CN209823475U - 电池电源管理电路、系统电路及终端设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池电源管理电路、系统电路及终端设备，其中，电池电源管理电路包括外部电源连接端口、电池电源连接端口、应用电路供电端口、第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、PMOS管和电压比较器；电压比较器上设有输入端口、接地端口和复位端口；外部电源连接端口、第一二极管的输入端、第一电阻的一端和输入端口连接，第一二极管的输出端、PMOS管的S极、第二二极管的输出端和应用电路供电端口连接，第一电阻的另一端、第二电阻的一端、复位端口和PMOS管的G极连接，接地端口和第二电阻的另一端分别接地；电池电源连接端口、第二二极管的输入端和PMOS管的D极连接。本实用新型可解决PMOS管无法处于饱和导通状态的问题。

Description

电池电源管理电路、系统电路及终端设备

技术领域

本实用新型涉及到电源管理电路，特别是涉及到一种电池电源管理电路、系统电路及终端设备。

背景技术

电池电源管理电路用于在某一应用电路失去外部电源供电时，使该应用电路的供电切换为指定的电池电源供电，即可对应用电路提供持续的输入电源。

传统的电池电源管理电路虽然可在失去外部电源供电时，通过PMOS管使应用电路的供电切换为指定的电池电源供电，但是，在失去外部电源供电时，应用电路上的电流会通过电池电源管理电路反灌至外部电源，并在PMOS管的G极处产生一定大小的正电压，导致该PMOS管无法处于饱和导通状态。从而在应用电路的负载电流增大时，上述输入电源的电压就会出现瞬间跌落的现象，导致应用电路因供电电压不够而直接关机或死机。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种电池电源管理电路、系统电路及终端设备，可解决在失去外部电源供电时，应用电路上的电流反灌至外部电源导致的PMOS管无法处于饱和导通状态的问题。

本实用新型提出一种电池电源管理电路，包括：外部电源连接端口、电池电源连接端口、应用电路供电端口、第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、PMOS管和电压比较器；所述电压比较器上设有输入端口、接地端口和复位端口；

所述外部电源连接端口、所述第一二极管的输入端、所述第一电阻的一端和所述输入端口相互连接，所述第一二极管的输出端、所述PMOS管的S极、所述第二二极管的输出端和所述应用电路供电端口相互连接，所述第一电阻的另一端、所述第二电阻的一端、所述复位端口和所述PMOS管的G极相互连接，所述接地端口和所述第二电阻的另一端分别接地，所述电池电源连接端口、所述第二二极管的输入端和所述PMOS管的D极相互连接；

所述电压比较器用于在所述输入端口的电压低于预设电压阈值时，在所述复位端口输出低电平。

进一步的，所述外部电源连接端口用于连接外部直流电源。

进一步的，所述电池电源连接端口用于连接锂离子电池。

进一步的，还包括锂离子电池，所述电池电源连接端口与所述锂离子电池的正极连接。

进一步的，所述第一二极管为肖特基二极管。

进一步的，所述第一二极管的正向压降小于0.5V。

进一步的，所述第二二极管为肖特基二极管。

进一步的，所述第二二极管的正向压降小于0.5V。

本实用新型还提出一种终端设备，所述终端设备上设有所述的电池电源管理电路。

本实用新型还提出一种系统电路，所述系统电路包括所述的电池电源管理电路。

本实用新型的一种电池电源管理电路、系统电路及终端设备的有益效果为：通过所述电压比较器的输入端口和所述外部电源连接端口连接，所述电压比较器的复位端口和所述PMOS管的G极相互连接，并且所述电压比较器用于在所述输入端口的电压低于预设电压阈值时，在所述复位端口输出低电平；可在外部电源连接端口的电压低于预设电压阈值时，在所述复位端口输出低电平，使所述PMOS管的G极的电压被快速拉低到0V，进而使PMOS管处于饱和导通状态。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种电池电源管理电路的电路图。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“上述”“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在上述特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

参照图1，本实用新型实施例的一种电池电源管理电路，包括：外部电源连接端口VBUS、电池电源连接端口BATT、应用电路供电端口VSYS、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、PMOS管Q1和电压比较器U1；所述电压比较器U1上设有输入端口VCC、接地端口GND和复位端口RST；

