CN220066900U - 一种电池升压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池升压电路，其与电池模块连接，所述电池升压单元的输出端连接所述开关模块的电源输入端，所述充电模块的输入端连接所述开关模块的充电输出端，所述充电模块的输出端连接电池模块，所述开关模块的公共端连接所述电源接口模块的电源端口，所述开关模块通过切换其导通状态，使电池模块输出的供电电压经所述电池升压单元升压处理，再经电源接口模块对外供电，或者使所述外部充电电压从电源接口模块输入，经充电模块给电池模块充电，实现了通过电源接口模块的同一个电极(即电源正极片)进行升压后放电及对电池充电的功能，且充电时避免充电电压和充电电流进入电池升压单元中，从而提高了充电效率。

Description

一种电池升压电路

技术领域

本实用新型涉及电池技术，特别涉及一种电池升压电路。

背景技术

目前，各种便携式电子产品大多采用可充电电池(如锂电池)供电，因此电子产品中需设置升压电路，而电池的电源管理电路一般包括电源接口、充电电路和升压电路，在放电时，电池连接升压电路使电池输出的电压经升压电路升压后，再经电源接口对负载供电；在充电时，电池也通过充电电路连接电源接口，外部充电电压经电源接口、充电电路给电池充电，可见，电池在充电和放电时均需使用同一个电源接口，然而在电池充电时，充电电压和充电电流也会经电源接口进入升压电路中，导致升压电路中也会加载部分电压和电流，降低了充电效率。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种电池升压电路，通过开关模块切换其导通状态，可通过同一个电源正极片实现电池升压后放电和对电池充电的功能。

为解决以上技术问题，本实用新型采取了以下技术方案：

一种电池升压电路，与电池模块连接，其包括：电池升压模块、充电模块、开关模块和电源接口模块，所述电池升压模块包括电池升压单元，所述电池模块包括电池单元，所述充电模块包括充电单元，所述开关模块包括电源输入端，充电输出端和公共端，所述电池升压单元的输出端连接所述开关模块的电源输入端，所述充电模块的输入端连接所述开关模块的充电输出端，所述充电模块的输出端连接电池模块，所述开关模块的公共端连接所述电源接口模块的电源端口，所述开关模块通过切换其导通状态，使电池模块输出的供电电压经所述电池升压单元升压处理，再经电源接口模块对外供电，或者使外部充电电压从电源接口模块输入，经充电模块给电池模块充电。

作为本实用新型的改进，所述电池升压模块还包括隔离单元，所述隔离单元设置于所述电池升压单元和所述开关模块之间。

作为本实用新型的改进，所述电池升压模块，还包括低功耗升压模块，所述低功耗升压模块与电池模块、电池升压单元和开关模块连接。

作为本实用新型进一步的改进，所述开关模块包括放电开关单元、充电开关单元和控制单元，所述放电开关单元的一端连接电池升压单元，放电开关单元的另一端连接电源接口模块，所述充电开关单元的一端连接充电模块，充电开关单元的另一端连接电源接口模块，所述控制单元连接放电开关单元和充电开关单元，控制放电开关单元或充电开关单元导通。

作为本实用新型进一步的改进，所述电源接口模块包括控制端口，所述开关模块的控制输入端口连接所述电源接口模块的控制端口。

作为本实用新型进一步的改进，所述电池升压电路还包括电池电压检测控制模块，所述电池电压检测控制模块的一端连接电池模块、电池升压模块和充电模块，电池电压检测控制模块的另一端连接开关模块，当电池电压低于设定值时关闭所述放电开关单元，并开启充电开关单元。

作为本实用新型进一步的改进，包括控制模块，控制模块连接开关模块的控制输入端口，用于控制放电开关单元和充电开关单元的导通状态。

作为本实用新型更进一步的改进，所述控制模块为机械开关。

作为本实用新型更进一步的改进，所述低功耗升压模块包括低功耗升压单元和电流检测控制单元，所述电流检测控制单元的第一端通过低功耗升压单元连接电池模块，电流检测控制单元的第二端连接电池升压单元，电流检测控制单元的第三端连接开关模块。

作为本实用新型再进一步的改进，所述低功耗升压模块包括低功耗升压单元和电流检测控制单元，所述电流检测控制单元的第一端连接电池模块，电流检测控制单元的第二端连接电池升压单元，电流检测控制单元的第三端通过低功耗升压单元连接开关模块。

