CN201821132U - 一种供电系统及电子产品 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种供电系统及电子产品，其中，该供电系统包括：电路升压单元，与供电接口连接，将电子产品的电池的电池电压升压，并通过供电接口将升压后的电池电压传输至外部设备；切换控制单元，连接于电池与电路升压单元之间，控制电池与电路升压单元连通；控制开关，与切换控制单元连接，启动或关闭向外部设备提供电能。通过本实用新型，能够实现在电子产品关机的情况下为外部设备提供电能，提高了电子产品共享电能的应用性。且本实用新型的电子产品供电系统内部元件结构简单，降低了生产成本。

Description

一种供电系统及电子产品 

技术领域

本实用新型涉及一种供电系统及电子产品。 

背景技术

随着技术发展数码新产品层出不穷，人们的娱乐范围愈加广泛，外出随身带的数码产品也就多样化。当大家遇到刚有重要电话或照张美景时相应机器没有电了，但是带的手持电视或MID还满格电的情况时通常希望将这些设备上电池的能量移到手机或相机上。 

目前国家已强制手机充电端口统一采用miniUSB，国内厂商在其它数码产品上也多采用3.7V可充电电池和MINIUSB接口。不管产品是采用可拆卸还是内置电池，利用数码产品标准接口的特点，均有可能让它们的能源互通有无，这样数码产品不用时还可当备用电池用以解决外出应急只需。 

现有的可以实现电子产品之间的电能共享的技术，主要是实现供电终端将低于或等于供电终端电池的电压输出给用电终端用电或充电，但如果供电终端由于电压不足关机或者供电终端电池的电压低于工作电压的情况下就不能输出能量，但此时供电端的电池的电压虽然低于供电电压，但高于或等于电池自身的放电截止电压，但由于供电设备的关机导致电池的能量无法释放的缺陷，目前尚未提出有效的解决方案。并且现有的供电终端设备内部需要的控制信号较多导致设备内部芯片结构复杂，导致实现复杂且成本高。 

针对上述现有技术中电子产品的供电系统在电池电压低于电子产品的工作电压时，就不能够为外部设备共享电能的问题，目前尚未提出有效的解决方案。 

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种供电系统及电子产品，以解决现有技术中电子产品的供电系统在电池电压低于电子产品的工作电压时，就不能够为外部设备共享电能的问题。 

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种供电系统。 

根据本实用新型的供电系统包括：电路升压单元，将电子产品的电池的电池电压升压，并通过供电接口将升压后的电池电压传输至外部设备；切换控制单元，连接于电池与电路升压单元之间，控制电池与电路升压单元连通；控制开关，与切换控制单元连接，启动或关闭向外部设备提供电能。 

进一步地，供电系统还包括：稳压单元，与切换控制单元连接，用于截止切换控制单元 与电路升压单元的连通。 

进一步地，供电系统还包括：隔离元件，连接于电路升压单元与供电接口之间。 

进一步地，电路升压单元包括：升压芯片，升压芯片的第一端口经由第一二极管与供电接口连接，升压芯片的第二端口接地，并经由第一电容与供电接口连接，升压芯片的第三端口经由第一电阻与供电接口连接，升压芯片的第三端口经由第二电阻接地，升压芯片第四端口和第五端口分别与切换控制单元连接；电感元件，通过连接于升压芯片的第一端口和第五端口之间，电感元件的两端分别与切换控制单元和供电接口连接。 

进一步地，升压芯片由分立元件构成。 

进一步地，切换控制单元包括：PMOS管，PMOS管的漏极通过输出线VBUS与电源连接，PMOS管的栅极与PNP型三极管的发射极连接于第一节点，控制开关的一端与第一节点连接，PMOS管的源极与供电接口连接；PNP型三极管的基极经由稳压二极管后接地，PNP型三极管的集电极与NMOS管的栅极连接于第二节点，升压芯片的第四端口连接于第二节点；NMOS管的漏极与电池连接，NMOS管的源极与升压芯片的第五端口连接；第三电阻，连接于PNP型三极管的发射极和NMOS管的漏极之间；第四电阻，在连接于PMOS管的栅极和升压芯片的第四端口之间后接地。 

