CN202495795U - 电源管理系统及终端 - Google Patents

Abstract

一种电源管理系统及终端，其中所述电源管理系统包括为应用系统供电的主电源和副电源；连接在所述主电源和副电源之间的辅助充电电路；与所述主电源和副电源连接的控制电路，通过所述控制电路的输出信号控制所述应用系统的供电在所述主电源和副电源之间切换；报警电路，当切换至所述副电源为应用系统供电，所述控制电路的输出信号控制所述报警电路进入工作状态。本技术方案通过控制电路实现主副电源之间的切换，硬件电路结构简单、可靠性高，且副电源由主电源为其充电，降低成本及系统的复杂性；同时当通过副电源供电时，通过报警电路可以及时提醒用户当前主电源供电不足，便于用户及时充电或更换主电源。

Description

电源管理系统及终端

技术领域

本实用新型涉及电路硬件领域，特别涉及电源管理系统及终端。

背景技术

现如今，各种电子产品种类繁多，许多已成为人们生活中常用的、甚至是必备的电子产品，例如手机、MP3播放器、数码相机、平板电脑等。通常这些电子产品都是只通过一个电源(电池)来供电，当这个电池电量耗尽时，电子产品就不能工作，必须要及时充电，当用户在户外或者出差时，就会带来诸多不便。此外，由于只有一个电源为电子产品供电，当该电源发生故障导致供电出现问题，或者用户不慎将该电子产品跌落到地上导致电池掉出时，电子产品就会中断正在执行的任务，例如，突然中断了正在进行的通话、游戏、正在编辑的文档没有保存等问题。因此只通过一个电源为电子产品供电，有时会给用户使用该电子产品带来一些问题。

针对上述问题，通常用户会准备一个备用电池以备不时之需，但需要用户随身携带这个备用电池，不是很方便，而且对于电池突然中断供电的情况，即使使用备用电池也不能继续之前正在执行的任务。在现有技术中，已有一些在电子产品中使用双电池的方案，但是这些方案大多比较复杂，还需要软件的配合，出错几率较大。

更多关于双电池的技术方案可以参考公开号为US2005158613A1，发明名称为Power doubling battery system(双电池电源系统)的美国专利申请文件，但仍旧没有解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供一种可靠性更高、硬件结构更简单的双电池的技术方案为电子产品供电。

为解决上述问题，本实用新型实施例提供了以一种电源管理系统，包括为应用系统供电的主电源，还包括：副电源；连接在所述主电源和副电源之间的辅助充电电路；与所述主电源和副电源连接的控制电路，通过所述控制电路的输出信号控制所述应用系统的供电在所述主电源和副电源之间切换；报警电路，当切换至所述副电源为应用系统供电，所述控制电路的输出信号控制所述报警电路进入工作状态。

可选地，所述控制电路包括电压比较器、第一开关电路和第二开关电路；所述电压比较器包括两个输入端，分别输入基准电压信号和所述主电源的分压信号；所述电压比较器包括两个输出端，分别输出第一输出信号和第二输出信号，其中所述第二输出信号为所述第一输出信号的反相信号；所述第一输出信号控制所述第一开关电路的导通或关闭，所述第二输出信号控制所述第二开关电路的导通或关闭。

可选地，所述控制电路还包括：稳压电路，所述稳压电路的输入端连接至所述副电源与所述第二开关电路之间，所述稳压电路的输出端输出所述基准电压信号。

可选地，所述第二输出信号还在所述第二开关电路导通时控制所述报警电路进入工作状态。

可选地，所述第一开关电路包括：PMOS管、NMOS管和电阻；其中，所述PMOS管的栅极与所述NMOS管的漏极相连接，所述电阻的一端连接至所述PMOS管的源极，另一端连接至所述PMOS管的栅极，所述NMOS管的源极接地，所述PMOS管的漏极与应用系统相连接；所述第一开关电路的PMOS管的源极连接主电源，所述第一开关电路的NMOS管的栅极输入所述第一输出信号；所述第二开关电路的PMOS管的源极连接副电源，所述第二开关电路的NMOS管的栅极输入所述第二输出信号。

