CN204334042U - 电源管理控制装置 - Google Patents

Abstract

一种电源管理控制装置，包括电压输入接口、按键控制电路、电压比较电路、第一电阻、第二电阻和控制开关，通过第一电阻和第二电阻对电压输入接口接入的电压进行分压采样。按键控制电路在第二电阻两端的电压小于预设的电压阈值时，输出按键控制信号至电压比较电路。电压比较电路在第二电阻两端的电压大于或等于电压阈值，或者接收到按键控制信号时，发送驱动信号至控制开关。控制开关在接收到驱动信号时导通，控制电源开启并输出电压至第一电阻和第二电阻的公共端。在电压输入接口接入的电压处于不同幅值时可采用对应的启动方式控制电源开启，提高了操作便利性，且通用性好、成本低。

Description

电源管理控制装置

技术领域

本实用新型涉及电源管理技术领域，特别是涉及一种电源管理控制装置。

背景技术

电源管理技术又称电源控制技术，现今已经广泛应用到工业、能源、交通、信息、航空、国防、教育等诸多领域。

传统的电源管理控制装置是采用嵌入式处理器专用的PMU(PowerManagement Unit，电源管理单元)管理芯片中高度整合的电源控制方式对电池进行控制管理，在接收到启动命令后控制电源输出电压。PMU管理芯片一般是针对特定处理器设计，通用性差，且若出现故障则会导致电源无法启动。传统的电源控制装置存在操作不便的缺点。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种可提高操作便利性的电源管理控制装置。

一种电源管理控制装置，包括电压输入接口、按键控制电路、电压比较电路、第一电阻、第二电阻和控制开关，所述电压输入接口连接电源，用于接入外部电压；所述第一电阻和第二电阻串联，且公共端连接所述电源和电压比较电路，所述第一电阻另一端连接所述电压输入接口，所述第二电阻另一端接地；所述按键控制电路连接所述电压比较电路，所述电压比较电路连接所述控制开关的控制端，所述控制开关的输入端连接所述电源，输出端接地；

所述电压比较电路在所述第二电阻两端的电压大于或等于预设的电压阈值，或接收到按键控制信号时，发送驱动信号至所述控制开关；

所述按键控制电路用于在所述第二电阻两端的电压小于所述电压阈值时输出所述按键控制信号至所述电压比较电路；

所述控制开关在接收到所述驱动信号时导通，控制所述电源开启并输出电压至所述第一电阻和第二电阻的公共端。

上述电源管理控制装置，通过第一电阻和第二电阻对电压输入接口接入的电压进行分压采样。按键控制电路在第二电阻两端的电压小于预设的电压阈值时，输出按键控制信号至电压比较电路。电压比较电路在第二电阻两端的电压大于或等于电压阈值，或者接收到按键控制信号时，发送驱动信号至控制开关。控制开关在接收到驱动信号时导通，控制电源开启并输出电压至第一电阻和第二电阻的公共端。在电压输入接口接入的电压处于不同幅值时均可采用对应的启动方式控制电源开启，提高了操作便利性，且通用性好、成本低。

附图说明

图1为一实施例中电源管理控制装置的结构图；

图2为另一实施例中电源管理控制装置的结构图；

图3为一实施例中电源管理控制装置的原理图。

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。在下面的描述中阐述了很多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很多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改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

一种电源管理控制装置，如图1所示，包括电压输入接口VBAT、按键控制电路110、电压比较电路120、第一电阻R10、第二电阻R11和控制开关130。

电压输入接口VBAT连接电源200，用于接入外部电压。第一电阻R10和第二电阻R11串联，且公共端连接电源200和电压比较电路120，第一电阻R10另一端连接电压输入接口VBAT，第二电阻R11另一端接地。按键控制电路110连接电压比较电路120，电压比较电路120连接控制开关130的控制端，控制开关的输入端连接电源200，输出端接地。电源200可以是开关电源等。