进一步地，控制开关打开后，启动切换控制单元触发电路升压单元对电池电压升压；控制开关闭合后，断开电路升压单元对电池电压升压。 

为了实现上述目的，根据本实用新型的另一方面，提供了一种电子产品。本实用新型的电子产品包括上述电子产品的供电系统的所有技术特征及技术方案。 

进一步地，电子产品是一种手持电视机。 

进一步地，电子产品的供电接口和充电接口为同一接口。 

通过本实用新型，采用电路升压单元，与供电接口连接，将电子产品的电池的电池电压升压，并通过供电接口将升压后的电池电压传输至外部设备；切换控制单元，连接于电池与电路升压单元之间，控制电池与电路升压单元连通；控制开关，与切换控制单元连接，启动或关闭向外部设备提供电能，解决了现有技术中电子产品的供电系统在电池电压低于电子产品的工作电压时，就不能够为外部设备共享电能的问题，进而达到了实现在电子产品关机的情况下为外部设备提供电能，提高了电子产品共享电能的应用性的效果。且本实用新型的电子产品供电系统内部元件结构简单，降低了生产成本。 

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用 新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中： 

图1是根据本实用新型实施例电子产品的供电系统的结构示意图； 

图2是根据本实用新型优选实施例电子产品的供电系统的结构示意图； 

图3是根据本实用新型优选实施例电子产品的供电系统的结构示意图； 

图4是根据本实用新型实施例电子产品的供电系统的电路连接结构示意图。 

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。 

本实用新型提供了一种电子产品的供电系统。图1是根据本实用新型实施例电子产品的供电系统的结构示意图。该电子产品的供电系统包括：电路升压单元，与供电接口连接，将电子产品的电池电压升压，并通过供电接口将升压后的电池电压传输至外部设备；切换控制单元，连接于电池与电路升压单元之间，控制电池与电路升压单元连通；控制开关，与切换控制单元连接，启动或关闭向外部设备提供电能。 

本实用新型的实施例中，通过打开控制开关来启动系统的切换控制单元，切换控制单元在控制开关打开的情况下控制升压单元的电路正常工作，将电池电压升压后可以向外供电，实现了在电池电压低于系统的工作电压时，电池仍旧可以为外部设备供电的功能，提高了电子产品供电系统的应用性。 

例如，针对目前电子产品的芯片工作时对输入电子产品的电压有要求，比如多数电子产品产品中各个元器件的工作电压需要达到3.3v才可以正常工作，电子产品为了提高电池的寿命，会在电池电压为3.5v左右时就当作电池已经没有电量来处理，停止为电子产品供电使得电子产品关机，来保证电子产品的供电系统性能稳定，电子产品的供电系统电池的电量不同，其两端的电压不同，电压越低电量越少。现有的聚合物锂离子电池的标准供电电压是3.7v，最高可达4.2v，同时这种电池的最低放电截止电压是3v，即当电池电压为3v时才认为电池没有电量而无法对外部供电，有些还可以做到2.7v。由上述可知，电子产品的电池电压在停止为本体的电子产品供电时，但电池此时的电压仍高于电池的截止电压，那么可以认为此时的电池还具有供电的电量。本实用新型利用电池的这种特性，在电子产品的供电系统中增加升压电路将还具有功能能力的电池电压升压到外部设备所需要的工作电压，通常情况下升压到5v。 

实际使用过程中，比如将本实用新型系统应用在手持电视机中，外出时带有手机和手持 电视，当手机快没有电，而且手持电视机上的电量也不足以保证本身开机正常工作，但是手持电视机中的电池还是保持有一定电压，且该电压没有达到电池本身的放电截止电压，这样还有相当一部分电能量可以通过系统中的升压电路达到手机的工作电压，从而相当于在手机电视机中增加了一个可向外供电的带电适配器，用来给手机充电保证用户可以正常通话。 

本实施例中当控制开关拨动到打开状态时，启动向外供点的功能，将电池的部分能量在升压电路升压后通过供电接口传输给外部设备；当控制开关拨动到关闭状态时，系统截止升压单元的电路无法工作，实现电子产品本身的正常充电。 

