CN201690250U

CN201690250U - 双电池供电装置

Info

Publication number: CN201690250U
Application number: CN2010202032502U
Authority: CN
Inventors: 王远超
Original assignee: Shanghai Simcom Ltd
Current assignee: Shenyang New Postcom Equipment Co., Ltd.
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2020-05-21

Abstract

本实用新型公开了一种双电池供电装置，其包括第一电池和第二电池，其还包括：第一开关、第二开关和一抗浪涌电容，比较电路和控制电路，该比较电路的输入端分别与该第一电池、第二电池的正极相连，该比较电路的输出端与该控制电路的输入端相连，该控制电路的第一输出端与该第一开关的控制端相连，该控制电路的第二输出端与该第二开关的控制端相连，该第一开关的输入端与该第一电池的正极相连，该第一开关、第二开关的输出端通过该抗浪涌电容接地，该第二开关的输入端与该第二电池的正极相连。本实用新型的双电池供电装置占用PCB面积小，走线简单，不占用软件资源。任何时刻只保证单电池导通，不会有安全问题。

Description

双电池供电装置

技术领域

本实用新型涉及一种双电池供电装置，特别是涉及一种用于移动终端的双电池供电装置。

背景技术

手机能够通话的最大时间和待机时间一直是消费者关注的重点。待机时间越长，代表着手机的应用安全性就越大。而使用双电池的手机是解决待机及通话时间的一个重要手段。

2007至2008年间，双电池手机方案出现，由于软硬件存在的严重缺陷，造成致命伤，在手机市场上很快夭折。如今双电池手机方案又重现在非洲，中东，东南亚等广大的手机市场。各供应商的双电池方案比较相似，基本接近成熟和稳定。但是目前双电池方案的难题主要有两方面，一是在方案复杂度方面，目前的方案都是使用大约的4对大功率P-mos管(positive channelMetal Oxide Semiconductor，指n型衬底、p沟道，靠空穴的流动运送电流的MOS管)和3对开关管实现双电池供电的切换；二是由于考虑到开机、关机、以及两电池可能不同时存在，电池过放导致使用哪个电池开机，用户瞬间拔掉供电电池后手机怎么才能继续工作等多情况供电。除了复杂的逻辑电路外，系统还需要增加GPIO(通用输入/输出接口)来加以控制。

目前市场上双电池供电存在以下几个主要问题：

1、方案复杂，需要软件做大量修改，如果测试不彻底，有安全隐患。

2、有设计缺陷，无法做到关机状态下选择有电的电池开机

3、对于过放电池能够有效激活再充电。

4、瞬间拔掉供电的电池，另一个电池不能无缝续电。

5、器件较多，复杂，占用PCB(印刷电路板)面积大，Layout(布局)走线难度大，成本较高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了解决双电池供电装置复杂、瞬间拔掉供电的电池，另一个电池不能无缝续电的技术问题，提供一种用于移动终端的双电池供电装置。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种双电池供电装置，其包括第一电池和第二电池，其特点在于，该双电池供电装置还包括：

第一开关、第二开关和一抗浪涌电容；

比较第一电池和第二电池输出电压的高低的比较电路；

控制第一开关和第二开关的打开和关断的控制电路；

其中，该比较电路的输入端分别与该第一电池的正极、第二电池的正极相连，该比较电路的输出端与该控制电路的输入端相连，该控制电路的第一输出端与该第一开关的控制端相连，该控制电路的第二输出端与该第二开关的控制端相连，该第一开关的输入端与该第一电池的正极相连，该第一开关的输出端通过该抗浪涌电容接地，该第二开关的输入端与该第二电池的正极相连，该第二开关的输出端通过该抗浪涌电容接地。

优选地，该第一开关包括两个MOSFET，其中该两个MOSFET的栅极相互连接并作为该第一开关的控制端，该两个MOSFET的漏极相互连接，该两个MOSFET的源极分别与第一电池的正极和该抗浪涌电容相连。

优选地，该第二开关包括两个MOSFET，其中该两个MOSFET的栅极相互连接并作为该第二开关的控制端，该两个MOSFET的漏极相互连接，该两个MOSFET的源极分别与第二电池的正极和该抗浪涌电容相连。

优选地，该比较电路包括分压电阻和比较器，该第一电池、第二电池的正极通过分压电阻与比较器的第一输入端和第二输入端相连，该比较器的输出端与该控制电路的输入端相连。

优选地，该控制电路包括两个MOSFET，其中一个MOSFET的栅极与比较电路的输出端相连，该MOSFET的源极接地，漏极分别与另一MOSFET的栅极和第一开关的控制端相连，该另一MOSFET的漏极与该第二开关的控制端相连。

