，则向所述第一供电路径提供关断信号，并向所述第二供电路径提供导通信号，如果所述电池模组的电量不大于预定值，则向所述第二供电路径提供关断信号，并向所述第一供电路径提供导通信号。

优选地，提供检测信号的方法还包括：检测所述负载是否处于待机状态，如果所述负载处于待机状态，则导通所述第一供电路径并关断所述第二供电路径，如果所述负载处于工作状态，则根据所述电池模组的电量控制所述第一供电路径和所述第二供电路径的导通和关断。

本发明提供的电源管理电路、电子设备及电源管理方法，具有电池向电源管理芯片提供电能的第一供电路径，以及电源端口向电源管理芯片提供电能的第二供电路径，并根据检测信号控制采用第一供电路径或第二供电路径对电源管理芯片供电，从而可以避免在负载运行时，电池模块边充电边放电的情况，可以延长电池寿命，避免电池过热。进一步地，采用第二供电路径对电源管理芯片供电，电源端口直接向电源管理芯片提供电能，提高了电路的工作效率。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的电子设备的示意图；

图2示出了根据本发明实施例的电源管理电路的示意图；

图3示出了根据本发明实施例的电源管理电路的原理图；

图4示出了根据本发明实施例的检测模块的示意图。

附图标记列表

210 电源模块；220 电源管理模块；

221 电源端口；222 电池模块；

2221 充电开关；2222 电池电量计；2223 电池模组；

223 电源管理芯片；224 斩波器(Chopper)模块；225 控制模块；

2251 微控制器；

226 开关模块；

2261 第一开关；2262 第二开关；

230 处理器；240 负载；

241 第一负载电路；242 第二负载电路；

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1示出了根据本发明实施例的电子设备的示意图。

如图1所示，该实施例的电子设备包括电源模块210、电源管理模块220、处理器(Central Processing Unit,CPU)230和负载240。

电源模块210用于向电源管理模块220提供电能。电源模块210例如包括适配器和/或USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)接口。

电源管理模块220包括电源端口221、电池模块222、电源管理芯片223和斩波器模块224，电源管理模块220用于接收并存储电能，并提供负载240正常工作所需的工作电压。

电源端口221用于接收电源模块210输送的电能，并向电池模块222提供电能，电源端口221例如包括过压保护模块(overvoltage protection,OVP)和/或微型USB芯片(MicroUSB integrated circuit,MUIC)。过压保护模块用于在线路电压过大时，断开电源模块210与电源管理电路之间的连接，或降低线路电压。微型USB芯片用于接收差分数据信号，并按照USB协议进行数据打包，并串转换后输出到芯片外部。

电池模块222包括充电开关(Switching charger)2221、电池电量计(Fuel guage)2222和电池模组(Battery pack)2223，用于接收电源端口221传输的电能，并将其存储在电池模组2223中。充电开关2221用于提供电源端口221向电池模组2223提供电能的充电路径。电池电量计2222用于检测电池模组2223的电量，并通过电池管理芯片223向处理器230提供至少表征电池模组电量余量的电池数据。电池模组2223用于存储电量，并向电池管理芯片223提供电能。

电池管理芯片(Power Management Integrated Circuits,PMIC)223接收电池模块222提供的电能，并向斩波器模块224提供直流电压。电池管理芯片223还连接至充电开关2221，充电路径至少受电池管理芯片222所控制。斩波器模块224根据接收到的直流电压向负载240提供负载240所需要的工作电压。斩波器模块224例如包括低压差线性稳定器(lowdropout regulator,LDO)、降压式变换电路、升压旁路和升降压式变换器中的至少一个。

在电池管理芯片233和电池模块222之间包括第一供电路径，在该实施例中，还包括电源端口221向电源管理芯片223直接提供供电电压的第二供电路径。

处理器230连接至电源管理模块220，电源管理模块220向处理器230提供工作电压，电源管理模块220中的充电路径、第一供电路径和第二供电路径的导通与关断还受控于处理器230。

