CN210444045U - 一种触发式直流电源管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种触发式直流电源管理系统，其特征在于触发式直流电源管理系统包括：充电部分和系统供电部分，所述充电部分包括：充电管理芯片和锂电池；所述充电部分还包括一个保护电路，保护电路的输出端连接在充电管理芯片上；所述系统供电部分包括：锂电池、磁性开关、反相器、线性稳压器和电容滤波，所述锂电池的输出端与磁性开关的输入端连接；所述磁性开关的输出端与反相器的输入端连接；所述反相器的输出端与线性稳压器的输入端连接；所述线性稳压器的输出端与电容滤波的输入端连接；所述系统供电部分还包括一个控制核心。本实用新型电源管理系统结构简单，实用，且最大化的减小电流电压的流失，去除了传统的机械开关。

Description

一种触发式直流电源管理系统

技术领域

本实用新型涉及到电子产品领域，较为具体的，涉及到一种触发式直流电源管理系统。

背景技术

电源是电子仪器等产品必不可少的部分，移动嵌入式产品中的电源管理使用越来越广泛，而且要求越来越高，越来越复杂。随着全球节能需求的不断提高，数字技术的不断进步，分体式电源结构的日益增加和电子设备必须遵守强制能效规范的要求，连同便携式装置的小型化、多功能的发展趋势是电源管理技术发展的原动力。电源管理系统(PowerManagement，PM)是电子系统中必不可少的技术，采用了先进的电源管理技术，在移动电话、个人数字助理等产品得到了广泛的应用。如果不采用完善的电源管理技术，移动电话的通话时间可能不超过2分钟，随着人们对嵌入式手持终端设备功能水平要求的不断提高，手持终端的功耗也在不断增高。与之相矛盾的是，手持终端的尺寸却在不断缩小，工作时间也在不断延长，使嵌入式手持终端电源系统管理面临越来越大的压力。如何设计出性能稳定、功耗低的电源管理系统已经成为嵌入式手持终端设备开发的难点之一。现在电源的设计趋势为：更低的功耗、更高的安全性、更长的工具寿命、更便于使用和更先进的操作控制。

目前的在电子设备中普遍使用的是降压模式的开关电源，低压差线性稳压器是开关电源其中的一种特殊情况。降压模式开关电源结构主要由输入电容、功率场效应晶体管管、脉冲宽度调制模块、肖特基二极管、功率电感、输出电容和输出调节电阻构成。开关电源开关这种结构模式决定了它输出噪声比较大，当功率场效应晶体管闭合时，电源通过电感给负载供电，并将电能储存在储能电感和输出电容中，由于储能电感的自感，在开关闭合时，电流增大的比较缓慢，即输出不能立刻达到电源的电压值。一定时间后，开关断开，由于储能电感的自感作用，将保持电路中的电流不变，即从左到右继续流。电流流过负载，从地返回，流到肖特基二极管的正极，经过二极管返回储能电感的左端，从而形成一个回路。通过控制脉冲宽度调制的占空比就可以控制输出的电压。在开关闭合期间，电感储存能量，在断开期间释放能量，二极管在开关断开期间负责给储能电感提供电流通路，所以二极管叫做续流二极管。电感的使用势必会造成电路的响应时间较长的现象。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种触发式直流电源管理系统，可以有效的为工作系统供电，为系统的电源提供保护，能够为锂电池充电，保障系统稳定的工作，电源管理系统结构简单，实用，且最大化的减小电流电压的流失，去除了传统的机械开关。

本实用新型一种触发式直流电源管理系统，其特征在于触发式直流电源管理系统包括：充电部分和系统供电部分，所述充电部分包括：充电管理芯片和锂电池；充电管理芯片的输出端连接锂电池的输入端；所述充电部分还包括一个保护电路，保护电路的输出端连接在充电管理芯片上，作为充电参数设置电路；所述系统供电部分包括：锂电池、磁性开关、反相器、线性稳压器和电容滤波，所述锂电池的输出端与磁性开关的输入端连接；所述磁性开关的输出端与反相器的输入端连接；所述反相器的输出端与线性稳压器的输入端连接；所述线性稳压器的输出端与电容滤波的输入端连接；所述系统供电部分还包括一个控制核心，控制核心的输出端与反相器的输出端和线性稳压器的输入端连接，控制核心的输入端连接在电容滤波的输出端；线性稳压器的输出经过电容滤波后作为触发式直流电源管理系统的供电电源，电容滤波输出的过滤而得到的直流电线性输入到控制核心，从而通过控制核心控制磁性开关的开关量的输出来控制触发式直流电源管理系统的工作状态。