相较于现有技术，本实用新型提供的电池升压电路与电池模块连接，所述电池升压单元的输出端连接所述开关模块的电源输入端，所述充电模块的输入端连接所述开关模块的充电输出端，所述充电模块的输出端连接电池模块，所述开关模块的公共端连接所述电源接口模块的电源端口，所述开关模块通过切换其导通状态，使电池模块输出的供电电压经所述电池升压单元升压处理，再经电源接口模块对外供电，或者使所述外部充电电压从电源接口模块输入，经充电模块给电池模块充电，实现了通过电源接口模块的同一个电极(即电源正极片)进行升压后放电及对电池充电的功能，且充电时避免充电电压和充电电流进入电池升压单元中，从而提高了充电效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的电池升压电路的第一实施例的框图。

图2为本实用新型提供的电池升压电路中的电池保护单元的电路原理图。

图3为本实用新型提供的电池升压电路的第二实施例的框图。

图4为本实用新型提供的电池升压电路中的隔离单元的电路原理图。

图5为本实用新型提供的电池升压电路的第三实施例的框图。

图6为本实用新型提供的电池升压电路中的开关模块的结构框图。

图7为本实用新型提供的电池升压电路的第四实施例的框图。

图8为本实用新型提供的电池升压电路的第五实施例的框图。

图9为本实用新型提供的电池升压电路的电池升压模块的电路原理图。

图10为本实用新型提供的电池升压电路的充电模块的电路原理图。

图11为本实用新型提供的电池升压电路的第六实施例的框图。

图12为本实用新型提供的电池升压电路中开关模块的一种实施例的示意图。

图13为本实用新型提供的电池升压电路中开关模块的另一种实施例的示意图。

图14为本实用新型提供的电池升压电路中的低功耗升压模块的一实施例的结构框图。

图15为本实用新型提供的电池升压电路中的低功耗升压模块的一实施例的电流检测控制单元的电路图。

图16为本实用新型提供的电池升压电路中的低功耗升压模块的另一实施例的结构框图。

图17为本实用新型提供的电池升压电路中的低功耗升压模块的另一实施例的电流检测控制单元的电路图。

图18为本实用新型提供的电池升压电路中的低功耗升压单元的电路图。

图19为本实用新型提供的电池升压电路中的电源接口模块的电路示意图。

附图标注说明：

电池模块1、电池保护单元11、电池升压模块2、隔离单元21、充电模块3、开关模块4、电源输入端01、充电输出端02、公共端03、放电开关单元41、充电开关单元42、控制单元43、电源接口模块5、低功耗升压模块6、电池升压单元22、电池电压检测控制模块7、控制模块8、低功耗升压单元61、电流检测控制单元62、电池保护芯片U1、第一电阻R1、第一电容C1、隔离二极管D1、升压芯片U2、电压检测芯片U3、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第一分压电阻R01、第二分压电阻R02、可控稳压源U3、锂电池芯片U4

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。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。

需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

请参阅图1，本实用新型提供的电池升压电路，与电池模块1连接，用于给电池模块1充电，或者使电池模块1对负载(如所应用电子产品的用电电路)供电。所述电源管理电路设置于便携式电子产品上，用于给电子产品(如手机、笔记本电脑、移动电源、蓝牙音箱等)的主板供电，也可通过充电器电子产品的电池充电。

所图所示，所述的电源管理电路包括：电池升压模块2、充电模块3、开关模块4和电源接口模块5，所述电池升压模块2包括电池升压单元22，所述电池模块1包括电池单元，所述充电模块3包括充电单元。

所述开关模块4包括电源输入端01，充电输出端02和公共端03，所述电池升压单元22的输出端连接所述开关模块4的电源输入端01，所述充电模块3的输入端连接所述开关模块4的充电输出端02，所述充电模块3的输出端连接电池模块1，所述开关模块4的公共端03连接所述电源接口模块5的电源端口(即电源正极片)，所述开关模块4通过切换其导通状态，使电池模块1输出的供电电压经所述电池升压单元22升压处理，再经电源接口模块5对外供电，或者使所述外部充电电压从电源接口模块5输入，经充电模块3给电池模块1充电。

