CN1282010A - 对由电池供电的电子设备的电源进行控制的装置和方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种具有主电池和第二电池的电池供电电子设备。如果两个电池同时安装在电子设备中,电子设备首先从具有相对较高电压电平的那个电源接收电能。当两个电池的电压电平随着一个电池的放电而基本上彼此相同时,另一个电池也放电。

Description

对由电池供电的电子设备的电源进行控制的装置和方法

本申请依赖于1999年7月27日提交的韩国专利申请No．1999-30675的优先权，在此将其内容作为一个整体引入以供参考。

本发明涉及电池供电的电子设备，特别是控制向电池供电的便携式电子设备供电的装置和方法。

诸如便携式计算机、摄录像机、移动电话、磁带录音机和其它设备之类的便携式电子设备是利用电池工作的。通常，这些设备也能使用AC(交流)电源。在AC电源供电不方便或没有AC电源时使用电池电源。大部分电池供电的电子设备具有向用户显示电池剩余电量的电路。如果剩余的电池电量低于预设值，则提醒用户低电池电量的状态。

电池供电的便携式电子设备的连续使用时间很重要。某些便携式电子设备各有两个电池，以便延长其使用时间。可将一个或两个电池都安装在该设备上。美国专利No．5，867，007公开了用两个电池工作的便携式电子设备的例子。另外，近来的某些便携式立体声磁带播放机允许将不可充电的主电池和可充电的辅助电池二者组合并同时使用。

在使用这些装有两个电池的电子设备时，当第一电池放电时，用户可将第二电池安装到设备上而不需要取下第一已放电的电池，以便延长设备的使用时间。这种情况下，由于两个电池的电压电平互不相同，第二电池的使用时间将减少，以致第二电池相对较高的电压电平迅速降低到第一电池相对较低的电压电平。

因此，本发明的一个目的是提供同时装有两个电池，能使电池的使用时间最大化的电子设备。

根据本发明的一个方面，当电子设备中安装的两个电池的电压电平不同时，具有相对较高电压电平的一个电池首先放电，此后，当两个电池具有相同电压电平时，它们同时放电。

在一个优选实施例中，电子设备包括电源输入端，用于向电子设备的主电路供电；第一和第二电池；电池使用控制电路，用于响应第一和第二电池的输出电压来产生电池选择控制信号；和电池选择电路，响应电池选择控制信号把两个电池中具有相对较高电压电平的一个电池电连接到电源输入端。

电池选择电路包括第一和第二开关电路。第一开关电路连接在第一电池和电源输入端之间，并响应电池选择控制信号而通／断。第二开关电路连接在第二电池和电源输入端之间，并响应电池选择控制信号而通／断。第一和第二开关交替通／断。

电子设备进一步包括向电源输入端供电的AC(交流)适配器，和适配器检测电路。电池选择电路还包括连接到电源输入端以及第一和第二开关之间的第三开关电路。适配器检测电路检测AC适配器是否连接到电源输入端，并在AC适配器连接到电源输入端时产生适配器检测信号。第三开关电路响应适配器检测信号而接通／断开。当AC适配器连接到电源输入端时，第一和第二开关电路响应适配器检测信号而断开。

电子设备还包括连接到第一和第二电池的电池电压检测电路。当第一或第二电池的输出电压低于预设值以下时，电池电压检测电路产生低电压检测信号，然后将其提供给主电路。

电池电压检测电路包括：低电压检测电路，在其输入电压电平比预定值低时产生低电压检测信号；第一二极管，其连接到低电压检测电路的电压输入端和第一电池，和第二二极管，其连接到该输入端和第二电池。

电池使用控制电路包括第一电压分压器，用于对第一电池的输出电压分压；第二电压分压器，用于检测第二电池的输出电压；和比较器，用于将第一电压分压器的输出与第二电压分压器的输出比较以产生电池选择控制信号。

根据本发明的另一方面，在具有第一和第二电池的电池供电电子设备中，确定是否在电子设备中同时安装了第一和第二电池。如果在该设备上仅安装第一和第二电池中的一个，从安装的电池向该设备供电。当该设备上安装了第一和第二电池时，确定第一和第二电池的输出电压是否彼此不同。如果是这样，从两个电池中具有相对较高输出电压的那个电池向电子设备供电。如果第一和第二电池的输出电压相同，从第一和第二两个电池向电子设备供电。当AC适配器连接到电子设备时，切断从第一电池和／或第二电池向该电子设备的供电。

