CN203377645U - 一种带智能充电控制的后备电源控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于电源领域，提供一种带智能充电控制的后备电源控制系统，该后备电源控制系统包括：控制芯片，USB输入端口、USB输出端口、升压系统和后备电池；其中，USB输入端口与控制芯片连接，控制芯片分别与升压系统的输入端和后备电池连接，升压系统的输出端与USB输出端口连接。本实用新型提供的技术方案具有充电器来供电时能够对后备电源进行充电的技术效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，特别涉及一种带智能充电控制的后备电源控制系统。
背景技术
后备电源是一种集充电和供电功能于一体的便携式充电器，其可以给手机等数码设备随时随地充电，一般由锂电芯或者干电池作为储电单元，其内置的电池拥有普通手机电池电量的3～5倍以上，同时它本身也可以通过外部电源来给自身电池进行充电。由于电池容量比较大，因此就要求充电电流比较大，一般都要求1A甚至2A以上，而目前家用的手机充电器很多都是5V500mA或者5V700mA的规格，当使用这些充电器来供电时就会造成无法对后备电源进行充电。
实用新型内容
本实用新型提供了一种带智能充电控制的后备电源控制系统，其解决了现有的充电器来供电时就会造成无法对后备电源进行充电的问题。
一方面，提供一种带智能充电控制的后备电源控制系统，所述后备电源控制系统包括：
控制芯片，USB输入端口、USB输出端口、升压系统和后备电池；其中，
USB输入端口与控制芯片连接，控制芯片分别与升压系统的输入端和后备电池连接，升压系统的输出端与USB输出端口连接。
可选的，
所述控制芯片包括：VCC引脚、L1～L4引脚、KEY引脚、GND引脚、STB 引脚、VFB引脚、EXT引脚、LX引脚、BTP引脚、CH_EXT引脚和CE引脚；
其中，VCC为芯片的电源脚及给后备电池充电的输入脚；L1～L4为电池电量显示引脚；KEY为按钮控制引脚；GND为地；STB为升压系统待机引脚；VFB为升压系统的反馈引脚；EXT为升压系统的驱动扩展引脚；LX为电流采样引脚；BTP为后备电池引脚；；CH_EXT为后备电池充电的驱动扩展引脚；CE为手机插入识别引脚；
USB输入端口的正极与第一二极管、第二二极管的正极相连接，USB输入端口的负极接地；第一二极管的负极接第一电容的正极板和LED显示灯、LED显示灯、LED显示灯、LED显示灯的正极及控制芯片的VCC引脚，同时第一二极管的负极接扩展驱动PNP管的发射极，第一电容的负极板接地；LED显示灯、LED显示灯、LED显示灯、LED显示灯的负极分别接控制芯片的L1、L2、L3、L4引脚；扩展驱动PNP管的基极接第一电阻的一端，第一电阻的另一端接控制芯片的CH_EXT引脚，扩展驱动PNP管的集电极接电池的正极及第一电感的一端，并扩展驱动PNP管的集电极与控制芯片的BTP引脚相连接；电池的负极接地；第一电感的另一端接第三二极管的正极和扩展驱动NMOS管的漏极；第三二极管的负极接第二二极管的负极以及第二电容的正极板和第二电阻的一端，同时第三二极管的负极与USB输出口的正极相连接，第二电容的负极板接地；第二电阻的另一端接第三电阻的一端和控制芯片的VFB引脚，第三电阻的另一端接地；扩展NMOS驱动管的栅极接控制芯片的EXT引脚，扩展NMOS驱动管的源极接第四电阻的一端及控制芯片的LX引脚，第五电阻的另一端地；
USB输出口的负极接NMOS开关管的漏极及控制芯片的CE引脚，NMOS开关管的栅极接控制芯片的STB引脚，NMOS开关管的源极接地；控制按钮的一端接的KEY引脚，控制按钮的另一端接地。
可选的，所述控制芯片还包括LED照明灯，所述控制芯片还包括：LED引脚；LED照明灯的正极接控制芯片的LED引脚，LED照明灯的负极接地。
通过上述技术方案可以看出，本实用新型具有充电器来供电时能够对后备电源进行充电的技术效果。
