CN205355934U - 电源管理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电源管理装置，包括开关管驱动器、第一开关管、第二开关管、电源管理器、DC-DC转换器和控制开关，第一开关管的输入端连接电池，控制端连接开关管驱动器，输出端连接电源管理器和DC-DC转换器；第二开关管的输入端连接外部适配器，控制端连接开关管驱动器，输出端连接电源管理器和DC-DC转换器；开关管驱动器分别连接外部适配器和电池，获取外部适配器和电池的输出电压并控制第一开关管和第二开关管导通或截止，电源管理器连接控制开关和DC-DC转换器，接收控制开关的开启信号或关断信号输出使能信号控制DC-DC转换器工作，DC-DC转换器连接被供电设备；实现外部适配器和电池之间供电的自动切换。

Description

电源管理装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别是涉及一种电源管理装置。

背景技术

目前常用的供电方式通常包括外部供电和内部供电，外部供电是指通过适配器接入市电供电，内部供电是指由电池供电。大部分设备采用的供电装置一般同时包括外部适配器和电池，支持外部供电和内部供电两种方式。传统的供电装置通常需要人工在外部适配器与电池之间进行选择连接，耗费人力。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能实现市电供电正常情况下自动开机、减少人力损耗的电源管理装置。

一种电源管理装置，包括开关管驱动器、第一开关管、第二开关管、电源管理器、DC-DC转换器和控制开关，所述第一开关管的输入端连接电池，所述第一开关管的控制端连接所述开关管驱动器，所述第一开关管的输出端分别连接所述电源管理器和所述DC-DC转换器，所述第二开关管的输入端连接外部适配器，所述第二开关管的控制端连接所述开关管驱动器，所述第二开关管的输出端分别连接所述电源管理器和所述DC-DC转换器，所述开关管驱动器分别连接所述外部适配器和所述电池，所述电源管理器分别连接所述控制开关和所述DC-DC转换器，所述DC-DC转换器连接被供电设备；

所述开关管驱动器分别获取所述外部适配器的输出电压和所述电池的输出电压，并输出第一控制信号至所述第一开关管，输出第二控制信号至所述第二开关管，使所述第二开关管在所述第一开关管导通时关断，在所述第一开关管关断时导通，所述第一开关管或所述第二开关管的输出端输出电压至所述电源管理器和所述DC-DC转换器；所述控制开关输出开启信号或关断信号至所述电源管理器，所述电源管理器输出使能信号至所述DC-DC转换器，所述DC-DC转换器对接入的电压进行转换后输出至所述被供电设备。

上述电源管理装置，开关管驱动器获取外部适配器和电池的输出电压后，输出第一控制信号至第一开关管，输出第二控制信号至第二开关管，从而控制第一开关管导通、第二开关管截止，此时，采用第一开关管连接的电池为电源管理器和DC-DC转换器供电；或者控制第一开关管截止、第二开关管导通，此时，采用第二开关管连接的外部适配器为电源管理器和DC-DC转换器供电。控制开关输出开启信号或关断信号至电源管理器，控制连接电源管理器的DC-DC转换器工作或不工作，从而控制电源管理装置是否为被供电设备供电。因此，可以实现外部适配器与电池的自动切换，无需工作人员至现场操作，节省人力耗费。

附图说明

图1为一实施例中本实用新型电源装置的电路图；

图2为一实施例中开关机时序图；

图3为一实施例中软件关机时序图；

图4为一实施例中自动开机的上电时序图；

图5为一应用例中的电源管理流程图。

具体实施方式

参考图1，本实用新型一实施例中的电源管理装置，包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、开关管驱动器110、电源管理器130、DC-DC转换器150和控制开关170，第一开关管Q1的输入端连接电池BatteryPower，第一开关管Q1的控制端连接开关管驱动器110，第一开关管Q1的输出端分别连接电源管理器130和DC-DC转换器150，第二开关管Q2的输入端连接外部适配器ExternalPower，第二开关管Q2的控制端连接开关管驱动器110，第二开关管Q2的输出端分别连接电源管理器130和DC-DC转换器150。开关管驱动器110分别连接外部适配器ExternalPower和电池BatteryPower，电源管理器130分别连接DC-DC转换器150和控制开关170，DC-DC转换器150连接被供电设备。