通过参考附图可获得对本发明的讲授更全面的理解，其中：

图1是示意性地表明根据本发明的电池供电的电子设备的方框图；

图2是图1所示的电池选择电路、电池使用控制电路、和电池电压检测电路的详细电路图；和

图3是说明根据本发明控制向电池供电的电子设备供电的方法的流程图。

本发明的电池供电的电子设备有两个电池。如果两个电池同时安装在其中，具有相对较高电压电平的那个电池在具有相对较低电压电平的另一个电池之前放电。如果两个电池的电压电平基本相同，两个电池则同时放电。

图1示意性地说明了根据本发明的电池供电的电子设备。现在参考图1，电池供电的电子设备包括主电路5，第一或主电池20，第二或辅助电池30。电池选择电路50连接在第一和第二电池20和30与主电路5的电源输入端2之间。电池选择电路50包括三个开关电路51、53、和55。

电池使用控制电路60连接到第一电池20和第二电池30二者，并将电池选择控制信号BSC提供给电池选择电路50。电池电压检测电路70连接到第一和第二电池20和30。还为电子设备配置了AC适配器10。适配器检测电路40检测AC适配器10与电子设备的连接。

电池使用控制电路60响应第一和第二电池20和30的输出电压来输出电池选择控制信号BSC。电路60比较电池20和30的电压电平并输出电池选择控制信号BSC，以便可将具有相对较高电压电平的那个电池电连接到电源输入端2。当检测到AC适配器10与电子设备的连接时，适配器检测电路40产生适配器检测信号ASS。

第一开关电路51连接在第一电池20与电源输入端2之间，第二开关电路53连接在第二电池30与电源输入端2之间。响应电池选择控制信号BSC开关交替接通／断开。第三开关电路55连接在第一和第二开关51和53之间并连接到电源输入端2，并响应适配器检测信号ASS而接通／断开。

当电池20和30同时安装在该设备中时，首先从具有相对较高电压电平的那个电池向主电路5供电。如果AC适配器10连接到电源输入端2以便向主电路5供电，则适配器检测电路40通过关断开关55切断向主电路5的供电。

当具有相对较高电压电平的那个电池的电压电平低于预设值时，电池电压检测电路70产生一低电压检测信号LVD，然后将其提供给主电路5。主电路5响应该信号LVD向用户提醒低电池电量状态。

图2是表明图1所示的电池选择电路50、电池使用控制电路60、和电池电压检测电路70的详细电路图。参考图2。电池使用控制电路60包括比较器61以及电阻R60、R61、R62、和R63。电阻R60和R61串联在第一电池20的输出电压Vbat1和参考电压(例如地电压)之间，并对电压Vbat1分压。把来自电阻R60和R61的第一分压电压提供给比较器61的反相输入端。电阻R62和R63串联在第二电池30的输出电压Vbat2和参考电压之间。把来自电阻R62和R63的第二分压电压提供给正相输入端。在此，假设电阻R60-R63具有相同的电阻值(例如150KΩ)。这样允许具有相对较高电压电平的那个电池在具有相对较低电压电平的另一个电池之前放电和使相同电压电平的两个电池同时放电。

比较器61将第一分压电压与第二分压电压比较，并依据比较结果产生具有逻辑高或逻辑低电平的电池选择控制信号BSC。当第一分压电压比第二分压电压高时，比较器61产生低电平的电池选择控制信号BSC。当第一分压电压低于或等于第二分压电压时，比较器61产生高电平的电池选择控制信号BSC。

适配器检测电路40由电压检测器组成。如果AC适配器10连接到主电路5的电源输入端2，电路40对此进行检测并产生一个高电平的适配器检测信号ASS。

电池选择电路50包括第一至第三开关电路51、53和55。第一开关电51和第二开关电路53串联在第一电池20与第二电池30之间。第三开关电路55连接在主电路5的电源输入端2与第一和第二开关电路51和53的互连点之间。开关电路51、53、和55中的每一个包括P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)；即，由FET51实现开关电路51，FET53实现开关电路53，FET55实现开关电路55。

电池选择电路50还包括电阻R50、R51、R52、R53、和R54，二极管D50、D51、D52、和D53，NPN双极型晶体管Q50，和N沟道MOSFET FET50。二极管D50的阳极和阴极分别连接到晶体管FET51的源极和漏极。晶体管FET51的栅极端通过电阻R50连接到地电压，通过二极管D50连接到适配器检测信号ASS，通过二极管D51连接到来自电池使用控制电路60的电池选择控制信号BSC。晶体管FET55的栅极连接到适配器检测信号ASS。电阻R51连接在适配器检测信号ASS和晶体管Q50的基极之间。晶体管Q50的发射极接地，其集电极通过电阻R52连接到电池选择控制信号BSC。

晶体管FET50的源漏极电流路径连接在晶体管FET53的栅极与地电压之间，其栅极通过电阻R52连接到电池选择控制信号BSC。电阻R53和二极管D52连接在晶体管FET50的栅极和晶体管FET53的漏极之间。电阻R54连接在晶体管FET53的漏极与栅极之间。