优选地，该控制电路还包括上拉电阻。

优选地，所述MOSFET是PMOS。

本实用新型的积极进步效果在于：

1、占用PCB面积小，走线简单，成本较低。

2、采用硬件实现，不占用软件资源。

3、可应用于多种电器的双电池供电，硬件自动选择，有电电池供电。用户突然拔掉电池，另一个电池瞬间续电，不会关机。

4、任何时刻只保证单电池导通，不会有安全问题。

附图说明

图1为本实用新型的较佳实施例的结构示意图。

图2为本实用新型的较佳实施例中只有第一电池的供电情况示意图。

图3为本实用新型的较佳实施例中只有第二电池的供电情况示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。

参考图1，以手机负载为例，介绍本实用新型的双电池供电装置。

一种双电池供电装置，其包括第一电池BAT1和第二电池BAT2，该双电池供电装置还包括：第一开关U4、第二开关U5和一抗浪涌电容C1；比较电路1，用于比较第一电池BAT1和第二电池BAT2输出电压的高低；控制电路2，用于控制第一开关U4和第二开关U5的打开和关断；其中，该比较电路1的输入端分别与该第一电池BAT1的正极、第二电池BAT2的正极相连，该比较电路1的输出端与该控制电路2的输入端相连，该控制电路2的第一输出端与该第一开关U4的控制端相连，该控制电路2的第二输出端与该第二开关U5的控制端相连，该第一开关U4的输入端与该第一电池BAT1的正极相连，该第一开关U4的输出端通过该抗浪涌电容C1接地，该第二开关U5的输入端与该第二电池BAT2的正极相连，该第二开关U5的输出端通过该抗浪涌电容C1接地。

优选地，该第一开关U4包括两个MOSFET(金属氧化层半导体场效晶体管)，其中该两个MOSFET的栅极相互连接并作为该第一开关U4的控制端A，该两个MOSFET的漏极相互连接，该两个MOSFET的源极分别与第一电池BAT1的正极和该抗浪涌电容C1相连。同样的，该第二开关U5包括两个MOSFET，其中该两个MOSFET的栅极相互连接并作为该第二开关U5的控制端B，该两个MOSFET的漏极相互连接，该两个MOSFET的源极分别与第二电池BAT2的正极和该抗浪涌电容C1相连。

进一步地，该比较电路1包括分压电阻R1、R2、R3和R4以及比较器U1，该第一电池BAT1、第二电池BAT2的正极通过分压电阻R1、R2、R3和R4与比较器U1的第一输入端和第二输入端相连，该比较器的输出端与该控制电路的输入端相连。比较器U1可以采用比较放大器，参考图1，其中V1端为正极，当V1大于V2时，U1输出高地平，否则为低电平。比较器U1为有源器件，需要供电。比较器U1比较第一电池BAT1的输出电压V1和第二电池BAT2的输出电压V2的电压值，当V1大于V2，比较器U1输出高电平(H表示)；如果V1小于V2，比较器U1输出低电平(L表示)。当然，上述情况，是比较器的理想状态下的工作原理，即|V1-V2|≥0比较器输出翻转。而实际应用中，|V1-V2|≥0.3V输出才会翻转。根据这一特性，得出比较器输出变化一次，则使用的电池将变化0.6V。例如：BAT1的输出电压＝3.9V，BAT2的输出电压＝3.6V，此时第一电池BAT1供电。当BAT1输出电压降为3.3V时候，手机供电切换到第二电池BAT2供电。R1、R2、R3、R4电阻为分压电阻。比较器的输入电平为2.8V，而电池电压一般在4V左右。参考选取R1＝R3＝33K；R2＝R4＝69K。当然本领域技术人员也可根据负载的不同选用其他阻值的电阻。图中的D1、D2为反向二极管，防止两电池由于电压不同导致互灌。

较佳地，该控制电路2包括两个MOSFET，其中一个MOSFET的栅极与比较电路1的输出端相连，该MOSFET的源极接地，漏极分别与另一MOSFET的栅极和第一开关U4的控制端A相连，该另一MOSFET的漏极与该第二开关U5的控制端B相连。较佳地，该控制电路2还包括上拉电阻R5、R6。在本实施例中，所述MOSFET采用PMOS，PMOS低电平导通，导通的PMOS输出为低电平L。PMOSU2、PMOSU3的输出电平相反。这是因为同一PMOS的输入和输出的电平为反向，PMOSU3的输入(即MOSFET的栅极)与PMOSU2的输出(即MOSFET的漏极)相连，则PMOSU3与PMOSU2的输入反向，输出也反向。例如比较器U1输出(PMOSU2的输入)为H，则PMOSU2导通，输出(A)为L，即PMOSU3输入为L，PMOSU3输出为H。PMOSU2、PMOSU3组成此逻辑来保证同一时间只有一个电池在给手机供电，以消除两个电池共同供电的危险。两电池若电压不同，如果同时供电，会使其中高电压的电池灌向低电压电池，从而导致手机关机。第一开关U4、第二开关U5内部由双PMOS组成，导通原理与PMOS相同。因为PMOSU2、PMOSU3的输出相反，所以U4、U5不同时导通。下面以PMOS为例，结合图2、图3，详细说明。