在该实施例中，处理器230与电池模组2223之间具有第一检测电路，例如，处理器230接收电池电量计2222提供的电池数据，从而检测电池模组2223的电量是否大于预定值。处理器230与负载240之间具有第二检测电路，例如，处理器230经由第二检测电路检测负载240是否处于待机状态。

电子设备的供电情况至少由电池电量值和负载240是否处于待机状态决定。如果负载240正在运行，且电池模组2223的电量大于预定值，则电源端口221经由第二供电路径向电源管理芯片223提供电能，如果电池模组2223的电量小于预定值，则电源端口221经由充电路径和第一供电路径向电池模块222提供电能。如果负载240停止运行，则电源端口221经由充电路径和第一供电路径向电池模块222提供电能。预定值包括大于零，小于电池的最大电量值，例如，预定值为电池最大电量值的10％、20％或50％。

图2示出了根据本发明实施例的电源管理电路的示意图。其中，箭头方向指示电能和/或信息的传输方向。

如图2所示，电源管理电路包括电源端口221、电池模块222、电源管理芯片223、控制模块225、开关模块226和检测模块(请参见图4)。

电源端口221接收电能，并经由第二供电路径向电池管理芯片223提供电能，或经由充电路径向电池模组2223提供电能。充电路径由充电开关2221提供，电源端口221经由充电开关2221连接至电池模块222，从而电源端口221向电池模块222供电；第二供电路径由第二开关2262提供，连接至电源管理芯片223，从而电源端口221向电源管理芯片223直接供电；在电池模块222和电源管理芯片223之间还具有第一供电路径，第一供电路径由第一开关2661提供，从而电池模块222向电源管理芯片223供电。

电池模块222包括充电开关2221、电池电量计(参见图1)和电池模组2223，用于接收电源端口221传输的电能，并将其存储在电池模组2223中。充电开关2221用于提供电源端口221向电池模组2223提供电能的充电路径。电池电量计用于检测电池模组2223的电量，并通过电池管理芯片223向处理器230提供至少表征电池模组电量余量的电池数据。电池模组2223用于存储电量，并向电池管理芯片223提供电能。

电池管理芯片223接收电源端口221或电池模块222提供的电能，并向处理器230提供工作电压和电池数据。

检测模块用于检测电池模组2223的电量是否大于预定值，优选地，还用于检测负载是否处于待机状态，以提供检测信号。

控制模块225包括处理器230和微控制器2251，用于根据检测信号提供控制信号。处理器230连接至电源管理芯片230，并根据检测模块的检测信号向微控制器2251提供指示信号，第一检测电路和第二检测电路的检测信号至少表征电池数据和电子设备的负载运行状况。微控制器2251的输出端分别连接至第一开关2261、第二开关2262和充电开关2221，并分别向第一开关2261、第二开关2262和充电开关2221提供控制信号，从而分别控制第一供电路径、第二供电路径和充电路径的导通与关断。

开关模块226包括第一开关2261和第二开关2262，第一开关2261用于控制电池模组2223向电源管理芯片223提供电能的第一供电路径的导通与关断，第二开关2262用于控制电源端口221向电源管理芯片223提供电能的第二供电路径的导通与关断。

电子设备的供电路径至少由电池模组的电量值决定，优选地，还根据负载240是否处于待机状态决定电子设备的供电路径，检测模块(参见图4)提供检测信号，检测信号表征电池模组的电量值和负载的状态。如果负载240正在运行，且电池模组2223的电量大于预定值，则电源端口221经由第二供电路径向电源管理芯片223提供电能，如果电池模组2223的电量小于预定值，则电源端口221经由充电路径和第一供电路径向电池模块222提供电能。如果负载240停止运行，则电源端口221经由充电路径和第一供电路径向电池模块222提供电能。预定值包括大于零，小于电池的最大电量值，例如，预定值为电池最大电量值的10％、20％或50％。