电压输入接口VBAT具体可连接外部电池包，接入外部电池包输出的电压。电源200在控制开关130导通时，接收到外部电池包输出的电压并开启。可通过调整第一电阻R10和第二电阻R11的阻值设定电源200的启动电压，在电压输入接口VBAT接入的电压大于或等于启动电压时，第二电阻R11两端的电压大于或等于电压比较电路120内部设置的电压阈值。

电压比较电路120在第二电阻R11两端的电压大于或等于电压阈值时，发送驱动信号至控制开关130。按键控制电路110在第二电阻R11两端的电压小于电压阈值时，输出按键控制信号至电压比较电路120。

具体地，可以是手动控制按键控制电路110发送按键控制信号至电压比较电路120，若电源200没有开启，则说明电压输入接口VBAT的电压小于电源200的启动电压，第二电阻R11两端的电压小于电压阈值，操作人员手动发送按键控制信号。也可以是将按键控制电路110连接外部电压检测装置，若外部电压检测装置检测到电压输入接口VBAT的电压小于电源200的启动电压，发送控制指令至按键控制电路110，控制按键控制电路110发送按键控制信号，无需人员操作。

电压比较电路120在接收到按键控制电路110发送的按键控制信号后，同样发送驱动信号至控制开关130。控制开关130在接收到驱动信号时导通，控制电源200开启，并输出电压至第一电阻R10和第二电阻R11的公共端。

若电压输入接口VBAT的电压小于电源200的启动电压，通过按键控制电路110发送按键控制信号使控制开关130导通后，由于电源200输出电压至第一电阻R10和第二电阻R11的公共端，使第二电阻R11两端的电压被拉高。在按键控制电路110停止发送按键控制信号后，电压比较电路120同样可发送驱动信号至控制开关130，使控制开关130导通。

上述电源管理控制装置，通过第一电阻R10和第二电阻R11对电压输入接口VBAT接入的电压进行分压采样。按键控制电路110在第二电阻两端R11的电压小于预设的电压阈值时，输出按键控制信号至电压比较电路120。电压比较电路120在第二电阻R11两端的电压大于或等于电压阈值，或者接收到按键控制信号时，发送驱动信号至控制开关130。控制开关130在接收到驱动信号时导通，控制电源200开启，并输出电压至第一电阻R10和第二电阻R11的公共端。在电压输入接口VBAT接入的电压处于不同幅值时可采用对应的启动方式控制电源200开启，提高了操作便利性，且通用性好、成本低。

上述电源管理控制装置使电源控制的方式更多样化，开启电压范围更宽，增大了电源系统功率的利用率，降低了电源系统的功耗。同时增大了整个电源系统的散热能力，降低了电源系统的发热量。

在其中一个实施例中，如图2所示，电源管理控制装置还包括单片机控制电路140，单片机控制电路140连接第一电阻R10和第二电阻R11的公共端，用于在接收到单片机指令后发送单片机控制信号至电压比较电路120，使电压比较电路120停止发送驱动信号至控制开关130。

单片机控制电路140具体可与外部单片机控制装置连接，外部单片机控制装置对给电压输入接口VBAT输送电压的电池包进行检测，判断电池包的输出电压是否小于预设的报警阈值，报警阈值具体可根据电池包的类型进行调整。若电池包的输出电压小于报警阈值，则外部单片机控制装置发送单片机指令至单片机控制电路140，单片机控制电路140接收到单片机指令后发送单片机控制信号至电压比较电路120，控制电压比较电路120停止发送驱动信号，从而关闭电源200，避免损坏电池包。

在其中一个实施例中，如图3所示，按键控制电路110包括按键和第一开关管Q1，按键的一端KEY-1连接电压输入接口VBAT，另一端KEY-2连接第一开关管Q1的控制端，第一开关管Q1的输入端连接电压比较电路120，输出端接地。第一开关管Q1在按键闭合时导通，发送按键控制信号至电压比较电路120，本实施例中按键控制信号为低电平信号。