图2是根据本实用新型优选实施例电子产品的供电系统的结构示意图。如图2所示，本实用新型的供电系统还可以包括：稳压单元，与切换控制单元连接，用于截止切换控制单元与电路升压单元的连通。稳压单元可以由稳压二极管实现，即本系统使用电池的剩余电量进行向外供电的过程中，由于通常电池的最低截止电压为2.7v，如果无限制的让电池消耗电量，在电池电压低于2.7v时会导致损害电池质量，因而使用稳压单元实现当电池端的电能消耗到接近2.7v时，系统将截止升压单元继续工作，起到电池不继续供电从而达到保护电池的功能，延长电池的寿命。 

图3是根据本实用新型优选实施例电子产品的供电系统的结构示意图。如图3所示，本实用新型实施例的供电系统还可以包括：隔离元件，连接于电路升压单元与供电接口之间。隔离单元主要用于当电子产品在向外供电的过程中，同时由外部电源适配器为电子产品充电，在这种比较极端的用电情况下，电子产品的供电系统会出现电平震荡导致电池的升压单元不稳定，因此为了减少外部电源充电对电子产品的供电系统的升压单元反馈电路的影响，使用隔离元件来隔离外接电压对升压单元的反馈电路的影响，提高了供电系统的安全性能。 

图4是根据本实用新型实施例电子产品的供电系统的电路连接结构示意图。如图4所示本实施例的电路升压单元包括：升压芯片U20，升压芯片U20的第一端口SW经由第一二极管D11与供电接口J23连接，升压芯片U20的第二端口VSS为接地端，且与第一电容C23相连接，并经由第一电容C23与供电接口连接，升压芯片U20的第三端口FB经由第一电阻R78与供电接口连接，升压芯片U20的第三端口FB经由第二电阻R73接地，升压芯片U20的第四端口ON和第五端口VIN分别与切换控制单元连接；电感元件，连接于升压芯片U20的第一端口SW和第五端口VIN之间，电感元件L6的两端分别与切换控制单元和供电接口连接，具体的可以将第一端口SW与切换控制单元中NMOS管Q9的源极连接，第五端口SW可以与切换控制单元中PNP型三极管V1的集电极连接。其中，升压芯片U20可以由分立元件构成的电路来替换。隔离元件D12连接于第一电容元件C34和供电接口J23的1号端口连 接。该电路结构简单，通过升压芯片U20实现将低电压升压后向外部设备供电。 

如图4所示，本实施例的切换控制单元可以包括：型号为AO3415的PMOS管Q11，PMOS管Q11的漏极通过输出线VBUS与电源连接，PMOS管Q11的栅极与PNP型三极管V1的发射极连接于第一节点，控制开关SW1的一端与第一节点连接，PMOS管Q11的源极与供电接口连接；PNP型三极管V1的基极经由稳压二极管后接地，PNP型三极管V1的集电极与NMOS管Q9的栅极连接于第二节点，升压芯片的第四端口连接于第二节点，本电路中可以使用型号为AO3400的NMOS管Q9；NMOS管Q9的漏极与电池连接，NMOS管Q9的源极可以与升压芯片U20的第五端口VIN连接；第三电阻R124，连接于PNP型三极管V1的发射极和NMOS管Q9的漏极之间；第四电阻R125，在连接于PMOS管Q11的栅极和升压芯片的第四端口之间后接地，用于保护电池的性能。该切换控制单元实现了电子产品具备可充电和对外供电的电路，可以在供电和充电之间进行切换。 

上述详细电路不改变电子产品原有供电系统的连接关系，只改变充电电路和电池的控制连接关系来使得电子产品具有与带能量的适配器相同的功能，该电路利用升压电路，将供电电子产品在电池电压进行升压，此时电子产品的电压可以低于电子产品的工作电压，即该电池电压不能使电子产品开机工作，但该电池电压高于电池本身的放电截止电压，电池的放电截止电压在实际中根据实际情况确定，升压单元实现了在电子产品不工作的情况下仍旧可以向外部设备提供电源电能的好处，例如，有些聚合物理离子电池的放电截止电压在2.7V左右，即使电子产品在电池放电到3.6V就不能工作而关机了，但还有一定的能量输出给应急终端充电，提高了电子产品的供电性能。 

