CN215580506U - 一种不间断电源的控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种不间断电源的控制电路，包括：供电电源选择电路以及供电控制电路；所述供电电源选择电路的供电端电连接有外部电源和电池，所述供电电源选择电路的输出端电连接所述供电控制电路的输入端，用于根据所述外部电源以及所述电池与所述供电电源选择电路的连接状态自动选择所述外部电源或所述电池为所述供电控制电路供电；所述供电控制电路的输出端电连接有负载，用于导通或截止所述负载与所述供电电源选择电路的电连接；本实用新型无需使用按键来控制电源的切换，不仅避免了因按键过电流较大，导致按键体积较大所造成的产品体积较大的问题，还降低了电源产品的成本。

Description

一种不间断电源的控制电路

技术领域

本实用新型属于电源控制技术领域，具体涉及一种不间断电源的控制电路。

背景技术

USP((Uninterruptible Power Supply)，即不间断电源，是一种含有储能装置的电源，主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备，提供不间断的电源，其能够使负载维持正常工作并保护负载的软硬件不受损坏。

目前市场上大多数的不间断电源通常使用电池和外部电源混合供能，即外部电源不仅要供能，还需要给电池进行充电，但是现有市面上的此类电源产品存在以下问题：电路复杂，器件繁多，体积大，输出电流小，成本高，且电路中直接串联按键来控制电源的供能(即切换电源)，但是由于按键的过电流大小和体积呈正比(即流过按键的电流越大，则按键的体积越大)，所以会导致电源产品的体积都比较大，不满足现有设备对体积的要求；因此，如何减少体积，并降低成本成为一个亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种不间断电源的控制电路，以解决现有不间断电源所存在的体积大以及成本高的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种不间断电源的控制电路，包括：供电电源选择电路以及供电控制电路；

所述供电电源选择电路的供电端电连接有外部电源和电池，所述供电电源选择电路的输出端电连接所述供电控制电路的输入端，用于根据所述外部电源以及所述电池与所述供电电源选择电路的连接状态自动选择所述外部电源或所述电池为所述供电控制电路供电；

所述供电控制电路的输出端电连接有负载，用于导通或截止所述负载与所述供电电源选择电路的电连接。

基于上述公开的内容，本实用新型设置有供电电源选择电路，其可根据电池与外部电源的连接状态(是否均连入了电路)来自动选择电池或外部电源给供电控制电路供电，即相当于自动选择电池或外部电源给负载供电；通过上述设计，本实用新型无需使用按键来控制电源的切换，不仅避免了因按键过电流较大，导致按键体积较大所造成的产品体积较大的问题，还降低了电源产品的成本。

在一个可能的设计中，所述供电电源选择电路包括：第一场效应管、第二场效应管、第一电阻以及第一二极管；

所述第一场效应管的漏极电连接所述电池，所述第一场效应管的源极电连接所述第二场效应管的源极，且所述第二场效应管的栅极与漏极之间并联有所述第一二极管；

所述第一场效应管的栅极、所述第二场效应管的栅极、所述第一二极管的正极以及所述第一电阻的一端均电连接所述外部电源，所述第一电阻的另一端接地；

所述第二场效应管的漏极作为所述供电电源选择电路的输出端，电连接所述供电控制电路的输入端。

基于上述公开的内容，本实用新型公开了供电电源选择电路的具体电路组成，即利用第一场效应管、第二场效应管以及第一电阻实现电池与外部电源的自动切换，其原理为：如果外部电源和电池同时接入供电电源选择电路，此时，第一场效应管和第二场效应管的栅极为高电平，所以，二者会截止，此时电池不供电，而外部电源则会给后续电路供电；而若只有电池接入供电电源选择电路，此时，第一场效应管和第二场效应管的栅极被第一电阻下拉至低电平，即第一场效应管和第二场效应管导通，电池为后续电路供电。