在放电时，所述电池模块1输出的供电电压依次经所述电池升压单元22、开关模块4、电源接口模块5的电源端口对外供电，此时开关模块4使充电支路没有电压和电流输出；在充电时，所述外部充电电压从电源端的开关模块4、充电单元给电池模块1充电，此时电池升压模块2中没有电压和电流输入；可以通过一个电源正极片实现电池经升压后放电功能和对电池充电的功能，并且在充电时避免充电电压和充电电流进入电池升压单元22中，从而提高了充电效率，而且也可防止电池升压单元22被损坏。

在本实用新型的电池升压电路中，所述电池模块1还包括电池保护单元11，所述电池保护单元11设置于电池模块1的正极和电池升压单元22之间，用于当电池模块1低于设定值(如3.7V)时关闭电池升压单元22，防止电池模块1过度放电，从而保护电池模块1不被损坏，延长电池的使用寿命。当然电池模块1也可不带保护单元，这样电池模块1的成本更低。

请一并参阅图2，所述电池保护单元11包括电池保护芯片U1、第一电阻R1、第一电容C1，所述电池模块11包括电池BAT，所述电池保护芯片U1可采用型号为XB5332B的芯片，具有电池应用中所需的所有保护功能，包括过充电、过放电、过流和负载短路保护等。

电池保护芯片U1的VDD端通过第一电阻R1连接电池BAT的正极、电池升压单元22的输入端和充电模块3的输出端，也通过第一电容C1接地，电池保护芯片U1的VM端连接电源接口模块的地。在电池供电时，电池电压经第一电阻R1和第一电容C1构成的滤波电路滤波处理后，经电池保护芯片U1的VDD端进入电池保护芯片U1中，由电池保护芯片U1判断电池电压是否低于设定值，当低于设定值时，电池保护芯片U1内部的开关截止，使其VM端断开，此时电池无法形成回路，从而使电池不再放电，防止电池过放电。

请参阅图3，所述电池升压模块2还包括隔离单元21，所述隔离单元21设置于所述电池升压单元22和所述开关模块4之间，即电池升压单元22的输出端连接隔离单元22的输入端，隔离单元22的输出端连接电源接口模块4，在电池模块1充电时，所述隔离单元21使电池升压单元22与外部充电电压隔离，从而进一步避免充电电压和充电电流进入电池升压单元22中，从而提高了充电效率。

请一并参阅图4，所述隔离单元21包括至少一隔离二极管D1，所述隔离二极管D1的正极连接电池升压单元22的输出端，隔离二极管D1的负极连接电源接口模块5，利用二极管单向导通的特性，在电池模块1充电时，防止充电电压通过电源接口模块5进入电池升压单元22中，从而可提高充电效率。

可选地，所述隔离二极管D1可采用肖特基二极管，其正向压降低，因此在导通时耗电少。进一步地，所述隔离单元21还可采用两个或多个肖特基二极管并联的方式，本实用新型对此不作限制。

请一并参阅图5，本实用新型的电池升压电路还包括低功耗升压模块6，所述低功耗升压模块6的第1端与电池模块1和电池升压单元22的输入端连接，低功耗升压模块6的第2端的控制端连接，低功耗升压模块6的第3端与开关模块4连接。由于传统的大电流升压电路或升压芯片的功耗较大，为了省电通常状态下的所述电池升压模块2为关闭状态，在电池升压电路连接负载时，由所述低功耗升压模块6检测，并启动电池升压模块2工作，此时开关模块4切换至放电支路工作，即使电池升压模块2工作。

在一实施例中，所述电池升压单元22可包括升压芯片，如SX1308升压芯片、MT3608升压芯片、XL6009升压芯片等，其电压输入范围2.5V～5.5V,输出电压可升高至28V，可适应5V以上额定功率的负载。由于升压芯片是电源产品常规的芯片，且相关芯片数据手册上有详细介绍，此处不作详细描述。

所述充电单元包括充电芯片，如ME4054充电芯片，用于对电池单元充电，并且升压芯片也是电源电路的常规芯片，此处不作详细描述。

请一并参阅图6，所述开关模块4可采用电子开关，其包括放电开关单元41、充电开关单元42和控制单元43，所述放电开关单元41的一端连接电池升压单元22，放电开关单元41的另一端连接电源接口模块5，所述充电开关单元42的一连接充电模块3，充电开关单元42的另一端连接电源接口模块5，所述控制单元43连接放电开关单元41的控制端和充电开关单元42的控制端，用于控制放电开关单元41或充电开关单元42导通。