附图说明
图1为本实用新型提出的带智能充电控制的后备电源控制系统的结构图。
图2为控制芯片200的内部框图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。
本实用新型提供了一种带智能充电控制的后备电源控制系统，该后备电源可以适应各种外部供电电源，尤其是当外部电源供电能力不足时，本系统可以自动关闭外部充电管，而改由内部充电管单独充电，自适应能力比较高。
本实用新型提供的后备电源控制系统如图1所示，包括：控制芯片200，USB输入端口101、USB输出端口118、升压系统和后备电池111；其中，
USB输入端口101与控制芯片200连接，控制芯片200分别与升压系统的输入端和后备电池111连接，升压系统的输出端与USB输出端口118连接。
可选的，控制芯片200有15个管脚，VCC为芯片的电源脚及给后备电池充电的输入脚；L1～L4为电池电量显示引脚，外接LED显示灯；LED为手电照明引脚，外接高亮度LED；KEY为按钮控制引脚；GND为地；STB为升压系统待机引脚，当输出短路或者外部电子设备充电完成后STB输出低电平，切断外设与后备电源系统的连接，以获得极低的待机功耗；VFB为升压系统的反馈引脚，用于调节升压系统的输出电压；EXT为升压系统的驱动扩展引脚，用户可通过外置NMOS管来提高升压系统的电流输出能力，以更快的给外部设备充电；LX接电流采样电阻；BTP接后备电池正极，内置开关管通过该引脚给后备电池充电；CH_EXT为后备电池充电的驱动扩展引脚，用户可通过外置PNP 三级管来提高后备电池的充电电流；CE为手机插入识别引脚，系统通过该引脚来检测手机是否插入。
USB输入端口101的正极与第一二极管102、第二二极管119的正极相连接，USB输入端口101的负极接地；第一二极管102的负极接第一电容103的正极板和LED显示灯104、LED显示灯105、LED显示灯106、LED显示灯107的正极及控制芯片200的VCC引脚，同时第一二极管102的负极接扩展驱动PNP管110的发射极，第一电容103的负极板接地；LED显示灯104、LED显示灯105、LED显示灯106、LED显示灯107的负极分别接控制芯片200的L1、L2、L3、L4引脚；扩展驱动PNP管110的基极接第一电阻122的一端，第一电阻122的另一端接控制芯片200的CH_EXT引脚，扩展驱动PNP管110的集电极接电池111的正极及第一电感120的一端，并扩展驱动PNP管110的集电极与控制芯片200的BTP引脚相连接；电池111的负极接地；第一电感120的另一端接第三二极管112的正极和扩展驱动NMOS管116的漏极；第三二极管112的负极接第二二极管119的负极以及第二电容115的正极板和第二电阻113的一端，同时第三二极管112的负极与USB输出口118的正极相连接，第二电容115的负极板接地；第二电阻113的另一端接第三电阻114的一端和控制芯片200的VFB引脚，第三电阻114的另一端接地；扩展NMOS驱动管116的栅极接控制芯片200的EXT引脚，扩展NMOS驱动管116的源极接第四电阻121的一端及控制芯片200的LX引脚，第五电阻121的另一端地；USB输出口118的负极接NMOS开关管117的漏极及控制芯片200的CE引脚，NMOS开关管117的栅极接控制芯片200的STB引脚，NMOS开关管117的源极接地；控制按钮109的一端接200的KEY引脚，控制按钮109的另一端接地。
可选的，LED照明灯108的正极接控制芯片200的LED引脚，LED照明灯108的负极接地；
