CN213693218U - 一种用于蓝牙音箱的不间断供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于蓝牙音箱的不间断供电电路，其包括：Type‑C接口、电池模组、开关组件、开关电源模块、MCU单元。MCU单元被配置为：当所述Type‑C接口输出电压过低且所述电芯电压正常时，控制所述开关组件打开；当所述Type‑C接口输出电压正常时控制所述开关组件断开。电源线插拔时，供电方式可在Type‑C接口和电芯之间自动切换。采用Type‑C接口进行有线供电时，开关模块处于关闭状态，电池仅充电，不向外供电，可避免同时充放电对电池寿命造成影响，还可避免无法充电的问题。Type‑C接口和电芯均采用单向供电的方式，可避免电流逆流导致功耗异常。

Description

一种用于蓝牙音箱的不间断供电电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种用于蓝牙音箱的不间断供电电路。

背景技术

蓝牙音箱以便携音箱为主，外形一般较为小巧便携，蓝牙音箱技术也凭借其方便人的特点逐渐被消费者重视和接纳。特别是随着智能家居概念的普及，蓝牙音箱作为智能家居的重要交互终端得到了更加广泛的普及。

现有技术中的蓝牙音箱因考虑到其在室内的便携能力，除了采用有线电源供电，还会内置电池。因此蓝牙音箱的供电电路需要同时兼顾有线供电和电池供电这两种方式。如果使用者在使用蓝牙音箱的同时对其进行充电，现有的设计通常会同时采用有线供电和电池同时进行供电，这种供电方案存在如下问题：

(1)电池持续放电会导致电池寿命降低；不同于手机等经常更换的电器，智能家居通常需要具有更长的使用寿命，因此需要尽量保证电池的寿命；

(2)由于电池处于充电和放电的状态，如果电池的充电电流小于等于电池的放电电流，电池的电量会持续减少或保持不变，这会使得用户认为电池使用寿命到期，影响用户体验。

实用新型内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于蓝牙音箱的不间断供电电路，该电路通过引入开关模块，使得有线供电时电池不放电，从而解决上述技术问题。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种用于蓝牙音箱的不间断供电电路，其包括：

Type-C接口，分别与触控组件、LED组件、喇叭组件以及MCU单元单向供电连接；

电池模组，包括电源管理芯片和电芯；所述电源管理芯片分别与所述Type- C接口以及所述电芯连接，用于从所述Type-C接口获取电能向所述电芯充电；

开关组件，其输入端与所述电芯连接，其输出端与开关电源模块的输入端连接并与所述喇叭组件单向供电连接；

所述开关电源模块的输出端与所述触控组件以及MCU单元单向供电连接，并向所述LED组件供电；

所述MCU单元，其两个IO接口分别通过接口分压单元以及电芯分压单元与所述Type-C接口的正极以及所述电芯的正极连接，用以检测所述Type-C接口以及所述电芯的输出电压；所述MCU单元的一个GPIO与所述开关组件的控制端连接；

所述MCU单元被配置为：当所述Type-C接口输出电压过低且所述电芯电压正常时，控制所述开关组件打开；当所述Type-C接口输出电压正常时控制所述开关组件断开。

本实用新型的进一步改进在于，所述Type-C接口的负极接地；所述触控组件、LED组件、喇叭组件以及MCU单元的负极端子接地，其正极端子分别与一个二极管的阴极连接，各所述二极管的阳极与所述Type-C接口的正极连接，以实现单向供电连接。

本实用新型的进一步改进在于，所述电芯的负极接地，正极与所述电源管理芯片连接；所述电源管理芯片由所述Type-C接口供电。

本实用新型的进一步改进在于，所述开关组件包括：

PMOS晶体管，其源极与所述电芯的正极连接，其栅极和源极之间连接有偏置电阻，其漏极与所述开关电源模块的输入端正极连接并与一个二极管的阳极连接，该二极管的阴极与所述喇叭组件正极端子连接；

两个分压电阻串联形成的分压电路，其一端与所述开关组件的控制端连接，另一端接地；

三极管，其基极与两个所述分压电阻的连接处连接，其发射极接地，集电极与所述PMOS晶体管的栅极连接。

本实用新型的进一步改进在于，所述电芯的正极与一个二极管的阳极连接，该二极管的阴极与所述MCU单元的正极端子连接。

本实用新型的优点是：电源线插拔时，供电方式可在Type-C接口和电芯之间自动切换。采用Type-C接口进行有线供电时，开关模块处于关闭状态，电池仅充电，不向外供电，可避免同时充放电对电池寿命造成影响，还可避免无法充电的问题。Type-C接口和电芯均采用单向供电的方式，可避免电流逆流导致功耗异常。