开关管驱动器110分别获取外部适配器ExternalPower的输出电压和电池BatteryPower的输出电压，并输出第一控制信号至第一开关管Q1，输出第二控制信号至第二开关管Q2，使第二开关管Q2在第一开关管Q1导通时关断，在第一开关管Q1关断时导通，第一开关管Q1或第二开关管Q2的输出端输出电压至电源管理器130和DC-DC转换器150。控制开关170输出开启信号或关断信号至电源管理器130，电源管理器130输出使能信号至DC-DC转换器150，DC-DC转换器150对接入的电压进行转换后输出至被供电设备。

第一开关管Q1导通、第二开关管Q2截止时，由电池BatteryPower的输出电压为电源管理器130和DC-DC转换器150供电；第一开关管Q1截止、第二开关管Q2导通时，由外部适配器ExternalPower的输出电压为电源管理器130和DC-DC转换器150供电。控制开关170输出开启信号至电源管理器130时，电源管理器130输出的使能信号使DC-DC转换器150工作，对应电源管理装置的开机状态；控制开关170输出关断信号至电源管理器130时，电源管理器130输出的使能信号使DC-DC转换器150停止工作，对应电源管理装置的关机状态。通过开关管驱动器110根据外部适配器ExternalPower的输出电压和电池BatteryPower的输出电压控制第一开关管Q1导通或第二开关管Q2导通，可以实现外部适配器ExternalPower和电池BatteryPower之间的无时延自动切换。

开关管驱动器110可以通过比较外部适配器ExternalPower的输出电压和电池BatteryPower的输出电压的大小，并根据比较结果输出第一控制信号和第二控制信号。本实施例中，外部适配器ExternalPower提供的电压为12V，电池BatteryPower提供的电压为4.7V。开关管驱动器110比较得到外部适配器ExternalPower的输出电压高于电池BatteryPower的输出电压时，表明当外部适配器ExternalPower插入该电源管理装置中，开关管驱动器110输出第一控制信号控制第一开关管Q2截止，第二开关管Q1导通，电源管理装置由外部适配器ExternalPower供电。当外部适配器ExternalPower的输出电压低于电池BatteryPower的输出电压，表明外部适配器ExternalPower没有插入电源管理装置，开关管驱动器110输出第一控制信号控制第一开关管Q2导通，第二开关管Q1截止，电源管理装置由电池BatteryPower供电。具体地，开关管驱动器110可以采用现有的技术实现电压的比较，例如可以采用比较器。

在其中一实施例中，第一开关管Q1为第一MOS管，第二开关管Q2为第二MOS管，开关管驱动器110为MOS管驱动器，MOS管驱动器分别连接外部适配器ExternalPower、电池BatteryPower、第一开关管Q1的控制端和第二开关管Q2的控制端。其中，第一MOS管的漏极为第一开关管Q1的输入端，第一MOS管的栅极为第一开关管Q1的控制端，第一MOS管的源极为第一开关管Q1的输出端。第二MOS管的漏极为第二开关管Q1的输入端，第二MOS管的栅极为第二开关管Q1的控制端，第二MOS管的源极为第二开关管Q1的输出端。

具体地，本实施例中，MOS管驱动器内置比较器，用以实现电压的比较。更具体地，本实施例中，第一MOS管和第二MOS管均为N沟道增强型MOS管。

在其中一实施例中，参考图1，电源管理器130采用电源管理芯片。电源管理芯片的电源端VCC连接第一开关管Q1的输出端和第二开关管Q2的输出端，第一开关管Q1的输出端输出的电压或第二开关管Q2的输出端输出的电压给电源管理芯片供电。电源管理芯片的使能电平控制端连接控制开关170，电源管理芯片的使能端EN连接DC-DC转换器150，电源管理芯片的使能电平控制端可以接收控制开关170输出的开启信号或关断信号，在接收到开启信号时，电源管理芯片的使能端EN为高电平，从而控制DC-DC转换器150工作；在接收到关断信号时，电源管理芯片的使能端EN为低电平，从而控制DC-DC转换器150不工作。

在其中一实施例中，DC-DC转换器150采用DC/DC转换芯片。参考图1，DC/DC转换芯片的电源端VCC分别连接第一开关管Q1的输出端和第二开关管Q2的输出端，第一开关管Q1的输出端输出的电压或第二开关管Q2的输出端输出的电压给DC/DC转换芯片供电。DC/DC转换芯片的使能端EN连接电源管理芯片的使能端EN，因此DC/DC转换芯片的使能状态与电源管理芯片的使能状态相同，电源管理芯片可以控制DC/DC转换芯片的输出。