在优选的实施例中，检测模块用于检测电池模组2223的电量是否大于第一预设值(即“预定值”)、电量是否大于第二预设值以及负载240是否处于待机状态，其中，第一预设值大于0且小于第二预设值，第二预设值小于电池的最大电量值，优选地，第一预设值为电池最大电量值的20％，第二预设值为电池最大电量值的80％。当负载240处于待机状态，则电源端口221经由充电路径向电池模块222提供电能。当负载处于工作状态，如果电池模组2223的电量小于第一预设值，则电源端口221经由充电路径向电池模块222提供电能，电池模块222经由第一供电路径向负载240提供电能，第二供电路径关断；如果电池模组2223的电量大于第一预设值且小于第二预设值，则电源端口221经由第二供电路径向电源管理芯片223提供电能，充电路径和第一供电路径关断；如果电池模组2223的电量大于第二预设值且小于最大电量值，则电源端口221经由充电路径向电池模块222提供电能，电池模块222经由第一供电路径向负载240提供电能，第二供电路径关断；如果电池模组2223的电量等于最大电量值，则关断充电路径和第二供电路径，电池模组2223经由第一供电路径向负载240提供电能。在该实施例中，负载工作时，电池电量小于第一预设值或大于第二预设值时，采用电池模组向负载供电，电池电量处于第一预设值和第二预设值之间时，电源端口直接向负载供电，保证了负载的正常运行，合理地设置第一预设值和第二预设值的大小，既可以满足充电的需要，也可以避免电池模组长时间处于边充电边放电状态而导致的电池发热和寿命降低。

图3示出了根据本发明实施例的电源管理电路的原理图。

如图3所示，电池模组和电源端口分别提供第一工作电压V1和第二工作电压V2，第一开关和第二开关分别为晶体管T1和晶体管T2，晶体管T1和晶体管T2分别提供第一供电路径和第二供电路径。第一工作电压V1和第二工作电压V2分别经由晶体管T1和晶体管T2连接至电源管理芯片PMIC，以向电源管理芯片PMIC提供电能。

表征电源管理芯片PMIC的电池数据和负载运行状况的数据传输至处理器(未示出)，处理器生成指示信号提供给微控制器MCU，从而为控制器MCU生成控制信号，以控制晶体管T1和晶体管T2的导通与关断，从而控制第一供电路径和第二供电路径的导通与关断。

在该实施例中，采用处理器、微控制器、第一开关和第二开关控制第一供电路径和第二供电路径的导通与关断，电路结构简单，节省成本、功耗和电路所占用的面积。

图4示出了根据本发明实施例的检测模块的示意图。

如图4所示，检测模块包括第一检测电路和第二电测电路，第一检测电路用于检测电池模组2223的电量是否大于预定值，第二检测电路用于检测负载是否处于待机状态。

第一检测电路例如包括电池电量计2222，连接在处理器230和电池模组2223之间，电池电量计2222检测电池模组的电量，并将表征电池模组的电量是否大于预定值的电池数据发送给处理器230，从而处理器230获得表征电池模组的电量是否大于预定值的检测信号。

第二检测电路例如包括电池管理芯片223，连接在处理器230与第一负载电路241和/或第二负载电路242之间。以第一负载电路241为背光输出负载电路为例，处理器230根据电池管理芯片223的输出电压判断背光输出电路的负载情况，以判断电子设备的显示屏是否处于待机状态，从而处理器230获得表征负载是否处于待机状态的检测信号。以第二负载电路242为动态输出负载电路为例，处理器230根据电池管理芯片223的输出电流判断负载的电流值是否小于设定阈值，以判断电子设备的显示屏是否处于待机状态，从而处理器230获得表征负载是否处于待机状态的检测信号。

