CN211127248U - 一种锂电池充放电管理与多电平dc-dc的供电系统 - Google Patents
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Abstract
一种锂电池充放电管理与多电平DC‑DC的供电系统，所述充电管理电路采用TP4056及外围电路，进行锂电池充电管理，锂电池的正极接在VBAT，负极接在GND，外围电路中DC_USB连接外部5V直流电；所述升压电路采用MT3608及外围电路，锂电池的电压从VCC_BAT接入，从VCC_9.0端口来输出9.0V电压，实现升压；所述升降压转换电路采用TPS63020及外围电路，电路中VBAT端口连接锂电池的正极，GND连接锂电池的负极，VDD端口输出3.3V电压。可以实现DC多电平的变换在输入电压为3V‑5.5V时，可以实现多电平电压变换输出3.3V直流电压、5V直流电压、6‑24V升压输出，为电子产品中不同的有源元件进行供电、提供偏置等；同时整个供电系统的体积小、便于在绝大部分电子产品的PCB中进行布局布线。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池管理和使用领域，具体涉及一种锂电池充放电管理与多电平DC-DC的供电系统。
背景技术
在现有的产品中，对于锂电池的管理系统都仅仅局限于对锂电池的充电和放电的管理、对于电池温度和电压等参数的监控。但是他的输出电压完全取决于锂电池本身的电压，根本无法满足一般产品上各种芯片和驱动电路的供电。往往都要在其后端加入很多线性稳压电路或者各种升降压电路。
对于锂电池的放电，大多产品都采用线性低压差性稳压器，简称LDO。但是，它的输出电流基本上等于输入电流，而且LDO本身效率并不很高，输出电压也非常的单一。在一般的产品中，就需要放置多张不同的LDO来进行对不同芯片的供电。但是，他的缺点就在于仅能锂电池进行放电，但并不能进行充电的管理，它们的集成度和使用性较差。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题就在于融合现有的两种模块，提供一种对于锂电池的使用更加方便、高效的融合系统。
一种锂电池充放电管理与多电平DC-DC的供电系统，包括充电管理电路、升压电路和升降压转换电路，其特征在于：
所述充电管理电路采用TP4056及外围电路，进行锂电池充电管理，锂电池的正极接在VBAT，负极接在GND，外围电路中DC_USB连接外部5V直流电；
所述升压电路采用MT3608及外围电路，锂电池的电压从VCC_BAT接入，从VCC_9.0端口来输出9.0V电压，实现升压；
所述升降压转换电路采用TPS63020及外围电路，电路中VBAT端口连接锂电池的正极，GND连接锂电池的负极，VDD端口输出3.3V电压。
进一步地，所述充电管理电路中，根据电池的大小和需要的充电电流的大小，对R1进行配置，以恒定电流对锂电池进行充电。
进一步地，所述升压电路中，RP1和R18构成分压反馈电路，以调节输出电压的大小，使升压电路稳定输出9.0V的电压，为电机驱动IC和其他IC进行供电。
进一步地，所述升降压转换电路中，R19和R20构成分压反馈电路，以调节输出电压的大小，使其能稳定输出3.3V的电压，为MCU和其他IC进行供电。
本实用新型达到的有益效果为：本实用新型可以实现DC多电平的变换在输入电压为3V-5.5V时，可以实现多电平电压变换输出3.3V直流电压、5V直流电压、6-24V升压输出，为电子产品中不同的有源元件进行供电、提供偏置等；同时整个供电系统的体积小、便于在绝大部分电子产品的PCB中进行布局布线。
附图说明
图1为本实用新型所述充电管理电路的电路结构示意图。
图2为本实用新型所述升压电路的电路结构示意图。
图3为本实用新型所述升降压转换电路的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。
本设计将锂电池的充放电管理系统和多电平DC输出合二为一。同时，本设计将传统的LDO方案换位开关型DCDC，不仅大大提升了效率，还可以有更宽的电压输入输出范围和更强的输出能力。并且本产品还能进行多路电平的输出，可以更轻松的应对对于不同芯片和驱动电路的供电。
本实用新型为了能让本系统的锂电池充电部分更加安全，集成度更高，采用了一款名为TP4056的一种锂电池充电管理芯片。
TP4056是一款完整的单节锂离子电池采用恒定电流/恒定电压线性充电器。其底部带有散热片的SOP8封装与较少的外部元件数目使得TP4056成为便携式应用的理想选择，正是因为它的这种特性，使得本系统可以大大提高集成度，对于嵌入式系统的应用更为友好。其次，TP4056可以适合USB电源和适配器电源工作。
由于采用了内部PMOSFET架构，加上防倒充电路，所以不需要外部隔离二极管。热反馈可对充电电流进行自动调节，以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制。充电电压固定于4.2V，而充电电流可通过一个电阻器进行外部设置。当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值1/10时，TP4056将自动终止充电循环。
本实用新型为了能给工作的电机进行供电，同时，为其他IC供电，需要将锂电池3.7V的电压升压至9V，采用了一款名叫MT3608的同步升压IC。