分几种情况来具体描述上述充电电路的原理。双电池供电手机的电池情况分为以下几种：

1)第一电池BAT1存在，第二电池BAT2不存在，此时应该为第一电池BAT1供电。

2)第一电池BAT1不在，第二电池BAT2在，此时应该为第二电池BAT2供电。

3)第一电池BAT1和第二电池BAT2同时存在。

4)第一电池BAT1和第二电池BAT2同时存在，第一电池BAT1供电，突然拔出第一电池BAT1。

对于情况1)，第一电池BAT1存在，第二电池BAT2不存在，参考图2，第一电池BAT1存在(以手机负载为例，该第一电池的电压大于3.2V)，第二电池BAT2不存在，即V1大于V2，则比较器U1输出为高电平H。PMOSU2导通，将第一开关的控制端A拉低为低电平L，第二开关的控制端B由上拉电阻拉为高电平。第一开关U4导通(此时相当于开关闭合，电流得以流过，图2中箭头C1表示导通的第一开关就如同一根导线，C1所指仅是为了描述有负载供电电流流过，并非表示实际导线)，第二开关U5截止(图2中虚线C2表示没有电流流过，即开关的截止)，第一电池BAT1和该双电池供电装置的输出端VBAT形成通路。手机供电由第一电池BAT1提供。

对于情况2)，第二电池BAT2存在，第一电池BAT1不存在，参考图3，第一电池BAT1不在，第二电池BAT2存在(大于3.2V)，即V1小于V2，则比较器U1输出为低电平L。PMOS U3导通，将第二开关的控制端B拉低为L。第一开关的控制端A由上拉电阻拉为高电平，PMOSU4截止(图3中以虚线D1表示)，PMOSU5导通(图3中以D2表示，导通的开关如同导线)，第二电池BAT2和该双电池供电装置的输出端VBAT形成通路。手机供电由第二电池BAT2提供。

对于情况3)，第一电池BAT1和第二电池BAT2同时存在。在这种情况下，比较器U1对两个电池电压进行比较，若如果V1≥V2，电平变化同情况(1)，若V1≤V2，电平变化则同情况(2)。

对于情况(4)，第一电池BAT1和第二电池BAT2同时存在，且都大于3.2V，第一电池BAT1或第二电池BAT2供电，突然拔出该供电电池的情况。假设供电电池为第一电池BAT1，即V1大于V2，则比较器U1输出为H。PMOS U2导通，将第一开关的控制端A拉低为L，第二开关的控制端B由上拉电阻拉为高。第一开关U4导通，第二开关U5截止。此时突然拿出第一电池，则V1突然将为0，而此时VBAT与V1相连，可能导致VBAT也拉低。为了防止这种情况发生，在VBAT端加上一个抗浪涌电容C1，可以防止由于突然拿出供电电池引起的关机。由于第一电池BAT1被拿出，且第二电池BAT2存在，手机会瞬间切换到BAT2电池供电。继续为手机提供电源。

本实施例以及附图中的标记指示C1、C2、D1、D2仅是为了描述第一开关、第二开关导通、截止的状态，而非对本实用新型进行限制。在本实施例中，以手机的双电池供电为例，选择PMOS以及一定阻值的分压电阻、上拉电阻，本领域技术人员可以根据实际应用的需要，选择NMOS以及适当阻值的电阻，同样可以实现双电池供电。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种双电池供电装置，其包括第一电池和第二电池，其特征在于，该双电池供电装置还包括：

第一开关、第二开关和一抗浪涌电容；

比较第一电池和第二电池输出电压的高低的比较电路；

控制第一开关和第二开关的打开和关断的控制电路；

2.如权利要求1所述的双电池供电装置，其特征在于，该第一开关包括两个MOSFET，其中该两个MOSFET的栅极相互连接并作为该第一开关的控制端，该两个MOSFET的漏极相互连接，该两个MOSFET的源极分别与第一电池的正极和该抗浪涌电容相连。

3.如权利要求1所述的双电池供电装置，其特征在于，该第二开关包括两个MOSFET，其中该两个MOSFET的栅极相互连接并作为该第二开关的控制端，该两个MOSFET的漏极相互连接，该两个MOSFET的源极分别与第二电池的正极和该抗浪涌电容相连。

4.如权利要求1所述的双电池供电装置，其特征在于，该比较电路包括分压电阻和比较器，该第一电池、第二电池的正极通过分压电阻与比较器的第一输入端和第二输入端相连，该比较器的输出端与该控制电路的输入端相连。

5.如权利要求1所述的双电池供电装置，其特征在于，该控制电路包括两个MOSFET，其中一个MOSFET的栅极与比较电路的输出端相连，该MOSFET的源极接地，漏极分别与另一MOSFET的栅极和第一开关的控制端相连，该另一MOSFET的漏极与该第二开关的控制端相连。

6.如权利要求5所述的双电池供电装置，其特征在于，该控制电路还包括上拉电阻。

7.如权利要求2-6中任意一项所述的双电池供电装置，其特征在于，所述MOSFET是PMOS。