在一个可能的设计中，所述第一二极管为防倒流二极管。

基于上述公开的内容，通过采用防倒流二极管，可防止突发的反向信号损坏电路，进而提高电路的安全性。

在一个可能的设计中，所述供电控制电路包括：按键、控制芯片、第三场效应管、第四场效应管、第二电阻、第二二极管以及第三二极管；

所述第三场效应管的源极作为所述供电控制电路的输入端，电连接所述供电电源选择电路的输出端；

所述第三场效应管的漏极作为所述供电控制电路的输出端，电连接所述负载以及所述控制芯片的供电端；

所述第三场效应管的源极还通过所述第二电阻电连接所述第四场效应管的漏极，所述第三场效应管的栅极分别电连接所述第四场效应管的漏极以及所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极通过所述按键接地；

所述第二二极管的负极还电连接所述第三二极管的负极，所述第三二极管的正极分别电连接所述控制芯片的检测端以及所述第三场效应管的漏极；

所述控制芯片的控制端还通过第三电阻电连接所述第四场效应管的栅极，所述第四场效应管的源极接地。

基于上述公开的内容，本实用新型公开了供电控制电路的具体电路组成，即通过控制芯片、第三场效应管、第四场效应管、按键以及第二电阻来实现负载与供电电源选择电路的通断控制，即相当于通过检测按键是否按下，从而使控制芯片产生高低电平，并利用高低电平导通或截止第三和第四场效应管，进而实现负载与外部电源或电池的电连接。

在一个可能的设计中，还包括电池充电电路，其中，所述外部电源通过所述电池充电电路电连接所述电池，为所述电池充电。

基于上述公开的内容，本实用新型通过设置电池充电电路可实现电池的续航，满足负载的不间断供电。

在一个可能的设计中，所述电池充电电路包括TP4056型充电芯片，其中，所述外部电源电连接所述TP4056型充电芯片的VCC管脚，所述TP4056型充电芯片的BAT管脚电连接所述电池，且所述TP4056型充电芯片的VCC管脚以及BAT管脚分别通过不同的电容接地。

基于上述公开的内容，本实用新型公开了电池充电电路的具体电路组成，即通过充电芯片实现为电池的充电。

在一个可能的设计中，所述电池充电电路还包括：用于指示所述电池充电状态的充电指示单元。

在一个可能的设计中，所述充电指示单元包括：发光颜色不同的第一发光二极管和第二发光二极管；

所述第一发光二极管的正极以及所述第二发光二极管的正极分别通过不同的电阻电连接所述外部电源，且所述第一发光二极管的负极电连接所述TP4056型充电芯片的第7管脚，所述第二发光二极管的负极电连接所述TP4056型充电芯片的第6管脚。

基于上述公开的内容，本实用新型通过设置不同颜色的发光二极管可实现电池充电状态的指示，以便用户查看电池的状态，提高了使用的便捷性。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型无需使用按键来控制电源的切换，不仅避免了因按键过电流较大，导致按键体积较大所造成的产品体积较大的问题，还降低了电源产品的成本。

附图说明

图1是本实用新型提供的不间断电源的控制电路的具体电路图。

图2是本实用新型提供的电池充电电路的具体电路图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。

实施例

如图1～2所示，本实施例所提供的不间断电源的控制电路，可自动根据电池以及外部电源的接入状态，来自动选择电池或外部电源为负载供电，即实现供电电源的自动切换；因此，本实施例所提供的控制电路无需另设按键来实现供电电源的切换，不仅减少了电源产品的体积，还降低了电源产品的成本。

如图1所示，本实施例第一方面所提供的不间断电源的控制电路，可以但不限于包括：供电电源选择电路以及供电控制电路，即供电电源选择电路的供电端电连接有外部电源和电池，所述供电电源选择电路的输出端电连接所述供电控制电路的输入端，其用于根据所述外部电源以及所述电池与所述供电电源选择电路的连接状态自动选择所述外部电源或所述电池为所述供电控制电路供电。

供电电源选择电路的工作原理为：根据外部电源以及电池与电路的接入状态，来实现供电电源的切换，即通过判断是二者均接入，还是只有外部电源接入或只有电池接入，从而来选择电池或外部电源为后续的供电控制电路供电，从而实现负载的供电。