所述控制单元43可以是电池升压电路所应用电子设备的主控芯片，所述放电开关单元41、充电开关单元42可采用模拟开关或开关管，通过主控芯片的IO口输出高低电平的控制信号控制其导通状态。

请参阅图7，所述电源接口模块5包括控制端口，所述开关模块4的控制输入端口连接所述电源接口模块5的控制端口。本实施例中，所述电源接口模块5可采用多个针脚的连接器(如TIPC接口的连接器)，其包括控制脚(即控制信号极片)用于控制开关模块4导通充电支路或导通放电支路。

请参阅图8，进一步地，所述电池升压电路还包括电池电压检测控制模块7，所述电池电压检测控制模块7的一端连接电池模块1、电池升压模块2和充电模块3，电池电压检测控制模块7的另一端连接开关模块4，当电池电压低于设定值时关闭所述放电开关单元41，并开启充电开关单元42，防止电池过放电，从而延长电池的使用寿命。

在一实施例中，所述电池电压检测控制单元43可包括电压检测芯片，电压检测芯片可采用LN61C的芯片、ME2803芯片等，该电压检测芯片功耗低，精度高，当检测电池电压低于预设值时使升压芯片控制关闭。

请一并参阅图9，所述电池电压检测控制单元43包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第一分压电阻R01、第二分压电阻R02、第三分压电阻R03和第四分压电阻R04，所述第一MOS管Q1的栅极通过第一分压电阻R01连接第二MOS管Q2的漏极、也通过第二分压电阻R02连接第一MOS管Q1的源极和升压芯片U2的IN端，第一MOS管Q1的漏极连接升压芯片U2的EN端，第二MOS管Q2的栅极通过第三分压电阻R03连接第一MOS管Q1的源极和升压芯片U2的IN端、也通过第四分压电阻R04接地，所述第二MOS管Q2的源极接地通过四个分压电阻将获取的电池电压反馈给升压芯片U2，当第三分压电阻R03和第四分压电阻R04检测电池电压高于预设值时，所述第二MOS管Q2的栅极能得到可使第二MOS管Q2导通的高电平电压，使第二MOS管Q2和第一MOS导通，此时升压芯片U2可工作，反之则第二MOS管Q2和第一MOS截止，此时升压芯片U2不工作。

在一可选的实施例中，请参阅图10，所述充电单元可包括充电芯片U4，所述充电芯片可采用LTC4054锂电池充电芯片U4，当锂电池电池低于3.7V时，需连接充电器对锂电池充电。

应当说明的是，电池电压检测控制单元4323除上述电子器件之外，也可以采用其它电子器件的电路构成，本实用新型对此不作限制。

请参阅图11，进一步地，本实用新型的电池升压电路还包括控制模块8，控制模块8连接开关模块4的控制输入端口，用于控制放电开关单元41和充电开关单元42的导通状态，如图12和图13所示，所述开关模块4可采用单刀双掷开关或者双刀双掷开关，来实现电源接口模块与电池升压模块、充电模块之间的通断。

控制模块8可采用用于输出1或0的逻辑门电路，或者比较器，该逻辑门电路的使用，可减小电池升压电路的尺寸，便于升压电路集成的电路板的安装。在其它实施例中，所述控制模块也可为机械开关，如微动开关，可通过手动选择开关模块4的导通状态。

请参阅图14和图15，所述低功耗升压模块6包括低功耗升压单元61和电流检测控制单元62，所述电流检测控制单元62的第一端通过低功耗升压单元61连接电池模块1，电流检测控制单元62的第二端连接电池升压单元22，电流检测控制单元62的第三端连接开关模块4，通过电流检测控制单元62检测到一定值的电流时打开电池升压模块2。

在其它可选的实施例中，请参阅图16和图17，所述低功耗升压模块6包括低功耗升压单元61和电流检测控制单元62，所述电流检测控制单元62的第一端连接电池模块1，电流检测控制单元62的第二端连接电池升压单元22，电流检测控制单元62的第三端通过低功耗升压单元61连接开关模块4。