附图说明

图1为Type-C接口的示意图；

图2为电池模组的原理图；

图3为开关组件的原理图；

图4为开关电源模块的原理图；

图5为MCU单元的原理图；

图6为接口分压单元的原理图；

图7为电芯分压单元的原理图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例：如图1至5所示，本实用新型的实施例包括一种用于蓝牙音箱的不间断供电电路，其包括：Type-C接口、电池模组、开关组件、开关电源模块、 MCU单元，具体的：

如图1所示，Type-C接口J1用于和外部的供电线连接，根据USB协议， Type-C接口J1可接收外部的5V供电。Type-C接口J1分别与触控组件、LED组件、喇叭组件以及MCU单元单向供电连接。

在一个具体实施例中，Type-C接口J1的负极接地。触控组件、LED组件、喇叭组件以及MCU单元的负极端子接地。为了实现单向供电连接，触控组件的正极端子U7-VCC与二极管D10的阴极连接，LED组件的正极端子VLED与二极管D2的阴极连接，喇叭组件的正极端子VCC与二极管D3的阴极连接，MCU 单元的正极端子VMCU与二极管D1的阴极连接；二极管D10、二极管D2、二极管D3、二极管D1的阳极均与Type-C接口J1的正极连接。各二极管可实现 Type-C接口J1向各负载的单向供电，可避免采用电池供电时，电流通过Type-C 接口J1向外流失。Type-C接口J1的正极和负极之间还设置有钳位二极管VR1 以及滤波电容C7。

如图2所示，电池模组包括电源管理芯片U5和电芯BAT。电源管理芯片U5 分别与Type-C接口J1以及电芯BAT连接，用于从Type-C接口J1接获取电能向电芯BAT充电。

在一个具体实施例中，电芯BAT的负极接地，正极与电源管理芯片的BAT 引脚连接。电源管理芯片U5由Type-C接口J1供电，其具体的连接方式为，电源管理芯片U5的GND端接地，VCC以及CE引脚与Type-C接口J1的正极 (+5V)连接。电源管理芯片U5的CHRG和STDBY引脚还连接有指示灯。电源管理芯片U5的其他引脚可根据相应芯片的手册或典型应用进行配置。当电芯 BAT的电量不足时，电源管理芯片U5对其进行充电。

如图3所示，开关组件的输入端与所述电芯BAT+连接，其输出端与开关电源模块的输入端连接并与喇叭组件VCC单向供电连接。开关组件的控制端为U1- 5用于和MCU单元的GPIO连接，控制端U1-5为高电平时，开关组件的输入端和输出端导通，反之则断开。

在一个具体实施例中，开关组件包括：PMOS晶体管Q1、分压电路以及三极管Q2。PMOS晶体管Q1，其源极与电芯BAT的正极连接，其栅极和源极之间连接有偏置电阻R21，其漏极与开关电源模块的输入端正极U9-VCC连接并与一个二极管D6的阳极连接，二极管D6的阴极与喇叭组件正极端子VCC连接；

两个分压电阻R8和R22串联形成分压电路，其一端与开关组件的控制端 U1-5连接，另一端接地。三极管Q2的基极与两个所述分压电阻的连接处连接，其发射极接地，集电极与所述PMOS晶体管Q1的栅极连接。

控制端为高电平时，三极管Q2导通，拉低PMOS晶体管Q1的栅极电压，使其导通。反之，控制端为低电平时，三极管Q2不导通，PMOS晶体管Q1处于截止状态。

如图4所示，开关电源模块的输入端正极为U9-VCC，其输入端负极接地。开关电源模块的输出端与触控组件以及MCU单元单向供电连接，并向LED组件供电。具体的，开关电源模块的输出端正极通过二极管D11和D7分别与触控模块、MCU单元的正极端子U7-VCC以及VMCU连接，以实现单向供电。开关电源模块的输出端还与LED组件的另一供电段LED+连接。开关电源模块具有单向导通的特性，电流无法从其输出端返回至输入端。