而在本实施例中，所述供电控制电路的输出端电连接有负载，其用于导通或截止所述负载与所述供电电源选择电路的电连接，即相当于作为负载的开关，控制负载是否工作。

由此通过前述对不间断电源的控制电路的详细阐述，本实用新型可根据外部电源与电池接入电路的状态，来自动选择负载的供电电源，因此避免了传统使用按键来切换供电电源所存在的体积大以及成本高的问题。

如图1和图2所示，下述为实施例第一方面中的控制电路提供具体的电路结构，以实现前述功能。

在本实施例中，举例供电电源选择电路可以但不限于包括：第一场效应管Q2、第二场效应管Q1、第一电阻R7以及第一二极管D1。

如图1所示，上述各个电子元器件的连接关系为：所述第一场效应管Q2的漏极电连接所述电池，所述第一场效应管Q2的源极电连接所述第二场效应管Q1的源极，且所述第二场效应管Q1的栅极与漏极之间并联有所述第一二极管D1；所述第一场效应管Q2的栅极、所述第二场效应管Q1的栅极、所述第一二极管D1的正极以及所述第一电阻R7的一端均电连接所述外部电源，所述第一电阻R7的另一端接地；所述第二场效应管Q1的漏极作为所述供电电源选择电路的输出端，电连接所述供电控制电路的输入端。

即在本实施例中，第一场效应管Q2的漏极、第一场效应管Q2的栅极以及第二场效应管的栅极均作为供电电源选择电路的供电端，分别与电池以及外部电源电连接；因此，本实施例即可通过第一场效应管Q2以及第二场效应管Q1的导通与截止，来实现供电电源的切换。

即供电电源选择电路的工作原理为：如果外部电源和电池同时接入供电电源选择电路，或只有外部电源接入供电电源选择电路，此时，第一场效应管Q2和第二场效应管Q1的栅极为高电平，所以，二者会截止，此时电池不供电，而外部电源则会通过第一二极管D1给后续电路供电；而若只有电池接入供电电源选择电路，此时，第一场效应管Q2和第二场效应管Q1的栅极被第一电阻R7下拉至低电平，即第一场效应管Q2和第二场效应管Q1导通，采用电池为后续电路供电。

通过前述电路设计，即可实现根据外部电源与电池的接入状态，自动实现外部电源与电池的切换。

同时，为了防止突发的反向信号损坏电路，在本实施例中，将第一二极管D1设置为防倒流二极管，以实现保护供电电源选择电路的功能。

如图1所示，下述提供供电控制电路的其中一种电路结构：

即供电控制电路可以但不限于包括：按键S1、控制芯片U1、第三场效应管Q3、第四场效应管Q5、第二电阻R10、第二二极管D2以及第三二极管D3。

参见图1，所述第三场效应管Q3的源极作为所述供电控制电路的输入端，电连接所述供电电源选择电路的输出端，即电连接第二场效应管Q1的漏极以及第一二极管D1的负极；而所述第三场效应管Q3的漏极则作为所述供电控制电路的输出端，电连接所述负载以及所述控制芯片U1的供电端(即图1中国控制芯片U1的VCC管脚)。

在本实施例中，上述各个电子元器件的连接结构为：

所述第三场效应管Q3的源极还通过所述第二电阻R10电连接所述第四场效应管Q5的漏极，所述第三场效应管Q3的栅极分别电连接所述第四场效应管Q5的漏极以及所述第二二极管D2的正极，所述第二二极管D2的负极通过所述按键S1接地；同时，所述第二二极D2的负极还电连接所述第三二极管D3的负极，所述第三二极管D3的正极分别电连接所述控制芯片U1的检测端(即图1中控制芯片U1的IN管脚)以及所述第三场效应管Q3的漏极；另外，所述控制芯片U1的控制端(即图1中控制芯片U1的OUT管脚)还通过第三电阻R11电连接所述第四场效应管Q5的栅极，所述第四场效应管Q5的源极接地。

上述供电控制电路的工作原理为：通过控制芯片U1来检测按键S1是否按下，从而输出高低电平来控制第四场效应管Q5的通断，进而通过第四场效应管Q5的通断来控制第三场效应管Q3的通断，进而实现负载的供电。