按键可采用手动按键，通过操作人员手动按下导通，也可以是采用控制按键，接收到控制指令后导通。

进一步地，按键控制电路还包括第三电阻R6和第四电阻R7。第三电阻R6一端连接第一开关管Q1的控制端，另一端接地；按键通过第四电阻R7与电压输入端口VBAT连接。在按键导通时，通过第三电阻R6和第四电阻R7对电压输入端口VBAT接入的电压进行分压，降低输送至第一开关管Q1的电压，避免电压过高损坏第一开关管Q1。

此外，按键控制电路110还可包括稳压管D3和第一电容C3，稳压管D3的阴极连接第一开关管Q1的控制端，稳压管D3的阳极接地。第一电容C3一端连接第一开关管Q1的控制端，另一端接地。第一开关管Q1具体可以是三极管或MOS管，本实施例中第一开关管Q1为N沟道MOS管，其栅极连接按键，漏极连接电压比较电路120，源极接地。

在其中一个实施例中，如图3所示，电压比较电路120包括电压比较器U1、分压组件、第五电阻R4、第六电阻R3和第七电阻R5。第五电阻R4和分压组件串联，且公共端连接电压比较器U1的反相输入端1IN-和按键控制电路110，具体与按键控制电路110中第一开关管Q1的输入端连接。第五电阻R4另一端连接电压输入端口VBAT，分压组件另一端接地。第六电阻R3和第七电阻R5串联，且公共端连接电压比较器U1的电源端VCC，第六电阻R3另一端连接电压输入接口VBAT，第七电阻R5另一端连接电压比较器U1的输出端1OUT。电压比较器U1的同相输入端1IN+连接第一电阻R10和第二电阻R11的公共端，电压比较器U1的输出端连接控制开关130的控制端，电压比较器U1的接地端接地。电压比较器U1在其同相输入端1IN+的电压大于或等于反相输入端1IN-的电压时，输出驱动信号至控制开关130的控制端，使控制开关130导通。

本实施例中分压组件包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1和第二二极管D2串联，且第一二极管D1的阳极连接第五电阻R4，第二二极管D2的阴极接地。可以理解，分压组件也可以是由电阻等其他分压元件组成。

通过调整第一电阻R10和第二电阻R11的阻值，可设定电压比较器U1的同相输入端1IN+的电压。通过串联的第一二极管D1和第二二极管D2，可设定电压比较器反相输入端的电压，第一二极管D1和第二二极管D2的正向导通压降即为用作电压比较器U1进行判断的电压阈值。

在电压输入接口VBAT接入的电压大于或等于电源200的启动电压时，按键控制电路110中的按键未按下，第一开关管Q1不导通，电压比较器U1的反相输入端1IN-的电压为第一二极管D1和第二二极管D2的正向导通压降。电压比较器U1的同相输入端1IN+的电压为第一电阻R10和第二电阻R11分压后第二电阻R11两端的电压，电压比较器U1的同相输入端1IN+的电压大于或等于反相输入端1IN-的电压，输出端1OUT输出驱动信号至控制开关130，使控制开关130导通，电源200开启。

在电压输入接口VBAT接入的电压小于电源200的启动电压时，按键控制电路110中的按键按下，第一开关管Q1导通，第一二极管D1和第二二极管D2的稳压作用被屏蔽，电压比较器U1的反相输入端1IN-的电压被拉低，电压比较器U1输出驱动信号至控制开关130，使控制开关130导通，电源200开启。在松开按键后，第一二极管D1和第二二极管D2再次起稳压作用，电压比较器U1的反相输入端1IN-的电平被拉高。由于电源200输出电压至第一电阻R10和第二电阻R11的公共端，将第二电阻R11两端的电压拉高，使电压比较器U1的同相输入端1IN+的电压仍高于反相输入端1IN-的电压，电压比较器U1继续输出驱动信号至控制开关130，使控制开关130仍然导通。

