CN117879116A - 一种基于电池电压调整输出驱动系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于电池驱动领域，为一种基于电池电压调整输出驱动系统及方法，包括输入模块、直通模块和升压模块，输入模块与电源VBAT相连，升压模块和直通模块并联设置于输入模块和输出VOUT之间，升压模块和直通模块的前端均设置比较电路；当电压大于设定值时，通过比较电路控制直通模块在高于设定值时导通，在低于设定值时关闭，从而保证电池利用效率；通过比较电路控制升压模块在低于设定值时导通并升压，在高于设定值时关闭，从而保证电池在电压降低时仍能够供给负载设备正常工作。从而有效提升电池的续航能力，防止用电设备死机，保证了电池低电时候工作的稳定性和电池的更多的容量被使用。

Description

一种基于电池电压调整输出驱动系统及方法

技术领域

本申请属于电池驱动领域，特别涉及一种基于电池电压调整输出驱动系统及方法。

背景技术

目前市场上常见的电池供电的设备输出驱动电路输出电压不具有自动调节功能，电池电压低的时候输出电压低，驱动设备能力不足，容易死机。

目前的电池供电设备为了避免电池低电的时候系统工作不稳定，把关机电压点设置的比较高，比如手机，3.3V就提示低电关机。这样电池2.8V到3.3V范围内的电压就不能得到充分应用，基于此本发明提供了一种电池低电时候工作的稳定性和电池更多的容量被使用的方法。

发明内容

本申请的目的是提供了一种基于电池电压调整输出驱动系统及方法，以解决现有技术中的电池供电设备在低电压时容易死机的问题。

本申请的技术方案是：一种基于电池电压调整输出驱动系统及方法，包括输入模块、直通模块和升压模块，所述输入模块与电源VBAT相连，所述升压模块和直通模块并联设置于输入模块和输出VOUT之间，当输入模块内接收电源VBAT的电压大于设定值时，直通模块自动接通，升压模块自动断开，电池内的电流通过直通模块进入到输出VOUT内；当输入模块内接收电源VBAT的电压小于设定值时，直通模块自动断开，升压模块自动接通，电池内的电流通过升压模块将电压升压到设定值及以上后，进入到输出VOUT内。

优选地，所述升压模块包括第一比较电路、开关电路和升压电路，所述第一比较电路的输入端与输入模块相连、输出端与开关电路相连，所述升压电路设于开关电路内，所述升压电路包括升压芯片、升压电感和滤波电容；所述升压电感与升压芯片的3接口相连，所述滤波电容连接于升压芯片的5接口和升压电感的输出端，所述升压芯片的2接口接地，1、4接口与开关电路相连。

优选地，所述开关电路包括第六MOS管和第七MOS管，所述第六MOS管和第七MOS管的栅极均与第一比较电路的输出端相连，所述第六MOS管的源极与升压芯片的4接口相连、漏极与电源VBAT相连，所述第七MOS管的源极与升压芯片的3接口相连，所述第七MOS管的漏极与输出VOUT相连，所述第六MOS管和第七MOS管均为P型MOS管。

优选地，所述第一比较电路包括第一电阻、第二电阻、第四MOS管和第五MOS管，所述第一电阻的输入端与输入模块相连、输出端与第四MOS管的栅极相连，所述第四MOS管的漏极接地、源极与第五MOS管的栅极相连，所述第五MOS管的漏极接地、源极与第六MOS管、第七MOS管的栅极相连，所述第二电阻设于第四MOS管的源极与第五MOS管的栅极之间，所述第四MOS管和第五MOS管均为N型MOS管，所述第四MOS管的栅极与电源VBAT之间设有第四电阻。

优选地，所述直通模块包括第二比较电路和直通电路，所述第二比较电路包括第一MOS管；所述直通电路包括第二MOS管、第三电阻和第三MOS管；所述第一MOS管的栅极与输入模块的输出端相连、漏极接地、源极与第二MOS管和第三MOS管的栅极相连，所述第二MOS管、第三电阻和第三MOS管均并联设置并且第三电阻的一端与第二MOS管和第三MOS管的源极相连，第二MOS管的漏极与电源VBAT相连，所述第三MOS管的漏极与输出VOUT相连，所述第一MOS管为N型MOS管，所述第二MOS管和第三MOS管均为P型MOS管。