结合前述供电电源选择电路，阐述供电控制电路的工作过程：

当供电电源选择电路选择外部电源为供电控制电路供电，且未按下按键S1时，第三场效应管Q3的栅极因为第二电阻R10上拉为高电平，此时，第三场效应管Q3被截止，负载没有电能；当按下按键S1时，第三场效应管Q3的栅极通过第二二极管D2被拉为低电平，此时，第三场效应管Q3被导通，控制芯片U1得到电能，然后控制PER_CTL管脚(即OUT管脚) 输出高电平，进而使第四场效应管Q5被导通，以及使第三场效应管Q3的栅极被拉为低电平，从而使第三场效应管Q3一直被导通，供电控制电路能够持续供能工作；当再次按下按键S1时，控制芯片U1的IN_CTL管脚(即IN管脚)检测到低电平，此时，则会控制PER_CTL管脚输出低电平至第四场效应管Q5，从而截止第四场效应管Q5，而第三场效应管Q3的栅极因为第二电阻R10被上拉为高电平，从而被截止，进而切断负载的电能。

当供电电源选择电路选择电池为供电控制电路供电，且未按下按键S1时，第三场效应管Q3的栅极因为第二电阻R10被上拉为高电平，此时，第三场效应管Q3被截止，从而致使负载没有电能；当按下按键S1时，第三场效应管Q3的栅极通过第二二极管D2被拉为低电平，此时，第三场效应管Q3被导通，使控制芯片U1得到电能，然后控制芯片U1控制PER_CTL管脚输出高电平，导通第四场效应管Q5，而第三场效应管Q3的栅极被拉为低电平，从而使第三场效应管Q3一直被导通，供电控制电路持续供能工作；当再次按下按键时S1，控制芯片U1的IN_CTL管脚检测到低电平，则控制PER_CTL管脚输出低电平至第四场效应管Q5，从而截止第四场效应管Q5，而第三场效应管Q3的栅极因为第二电阻R10被上拉为高电平，进而使第三场效应管Q3被截止，切断负载的电能。

由此通过前述对供电控制电路的具体电路阐述，即可实现负载与供电电源(即电池或外部电源)的通断控制。

在本实施例中，举例控制芯片U1可以但不限于为STC单元机或AT单元机；例如，采用 STC89C51单片机。

在本实施例中，为了保证电池的续航能力，还设置有电池充电电路，即外部电源通过所述电池充电电路电连接所述电池，为所述电池充电。

如图2所示，下述提供电池充电电路的其中一种电路结构：

在本实施例中，举例电池充电电路可以但不限于包括：TP4056型充电芯片；参见图2，所述外部电源电连接所述TP4056型充电芯片(即图2中的U4)的VCC管脚，所述TP4056型充电芯片的BAT管脚电连接所述电池，且所述TP4056型充电芯片的VCC管脚以及BAT管脚分别通过不同的电容接地。

电池充电电路的工作原理为：如果外部电源和电池同时接入供电电源选择电路，或者只有外部电源接入时，此时第二场效应管Q1和第一场效应管Q2的栅极为高电平，所以第二场效应管Q1和第一场效应管Q2处于截止状态，此时电池不供能,而外部电源则通过TP4056型充电芯片U4给电池进行充电；因此，通过TP4056型充电芯片，即可完成电池的充电，保证对负载的不间断供电。

在本实施例中，为了便于用户查看电池的充电状态，还设置有充电指示单元；如图2所示，举例充电指示单元可以但不限于包括：发光颜色不同的第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2，即通过两发光二极管来实现充电状态的指示。

参见图2，所述第一发光二极管LED1的正极以及所述第二发光二极管LED2的正极分别通过不同的电阻电连接所述外部电源，且所述第一发光二极管LED1的负极电连接所述TP4056 型充电芯片的第7管脚，所述第二发光二极管LED2的负极电连接所述TP4056型充电芯片的第6管脚。

即通过TP4056型充电芯片可实时监测电池的电量，并通过两发光二极管完成指示；在本实施例中，举例电池在充电过程中采用红灯指示；而电池充满状态下，采用绿灯指示。

由此通过前述公开的控制电路的具体电路结构，本实用新型还具有以下优点：(1)电路组件少，成本以及体积进一步的降低；(2)由于供电电源的选择以及负载与供电电源通断的控制均使用场效应管来实现，因此，相比于传统的电源，增大了控制电流；(3)采用按键S1 进行负载的控制，在关断时几乎不耗能，减少了电源的损耗。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种不间断电源的控制电路，其特征在于：包括：供电电源选择电路以及供电控制电路；