控制开关130具体可以采用三极管或MOS管，本实施例中控制开关130包括N沟道MOS管Q2，电压比较器U1输出的驱动信号为高电平信号。N沟道MOS管Q2的栅极连接电压比较器U1的输出端1OUT，漏极连接电源200，源极接地。N沟道MOS管Q2的栅极接收到电压比较器U1输出的高电平信号时导通，控制电源200开启。

在其中一个实施例中，电压比较电路120还包括三端稳压二极管Z1、第八电阻R1和第九电阻R2，第八电阻R1和第九电阻R2串联，且公共端连接三端稳压二极管Z1的参考端，第八电阻R1另一端连接三端稳压二极管Z1的阴极，第九电阻R2另一端接地。三端稳压二极管Z1的阴极连接第六电阻R3和第七电阻R5的公共端，三端稳压二极管Z1的阳极接地。通过调整第八电阻R1和第九电阻R2的阻值可控制三端稳压二极管Z1的导通电压。

由于电压输入接口VBAT接入的电压会不停的变动，导致电压比较器U1的电源电压不稳定，有可能超出电压比较器U1的正常工作电压范围。利用三端稳压二极管Z1进行稳压，可以将电压比较器U1的电源电压限定在正常范围内。当电压比较器U1的电源电压超出正常工作电压范围时，三端稳压二极管Z1的参考端电压升高至导通电压，使三端稳压二极管Z1导通，三端稳压二极管Z1的阴极输出电压降低，从而达到稳压的目的，避免电压过高损坏电压比较器U1。

此外，电压比较电路120还可包括第二电容C1和第三电容C2，第二电容C1一端连接电压比较器U1的电源端VCC，另一端接地，第二电容C1对接入电压比较器U1的电源端VCC的电压进行滤波。第三电容C2一端连接电压比较器U1的反相输入端1IN-，另一端接地，第三电容C2对接入电压比较器U1的反相输入端1IN-接入的信号进行滤波。

在其中一个实施例中，单片机控制电路140包括第二开关管Q3、第三二极管D5和第十电阻R12，第二开关管Q3的输入端连接第一电阻R10和第二电阻R11的公共端，第二开关管Q3的输出端接地，第二开关管Q3的控制端通过第十电阻R12与第三二极管D5的阴极连接，第三二极管D5的阳极用于连接外部单片机控制装置的控制端POWER-CON连接，接收单片机指令。第二开关管Q3可以是三极管或MOS管，本实施例中第二开关管Q3同样采用N沟道MOS管，其栅极连接第十电阻R12，漏极连接第一电阻R10和第二电阻R11的公共端，源极接地。单片机指令为高电平，单片机控制信号为低电平。

在第三二极管D5的阳极接收到单片机指令后第二开关管Q3导通，发送低电平信号至电压比较器U1的同相输入端1IN+，将同相输入端1IN+的电平拉低，控制电压比较电路120停止发送驱动信号。由于此时将电压比较器U1的同相输入端1IN+的电压拉低，无论第二电阻R11两端的电压是否大于或等于电压阈值，或电压比较电路120是否接收到按键控制信号，电压比较电路120均不会输出驱动信号至控制开关130。

利用单片机控制电路140关闭电源200，同样提高了电源控制多样性，使得电源系统工作更稳定、可靠。

此外，电源管理控制装置还可包括电阻R9和电容C4，电压输入端口VBAT通过电阻R9与电源200连接，电容C4一端连接电压比较器U1的同相输入端1IN+，另一端接地。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电源管理控制装置，其特征在于，包括电压输入接口、按键控制电路、电压比较电路、第一电阻、第二电阻和控制开关，所述电压输入接口连接电源，用于接入外部电压；所述第一电阻和第二电阻串联，且公共端连接所述电源和电压比较电路，所述第一电阻另一端连接所述电压输入接口，所述第二电阻另一端接地；所述按键控制电路连接所述电压比较电路，所述电压比较电路连接所述控制开关的控制端，所述控制开关的输入端连接所述电源，输出端接地；