请一并参阅图18，所述低功耗升压单元61可采用型号LP6261或LP62610等低功耗的升压芯片，所述电流检测控制单元62可包括电阻和三极管。

请一并参阅图19，所述电源接口模块5包括USB接口和/或与电源正负极连接的电源正极片和电源负极片。具体的，所述电源接口模块5可包括USB接口和与电源正负极连接的电源正极片和电源负极片，也可仅包括USB接口或电源正、负极片，只要能实现与负载或充电器连接，给负载供电，或给自身电池模块1充电即可。

综上所述，本实用新型提供的电池升压电路中，在放电时，所述电池模块输出的供电电压依次经所述电池升压单元、开关模块、电源接口模块的电源端口对外供电，此时开关模块使充电支路没有电压和电流输出；在充电时，所述外部充电电压从电源端的开关模块、充电单元给电池模块充电，此时电池升压模块中没有电压和电流输入；可以通过一个电源正极片实现电池经升压后放电功能和对电池充电的功能，并且在充电时避免充电电压和充电电流进入电池升压单元中，从而提高了充电效率，而且也可防止电池升压单元被损坏。

而且，可根据电池升压电路所应用电子产品的空间设置机械开关或电子开关，应用更灵活。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池升压电路，与电池模块连接，其特征在于，包括：电池升压模块、充电模块、开关模块和电源接口模块，所述电池升压模块包括电池升压单元，所述电池模块包括电池单元，所述充电模块包括充电单元，所述开关模块包括电源输入端，充电输出端和公共端，所述电池升压单元的输出端连接所述开关模块的电源输入端，所述充电模块的输入端连接所述开关模块的充电输出端，所述充电模块的输出端连接电池模块，所述开关模块的公共端连接所述电源接口模块的电源端口，所述开关模块通过切换其导通状态，使电池模块输出的供电电压经所述电池升压单元升压处理，再经电源接口模块对外供电，或者使外部充电电压从电源接口模块输入，经充电模块给电池模块充电。

2.根据权利要求1所述的电池升压电路，其特征在于，所述电池升压模块还包括隔离单元，所述隔离单元设置于所述电池升压单元和所述开关模块之间。

3.根据权利要求1或2所述的电池升压电路，其特征在于，还包括低功耗升压模块，所述低功耗升压模块与电池模块、电池升压单元和开关模块连接。

4.根据权利要求1所述的电池升压电路，其特征在于，所述开关模块包括放电开关单元、充电开关单元和控制单元，所述放电开关单元的一端连接电池升压单元，放电开关单元的另一端连接电源接口模块，所述充电开关单元的一端连接充电模块，充电开关单元的另一端连接电源接口模块，所述控制单元连接放电开关单元和充电开关单元，控制放电开关单元或充电开关单元导通。

5.根据权利要求4所述的电池升压电路，其特征在于，所述电源接口模块包括控制端口，所述开关模块的控制输入端口连接所述电源接口模块的控制端口。

6.根据权利要求4所述的电池升压电路，其特征在于，所述电池升压电路还包括电池电压检测控制模块，所述电池电压检测控制模块的一端连接电池模块、电池升压模块和充电模块，电池电压检测控制模块的另一端连接开关模块，当电池电压低于设定值时关闭所述放电开关单元，并开启充电开关单元。

7.根据权利要求4所述的电池升压电路，其特征在于，包括控制模块，控制模块连接开关模块的控制输入端口，用于控制放电开关单元和充电开关单元的导通状态。

8.根据权利要求7所述的电池升压电路，其特征在于，所述控制模块为机械开关。

9.根据权利要求3所述的电池升压电路，其特征在于，所述低功耗升压模块包括低功耗升压单元和电流检测控制单元，所述电流检测控制单元的第一端通过低功耗升压单元连接电池模块，电流检测控制单元的第二端连接电池升压单元，电流检测控制单元的第三端连接开关模块。

10.根据权利要求3所述的电池升压电路，其特征在于，所述低功耗升压模块包括低功耗升压单元和电流检测控制单元，所述电流检测控制单元的第一端连接电池模块，电流检测控制单元的第二端连接电池升压单元，电流检测控制单元的第三端通过低功耗升压单元连接开关模块。