在其中一实施例中，参考图1，控制开关170包括按键Switch_key，按键Switch_key的一端接地，另一端连接电源管理器130。本实施例中，电源管理芯片的使能电平控制端包括SW脚，按键Switch_key的另一端连接电源管理芯片的SW脚。按键Switch_key输出开启信号或关断信号至电源管理器130。因此，可以通过按键控制DC-DC转换器150工作或不工作，实现硬件控制电源管理装置的开关机。

本实施例中，当用户按下按键时，按键两端接通，相当于将电源管理芯片的SW脚接地，给SW脚一个低电平。电源管理芯片检测SW脚，当低电平(小于0.8V)输入SW脚并持续32ms以上时，电源管理芯片将会翻转电源管理芯片的使能端EN的高低电平状态，从而控制DC/DC转换芯片的使能端EN，达到控制DC/DC转换芯片的输出。具体地，当电源管理装置处于不工作状态时，电源管理芯片的使能端EN和DC/DC转换芯片的使能端EN都处于低电平状态，这时按下按键Switch_key持续32ms以上，电源管理芯片的SW脚检测到持续32ms以上的低电平时，就会拉高电源管理芯片和DC/DC转换芯片的使能端EN，使电源管理装置上电开机。当电能管理装置处于工作状态时，电源管理芯片和DC/DC转换芯片的使能端EN处于高电平状态，这时按下按键Switch_key持续32ms以上，电源管理芯片的SW脚检测到32ms以上的低电平，将会拉低电源管理芯片和DC/DC转换芯片的使能端EN，使电能管理装置完成关机状态。为按键Switch_key开关机时序图如图2所示，t_on1为电源管理装置非工作状态下的按键时间，t_off1为电源管理装置工作状态下的按键时间。

在其中一实施例中，控制开关170还包括连接电源管理器130的微处理器U2，微处理器U2输出关断信号至电源管理器130。本实施例中，微处理器U2设有off脚，电源管理芯片设有Kill脚，微处理器U2的off脚连接电源管理芯片的Kill脚。因此，通过微处理器U2输出关断信号可以实现对电源管理装置的软件关机，实现无人值守，省去人为到现场调试开机的麻烦。

具体地，当微处理器U2的off脚输出低电平(小于0.3V)，而电源管理芯片的Kill脚检测到持续60us以上的低电平(小于0.8V)时，电源管理芯片和DC/DC转换芯片的使能端EN会被拉低，从而实现电源管理装置的关机功能。因此采用现有的技术设计相应的应用软件到微处理器U2，实现软件关机功能。软件关机时序图如图3所示，t_off2为Kill脚持续低电平的时间。

在其中一实施例中，电源管理装置还包括第三开关管Q3、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，第一电阻R1和第二电阻R2串联，且公共端连接第三开关管R3的控制端，第一电阻R1另一端连接电源管理器130，本实施例中具体为连接电源管理芯片的电源端VCC，第二电阻R2另一端接地。第三开关管Q3的输入端连接外部适配器ExternalPower，第三开关管Q3的输出端连接电源管理器130。第三电阻R3一端连接第三开关管Q3的输出端，另一端接地。本实施例中，电源管理芯片设有ON脚，第三开关管Q3的输出端具体可连接ON脚。第三开关管Q3可以为防止漏电压对电源管理芯片的ON脚进行干扰，并使外部适配器ExternalPower的输出电压进入到电源管理芯片的ON脚，实现在外部适配器ExternalPower供电情况下，电源管理装置的自动开机。

本实施例中，当电源管理装置处于关机状态，而电源管理芯片的ON脚有一个持续时间大于32ms的高电平(大于0.8V)输入后，该电源管理芯片的使能端EN脚为高电平，具体为3V。由于电源管理芯片的使能端EN与DC/DC转换芯片的使能端EN连在一起，所以电源管理芯片的使能端EN拉高到3V时，DC/DC转换芯片的使能端EN也将拉高到3V，这时DC/DC转换芯片将处于工作状态，转换出被供电设备所需的供电电压。具体地，当外部适配器ExternalPower插入该系统后，第二开关管Q2导通，这时第三开关管Q3的输入端的电压为外部适配器ExternalPower的输出电压。外部适配器ExternalPower的输出电压通过第二开关管Q2后再经过的第一电阻R1和第二电阻R2分压进入第三开关管Q3的控制端，此时第三开关管Q3输入端的电压高于控制端的电压，第三开关管处于饱和导通状态，外部适配器ExternalPower的输出电压就会通过第三开关管Q3进入电源管理芯片的ON脚，实现电源管理装置的自动开机。自动开机的上电时序如图4所示，其中，t_on2为ON脚持续高电平的时间。

