CN115483755A - 一种自动无缝双电池电源切换装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动无缝双电池电源切换装置及其方法，包括采样电路、AD模数转换器、MCU微控制器、MOSFET场效应管Ⅰ、MOSFET场效应管Ⅱ、MOSFET场效应管Ⅲ、MOSFET场效应管Ⅳ、输出电容Cout、警示电路，所述采样电路用于对主电源和辅助电源的电压值进行采样，两路电压采样信号u1、u2与AD模数转换器的模拟输入端相连，所述AD模数转换器将两路采样电压u1、u2数字化，并按照MCU微控制器发送的指令。本发明设计精巧，制作方便，运行安全可靠，切换过程自动实现，无需手动操作，且在电源切换的过程中，不会造成电子产品的掉电，在双电源电压值均低于最小工作电压值时，会发出警示。

Description

一种自动无缝双电池电源切换装置及其方法
技术领域
本发明属于电源切换技术领域，具体涉及一种自动无缝双电池电源切换装置及其方法。
背景技术
随着技术的发展，市场出现了各种各样的便携式电子产品，大部分便携式电子产品都使用电池提供电能。但是产品的续航能力往往会因电池容量受到限制，为了提高产品的续航能力，一般会采用主电源和辅助电源这种双电源供电模式。目前使用的双电源切换装置和方法，在进行电源切换时往往采用手动切换，还会在电源切换过程中造成便携电子产品掉电问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种可以自动无缝切换电池电源,在电池电源切换过程中不会造成电子产品掉电，并且在双电源电压都低于最小允许电压值时，可以给出声或光警示的自动无缝双电池电源切换装置及其方法。
为了达到上述设计目的，本发明所采用的技术方案是：一种自动无缝双电池电源切换装置，包括采样电路、AD模数转换器、MCU微控制器、MOSFET场效应管Ⅰ、 MOSFET 场效应管Ⅱ、MOSFET场效应管Ⅲ、MOSFET场效应管Ⅳ、输出电容Cout、警示电路，所述采样电路用于对主电源和辅助电源的电压值进行采样，两路电压采样信号u1、u2与AD模数转换器的模拟输入端相连，所述AD模数转换器将两路采样电压u1、u2数字化，并按照MCU微控制器发送的指令，通过I2C总线将数字化的采样电压值输入到MCU微控制，所述MCU微控制器的I2C总线与AD模数转换器的I2C总线相连，MCU微控制器通过I2C总线发送指令给AD模数转换器， MCU微控制器通过I2C总线读取数字化后的采样电压，运行MCU微控制器软件算法程序，使MCU微控制器的输出IO端口GATE1、GATE2输出相应的逻辑电平，所述MOSFET场效应管Ⅰ和 MOSFET场效应管Ⅱ的栅极G与MCU微控制器的GATE1 相连，MOSFET场效应管Ⅲ和MOSFET场效应管Ⅳ的栅极G与MCU微控制器的GATE2 相连，控制MOSFET场效应管的导通、关闭，实现电源自动切换，所述输出电容Cout用于保证主电源与辅助电源切换过程中，不会造成产品掉电，与MOSFET场效应管相连，所述警示电路可以使用光或声音警示，通常使用的LED灯或蜂鸣器做警示，警示电路的控制输入端口与MCU控制器的输出IO端口CLM相连，CLM输出低逻辑电平，控制警示电路给出警示。
一种自动无缝双电池电源切换方法：通过采样电路，对主电源和辅助电源的电压进行采样，将两路采样信号输入到AD模数转换器，通过AD模数转换器将采样电压数字化；MCU微控制器通过I2C总线发送指令给AD模数转换器，AD模数转换器通过I2C总线将数字化采样电压输入到MCU微控制器，主电源电压U1、辅助电源的电压U2均小于最小工作电压Umin，控制警示电路发出警示；当主电源电压U1大于辅助电源电压U2，且电压差值大于0.5V时，MCU微控制的输出IO管脚GATE1输出低逻辑电平、GATE2输出高逻辑电平，MOSFET场效应管Ⅰ, MOSFE场效应管Ⅱ导通，主电源为产品提供电源；当辅助电源电压U2大于主电源电压U1，且电压差值大于0.5V时，MCU微控制器的输出IO管脚CTL 输出高逻辑电平、 GATE1输出高逻辑电平、 GATE2输出低逻辑电平，MOSFET场效应管Ⅱ, MOSFET场效应管Ⅲ导通，辅助电源为产品提供电源；当主电源U1与辅助电源电压U2差值小于0.5V时，MCU微控制器的输出IO管脚GATE1输出低逻辑电平、GATE2输出高逻辑电平，MOSFET场效应管Ⅰ, MOSFET场效应管Ⅱ导通，主电源为产品提供电源；MOSFET场效应管Ⅰ、MOSFET场效应管Ⅱ背靠背连接方式，可以保证MOSFET场效应管不导通时，主电源不会通过体二极管输出，同理，MOSFET场效应管Ⅲ、MOSFET场效应管Ⅳ使辅助电源在MOSFET场效应管不导通时，不会通过体二极管输出；根据使用的便携电子产品，选择足够大容量的输出电容Cout，保证主电源与辅助电源切换时，便携电子产品不掉电。