由图4可知，该供电系统主要包括三部分：升压部分，保护部分和功能切换控制部分。 

升压部分由升压电路组成，升压电路由升压芯片U20、电感元件L6、二极管D11、电阻R73和R78以及电容C34构成，供电系统的升压芯片U20将电源电压升压到5V，再将升压后的电池BATT的能量通过minusb接口J23传输给外部设备达到向外供电的目的，对电池电压升压是因为此时的电池电压低于设备的工作电压，但此时电池的电压高于电池截止电压，故可以在升压后为外部设备提供电能。从成本考虑升压芯片也可采用分立元件组建升压电路，但是要考虑向外供电的最大供电电流范围。 

本实用新型实施例中，切换控制单元实现功能切换控制，通过控制NMOS管Q9和PMOS管Q11的导通断开来实现的，拨动开关SW1为断开状态时，PMOS管Q11的栅极(G极)和PNP型三极管V1的发射极通过电阻R124与电池连通获取电池电压，此时PNP型三极管V1为导通，这样NMOS管Q9的G极为高，根据场效应管耗尽型N沟道mosfet的特性，NMOS 管Q9导通，因而升压单元的电路的电压输入和控制信号正常启动，升压后的电池电压可以向外进行供电，同时由于控制开关SW1断开使得这时P沟道MOS管Q11为断开状态，切断了电子产品自身的充电电路目的。当拨动开关SW1为闭合状态时，PMOS管Q11的G极和PNP型三极管V1的射极到地，外接来电可由Q11导通到连接线VBUS，实现产品的正常充电，此时PNP型三极管V1断开，NMOS管Q9的G极经由电阻R125接到地也就处于断开状态，此时升压芯片的电路控制无法工作，因而无法进行升压向外供电的功能。 

稳压二极管D21是决定电池的放电截止电压的元件，稳压二极管可以稳压的电池截止电压可以是2.7v(实际应用中具体值根据产品电池本身保护电压值决定)，例如在锂电池放电最低截止电压为2.7v时，当电池因供电消耗接近2.7v时，根据PNP三极管的特性，此时PNP三极管V1无法导通，这样电池将不能向外供电，从而进行起到保护自身电池目的，当电池电压高于放电截止电压0.6v时，PNP三极管V1导通，这样升压芯片U20开始工作，可以升压到5v后由供电接口J23向外供电，由于电子产品的工作电压在3.3v以上，因此此时电子产品不能开机，实现了电子产品在关机的状态下都可以向外输出电能。 

电子产品的供电系统在SW1拨到断开状态但又外接5v电源适配器时，隔离二极管D12会隔离外接电压对升压反馈电路的影响。 

本实用新型的上述实施例实现了在控制开关打开SW1后，启动切换控制单元触发电路升压单元对电池电压升压；控制开关SW1闭合后，断开电路升压单元对电池电压升压。本实用新型的技术方案，对便携式电子产品本身增加一个可向外具有带电动适配器，使得当本地供电时将控制开关SW1(比如拨动开关)关上，电流的流向是接口到充电电路到电池；向外供电时打开，电流流向是电池到升压到接口。 

上述供电系统的保护部分由稳压二极管D21和隔离二极管D12构成，其中，稳压二极管D21通过决定电池的放电截止电压来控制供电系统向外供电的电量，从而保护了电池本身不因为过度放电而减少寿命，另外的隔离二极管D12是电子产品即供电又接收外部充电时起到隔离外界电压对升压电路的影响，提高了升压单元电路的工作性能。 

本实用新型还可以提供一种电子产品。该电子产品包括上述电子产品的供电系统的所有技术特征及技术方案，其中，电子产品的供电系统的充电接口和供电接口可以是相同的接口，也可以是不同的接口。 

本实用新型的上述电子产品可以是一种手持电视机或移动终端设备，如手机、MP3、MD等，他们具有上述电子产品的供电系统的所有技术特征及技术方案。 

通过本实用新型，采用电路升压单元，与供电接口连接，将电池电压升压，并通过供电 接口将升压后的电池电压传输至外部设备；切换控制单元，连接于电池与电路升压单元之间，控制电池与电路升压单元连通；控制开关，与切换控制单元连接，启动或关闭向外部设备提供电能，解决了现有技术中电子产品的供电系统在电池电压低于电子产品的工作电压时，就不能够为外部设备共享电能的问题。 