具体地，本实施例中，第三开关管为PNP三极管。第三开关管Q3的输入端为PNP三极管的发射极，第三开关管Q3的控制端为PNP三极管的基极，第三开关管Q3的输出端为PNP三极管的集电极。

上述电源管理装置，开关管驱动器110获取外部适配器ExternalPower和电池BatteryPower的输出电压后，输出第一控制信号至第一开关管Q1，输出第二控制信号至第二开关管Q2，从而控制第一开关管Q1导通、第二开关管Q2截止，此时，采用第一开关管Q1连接的电池BatteryPower为电源管理器130和DC-DC转换器150供电；或者控制第一开关管Q1截止、第二开关管Q2导通，此时，采用第二开关管Q2连接的外部适配器ExternalPower为电源管理器130和DC-DC转换器150供电。控制开关170输出开启信号或关断信号至电源管理器130，控制连接电源管理器130的DC-DC转换器150工作或不工作，从而控制电源管理装置是否为被供电设备的供电。因此，可以实现外部适配器ExternalPower与电池BatteryPower的自动切换，无需工作人员至现场操作，节省人力耗费。

上述电源管理装置可应用于CORS(ContinuouslyOperatingReferenceStation，连续运行参考站系统)接收机的供电时，参考图5，为一应用例中的电源管理流程图。通过使用上述电源管理装置，可以真正实现CORS接收机的供电自我管理，省去人工维护，无人值守，从而提高了CORS接收机的稳定性，为CORS接收机长久的持续性运行提供了一个稳定可靠的硬件系统。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (7)

1.一种电源管理装置，其特征在于，包括开关管驱动器、第一开关管、第二开关管、电源管理器、DC-DC转换器和控制开关，所述第一开关管的输入端连接电池，所述第一开关管的控制端连接所述开关管驱动器，所述第一开关管的输出端分别连接所述电源管理器和所述DC-DC转换器，所述第二开关管的输入端连接外部适配器，所述第二开关管的控制端连接所述开关管驱动器，所述第二开关管的输出端分别连接所述电源管理器和所述DC-DC转换器，所述开关管驱动器分别连接所述外部适配器和所述电池，所述电源管理器分别连接所述控制开关和所述DC-DC转换器，所述DC-DC转换器连接被供电设备；

所述开关管驱动器分别获取所述外部适配器的输出电压和所述电池的输出电压，并输出第一控制信号至所述第一开关管，输出第二控制信号至所述第二开关管，使所述第二开关管在所述第一开关管导通时关断，在所述第一开关管关断时导通，所述第一开关管或所述第二开关管的输出端输出电压至所述电源管理器和所述DC-DC转换器；所述控制开关输出开启信号或关断信号至所述电源管理器，所述电源管理器输出使能信号至所述DC-DC转换器，所述DC-DC转换器对接入的电压进行转换后输出至所述被供电设备。

2.根据权利要求1所述的电源管理装置，其特征在于，所述第一开关管为第一MOS管，所述第二开关管为第二MOS管，所述开关管驱动器为MOS管驱动器。

3.根据权利要求2所述的电源管理装置，其特征在于，所述第一MOS管和所述第二MOS管均为N沟道增强型MOS管。

4.根据权利要求1所述的电源管理装置，其特征在于，所述控制开关包括按键，所述按键的一端接地，另一端连接所述电源管理器，所述按键输出所述开启信号或所述关断信号至所述电源管理器。

5.根据权利要求4所述的电源管理装置，其特征在于，所述控制开关还包括连接所述电源管理器的微处理器，所述微处理器输出所述关断信号至所述电源管理器。

6.根据权利要求1所述的电源管理装置，其特征在于，还包括第三开关管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻和所述第二电阻串联，且公共端连接所述第三开关管的控制端，所述第一电阻另一端连接所述电源管理器，所述第二电阻另一端接地，所述第三开关管的输入端连接所述外部适配器，所述第三开关管的输出端连接所述电源管理器，第三电阻一端连接所述第三开关管的输出端，另一端接地。

7.根据权利要求6所述的电源管理装置，其特征在于，所述第三开关管为PNP三极管。