优选地，所述设定值为3.5V。

作为一种具体实施方式，一种基于电池电压调整输出驱动方法，包括：

当电池满电且电压大于设定值时，输入模块输出高电平信号，第一MOS管导通，第一MOS管的源极输出低电平信号，第二MOS管和第三MOS管导通，电源VBAT通过第二MOS管和第三MOS管直通入输出VOUT内；同时第四MOS管的源极输出高电平，第五MOS管不导通并且其源极输出高电平信号，第六MOS管和第七MOS管不导通，升压芯片和升压电容不工作；

当电池电量降低且电压小于设定值时，输入模块输出低电平信号，第一MOS管不导通，第一MOS管的源极输出高电平信号，第二MOS管和第三MOS管不导通，电源VBAT不能通过第二MOS管和第三MOS管直通入输出VOUT内；同时第四MOS管不导通，其源极输出高电平，第五MOS管导通，第五MOS管导通并且其源极输出低电平信号，第六MOS管和第七MOS管导通，升压芯片和升压电容得电工作，把低于设定值的输出电池电压升压至设定值而后输入至输出VOUT内。

本申请的一种基于电池电压调整输出驱动系统及方法，包括输入模块、直通模块和升压模块，输入模块与电源VBAT相连，升压模块和直通模块并联设置于输入模块和输出VOUT之间，升压模块和直通模块的前端均设置比较电路；当电压大于设定值时，通过比较电路控制直通模块在高于设定值时导通，在低于设定值时关闭，从而保证电池利用效率；通过比较电路控制升压模块在低于设定值时导通并升压，在高于设定值时关闭，从而保证电池在电压降低时仍能够供给负载设备正常工作。从而有效提升电池的续航能力，防止用电设备死机，保证了电池低电时候工作的稳定性和电池的更多的容量被使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请整体结构示意图；

图2为本申请直通模块电路结构图；

图3为本申请第一比较电路结构图；

图4为本申请开关电路和升压电路结构图。

1、输入芯片；2、第一MOS管；3、第二MOS管；4、第三电阻；5、第三MOS管；6、第一电阻；7、第二电阻；8、第四MOS管；9、第五MOS管；10、第四电阻；11、第六MOS管；12、第七MOS管；13、升压芯片；14、升压电感；15、滤波电容。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于电池电压调整输出驱动系统，如图1，包括输入模块、直通模块和升压模块，输入模块与电源VBAT相连，升压模块和直通模块并联设置于输入模块和输出VOUT之间，升压模块和直通模块的前端均设置比较电路，当比较电路判断出输入模块内接收电源VBAT的电压大于设定值时，直通模块自动接通，升压模块自动断开，电池内的电流通过直通模块进入到输出VOUT内；当比较电路判断出输入模块内接收电源VBAT的电压小于设定值时，直通模块自动断开，升压模块自动接通，电池内的电流通过升压模块将电压升压到设定值及以上后，进入到输出VOUT内。

当电池满电的时候，电源VBAT输出电压通常为4.2V；随着使用电池电压下降，一般会下降到2.8V，此时电池保护板保护，禁止输出，不给负载设备供电，负载设备断电关机，而实际上负载设备在电压2.8V到4.2V范围内都可以工作，但是2.8V到3.3V的范围内，负载设备容易出现瞬间电压抽电波动，负债设备供电不稳，关机的问题，为了改善电池在2.8V-3.5V这个电压范围内电压过低的情况下，需要对电压进行升压。

在此设定一个大于3.3V的设定值，当电压大于设定值时，通过比较电路控制直通模块在高于设定值时导通，在低于设定值时关闭，从而保证电池利用效率；通过比较电路控制升压模块在低于设定值时导通并升压，在高于设定值时关闭，从而保证电池在电压降低时仍能够供给负载设备正常工作。从而有效提升电池的续航能力，防止用电设备死机，保证了电池低电时候工作的稳定性和电池的更多的容量被使用。

优选地，设定值为3.5V，可以根据实际需要进行设定，如3.4V。

输入电路包括输入芯片1，当电源VBAT的电压大于3.5V时，其输出端VOUT输出高电平；当电源VBAT的电压低于3.5V时，其输出端VOUT输出低电平。

结合图2和图3，优选地，升压模块包括第一比较电路、开关电路和升压电路，第一比较电路的输入端与输入模块相连、输出端与开关电路相连，升压电路设于开关电路内，升压电路包括升压芯片13、升压电感14和滤波电容15；升压电感14与升压芯片13的3接口相连，滤波电容15连接于升压芯片13的5接口和升压电感14的输出端，升压芯片13的2接口接地，1、4接口与开关电路相连。