如图5、6、7所示，MCU单元的两个IO接口U1-1和SW+分别通过接口分压单元以及电芯分压单元与Type-C接口J1的正极+5V以及电芯BAT的正极 BAT+连接，用以检测Type-C接口J1以及电芯BAT的输出电压。MCU单元的一个GPIO接口U1-5与开关组件的控制端连接。

如图5、6所示，接口分压单元包括串联的电阻R42和R43，两个电阻的连接处为接口分压单元的输出端。MCU单元的IO接口U1-1可检测接口分压单元输出的电平高低。检测到高电平，表示Type-C接口J1供电正常。

如图5、7所示，电芯分压单元包括串联的电阻R44和R45，两个电阻的连接处为电芯分压单元的输出端。MCU单元的IO接口SW+与内置的ADC连接，可检测电芯的电压，从而判断电芯BAT的剩余电量。

本实施例中，MCU单元被配置为：当Type-C接口J1输出电压过低或为0 且电芯电压正常时，控制开关组件打开，使用电芯BAT对各负载进行供电；当 Type-C接口J1输出电压正常(5V)时控制开关组件断开，使得电芯BAT不向外供电。

电源线插拔时，供电方式可在Type-C接口和电芯之间自动切换。采用Type- C接口进行有线供电时，开关模块处于关闭状态，电池仅充电，不向外供电，可避免同时充放电对电池寿命造成影响，还可避免无法充电的问题。Type-C接口和电芯均采用单向供电的方式，可避免电流逆流导致功耗异常。

如图3、5所示，在一个具体实施例中，电芯BAT的正极与一个二极管的阳 D5极连接，该二极管D5的阴极与MCU单元的正极端子VMCU连接。其作用是，当Type-C接口J1没有供电，且开关组件没有打开时，电芯BAT直接向电 MCU单元供电，使得蓝牙音箱只有MCU单元处于活动状态，可以进行基本的输入输出响应。这种供电方式可作为低功耗模模式，从而降低蓝牙音箱的待机功耗。由于电芯BAT的输出电压小于Type-C接口J1和开关电源模块的输出电压，以上任意一个正常供电时，二极管D5均不导通。

以上的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于蓝牙音箱的不间断供电电路，其特征在于包括：

Type-C接口，分别与触控组件、LED组件、喇叭组件以及MCU单元单向供电连接；

电池模组，包括电源管理芯片和电芯；所述电源管理芯片分别与所述Type-C接口以及所述电芯连接，用于从所述Type-C接口获取电能向所述电芯充电；

开关组件，其输入端与所述电芯连接，其输出端与开关电源模块的输入端连接并与所述喇叭组件单向供电连接；

所述开关电源模块的输出端与所述触控组件以及MCU单元单向供电连接，并向所述LED组件供电；

所述MCU单元，其两个IO接口分别通过接口分压单元以及电芯分压单元与所述Type-C接口的正极以及所述电芯的正极连接，用以检测所述Type-C接口以及所述电芯的输出电压；所述MCU单元的一个GPIO与所述开关组件的控制端连接；

所述MCU单元被配置为：当所述Type-C接口输出电压过低且所述电芯电压正常时，控制所述开关组件打开；当所述Type-C接口输出电压正常时控制所述开关组件断开。

2.根据权利要求1所述的一种用于蓝牙音箱的不间断供电电路，其特征在于，所述Type-C接口的负极接地；所述触控组件、LED组件、喇叭组件以及MCU单元的负极端子接地，其正极端子分别与一个二极管的阴极连接，各所述二极管的阳极与所述Type-C接口的正极连接，以实现单向供电连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于蓝牙音箱的不间断供电电路，其特征在于，所述电芯的负极接地，正极与所述电源管理芯片连接；所述电源管理芯片由所述Type-C接口供电。

4.根据权利要求1所述的一种用于蓝牙音箱的不间断供电电路，其特征在于，所述开关组件包括：

PMOS晶体管，其源极与所述电芯的正极连接，其栅极和源极之间连接有偏置电阻，其漏极与所述开关电源模块的输入端正极连接并与一个二极管的阳极连接，该二极管的阴极与所述喇叭组件正极端子连接；

两个分压电阻串联形成的分压电路，其一端与所述开关组件的控制端连接，另一端接地；

三极管，其基极与两个所述分压电阻的连接处连接，其发射极接地，集电极与所述PMOS晶体管的栅极连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于蓝牙音箱的不间断供电电路，其特征在于，所述电芯的正极与一个二极管的阳极连接，该二极管的阴极与所述MCU单元的正极端子连接。

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