可选地，还包括：与所述第二开关电路相连的复位电路，所述复位电路至少包括复位键；所述复位键连接于所述第二开关电路的NMOS管的栅极和源极之间。

可选地，还包括充电电路，所述充电电路为所述主电源充电。

可选地，所述辅助充电电路包括串联的限流电阻和肖特基二极管。

本实用新型实施例还提供了一种终端，所述终端包括应用系统以及上述电源管理系统。

与现有技术相比，本技术方案具有以下有益效果：

在电源管理系统中，包括主电源和副电源，其中副电源由主电源为其充电，通过与所述主电源和副电源连接的控制电路的输出信号来控制主电源和副电源之间的切换，并且当切换至副电源供电时，所述控制电路的输出信号还将控制报警电路进入工作状态，从而提醒用户主电源出现供电故障。本技术方案通过控制电路实现主副电源之间的切换，硬件电路结构简单、可靠性高，且副电源由主电源为其充电，降低成本及系统的复杂性；同时当通过副电源供电时，通过报警电路可以及时提醒用户当前主电源供电不足，便于用户及时充电或更换主电源。

附图说明

图1是本实用新型的一种电源管理系统的具体实施例的系统示意框图；

图2是本实用新型的一种电源管理系统的具体实施例的电路结构示意图；

图3A、图3B以及图3C是应用本实用新型实施例的电源管理系统的终端中电压波形示意图。

具体实施方式

针对现有技术的问题，发明人经过研究，提供了一种电源管理系统以及终端，其中所述终端中使用了所述电源管理系统。本技术方案通过控制电路实现主副电源之间的切换，硬件电路结构简单、可靠性高，且副电源由主电源为其充电，降低成本及系统的复杂性；同时当通过副电源供电时，通过报警电路可以及时提醒用户当前主电源供电不足，便于用户及时充电或更换主电源。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

如图1所示的是本实用新型的一种电源管理系统的具体实施例的系统示意框图。参考图1，所述电源管理系统1包括：主电源11、副电源12、与所述主电源11和所述副电源12相连接的控制电路13、与所述控制电路13连接的报警电路15以及连接在所述主电源11和所述副电源12之间的辅助充电电路17。

在本实施例中，所述主电源14可以是常用的锂电池或者镍氢电池等，但不限于此。所述主电源11通过所述辅助充电电路17为副电源12充电，这样可以降低制造成本，同时使得所述电源管理系统1电路结构更简单。

通过与所述主电源11和副电源12相连接的控制电路13的输出信号控制应用系统2的供电在所述主电源11和副电源12之间的切换。在实际应用中，在所述主电源11的电压足以为所述应用系统2供电时，优先以所述主电源11供电，所述主电源11通过所述辅助充电电路17为副电源12充电。在主电源11供电过程中，所述控制电路13持续检测所述主电源11的电压是否足以为所述应用系统2供电，当检测到所述主电源11的电压不足以为所述应用系统2供电时，将切换至所述副电源12为所述应用系统2供电。并且，所述控制电路12的输出信号还将控制报警电路15进入工作状态以提示用户当前所述主电源11不能正常为所述应用系统2供电。具体来说，所述报警电路15进入工作状态后可以通过报警装置(图1中未示出)向用户发出警报，提示用户及时为主电源充电或者更换主电源等，其中所述报警装置可以是LED灯和/或发声器，即通过声(发出警报音)、光(发出警报信号)以及声光结合等不同的方式向用户发出警报。在副电源12供电过程中，所述控制电路13持续检测所述主电源11的电压是否足以为所述应用系统2供电，当检测到所述主电源11的电压足以为所述应用系统2供电，例如更换主电池或为主电池充电后，则切换至所述主电源11为所述应用系统2供电。

图2为本实用新型的电源管理系统的具体实施例的电路结构示意图，结合参考图1和图2，所述电源管理系统的电路结构具体包括：主电源11、副电源12；图1中的所述控制电路13在图2所示的实施例中具体包括电压比较器131、第一开关电路132、第二开关电路133以及稳压电路134；充电电路14、报警电路15、复位电路16以及辅助充电电路17。

所述电源管理系统1通过所述控制电路13的输出信号控制所述应用系统2的供电在所述主电源11和副电源12之间切换，并且在所述主电源11的电压足以正常为所述应用系统2供电时，优先是以所述主电源11为所述应用系统2供电。

在本实施例中，通过所述控制电路13中的电压比较器比较所述主电源11的电压与基准电压，当所述主电源11的电压大于或等于基准电压时，通过输出信号控制所述第一开关电路132导通，相应控制所述第二开关电路133关闭，从而使所述主电源11为所述应用系统2供电；当所述主电源11的电压小于基准电压时，通过输出信号控制所述第二开关电路133导通，相应控制所述第一开关电路132关闭，从而使所述副电源12为所述应用系统供电。