当AC适配器10连接到电源输入端2并且由适配器检测电路40产生高电平的适配器检测信号ASS时，第一至第三开关51、53、和55(即FET51、FET53、和FET55)全部截止，以便切断从电池向主电路5的电源输入端2的供电。

当AC适配器10未连接到电源输入端2时，由于来自电路40的信号ASS变为低电平，接通第三开关电路55(或FET55)。这种情况下，如果电子设备中仅安装了第一电池20，电池选择控制电路60输出低电平的电池选择控制信号BSC。第一开关电路51(或FET51)响应该信号BSC接通，以使第一电池10电连接到电源输入端2，并向主电路5提供第一电池电压Vbat1。晶体管FET50响应低电平信号BSC而截止，以使第二开关电路53(或FET53)关断。

当电子设备上仅安装第二电池30时，电池选择控制电路60输出高电平的电池选择控制信号BSC。然后，断开第一开关电路51(或FET51)并接通第二开关电路53(或FET53)，以便将第二电池30电连接到电源输入端2并向主电路5提供第二电池电压Vbat2。

当电子设备中安装了第一电池20和第二电池30时，电池选择控制电路60将第一电池电压Vbat1与第二电池电压Vbat2比较，并根据比较结果产生电池选择控制信号BSC，以便可将具有相对较高电压电平的那个电池电连接到电源输入端2。当电压Vbat1比电压Vbat2高时，电池使用控制电路60产生低电平的电池选择控制信号BSC。相反，当电压Vbat1低于或等于电压Vbat2时，电路60产生高电平的电池选择控制信号BSC。

当第二电池电压Vbat2高于第一电池电压Vbat1时，接通第二开关电路53(或FET53)，因此第二电池放电。当第二电池30连续放电时，此后，第二电池30的输出电压电平与第一电池20的相同。自此，第一电池20同样与第二电池30一起通过二极管D53放电。

电池电压检测电路70包括低电压检测器71，二极管D70和D71，和第四开关电路73。第四开关电路73包括P沟道MOS晶体管FET70。晶体管FET70的源漏极电流路径连接在第一电池20和二极管70的阳极之间，二极管70的阴极连接到低电压检测器71。晶体管FET70的栅极连接到电池选择控制信号BSC。

电池电压检测电路70检测第一和第二电池20和30的输出电压。当信号BSC处在低电平时(即当电压Vbat1比电压Vbat2高时)，第四开关电路73(FET73)导通。当第一电池20的输出电压Vbat1比预定电压低时，低电压检测器71产生低电压检测信号LVD。当信号BSC处在高电平时(即当电压Vbat1低于或等于电压Vbat2时)，第四开关电路73(FET73)截止。当第二电池30的输出电压Vbat2低于预定电压时，低电压检测器71同样产生低电压检测信号LVD。

应该指出，在此，通过控制电阻R60-R63的电阻值可确定两个电池20和30放电的先后次序。例如，如果电阻R60-R62各是150KΩ并且电阻R63是220KΩ，虽然两个电池20和30具有相同的输出电压电平，第二电池30将先于第一电池20放电。

图3是表明根据本发明控制电池供电的电子设备中电源的方法的流程图。参考图3，在步骤S100，确定AC适配器10是否连接到该电子设备。如果是这样，在步骤S105，切断电池电源并由AC适配器向电子设备供电。如果不是这样，控制流程前进到步骤S110，其中确定是否同时安装了第一和第二电池20和30。如果仅安装了电池20和30中的一个，流程前进到步骤S115，其中从安装的那个电池向电子设备供电。如果设备上同时安装了两个电池20和30，流程前进到步骤S120。在步骤S120，把第一电池20的输出电压电平与第二电池30的输出电压电平比较。此后，在步骤S125，确定第一电池20的输出电压电平是否高于第二电池30的输出电压电平。如果是这样，流程前进到步骤S130，其中第一电池20向电子设备供电。如果不是这样，流程前进到步骤S135，其中确定第二电池30的电压电平是否相对高于第一电池20的电压电平。如果是这样，流程前进到步骤S140，其中从第二电池向电子设备供电。在步骤S135，如果电压电平彼此相同，流程前进到步骤S145。在步骤S145，从第一电池20和第二电池30二者向电子设备供电。

根据本发明，在具有两个电池的电子设备中，使具有相对较高电压电平的那个电池首先放电，然后，当它们的输出电压变为相同时使两个电池同时放电，从而防止因两个电池不同的输出电压造成电池的使用时间降低。

Claims (16)