如果想将3.7V的电压升高到9V，采用LM2577、XL6009这类常用的升压IC一般无法胜任，因为他们无法在3.7V这么低的电压下工作。而所使用的MT3608这款DC-DC升压IC，其最低输入电压可以低至2V，最高输出电压可达28V，并且效率高达97%。它专门适用于各种小型，低功耗的产品，所以对于本系统来说，它是最佳的技术方案。
本实用新型为了能为MCU和其他需要3.3V供电的IC提供电能，采用一款名叫TPS63020的可以输出4A电流的开关型高效率单电感降压/升压转换IC。
单节锂离子电池的工作电压范围从3.0V到4.2V，但是工作需要稳定的3.3V的电压输出。所以，选择使用TPS63020这款升降压IC来作为解决这个问题的技术方案的核心。它的输入电压范围可以从1.8V到5.5V，输出电压范围可以从1.2V到5.5V，并且在不同负载的情况下都拥有极高的效率。所以，选择它作为升降压供电IC是我们的最佳技术方案。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (4)
1.一种锂电池充放电管理与多电平DC-DC的供电系统，包括充电管理电路、升压电路和升降压转换电路，其特征在于：
所述充电管理电路采用TP4056及外围电路，进行锂电池充电管理，锂电池的正极接在VBAT，负极接在GND，外围电路中DC_USB连接外部5V直流电；
所述升压电路采用MT3608及外围电路，锂电池的电压从VCC_BAT接入，从VCC_9.0端口来输出9.0V电压，实现升压；
所述升降压转换电路采用TPS63020及外围电路，电路中VBAT端口连接锂电池的正极，GND连接锂电池的负极，VDD端口输出3.3V电压。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池充放电管理与多电平DC-DC的供电系统，其特征在于：所述充电管理电路中，根据电池的大小和需要的充电电流的大小，对R1进行配置，以恒定电流对锂电池进行充电。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池充放电管理与多电平DC-DC的供电系统，其特征在于：所述升压电路中，RP1和R18构成分压反馈电路，以调节输出电压的大小，使升压电路稳定输出9.0V的电压，为电机驱动IC和其他IC进行供电。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池充放电管理与多电平DC-DC的供电系统，其特征在于：所述升降压转换电路中，R19和R20构成分压反馈电路，以调节输出电压的大小，使其能稳定输出3.3V的电压，为MCU和其他IC进行供电。
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|---|---|---|---|
| CN202020095433.0U CN211127248U (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 一种锂电池充放电管理与多电平dc-dc的供电系统 |
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| CN202020095433.0U CN211127248U (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 一种锂电池充放电管理与多电平dc-dc的供电系统 |
Publications (1)
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| CN211127248U true CN211127248U (zh) | 2020-07-28 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114389333A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-04-22 | 泰克曼(南京)电子有限公司 | 低成本灵活插拔的锂电池组 |
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2020
- 2020-01-16 CN CN202020095433.0U patent/CN211127248U/zh active Active
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Assignee: NANJING ORIENT INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Assignor: NANJING University OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS Contract record no.: X2020980007078 Denomination of utility model: A lithium battery charging and discharging management and multilevel DC-DC power supply system Granted publication date: 20200728 License type: Common License Record date: 20201026 |