具体来说，所述电压比较器131包括两个输入端In1和In2，其中所述In1输入的是所述主电源11的分压信号，所述In2输入基准电压信号。需要说明的是，所述电压比较器131选用迟滞比较器，这样可以增大电路的抗干扰能力。本实施例中，所述主电源11的分压是由所述主电源11的电压经过分压电阻R6和R7后得到。所述基准电压是由所述副电源12供电给一个稳压电路134生成得到，所述稳压电路134的输入端连接至所述副电源12与所述第二开关电路133之间，所述稳压电路134的输出端输出所述基准电压信号。其中，所述稳压电路可以是一个低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)或者由分立器件组合而成的电流源，但不限于此。在其他实施例中，基准电压也可以是外部给定的电压，而不需要由副电源12电压经稳压电路134而获得。

经过所述电压比较器131对所述主电源11的分压与所述基准电压进行比较后输出比较结果。在本实施例中，所述电压比较器131包括两个输出端Out1和Out2，所述Out1输出的第一输出信号控制所述第一开关电路132的开启或关闭，所述Out2输出的第二输出信号控制所述第二开关电路133的开启或关闭。其中，所述第二输出信号为所述第一输出信号的反相信号，所述第一输出信号是基于所述电压比较器131的比较结果产生的输出信号，所述第二输出信号是对所述电压比较器131的比较结果经过反相器后的输出信号。

具体地，当所述主电源11经过分压电阻R6和R7分压后的电压大于或等于所述基准电压时，所述电压比较器131输出的第一输出信号将控制所述第一开关电路132开启，而所述第二输出信号将控制所述第二开关电路133关闭，从而控制所述主电源11为所述应用系统2供电；当所述主电源11的分压小于所述基准电压时，所述电压比较器131输出的第一输出信号将控制所述第一开关电路132关闭，而所述第二输出信号将控制所述第二开关电路133开启，从而控制所述副电源12为所述应用系统2供电。

所述第一开关电路132包括PMOS管P1，NMOS管N1以及电阻R2。其中，所述PMOS管P1的栅极与所述NMOS管N1的漏极相连接，所述PMOS管P1的源极与主电源11相连接，所述PMOS管P1的漏极与应用系统的供电输入端相连接；所述电阻R2的一端连接至所述PMOS管P1的源极，另一端连接至所述PMOS管P1的栅极；所述NMOS管N1的源极接地。相类似地，所述第二开关电路133包括PMOS管P2，NMOS管N2以及电阻R3。其中，所述PMOS管P2的栅极与所述NMOS管N2的漏极相连接，所述PMOS管P2的源极与主电源11相连接，所述PMOS管P2的漏极与应用系统的供电输入端相连接；所述电阻R3的一端连接至所述PMOS管P2的源极，另一端连接至所述PMOS管P2的栅极；所述NMOS管N2的源极接地。所述第一输出信号输入至所述第一开关电路132中的NMOS管N1，所述第二输出信号输入至所述第二开关电路133中的NMOS管N2。在本实施例中，所述PMOS管P1和所述PMOS管P2选用导通压降较小的元器件，这样对所述电压比较器131的输出信号(即输出电压)的要求相对降低，也便于所述第一输出信号(或第二控制信号)控制所述PMOS管P1(或所述PMOS管P2)导通。

具体来说，设所述稳压电路134的输出为U0(作为基准电压)，主电源11经过分压电阻R6和R7分压后的电压为U1。当U1大于或等于U0时，所述电压比较电路131的Out1输出高电平，控制所述第一开关电路132的NMOS管N1导通，从而使所述第一开关电路132的PMOS管P1的栅极电平为低电平，PMOS管P1导通以控制所述主电源11为应用系统2供电；相应地，所述电压比较电路131的Out2输出低电平，控制所述第二开关电路133的NMOS管N2截止，从而使所述第二开关电路133的PMOS管P2的栅极电平为高电平，PMOS管P2截止以关断所述副电源12与应用系统2之间的通路。当U1小于U0时，所述电压比较电路131的Out2输出高电平，控制所述第二开关电路133的NMOS管N2导通，从而使所述第二开关电路133的PMOS管P2的栅极电平为低电平，PMOS管P2导通以控制所述副电源12为应用系统2供电；相应地，所述电压比较电路131的Out1输出低电平，控制所述第一开关电路132的NMOS管N1截止，从而使所述第一开关电路132的PMOS管P1的栅极电平为高电平，PMOS管P1截止以关断所述主电源11与应用系统2之间的通路。