处理器230获得第一检测电路和第二检测电路的检测信号后，生成指示信号，并将指示信号发送至微控制器，以控制第一开关和第二开关的导通与关断，从而控制第一供电路径和第二供电路径的导通与关断。

其中，电池模组的电量大于预定值时，则第一检测电路向第一供电路径提供关断信号，并向第二供电路径提供导通信号，电池模组的电量不大于预定值时，第一检测电路向所述二供电路径提供关断信号，并向第一供电路径提供导通信号。

当负载是否处于待机状态时，则第二检测电路导通第一供电路径并关断第二供电路径，当负载是否处于工作状态时，则第一供电路径和第二供电路径的导通和关断受控于第一检测电路。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种电源管理电路，其特征在于，包括：

电源端口，用于接收外部电源提供的电能；

电池模组，用于存储所述外部电源提供的电能；以及

电源管理芯片，用于利用接收到的电能向负载提供工作电压，所述电源管理芯片经第一供电路径接收所述电池模组提供的电能，或经第二供电路径接收所述电源端口提供的电能；

检测模块，用于至少根据所述电池模组的电量提供检测信号；

控制模块，用于根据所述检测信号提供控制信号；以及

开关模块，用于根据所述控制信号不交叠地选通所述第一供电路径和所述第二供电路径。

2.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，所述检测模块包括：

第一检测电路，连接在所述电池模组和所述控制模块之间，用于检测所述电池模组的电量是否大于预定值，

如果所述电池模组的电量大于预定值，则所述第一供电路径关断，所述第二供电路径导通，

如果所述电池模组的电量不大于预定值，则所述第二供电路径关断，所述第一供电路径导通。

3.根据权利要求2所述的电源管理电路，其特征在于，所述检测模块还包括：

第二检测电路，连接在所述负载和所述控制模块之间，用于检测所述负载是否处于待机状态，

如果所述负载处于待机状态，则第一供电路径导通，所述第二供电路径关断，

如果所述负载处于工作状态，则所述第一供电路径和所述第二供电路径的导通和关断受控于所述第一检测电路。

4.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，所述控制模块包括：

处理器，用于根据所述检测信号生成指示信号；以及

微控制器，用于根据所述指示信号生成所述控制信号，以控制所述开关模块的导通与关断。

5.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，还包括：

充电开关，连接在所述电池模组和所述电源端口之间，以提供充电路径，所述控制模块同步导通或同步关断所述充电路径与所述第一供电路径。

6.根据权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于，所述开关模块包括：

第一开关，串联在所述电池模组和所述电源管理芯片之间，用于控制所述第一供电路径的导通与关断；以及

第二开关，串联在所述电源端口和所述电源管理芯片之间，用于控制所述第二供电路径的导通与关断。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

负载；以及

如权利要求1至6任一项所述的电源管理电路，用于向所述负载提供工作电压。

8.一种电源管理方法，其特征在于，包括：

利用外部电源对电池模组充电；

所述电池模组经第一供电路径向负载供电，所述外部电源经第二供电路径向所述负载供电；

至少根据所述电池模组的电量提供检测信号；

根据所述检测信号提供控制信号；以及

根据所述控制信号不交叠地选通所述第一供电路径和所述第二供电路径。

9.根据权利要求8所述的电源管理方法，其特征在于，提供检测信号的方法包括：

检测所述电池模组的电量是否大于预定值，

如果所述电池模组的电量大于预定值，则向所述第一供电路径提供关断信号，并向所述第二供电路径提供导通信号，

如果所述电池模组的电量不大于预定值，则向所述第二供电路径提供关断信号，并向所述第一供电路径提供导通信号。

10.根据权利要求9所述的电源管理方法，其特征在于，提供检测信号的方法还包括：

检测所述负载是否处于待机状态，

如果所述负载处于待机状态，则导通所述第一供电路径并关断所述第二供电路径，

如果所述负载处于工作状态，则根据所述电池模组的电量控制所述第一供电路径和所述第二供电路径的导通和关断。