本实用新型的工作原理为，当USB输入口101与外部供电电源连接时，系统通过控制芯片200的内置开关管和外置开关管110开始给后备电池充电，当 检测到外部电源供电不足时，外部电源供电不足的条件是VCC出现连续的重启，当在10s之内发现VCC出现两次重启，则判断为VCC供电不足，此时则关闭外置开关管110，系统仅通过内置开关管给后备电池充电，此时如果USB输出口118与电子设备相连接，那么系统将停止给后备电池充电，而优先通过二极管119给电子设备充电，当电子设备充电完成后，则自动切换到给后备电池充电。扩展驱动管110与控制芯片200的内置驱动管并联，用于提高充电电流。充电过程中电量显示灯L1～L4起电量指示作用，当电池电量<25%时四颗指示灯都闪烁，当25%<电量<50%是LI常亮，其余三颗闪烁，当50%<电量<75%时，L1、L2常亮，L3、L4闪烁，当75%<电量<100%时L1、L2、L3常量，L4闪烁，当电池完全充满时，四颗灯常亮。控制按钮109用于控制照明LED108的开关，以及在非充电阶段显示电量的开关，同时可用于控制升压系统的开关。
当USB输入端口101与外部电源断开，系统需要单独给电子设备充电时，按一下按钮109，系统会自动显示后备电池111的电量，持续显示5秒钟，同时如果后备电池111的电量大于10%，则升压系统开始工作，通过USB输出口118为外部电子设备充电。当外设充电完成后升压系统会停止工作，自动进入待机状态，STB输出低电平，关闭开关管117，从而获得极低的待机功耗。当外设发生过载甚至短路时STB也会自动输出低电平以关闭开关管117，并且每隔5秒打开一次，持续约1ms用于侦测过载或者短路状态是否消除，如果已消除，则恢复正常工作，如果未消除，则自动进入下个循环，以保护整个后备电源系统。扩展驱动管116与控制芯片200内置的驱动管并联，用于提高给外设充电的电流。
图2为控制芯片200的内部框图。芯片内部分为五个功能模块，分别是电量检测、手电控制、按钮信号检测、充电控制和升压环路控制。电量检测电路205根据检测到的后备电池电量，分别控制开关管201～204的状态，从而使得外部四个LED显示灯处于常亮或者闪烁状态，以对应相应的电池电量。手电控制电路206在接收到按钮要打开手电照明的信号224后，打开照明开关208， 并通过调节压控电阻207的阻值，使得照明LED的电流为固定值(50mA)，当按钮信号224要求关闭手电时，206会关闭照明LED驱动管208。
充电控制电路214用于驱动充电功率管215以获得恒定的电流给后备电池充电，同时它还通过驱动缓冲器227来驱动外部的功率管，使得用户可以根据需要来增加后备电池的充电电流。升压环路控制模块216通过反馈电压VFB经过内部误差放大器和比较器及控制逻辑来控制输出驱动信号的占空比，即开关管219的导通占空比，从而使输出电压稳定在设定的值，同时它还经过驱动放大器218来驱动外部的开关管，使得用户可以根据需要来增加给外设充电的电流。电流侦测电阻220用于侦测开关管219的峰值电流，以便进行逐周期的过流保护和电流环路的采样，保证系统的稳定性。当外设充电完成时，升压系统自动关闭，进入待机状态。此外升压控制模块还会通过驱动缓冲器217输出控制信号STB，以便在外设充电结束或者发生过载、短路等情况时，切断外设与后备电源的连接，从而保护后备电源系统。
按钮信号检测电路211用于根据用户输入的按钮信号来决手电照明、电量检测、升压系统等的开关。在充电阶段即EN为高电平时，电量检测模块连续工作、升压系统被禁用，二者均不受按钮控制；此时按钮只控制手电照明，连按两下开启，再连按两下则关闭。在非充电阶段，即EN为低电平时，按一下按钮，则电量显示5秒，且升压系统开始工作；连按两下开启照明，再连按两下则关闭；长按3秒则关闭升压系统。
本实用新型提供的额后备电源可单独为手机等电子设备充电，也可以通过直流源为自身的后备电池和外部电子设备进行充电；此外该后备电源系统还具有后备电池的电量显示功能及LED手电照明功能。它包括充电管理系统、升压系统、按钮控制系统、LED照明驱动四个部分。其中所述充电管理系统用于给后备电池充电，也可同时给外部电子设备的电池充电，该充电管理系统采用涓流，大电流，恒压三段式充电，在电池电压过低时先用小电流充电，以延长电池寿命，当电池电压升高到一定值时，开始以大电流充电，以缩短充电时间， 同时具有电池电量显示功能，可通过4颗LED显示灯来显示电量，当电池快要充满时采用恒压充电方法，使得电池可以充满；所述升压系统用于单独给外部电子设备充电；所述按钮控制系统用于通过按键来控制手电筒的开关、升压系统的开关、电池电量显示及进入待机模式等功能。