当所述电压比较器131输出的第二输出信号控制所述第二开关电路133的NMOS管N2导通，而所述第一输出信号控制所述第一开关电路132的NMOS管N1截止，即当前由所述副电源12为所述应用系统2供电时，所述第二输出信号还控制所述报警电路15进入工作状态。在本实施例中，所述报警电路15包括电阻R5、声光报警器L1以及NMOS管N3，其中所述电阻R5与所述声光报警器L1的一端相连接，所述声光报警器L1的另一端连接至所述NMOS管N3的漏极，所述NMOS管N3的源极接地。所述第二输出信号输入至所述NMOS管N3的栅极，控制所述NMOS管N3导通，从而使所述报警电路15进入工作状态。

本实施例的电源管理系统还包括充电电路14，所述充电电路14为所述主电源11充电，其中充电电路14可以由一块充电芯片构成或者由终端本身的充电电路构成。在实际应用中，通常在终端上设置一个与所述充电电路14对应的充电接口，该充电接口适于连接充电器，用户可以通过将充电器连接到充电接口以启动所述充电电路14为所述主电源11充电。

进一步地，所述主电源11是可拆卸的电源(例如电池)，而所述副电源12可以是固定电源(即不可拆卸电源)，也可以是可拆卸电源。

在本实施例中，所述副电源12是固定电源，所述电源管理系统1还包括复位电路16，所述复位电路16与所述第二开关电路133相连接。具体地，如果所述应用系统2需要复位，则拆卸所述主电源11，以使所述主电源11断电；并通过按下所述复位电路16中的复位键Reset以使所述副电源12断电，从而实现应用系统复位。在本实施例中，所述复位电路16包括电阻R4和复位键Reset，所述复位键Reset连接于所述第二开关电路133的NMOS管N2的栅极和源极之间，所述电阻R4连接于所述电压比较器131的输出端Out2和第二开关电路133的NMOS管N2的栅极之间。当按下所述复位键Reset后，短路了所述第二开关电路133，从而使得所述副电源12断电。当所述副电源12是可拆卸电源时，在所述电源管理系统1中则不需要所述复位电路16，通过直接拆卸所述主电源11和副电源12，即可将所述主电源11和副电源12断电，从而实现应用系统复位。

所述电源管理系统1还包括连接在所述主电源11和副电源12之间的辅助充电电路17。在本实施例中，所述辅助充电电路17包括串联的限流电阻R1和肖特基二极管D1，其中，限流电阻R1的一端与主电源11相连接，另一端与所述肖特基二极管D1的正极相连接，所述肖特基二极管D1的负极与所述副电源12相连接。所述主电源11通过所述辅助充电电路17为所述副电源12充电，所述辅助充电电路17的电路结构简单，从而降低电源管理系统的成本及复杂性。

需要说明的是，图2所示的所述电源管理系统1的电路结构图仅是一个较佳的具体实施例，在实际应用中，技术人员还可以在基于图1所示的系统框图，通过其他的电路元器件构成所述系统框图中各个电路。举例来说，图2中所述第一开关电路132和第二开关电路133也可以分别通过一个独立的电源开关器件来实现，并通过所述电压比较器131的输出信号分别控制这两个电源开关器件的开启或关闭。

本实用新型实施例还提供了一种终端，所述终端包括应用系统以及上述图1或图2所示的电源管理系统，通过所述电源管理系统为应用系统供电。其中所述终端可以是手机、平板电脑、电子阅读器、音乐播放器等电子产品，所述应用系统包括安装在所述终端上的操作系统(例如windows、android等)以及基于该操作系统上运行的应用程序等。

基于本实用新型实施例提供的电源管理系统对终端内的主电源电压、副电源电压以及系统电源电压进行测试。如图3A、图3B以及图3C是应用本实用新型实施例的电源管理系统的终端中电压波形示意图。其中，图3A是在终端内装入主电池时的电压波形示意图、图3B是在主电源电压发生变化时的电压波形示意图、图3C是在终端内取出主电池时的电压波形示意图。在图3A、图3B以及图3C中，横轴表示时间、纵轴表示电压；通道1为主电源的电压波形、通道2为副电源的电压波形、通道3为应用系统的电压波形。