所述警示电路采用光警示或声音警示。
本发明的有益效果：本发明当主电源电压高于辅助电源电压时，会使用主电源供电，反之，则会自动切换到辅助电源，整个切换过程自动实现，无需手动操作，且在电源切换的过程中，不会造成电子产品的掉电，在双电源电压值均低于最小工作电压值时，会发出警示。本发明设计精巧，制作方便，运行安全可靠，切换过程自动实现，无需手动操作，且在电源切换的过程中，不会造成电子产品的掉电，在双电源电压值均低于最小工作电压值时，会发出警示。
附图说明
图1为本发明系统框图示意图；
图2为本发明原理示意图；
图3为本发明MCU控制程序的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细描述。如图1-3所示的：一种自动无缝双电池电源切换装置，包括采样电路、AD模数转换器、MCU微控制器、MOSFET场效应管Ⅰ、MOSFET 场效应管Ⅱ、MOSFET场效应管Ⅲ、MOSFET场效应管Ⅳ、输出电容Cout、警示电路，所述采样电路用于对主电源和辅助电源的电压值进行采样，两路电压采样信号u1、u2与AD模数转换器的模拟输入端相连，所述AD模数转换器将两路采样电压u1、u2数字化，并按照MCU微控制器发送的指令，通过I2C总线将数字化的采样电压值输入到MCU微控制，所述MCU微控制器的I2C总线与AD模数转换器的I2C总线相连，MCU微控制器通过I2C总线发送指令给AD模数转换器， MCU微控制器通过I2C总线读取数字化后的采样电压，运行MCU微控制器软件算法程序，使MCU微控制器的输出IO端口GATE1、GATE2输出相应的逻辑电平，所述MOSFET场效应管Ⅰ和 MOSFET场效应管Ⅱ的栅极G与MCU微控制器的GATE1 相连，MOSFET场效应管Ⅲ和MOSFET场效应管Ⅳ的栅极G与MCU微控制器的GATE2 相连，控制MOSFET场效应管的导通、关闭，实现电源自动切换，所述输出电容Cout用于保证主电源与辅助电源切换过程中，不会造成产品掉电，与MOSFET场效应管相连，所述警示电路可以使用光或声音警示，通常使用的LED灯或蜂鸣器做警示，警示电路的控制输入端口与MCU控制器的输出IO端口CLM相连，CLM输出低逻辑电平，控制警示电路给出警示。
一种自动无缝双电池电源切换方法：通过采样电路，对主电源和辅助电源的电压进行采样，将两路采样信号输入到AD模数转换器，通过AD模数转换器将采样电压数字化；MCU微控制器通过I2C总线发送指令给AD模数转换器，AD模数转换器通过I2C总线将数字化采样电压输入到MCU微控制器，主电源电压U1、辅助电源的电压U2均小于最小工作电压Umin，控制警示电路发出警示；当主电源电压U1大于辅助电源电压U2，且电压差值大于0.5V时，MCU微控制的输出IO管脚GATE1输出低逻辑电平、GATE2输出高逻辑电平，MOSFET场效应管Ⅰ, MOSFE场效应管Ⅱ导通，主电源为产品提供电源；当辅助电源电压U2大于主电源电压U1，且电压差值大于0.5V时，MCU微控制器的输出IO管脚CTL 输出高逻辑电平、 GATE1输出高逻辑电平、 GATE2输出低逻辑电平，MOSFET场效应管Ⅱ, MOSFET场效应管Ⅲ导通，辅助电源为产品提供电源；当主电源U1与辅助电源电压U2差值小于0.5V时，MCU微控制器的输出IO管脚GATE1输出低逻辑电平、GATE2输出高逻辑电平，MOSFET场效应管Ⅰ, MOSFET场效应管Ⅱ导通，主电源为产品提供电源；MOSFET场效应管Ⅰ、MOSFET场效应管Ⅱ背靠背连接方式，可以保证MOSFET场效应管不导通时，主电源不会通过体二极管输出，同理，MOSFET场效应管Ⅲ、MOSFET场效应管Ⅳ使辅助电源在MOSFET场效应管不导通时，不会通过体二极管输出；根据使用的便携电子产品，选择足够大容量的输出电容Cout，保证主电源与辅助电源切换时，便携电子产品不掉电。
所述警示电路采用光警示或声音警示。