1．一种用AC适配器／电池操作的电子设备，包括：

主电路电源输入端，用于向电子设备的主电路供电；

第一和第二电池；

电池使用控制电路，其响应所述第一和第二电池的输出电压，用于产生电池选择控制信号；和

电池选择电路，其响应电池选择控制信号将具有相对较高电压电平的那个电池电连接到所述主电路电源输入端。

2．根据权利要求1所述的电子设备，其中电池选择电路包括：

第一开关电路，其连接在所述第一电池和所述主电路电源输入端之间，并响应电池选择控制信号而接通／断开；和

第二开关电路，其连接在所述第二电池和所述主电路电源输入端之间，并响应电池选择控制信号而接通／断开，并且

其中交替地接通／断开所述第一和第二开关电路。

3．根据权利要求2所述的电子设备，进一步包括适配器检测电路，用于检测连接到所述主电路电源输入端的AC(交流)适配器，以产生适配器检测信号。

4．根据权利要求3所述的电子设备，其中所述电池选择电路进一步包括连接到所述主电路电源输入端以及所述第一和第二开关电路之间，并响应适配器检测信号而接通／断开的第三开关电路。

5．根据权利要求3所述的电子设备，其中当所述AC适配器连接到电源输入端时，响应适配器检测信号断开所述第一和第二开关电路。

6．根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括电池电压检测电路，其连接到所述第一和第二电池，当所述第一或第二电池的输出电压电平低于预定值时产生低电压检测信号，然后将该低电压检测信号提供给主电路以便向用户提醒低电池电量状况。

7．根据权利要求6所述的电子设备，其中所述电池电压检测电路包括：

低电压检测器，用于在输入电压电平低于预定电平时输出低电压检测信号；

第一二极管，其连接在所述低电压检测器的电压输入端和所述第一电池之间；和

第二二极管，其连接在所述低电压检测器的电压输入端和所述第二电池之间。

8．根据权利要求1所述的电子设备，其中电池使用控制电路包括：

第一电压分压器，用于对所述第一电池的输出电压分压并提供第一分压电压；

第二电压分压器，用于对所述第二电池的输出电压分压并提供第二分压电压；和

比较器，用于将第一分压电压与第二分压电压比较，并根据比较结果产生电池选择控制信号。

9．根据权利要求6所述的电子设备，其中所述电池选择电路包括：

第一开关电路，其连接在所述第一电池和所述主电路电源输入端之间，并响应电池选择控制信号而接通／断开；和

第二开关电路，其连接在所述第二电池和所述主电路电源输入端之间，并响应电池选择控制信号而接通／断开，

其中交替地接通／断开所述第一和第二开关电路。

10．根据权利要求9所述的电子设备，其中所述电池电压检测电路包括：

低电压检测器，用于在输入电压电平低于预定电平时输出低电压检测信号；

第一二极管，其连接在所述低电压检测器的电压输入端和所述第一电池之间；和

第二二极管，其连接在所述低电压检测器的电压输入端和所述第二电池之间。

11．根据权利要求10所述的电子设备，其中所述电池选择电路进一步包括连接到所述第一开关电路的两端的第三二极管，其中所述电池电压检测电路进一步包括第三开关电路，其连接在所述第一二极管和所述第一电池之间并响应电池选择控制信号而接通／断开，其中所述第一和第三开关电路响应电池选择控制信号而一起接通／断开。

12．根据权利要求11所述的电子设备，进一步包括一个适配器检测电路，用于检测连接到所述主电路电源输入端的AC适配器以产生适配器检测信号，并且

其中电池选择电路进一步包括第四开关电路，其连接到所述主电路电源输入端和所述第一和第二开关电路之间，并响应适配器检测信号而接通／断开。

13．根据权利要求12所述的电子设备，其中当所述AC适配器连接到所述主电路电源输入端时，所述第一和第二开关电路响应该适配器检测信号而断开。

14．一种控制向具有第一和第二电池的电池供电的电子设备供电的方法，包括步骤：

确定所述电子设备中是否同时安装了所述第一和第二电池；

如果所述电子设备上仅安装所述电池中的一个，从所述安装的电池向所述电子设备供电；

如果所述电子设备上同时安装了所述第一和第二电池，将所述第一电池的输出电压电平与所述第二电池的输出电压电平比较；并

从具有相对较高电压电平的那个电池向所述电子设备供电。

15．根据权利要求14的方法，其中如果所述第一和第二电池的输出电压电平相同，所述第一和第二两个电池同时向该电子设备供电。

16．根据权利要求15的方法，进一步包括步骤：

确定AC适配器是否连接到所述电子设备；和

当所述AC适配器连接到所述电子设备时，切断从第一和第二电池向所述电子设备的供电。