进一步的，充电部分为锂电池充电电路，充满为4.2V，电池的容量为1000mAH，冲满电池需要三个小时。

进一步的，充电管理芯片使用CN3153管理芯片，CN3153管理芯片是对单节锂电池进行恒流/恒压充电管理的集成电路，此芯片功能强大，性能优越，集成度高很适合作为充电管理控制。

进一步的，可将CN3153管理芯片换成TP4054管理芯片，电路的工作不受影响。

进一步的，保护电路包括一个外部电阻，外部电阻可以调节恒压充电电压和充电电流；在电池电压较低时，CN3153管理芯片处于涓流充电模式，涓流充电电流可选择为恒流充电电流的范围为10％～100％；当输入电压掉电时，CN3153管理芯片自动进入低功耗的睡眠模式，使得锂电池的电流消耗小于3微安，锂电池短路保护，输入电压过低锁存，自动再充电，充电状态/充电结束状态指示等功能。充电电流的大小和充电电压的大小都可以使用电阻来设置，实用方便，操作简单，采用恒流/恒压/恒温模式充电，既可以使充电电流最大化，又可以防止芯片过热，电源电压掉电时自动进入低功耗的睡眠模式。

进一步的，线性稳压器使用型号为HT7233，最高输入电压为8V，最高输出电流为300mA，可以满足功率不是很大的负载。

进一步的，线性稳压器上安装有使能引脚，分别为型号PB10和PB11，控制核心通过监控PB10和PB11两个使能引脚的电平变化，从而控制线性稳压器的使能引脚的工作电压，使其不工作，从而起到关闭作用。

进一步的，磁性开关元件使用的是霍尔磁性传感器，霍尔磁性传感器包括：磁铁和霍尔元件，当磁铁放在磁性开关的附近时，霍尔元件输出低电平，使后面的电路工作；当第二次把磁铁放在霍尔元件附近时，霍尔元件输出低电平，反相器输出高电平。

由此可见，上述实用新型一种触发式直流电源管理系统，电路结构简单实用，成本低，电路负载响应速度较快；集成度高，输出电压电流比较稳定；电路元件体积小，占用空间少；解决了传统机械开关的弊端，使产品更加方便实用和携带延长系统的待机时间，减少电池电量的流失；系统的开关量受控制核心的监控，电路工作状态很稳定；电路稳定可靠，耐用，抗干扰能力强。

附图说明

图1为本实用新型的触发式直流电源管理系统电路硬件方框示意图。

图2为本实用新型的触发式直流电源管理系统充电电路图。

图3为本实用新型的触发式直流电源管理系统供电电路图。

具体实施方式

如图1为本实用新型的触发式直流电源管理系统电路方框示意图。

本实用新型一种触发式直流电源管理系统，其特征在于触发式直流电源管理系统包括：充电部分和系统供电部分，所述充电部分包括：充电管理芯片和锂电池；充电管理芯片的输出端连接锂电池的输入端；所述充电部分还包括一个保护电路，保护电路的输出端连接在充电管理芯片上，作为充电参数设置电路；所述系统供电部分包括：锂电池、磁性开关、反相器、线性稳压器和电容滤波，所述锂电池的输出端与磁性开关的输入端连接；所述磁性开关的输出端与反相器的输入端连接；所述反相器的输出端与线性稳压器的输入端连接；所述线性稳压器的输出端与电容滤波的输入端连接；所述系统供电部分还包括一个控制核心，控制核心的输出端与反相器的输出端和线性稳压器的输入端连接，控制核心的输入端连接在电容滤波的输出端；线性稳压器的输出经过电容滤波后作为触发式直流电源管理系统的供电电源，电容滤波输出的过滤而得到的直流电线性输入到控制核心，从而通过控制核心控制磁性开关的开关量的输出来控制触发式直流电源管理系统的工作状态。