具体实施方式：通过采样电路，对主电源和辅助电源的电压进行采样，将两路采样信号输入到AD模数转换器，通过AD模数转换器将采样电压数字化，然后MCU微控制器通过I2C总线发送指令给AD模数转换器，AD模数转换器通过I2C总线将数字化采样电压输入到MCU微控制器内，当主电源电压U1、辅助电源的电压U2均小于最小工作电压Umin时，控制警示电路发出警示；当主电源电压U1大于辅助电源电压U2，且电压差值大于0.5V时，MCU微控制的输出IO管脚GATE1输出低逻辑电平、GATE2输出高逻辑电平，MOSFET场效应管Ⅰ与 MOSFE场效应管Ⅱ导通，主电源为产品提供电源；当辅助电源电压U2大于主电源电压U1，且电压差值大于0.5V时，MCU微控制器的输出IO管脚CTL 输出高逻辑电平， GATE1输出高逻辑电平，GATE2输出低逻辑电平，MOSFET场效应管Ⅱ与MOSFET场效应管Ⅲ导通，从而辅助电源为产品提供电源；当主电源U1与辅助电源电压U2差值小于0.5V时，MCU微控制器的输出IO管脚GATE1输出低逻辑电平，GATE2输出高逻辑电平，MOSFET场效应管Ⅰ与 MOSFET场效应管Ⅱ导通，主电源为产品提供电源；由于MOSFET场效应管Ⅰ与MOSFET场效应管Ⅱ采用的是背靠背连接方式，可以保证MOSFET场效应管不导通时，主电源不会通过体二极管输出，同理，MOSFET场效应管Ⅲ与MOSFET场效应管Ⅳ使辅助电源在MOSFET场效应管不导通时，不会通过体二极管输出；根据使用的便携电子产品，选择足够大容量的输出电容Cout，保证主电源与辅助电源切换时，便携电子产品不掉电。

Claims (3)

1.一种自动无缝双电池电源切换装置，其特征在于：包括采样电路、AD模数转换器、MCU微控制器、MOSFET场效应管Ⅰ、 MOSFET 场效应管Ⅱ、MOSFET场效应管Ⅲ、MOSFET场效应管Ⅳ、输出电容Cout、警示电路，所述采样电路用于对主电源和辅助电源的电压值进行采样，两路电压采样信号u1、u2与AD模数转换器的模拟输入端相连，所述AD模数转换器将两路采样电压u1、u2数字化，并按照MCU微控制器发送的指令，通过I2C总线将数字化的采样电压值输入到MCU微控制，所述MCU微控制器的I2C总线与AD模数转换器的I2C总线相连，MCU微控制器通过I2C总线发送指令给AD模数转换器， MCU微控制器通过I2C总线读取数字化后的采样电压，运行MCU微控制器软件算法程序，使MCU微控制器的输出IO端口GATE1、GATE2输出相应的逻辑电平，所述MOSFET场效应管Ⅰ和 MOSFET场效应管Ⅱ的栅极G与MCU微控制器的GATE1相连，MOSFET场效应管Ⅲ和MOSFET场效应管Ⅳ的栅极G与MCU微控制器的GATE2 相连，控制MOSFET场效应管的导通、关闭，实现电源自动切换，所述输出电容Cout用于保证主电源与辅助电源切换过程中，不会造成产品掉电，与MOSFET场效应管相连，所述警示电路可以使用光或声音警示，通常使用的LED灯或蜂鸣器做警示，警示电路的控制输入端口与MCU控制器的输出IO端口CLM相连，CLM输出低逻辑电平，控制警示电路给出警示。
2.一种自动无缝双电池电源切换方法：通过采样电路，对主电源和辅助电源的电压进行采样，将两路采样信号输入到AD模数转换器，通过AD模数转换器将采样电压数字化；MCU微控制器通过I2C总线发送指令给AD模数转换器，AD模数转换器通过I2C总线将数字化采样电压输入到MCU微控制器，主电源电压U1、辅助电源的电压U2均小于最小工作电压Umin，控制警示电路发出警示；当主电源电压U1大于辅助电源电压U2，且电压差值大于0.5V时，MCU微控制的输出IO管脚GATE1输出低逻辑电平、GATE2输出高逻辑电平，MOSFET场效应管Ⅰ,MOSFE场效应管Ⅱ导通，主电源为产品提供电源；当辅助电源电压U2大于主电源电压U1，且电压差值大于0.5V时，MCU微控制器的输出IO管脚CTL 输出高逻辑电平、 GATE1输出高逻辑电平、 GATE2输出低逻辑电平，MOSFET场效应管Ⅱ, MOSFET场效应管Ⅲ导通，辅助电源为产品提供电源；当主电源U1与辅助电源电压U2差值小于0.5V时，MCU微控制器的输出IO管脚GATE1输出低逻辑电平、GATE2输出高逻辑电平，MOSFET场效应管Ⅰ, MOSFET场效应管Ⅱ导通，主电源为产品提供电源；MOSFET场效应管Ⅰ、MOSFET场效应管Ⅱ背靠背连接方式，可以保证MOSFET场效应管不导通时，主电源不会通过体二极管输出，同理，MOSFET场效应管Ⅲ、MOSFET场效应管Ⅳ使辅助电源在MOSFET场效应管不导通时，不会通过体二极管输出；根据使用的便携电子产品，选择足够大容量的输出电容Cout，保证主电源与辅助电源切换时，便携电子产品不掉电。
3.如权利要求1所述的一种自动无缝双电池电源切换装置及其方法，其特征是：所述警示电路采用光警示或声音警示。
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