所述供电电源选择电路的供电端电连接有外部电源和电池，所述供电电源选择电路的输出端电连接所述供电控制电路的输入端，用于根据所述外部电源以及所述电池与所述供电电源选择电路的连接状态自动选择所述外部电源或所述电池为所述供电控制电路供电；

所述供电控制电路的输出端电连接有负载，用于导通或截止所述负载与所述供电电源选择电路的电连接；

所述供电控制电路包括：按键(S1)、控制芯片(U1)、第三场效应管(Q3)、第四场效应管(Q5)、第二电阻(R10)、第二二极管(D2)以及第三二极管(D3)；

所述第三场效应管(Q3)的源极作为所述供电控制电路的输入端，电连接所述供电电源选择电路的输出端；

所述第三场效应管(Q3)的漏极作为所述供电控制电路的输出端，电连接所述负载以及所述控制芯片(U1)的供电端；

所述第三场效应管(Q3)的源极还通过所述第二电阻(R10)电连接所述第四场效应管(Q5)的漏极，所述第三场效应管(Q3)的栅极分别电连接所述第四场效应管(Q5)的漏极以及所述第二二极管(D2)的正极，所述第二二极管(D2)的负极通过所述按键(S1)接地；

所述第二二极管(D2)的负极还电连接所述第三二极管(D3)的负极，所述第三二极管(D3)的正极分别电连接所述控制芯片(U1)的检测端以及所述第三场效应管(Q3)的漏极；

所述控制芯片(U1)的控制端还通过第三电阻(R11)电连接所述第四场效应管(Q5)的栅极，所述第四场效应管(Q5)的源极接地。

2.如权利要求1所述的不间断电源的控制电路，其特征在于，所述供电电源选择电路包括：第一场效应管(Q2)、第二场效应管(Q1)、第一电阻(R7)以及第一二极管(D1)；

所述第一场效应管(Q2)的漏极电连接所述电池，所述第一场效应管(Q2)的源极电连接所述第二场效应管(Q1)的源极，且所述第二场效应管(Q1)的栅极与漏极之间并联有所述第一二极管(D1)；

所述第一场效应管(Q2)的栅极、所述第二场效应管(Q1)的栅极、所述第一二极管(D1)的正极以及所述第一电阻(R7)的一端均电连接所述外部电源，所述第一电阻(R7)的另一端接地；

所述第二场效应管(Q1)的漏极作为所述供电电源选择电路的输出端，电连接所述供电控制电路的输入端。

3.如权利要求2所述的不间断电源的控制电路，其特征在于，所述第一二极管(D1)为防倒流二极管。

4.如权利要求1所述的不间断电源的控制电路，其特征在于，还包括电池充电电路，其中，所述外部电源通过所述电池充电电路电连接所述电池，为所述电池充电。

5.如权利要求4所述的不间断电源的控制电路，其特征在于，所述电池充电电路包括TP4056型充电芯片，其中，所述外部电源电连接所述TP4056型充电芯片的VCC管脚，所述TP4056型充电芯片的BAT管脚电连接所述电池，且所述TP4056型充电芯片的VCC管脚以及BAT管脚分别通过不同的电容接地。

6.如权利要求5所述的不间断电源的控制电路，其特征在于，所述电池充电电路还包括：用于指示所述电池充电状态的充电指示单元。

7.如权利要求6所述的不间断电源的控制电路，其特征在于，所述充电指示单元包括：发光颜色不同的第一发光二极管(LED1)和第二发光二极管(LED2)；

所述第一发光二极管(LED1)的正极以及所述第二发光二极管(LED2)的正极分别通过不同的电阻电连接所述外部电源，且所述第一发光二极管(LED1)的负极电连接所述TP4056型充电芯片的第7管脚，所述第二发光二极管(LED2)的负极电连接所述TP4056型充电芯片的第6管脚。

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