所述电压比较电路在所述第二电阻两端的电压大于或等于预设的电压阈值，或接收到按键控制信号时，发送驱动信号至所述控制开关；

所述按键控制电路用于在所述第二电阻两端的电压小于所述电压阈值时输出所述按键控制信号至所述电压比较电路；

所述控制开关在接收到所述驱动信号时导通，控制所述电源开启并输出电压至所述第一电阻和第二电阻的公共端。

2.根据权利要求1所述的电源管理控制装置，其特征在于，所述按键控制电路包括按键和第一开关管，所述按键一端连接所述电压输入接口，另一端连接所述第一开关管的控制端，所述第一开关管的输入端连接所述电压比较电路，输出端接地；所述第一开关管在所述按键闭合时导通，发送所述按键控制信号至所述电压比较电路。

3.根据权利要求2所述的电源管理控制装置，其特征在于，所述按键控制电路还包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻一端连接所述第一开关管的控制端，另一端接地；所述按键通过所述第四电阻与所述电压输入端口连接。

4.根据权利要求2所述的电源管理控制装置，其特征在于，所述按键控制电路还包括稳压管和第一电容，所述稳压管的阴极连接所述第一开关管的控制端，所述稳压管的阳极接地；所述第一电容一端连接所述第一开关管的控制端，另一端接地。

5.根据权利要求1所述的电源管理控制装置，其特征在于，所述电压比较电路包括电压比较器、分压组件、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述第五电阻和分压组件串联，且公共端连接所述电压比较器的反相输入端和所述按键控制电路，所述第五电阻另一端连接所述电压输入端口，所述分压组件另一端接地；所述第六电阻和第七电阻串联，且公共端连接所述电压比较器的电源端，所述第六电阻另一端连接所述电压输入接口，所述第七电阻另一端连接所述电压比较器的输出端；所述电压比较器的同相输入端连接所述第一电阻和第二电阻的公共端，所述电压比较器的输出端连接所述控制开关的控制端，所述电压比较器的接地端接地；

所述电压比较器在其同相输入端的电压大于或等于反相输入端的电压时，输出驱动信号至所述控制开关的控制端，使所述控制开关导通。

6.根据权利要求5所述的电源管理控制装置，其特征在于，所述分压组件包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和第二二极管串联，且所述第一二极管的阳极连接所述第五电阻，所述第二二极管的阴极接地。

7.根据权利要求5所述的电源管理控制装置，其特征在于，所述电压比较电路还包括三端稳压二极管、第八电阻和第九电阻，所述第八电阻和第九电阻串联，且公共端连接所述三端稳压二极管的参考端，所述第八电阻另一端连接所述三端稳压二极管的阴极，所述第九电阻另一端接地；所述三端稳压二极管的阴极连接所述第六电阻和第七电阻的公共端，所述三端稳压二极管的阳极接地。

8.根据权利要求5所述的电源管理控制装置，其特征在于，所述电压比较电路还包括第二电容和第三电容，所述第二电容一端连接所述电压比较器的电源端，另一端接地；所述第三电容一端连接所述电压比较器的反相输入端，另一端接地。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的电源管理控制装置，其特征在于，还包括单片机控制电路，所述单片机控制电路连接所述第一电阻和第二电阻的公共端，用于在接收到单片机指令后发送单片机控制信号至所述电压比较电路，使所述电压比较电路停止发送所述驱动信号至所述控制开关。

10.根据权利要求9所述的电源管理控制装置，其特征在于，所述单片机控制电路包括第二开关管、第三二极管和第十电阻，所述第二开关管的输入端连接所述第一电阻和第二电阻的公共端，所述第二开关管的输出端接地，所述第二开关管的控制端通过所述第十电阻与所述第三二极管的阴极连接，所述第三二极管的阳极用于接收所述单片机指令。