当输入芯片1输出高电平时，第一比较电路关闭，开关电路关闭，升压电路无电不工作；当输入芯片1输出低电平时，第一比较电路打开，控制开关电路开启，升压电路得到工作，实现升压功能；升压芯片13采用如RT6158H的芯片，配合升压电感14能够实现升压功能。

优选地，开关电路包括第六MOS管11和第七MOS管12，第六MOS管11和第七MOS管12的栅极均与第一比较电路的输出端相连，第六MOS管11的源极与升压芯片13的4接口相连、漏极与电源VBAT相连，第七MOS管12的源极与升压芯片13的3接口相连，第七MOS管12的漏极与输出VOUT相连，第六MOS管11和第七MOS管12均为P型MOS管。当第六MOS管11和第七MOS管12的栅极接收到高电平时，第六MOS管11和第七MOS管12不导通；当第六MOS管11和第七MOS管12的栅极接收到低电平时，第六MOS管11和第七MOS管12导通，第六MOS管11的漏极能够通过电源VBAT对升压电路进行供电，从而实现升压。

优选地，第一比较电路包括第一电阻6、第二电阻7、第四MOS管8和第五MOS管9，第一电阻6的输入端与输入模块相连、输出端与第四MOS管8的栅极相连，第四MOS管8的漏极接地、源极与第五MOS管9的栅极相连，第五MOS管9的漏极接地、源极与第六MOS管11、第七MOS管12的栅极相连，第二电阻7设于第四MOS管8的源极与第五MOS管9的栅极之间，第四MOS管8和第五MOS管9均为N型MOS管。由于第四MOS管8和第五MOS管9的漏极接地，从而能够在接收到输入电路的低电平时输出低电平，从而开启开关电路。第一电阻6和第二电阻7实现保护和分压功能。第三MOS管5的源极与电源VBAT之间设有第四电阻10，使得第三MOS管5不导通时拉高其源极的电压，形成高电平；第三MOS管5导通时拉低其源极的电压，形成低电平。

结合图4，优选地，直通模块包括第二比较电路和直通电路，第二比较电路包括第一MOS管2。直通电路包括第二MOS管3、第三电阻4和第三MOS管5；第一MOS管2的栅极与输入模块的输出端相连、漏极接地、源极与第二MOS管3和第三MOS管5的栅极相连，第二MOS管3、第三电阻4和第三MOS管5均并联设置并且第三电阻4的一端与第二MOS管3和第三MOS管5的源极相连，第二MOS管3的漏极与电源VBAT相连，第三MOS管的漏极与输出VOUT相连，第一MOS管2为N型MOS管，第二MOS管3和第三MOS管5均为P型MOS管。当输入芯片1输出高电平时，第一MOS管2导通，源极会输出低电平，从而使得第二MOS管3和第三MOS管5导通；当输入芯片1输出低电平时，第一MOS管2不导通，源极会输出高电平，从而使得第二MOS管3和第三MOS管5关闭。第三电阻4用于实现分流和保护功能。

作为一种具体实施方式，还包括一种基于电池电压调整输出驱动方法，采用上述系统，包括：

当电池满电且电压大于设定值时，输入模块输出高电平信号，第一MOS管2导通，第一MOS管2的源极输出低电平信号，第二MOS管3和第三MOS管5导通，电源VBAT通过第二MOS管3和第三MOS管5直通入输出VOUT内；同时第四MOS管8的源极输出高电平，第五MOS管9不导通并且其源极输出高电平信号，第六MOS管11和第七MOS管12不导通，升压芯片13和升压电容不工作。

当电池电量降低且电压小于设定值时，输入模块输出低电平信号，第一MOS管2不导通，第一MOS管2的源极输出高电平信号，第二MOS管3和第三MOS管5不导通，电源VBAT不能通过第二MOS管3和第三MOS管5直通入输出VOUT内；同时第四MOS管8不导通，其源极输出高电平，第五MOS管9导通，第五MOS管9导通并且其源极输出低电平信号，第六MOS管11和第七MOS管12导通，升压芯片13和升压电容得电工作，把低于设定值的输出电池电压升压至设定值而后输入至输出VOUT内。从而能够实现电池电压高低电平的自动判断，在电压过低时自动升压，从而提高电池续航能力。

最后需要说明的是：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于电池电压调整输出驱动系统，其特征在于：包括输入模块、直通模块和升压模块，所述输入模块与电源VBAT相连，所述升压模块和直通模块并联设置于输入模块和输出VOUT之间，所述升压模块和直通模块的前端均设置比较电路，当比较电路判断出输入模块内接收电源VBAT的电压大于设定值时，直通模块自动接通，升压模块自动断开，电池内的电流通过直通模块进入到输出VOUT内；当比较电路判断出输入模块内接收电源VBAT的电压小于设定值时，直通模块自动断开，升压模块自动接通，电池内的电流通过升压模块将电压升压到设定值及以上后，进入到输出VOUT内。