进一步的，在充电管理系统中会对充电进行智能控制，当检测到外部电源供电能力不足时，自动关闭外部充电管而改由内部充电管单独供电。
进一步的，在外部电源给内置电池充电时，若检测到由手机等外部电子设备插入时，自动关闭给内置电池充电，而单独给手机优先供电，当手机充满时，自动切换回来给内置电池充电。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种带智能充电控制的后备电源控制系统，其特征在于，所述后备电源控制系统包括：
控制芯片，USB输入端口、USB输出端口、升压系统和后备电池；其中，
USB输入端口与控制芯片连接，控制芯片分别与升压系统的输入端和后备电池连接，升压系统的输出端与USB输出端口连接。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，
所述控制芯片包括：VCC引脚、L1～L4引脚、KEY引脚、GND引脚、STB引脚、VFB引脚、EXT引脚、LX引脚、BTP引脚、CH_EXT引脚和CE引脚；
其中，VCC为芯片的电源脚及给后备电池充电的输入脚；L1～L4为电池电量显示引脚；KEY为按钮控制引脚；GND为地；STB为升压系统待机引脚；VFB为升压系统的反馈引脚；EXT为升压系统的驱动扩展引脚；LX为电流采样引脚；BTP为后备电池引脚；CH_EXT为后备电池充电的驱动扩展引脚；CE为手机插入识别引脚；
USB输入端口的正极与第一二极管、第二二极管的正极相连接，USB输入端口的负极接地；第一二极管的负极接第一电容的正极板和LED显示灯（104）、LED显示灯（105）、LED显示灯（106）、LED显示灯（107）的正极及控制芯片的VCC引脚，同时第一二极管的负极接扩展驱动PNP管的发射极，第一电容的负极板接地；LED显示灯（104）、LED显示灯（105）、LED显示灯（106）、LED显示灯（107）的负极分别接控制芯片的L1、L2、L3、L4引脚；扩展驱动PNP管的基极接第一电阻的一端，第一电阻的另一端接控制芯片的CH_EXT引脚，扩展驱动PNP管的集电极接电池的正极及第一电感的一端，并扩展驱动PNP管的集电极与控制芯片的BTP引脚相连接；电池的负极接地；第一电感的另一端接第三二极管的正极和扩展驱动NMOS管的漏极；第三二极管的负极接第二二极管的负极以及第二电容的正极板和第二电阻的一端，同时第三二极管的负极与USB输出口的正极相连接，第二电容的负极板接地；第二 电阻的另一端接第三电阻的一端和控制芯片的VFB引脚，第三电阻的另一端接地；扩展NMOS驱动管的栅极接控制芯片的EXT引脚，扩展NMOS驱动管的源极接第四电阻的一端及控制芯片的LX引脚，第五电阻的另一端地；
USB输出口的负极接NMOS开关管的漏极及控制芯片的CE引脚，NMOS开关管的栅极接控制芯片的STB引脚，NMOS开关管的源极接地；控制按钮的一端接的KEY引脚，控制按钮的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述控制芯片还包括LED照明灯，所述控制芯片还包括：LED引脚；
LED照明灯的正极接控制芯片的LED引脚，LED照明灯的负极接地。
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2013
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Cited By (2)
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