所述外部电源连接端口VBUS、所述第一二极管D1的输入端、所述第一电阻R1的一端和所述输入端口VCC相互连接，所述第一二极管D1的输出端、所述PMOS管Q1的S极、所述第二二极管D2的输出端和所述应用电路供电端口VSYS相互连接，所述第一电阻R1的另一端、所述第二电阻R2的一端、所述复位端口RST和所述PMOS管Q1的G极相互连接，所述接地端口GND和所述第二电阻R2的另一端分别接地，所述电池电源连接端口BATT、所述第二二极管D2的输入端和所述PMOS管Q1的D极相互连接；

所述电压比较器U1用于在所述输入端口VCC的电压低于预设电压阈值时，在所述复位端口RST输出低电平。

所述外部电源连接端口VBUS用于连接外部直流电源。该外部直流电源可以是外部整流器整流后的输出电源、蓄电池等。所述电池电源连接端口用于连接锂离子电池，即本实用新型的一种电池电源管理电路可在外部直流电源电压低于预设电压阈值时，切换为锂离子电池供电；此外，所述电池电源连接端口也可以连接其他直流电源。所述应用电路供电端口VSYS用于连接其他应用了本实用新型的电池电源管理电路的外部电路，并且在所述应用电路供电端口VSYS进行对该外部电路供电。

本实用新型实施例的一种电池电源管理电路适用于外部直流电源和锂离子电池的电压均小于60V的情况。所述第一二极管D1为肖特基二极管；所述第二二极管D2为肖特基二极管。肖特基二极管具有开关频率高和正向压降低的优点。

值得注意的是，本实用新型的一种电池电源管理电路的应用中，外部电源连接端口VBUS接入的电源的电压大于电池电源连接端口BATT接入的电源的电压加上第一二极管D1的正向压降；即本实施例中，所述外部直流电源的电压大于需要大于所述锂离子电池的输出电压加上第一二极管D1的正向压降。

优选的，所述第一二极管D1的正向压降小于0.5V；所述第二二极管D2的正向压降小于0.5V。

本实施例中，电压比较器U1为三端电压比较器，其1号引脚为输入端口VCC，2号引脚为复位端口RST，3号引脚为接地端口GND。

本实施例中，所述外部直流电源的电压为5V，所述锂离子电池的输出电压为3.7V，所述第一电阻R1的阻值为1K，第二电阻R2的阻值为10K，所述电压比较器U1为4V电压比较器(4V为预设电压阈值，当输入端口VCC的电压低于4V时，复位端口RST输出低电平)。

本实用新型实施例的一种电池电源管理电路的工作原理如下：

1)当外部电源连接端口VBUS连接有外部直流电源，并且外部电源连接端口VBUS的电压为5V时，外部直流电源经过第一二极管D1对应用电路供电端口VSYS供电。

同时，因为第一二极管D1的正向压降小于0.5V，电池电源连接端口BATT的电压等于锂离子电池的输出电压为3.7V，所以应用电路供电端口VSYS的电压大于电池电源连接端口BATT的电压，第二二极管D2反向偏置电压下，第二二极管D2截止。

同时，电压比较器U1的输入端口VCC的电压为5V，大于它的检测电压4V，电压比较器U1的复位端口RST为开漏输出，电压比较器U1不影响PMOS管Q1的G极的电压。

同时，外部电源连接端口VBUS的电压经第一电阻R1和第二电阻R2的分压，使PMOS管Q1的G极的电压约等于4.5V，而此时PMOS管Q1的S极的电压大于4.5V，因此PMOS管Q1的V_GS大约在0～-0.5V之间，0～-0.5V小于PMOS管Q1导通的门限电压，PMOS管Q1截止。所以，当外部电源连接端口VBUS连接有外部直流电源，并且外部电源连接端口VBUS的电压为5V时，第二二极管D2和PMOS管Q1均截止，电池电源连接端口BATT连接的锂离子电池无需对应用电路供电端口VSYS供电，应用电路供电端口VSYS供电的电流也无法反灌至锂离子电池。