从以上的实施例描述中，可以看出，本实用新型实现了如下技术效果：对数码产品(电子产品)增加可对外充电系统，并根据现有技术对充电系统增加升压电路和充电外接供电控制电路实现电路简单的能源共享。数码产品(如移动终端)提供能源共享技术，以实现满足人们急需电能时可以使用任意一种关机状态或带机状态下的产品进行应急充电的可能，对于同时拥有多个数码产品的消费者具有很大的实际意义。进而达到了实现在电子产品关机的情况下为外部设备提供电能，提高了电子产品共享电能的应用性的效果。且本实用新型的电子产品的供电系统内部元件结构简单，降低了生产成本。 

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种供电系统，其特征在于，包括：

电路升压单元，将电子产品的电池的电池电压升压，并通过供电接口将升压后的所述电池电压传输至外部设备；

切换控制单元，连接于所述电池与所述电路升压单元之间，控制所述电池与所述电路升压单元连通；

控制开关，与所述切换控制单元连接，启动或关闭向所述外部设备提供电能。

2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括：稳压单元，与所述切换控制单元连接，用于截止所述切换控制单元与所述电路升压单元的连通。

3.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括：隔离元件，连接于所述电路升压单元与所述供电接口之间。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的供电系统，其特征在于，所述电路升压单元包括：

升压芯片，所述升压芯片的第一端口经由第一二极管与所述供电接口连接，所述升压芯片的第二端口接地，并经由第一电容与所述供电接口连接，所述升压芯片的第三端口经由第一电阻与所述供电接口连接，所述升压芯片的第三端口经由第二电阻接地，所述升压芯片的第四端口和第五端口分别与所述切换控制单元连接；

电感元件，通过连接于所述升压芯片的所述第一端口和所述第五端口之间，所述电感元件的两端分别与所述切换控制单元和所述供电接口连接。

5.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述升压芯片由分立元件构成。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的供电系统，其特征在于，所述切换控制单元包括：

PMOS管，所述PMOS管的漏极通过输出线VBUS与所述电源连接，所述PMOS管的栅极与PNP型三极管的发射极连接于第一节点，所述控制开关的一端与所述第一节点连接，所述PMOS管的源极与所述供电接口连接；

所述PNP型三极管的基极经由稳压二极管后接地，所述PNP型三极管的集电极与NMOS管的栅极连接于第二节点，所述升压芯片的所述第四端口连接于所述第二节点；

所述NMOS管的漏极与所述电池连接，所述NMOS管的源极与所述升压芯片的所述第五端口连接；

第三电阻，连接于所述PNP型三极管的发射极和所述NMOS管的漏极之间；

第四电阻，在连接于所述PMOS管的栅极和所述升压芯片的所述第四端口之间后接地。

7.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述切换控制单元包括：

PMOS管，所述PMOS管的漏极通过输出线VBUS与所述电源连接，所述PMOS管的栅极与PNP型三极管的发射极连接于第一节点，所述控制开关的一端与所述第一节点连接，所述PMOS管的源极与所述供电接口连接；

所述PNP型三极管的基极经由稳压二极管后接地，所述PNP型三极管的集电极与NMOS管的栅极连接于第二节点，所述升压芯片的所述第四端口连接于所述第二节点；

所述NMOS管的漏极与所述电池连接，所述NMOS管的源极与所述升压芯片的所述第五端口连接；

第三电阻，连接于所述PNP型三极管的发射极和所述NMOS管的漏极之间，第四电阻，在连接于所述PMOS管的栅极和所述升压芯片的所述第四端口之间后接地。

8.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述控制开关打开后，启动所述切换控制单元触发所述电路升压单元对所述电池电压升压；所述控制开关闭合后，断开所述电路升压单元对所述电池电压升压。

9.一种电子产品，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的电子产品的供电系统。

10.根据权利要求9所述的电子产品，其特征在于，所述电子产品的供电接口和充电接口为同一接口。

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