如图2为本实用新型的触发式直流电源管理系统充电电路图。先横流后恒压模式充电，极性电容C5和旁路电容C6对芯片的工作电压，进行滤波处理，使工作的电压稳定，减小电压的干扰。双色LED灯，指示充电的状态；引脚7用来指示充电状态，在充电时，引脚7为低电平；引脚6用来指示充电结束状态，当充电结束时，引脚6为低电平。ISET引脚为恒流充电电流设置和充电电流监测端。从ISET管脚连接一个电阻到地可以对充电电流进行设置。在涓流充电状态，如果PREC管脚连接到地，那么ISET管脚的电压被调制在0.12V；如果PREC管脚被连接到VIN，那么ISET管脚的电压被调制在1.205V。在恒流充电阶段，此管脚的电压被调制在1.205V。在充电状态的所有模式，此管脚的电压都可以根据下面的公式来监测充电电流：ICH＝(VISET×1011)/RISET。此电路ISET引脚通过电阻接地，设置恒流充电的电流。为了保证充点电路的稳定性，在电池端BAT到GND之间连接一个电容，电容值为10uF。电阻与引脚FB连接设置恒压充电，模式的电压。PREC引脚为涓流充电电流设置端，PREC接地时，涓流充电电流为所设置的恒流充电电流的10％；PREC接VIN时，涓流充电电流等于所设置的恒流充电电流。

如图3为本实用新型的触发式直流电源管理系统供电电路图。当磁铁第一次放在霍尔元件的附近时，霍尔元件输出低电平，经过反相器后输出高点平，然后二极管导通，使能HT7233使能脚，使其工作给系统供电，系统运行。霍尔元件在磁铁拿开后会工作一段时间，这个时间里系统开始工作并趋于稳定，此时控制PB11输出高电平；在霍尔元件停止工作后，反相器输出低电平，此时二极管D1不导通，但是引脚PB11通过D3输出高电平，任然使能稳压芯片的使能脚，使其工作，保证了系统的稳定。当第二次磁铁靠近时，霍尔元件输出低电平，通过反相器后输出高电平，由于D1两端都是高电平，但电压差不足以使其导通，此时的二极管相当于是断路。然后控制引脚PB10检测反相器的输出端电压，使其电平变低，二极管截止。控制PB11输出低电平，是稳压芯片停止工作，继而使系统停止工作，起到开关作用。电路中电容主要是对供电电路进行滤波处理，二极管起到保护电路的作用，防止电压电流倒灌。电容C1和C2对输出的电压进行滤波去噪声处理，使供电电路的输出达到稳定状态。

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 (9)

1.一种触发式直流电源管理系统，其特征在于触发式直流电源管理系统包括：充电部分和系统供电部分，所述充电部分包括：充电管理芯片和锂电池；充电管理芯片的输出端连接锂电池的输入端；所述充电部分还包括一个保护电路，保护电路的输出端连接在充电管理芯片上，作为充电参数设置电路；所述系统供电部分包括：锂电池、磁性开关、反相器、线性稳压器和电容滤波，所述锂电池的输出端与磁性开关的输入端连接；所述磁性开关的输出端与反相器的输入端连接；所述反相器的输出端与线性稳压器的输入端连接；所述线性稳压器的输出端与电容滤波的输入端连接；所述系统供电部分还包括一个控制核心，控制核心的输出端与反相器的输出端和线性稳压器的输入端连接，控制核心的输入端连接在电容滤波的输出端；线性稳压器的输出经过电容滤波后作为触发式直流电源管理系统的供电电源，电容滤波输出的过滤而得到的直流电线性输入到控制核心，从而通过控制核心控制磁性开关的开关量的输出来控制触发式直流电源管理系统的工作状态。

2.如权利要求1所述的触发式直流电源管理系统，其特征在于：充电部分为锂电池充电电路，冲满为4.2V，电池的容量为1000mAH，冲满电池需要三个小时。

3.如权利要求1所述的触发式直流电源管理系统，其特征在于：充电管理芯片使用CN3153管理芯片。

4.如权利要求1所述的触发式直流电源管理系统，其特征在于：充电管理芯片使用TP4054管理芯片。

5.如权利要求1所述的触发式直流电源管理系统，其特征在于：保护电路包括一个外部电阻。

6.如权利要求1所述的触发式直流电源管理系统，其特征在于：采用恒流/恒压/恒温模式充电。

7.如权利要求1所述的触发式直流电源管理系统，其特征在于：线性稳压器使用型号为HT7233，最高输入电压为8V，最高输出电流为300mA。

8.如权利要求1所述的触发式直流电源管理系统，其特征在于：线性稳压器上安装有使能引脚，分别为型号PB10和PB11，控制核心通过监控PB10和PB11两个使能引脚的电平变化，从而控制线性稳压器的使能引脚的工作电压。

9.如权利要求1所述的一种触发式直流电源管理系统，其特征在于：磁性开关元件使用的是霍尔磁性传感器，霍尔磁性传感器包括：磁铁和霍尔元件，当磁铁放在磁性开关的附近时，霍尔元件输出低电平，使后面的电路工作；当第二次把磁铁放在霍尔元件附近时，霍尔元件输出低电平，反相器输出高电平。

Images