2)当外部电源连接端口VBUS连接的外部直流电源无电压输出时(外部电源连接端口VBUS的电压由5V降至0)，外部直流电源断开对应用电路供电端口VSYS供电的连接截止，切换为锂离子电池经过PMOS管Q1对应用电路供电端口VSYS供电。

具体的，外部直流电源无电压输出时，外部电源连接端口VBUS的电压为0，PMOS管Q1的G极的电压为0，并且通过第二二极管D2与电池电源连接端口BATT连接的S极的电压为3.2～3.7V，因此PMOS管Q1的V_GS大约为-3.2～-3.7V，使PMOS管Q1处于饱和导通状态，此时PMOS管Q1的导通电阻R_DS只有几十毫欧，使本实用新型的一种电池电源管理电路在切换为锂离子电池供电时，具有电路阻值小的特点。

其中，当外部电源连接端口VBUS与外部直流电源的连接断开，并且外部电源连接端口VBUS的电压低于4V(预设电压阈值)时，电压比较器U1内部的电压比较器启动，使电压比较器U1的复位端口输出低电平，从而直接将PMOS管Q1的G极电压拉低到0，进而使PMOS管Q1在外部电源连接端口VBUS的电压只跌落到4V时导通，切换为锂离子电池对应用电路供电端口VSYS供电，保证对应用电路供电端口VSYS供电的无缝隙切换管理。

而传统电源管理电路都没有电压比较器U1，采用传统电源管理电路将外部直流电源供电切换为锂离子电池供电时，其会因为二极管器件的PN结存在感应电容而发生的瞬间轻微漏电现象，使锂离子电池的电流会反灌至外部直流电源。

本实用新型实施例还提供了一种系统电路，所述系统电路包括所述的电池电源管理电路。该系统电路同样可解决在失去外部电源供电时，应用电路上的电流反灌至外部电源导致的PMOS管Q1无法处于饱和导通状态的问题。

本实用新型实施例还提供了一种终端设备，所述终端设备上设有所述的电池电源管理电路。该系统电路同样可解决在失去外部电源供电时，应用电路上的电流反灌至外部电源导致的PMOS管Q1无法处于饱和导通状态的问题。

以上上述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池电源管理电路，其特征在于，包括：外部电源连接端口、电池电源连接端口、应用电路供电端口、第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、PMOS管和电压比较器；所述电压比较器上设有输入端口、接地端口和复位端口；

所述外部电源连接端口、所述第一二极管的输入端、所述第一电阻的一端和所述输入端口相互连接，所述第一二极管的输出端、所述PMOS管的S极、所述第二二极管的输出端和所述应用电路供电端口相互连接，所述第一电阻的另一端、所述第二电阻的一端、所述复位端口和所述PMOS管的G极相互连接，所述接地端口和所述第二电阻的另一端分别接地，所述电池电源连接端口、所述第二二极管的输入端和所述PMOS管的D极相互连接；

所述电压比较器用于在所述输入端口的电压低于预设电压阈值时，在所述复位端口输出低电平。

2.根据权利要求1所述的一种电池电源管理电路，其特征在于，所述外部电源连接端口用于连接外部直流电源。

3.根据权利要求1所述的一种电池电源管理电路，其特征在于，所述电池电源连接端口用于连接锂离子电池。

4.根据权利要求1所述的一种电池电源管理电路，其特征在于，还包括锂离子电池，所述电池电源连接端口与所述锂离子电池的正极连接。

5.根据权利要求1所述的一种电池电源管理电路，其特征在于，所述第一二极管为肖特基二极管。

6.根据权利要求5所述的一种电池电源管理电路，其特征在于，所述第一二极管的正向压降小于0.5V。

7.根据权利要求1所述的一种电池电源管理电路，其特征在于，所述第二二极管为肖特基二极管。

8.根据权利要求7所述的一种电池电源管理电路，其特征在于，所述第二二极管的正向压降小于0.5V。

9.一种系统电路，其特征在于，所述系统电路包括权利要求1至8任意一项所述的电池电源管理电路。

10.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备上设有权利要求1至8任意一项所述的电池电源管理电路。