具体地，如图3A所示，当终端(或者说电源管理系统)内没有装入主电池时，应用系统通过副电源供电，当终端内装入主电池时，主电源电压升高(如通道1的波形所示)，当主电源电压升高到一定值(大于或等于基准电压)时，切换至主电源为应用系统供电，在这过程中，对应应用系统的电压(如通道3的波形所示)平稳。如图3B所示，当主电源电压变化时(如通道1的波形变化所示)，当主电源电压小于基准电压时，电源管理系统将切换至副电源为应用系统供电，当主电源电压升高并大于基准电压时，电源管理系统将切换至主电源为应用系统供电，在这过程中，对应应用系统的电压(如通道3的波形所示)虽有些陡峭、但整体较平稳。如图3C所示，当从终端(或者说电源管理系统)取出主电池时，主电源电压降低(如通道1的波形所示)，电源管理系统将切换至副电源为应用系统供电，在这过程中，对应应用系统的电压(如通道3的波形)在取出主电池时出现抖动，但整体较平稳。

综上，本技术方案提供了一种电源管理系统及终端。在电源管理系统中，包括主电源和副电源，其中副电源由主电源为其充电，通过与所述主电源和副电源连接的控制电路的输出信号来控制主电源和副电源之间的切换，并且当切换至副电源供电时，所述控制电路的输出信号还将控制报警电路进入工作状态，从而提醒用户主电源出现供电故障。本技术方案通过控制电路实现主副电源之间的切换，硬件电路结构简单、可靠性高，且副电源由主电源为其充电，降低成本及系统的复杂性；同时当通过副电源供电时，通过报警电路可以及时提醒用户当前主电源供电不足，便于用户及时充电或更换主电源。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种电源管理系统，包括为应用系统供电的主电源，其特征在于，还包括：

副电源；

连接在所述主电源和副电源之间的辅助充电电路；

与所述主电源和副电源连接的控制电路，通过所述控制电路的输出信号控制所述应用系统的供电在所述主电源和副电源之间切换；

报警电路，当切换至所述副电源为应用系统供电，所述控制电路的输出信号控制所述报警电路进入工作状态。

2.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述控制电路包括电压比较器、第一开关电路和第二开关电路；

所述电压比较器包括两个输入端，分别输入基准电压信号和所述主电源的分压信号；所述电压比较器包括两个输出端，分别输出第一输出信号和第二输出信号，其中所述第二输出信号为所述第一输出信号的反相信号；

所述第一输出信号控制所述第一开关电路的导通或关闭，所述第二输出信号控制所述第二开关电路的导通或关闭。

3.根据权利要求2所述的电源管理系统，其特征在于，所述控制电路还包括：稳压电路，所述稳压电路的输入端连接至所述副电源与所述第二开关电路之间，所述稳压电路的输出端输出所述基准电压信号。

4.根据权利要求2所述的电源管理系统，其特征在于，所述第二输出信号还在所述第二开关电路导通时控制所述报警电路进入工作状态。

5.根据权利要求2所述的电源管理系统，其特征在于，所述第一开关电路和所述第二开关电路分别包括：PMOS管、NMOS管和电阻；其中，所述PMOS管的栅极与所述NMOS管的漏极相连接，所述电阻的一端连接至所述PMOS管的源极，另一端连接至所述PMOS管的栅极，所述NMOS管的源极接地，所述PMOS管的漏极与应用系统相连接；

所述第一开关电路的PMOS管的源极连接主电源，所述第一开关电路的NMOS管的栅极输入所述第一输出信号；

所述第二开关电路的PMOS管的源极连接副电源，所述第二开关电路的NMOS管的栅极输入所述第二输出信号。

6.根据权利要求5所述的电源管理系统，其特征在于，所述主电源为可拆卸电源，所述副电源为固定电源。

7.根据权利要求6所述的电源管理系统，其特征在于，还包括：与所述第二开关电路相连的复位电路，所述复位电路至少包括复位键；所述复位键连接于所述第二开关电路的NMOS管的栅极和源极之间。

8.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，还包括充电电路，所述充电电路为所述主电源充电。

9.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述辅助充电电路包括串联的限流电阻和肖特基二极管。

10.一种终端，包括应用系统，其特征在于，还包括权利要求1至9任一项所述电源管理系统。

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