2.如权利要求1所述的基于电池电压调整输出驱动系统，其特征在于：所述升压模块包括第一比较电路、开关电路和升压电路，所述第一比较电路的输入端与输入模块相连、输出端与开关电路相连，所述升压电路设于开关电路内，所述升压电路包括升压芯片(13)、升压电感(14)和滤波电容(15)；所述升压电感(14)与升压芯片(13)的3接口相连，所述滤波电容(15)连接于升压芯片(13)的5接口和升压电感(14)的输出端，所述升压芯片(13)的2接口接地，1、4接口与开关电路相连。

3.如权利要求2所述的基于电池电压调整输出驱动系统，其特征在于：所述开关电路包括第六MOS管(11)和第七MOS管(12)，所述第六MOS管(11)和第七MOS管(12)的栅极均与第一比较电路的输出端相连，所述第六MOS管(11)的源极与升压芯片(13)的4接口相连、漏极与电源VBAT相连，所述第七MOS管(12)的源极与升压芯片(13)的3接口相连，所述第七MOS管(12)的漏极与输出VOUT相连，所述第六MOS管(11)和第七MOS管(12)均为P型MOS管。

4.如权利要求3所述的基于电池电压调整输出驱动系统，其特征在于：所述第一比较电路包括第一电阻(6)、第二电阻(7)、第四MOS管(8)和第五MOS管(9)，所述第一电阻(6)的输入端与输入模块相连、输出端与第四MOS管(8)的栅极相连，所述第四MOS管(8)的漏极接地、源极与第五MOS管(9)的栅极相连，所述第五MOS管(9)的漏极接地、源极与第六MOS管(11)、第七MOS管(12)的栅极相连，所述第二电阻(7)设于第四MOS管(8)的源极与第五MOS管(9)的栅极之间，所述第四MOS管(8)和第五MOS管(9)均为N型MOS管，所述第四MOS管(8)的栅极与电源VBAT之间设有第四电阻(10)。

5.如权利要求1所述的基于电池电压调整输出驱动系统，其特征在于：所述直通模块包括第二比较电路和直通电路，所述第二比较电路包括第一MOS管(2)；所述直通电路包括第二MOS管(3)、第三电阻(4)和第三MOS管(5)；所述第一MOS管(2)的栅极与输入模块的输出端相连、漏极接地、源极与第二MOS管(3)和第三MOS管(5)的栅极相连，所述第二MOS管(3)、第三电阻(4)和第三MOS管(5)均并联设置并且第三电阻(4)的一端与第二MOS管(3)和第三MOS管(5)的源极相连，第二MOS管(3)的漏极与电源VBAT相连，所述第三MOS管的漏极与输出VOUT相连，所述第一MOS管(2)为N型MOS管，所述第二MOS管(3)和第三MOS管(5)均为P型MOS管。

6.如权利要求1所述的基于电池电压调整输出驱动系统，其特征在于：所述设定值为3.5V。

7.一种基于电池电压调整输出驱动方法，如权利要求1-6任一所述的系统，其特征在于，包括：

当电池满电且电压大于设定值时，输入模块输出高电平信号，第一MOS管(2)导通，第一MOS管(2)的源极输出低电平信号，第二MOS管(3)和第三MOS管(5)导通，电源VBAT通过第二MOS管(3)和第三MOS管(5)直通入输出VOUT内；同时第四MOS管(8)的源极输出高电平，第五MOS管(9)不导通并且其源极输出高电平信号，第六MOS管(11)和第七MOS管(12)不导通，升压芯片(13)和升压电容不工作；

当电池电量降低且电压小于设定值时，输入模块输出低电平信号，第一MOS管(2)不导通，第一MOS管(2)的源极输出高电平信号，第二MOS管(3)和第三MOS管(5)不导通，电源VBAT不能通过第二MOS管(3)和第三MOS管(5)直通入输出VOUT内；同时第四MOS管(8)不导通，其源极输出高电平，第五MOS管(9)导通，第五MOS管(9)导通并且其源极输出低电平信号，第六MOS管(11)和第七MOS管(12)导通，升压芯片(13)和升压电容得电工作，把低于设定值的输出电池电压升压至设定值而后输入至输出VOUT内。