CN2840472Y - 电池电源回路动态分配装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种电池电源回路动态分配装置，该装置设置有电压侦测模块，该模块依序连接有电源管理逻辑与电源切换电路，且电源切换电路连接有降压回路与升压回路，当电压侦测模块与电池呈电性连接时，电压侦测模块可侦测电池的输出电压，并将侦测的结果传送至电源管理逻辑进行判断，若电池电压高于系统输出电压时，即由电池端汲取电源经由降压回路进行电压准位调整，并于调整后输出，而若电池电压低于系统输出电压时，即由电池端汲取电源后经由升压回路进行电源升压，再至降压回路进行电压准位调整，并于调整后输出，如此结构可有效降低电压转换时的功率损失。

Description

电池电源回路动态分配装置

技术领域

本实用新型为一种电池电源回路动态分配装置，尤指可降低电压转换时功率损失的电池电源回路动态分配装置，且由成本较低的降压回路与升压回路取代升/降压俱备的电源回路，可有效降低制造成本。

背景技术

在可携式电子产品中大多使用电池作为电力的来源，而因锂电池(Li-ion)具有能量密度高、操作电压高、使用温度范围大、无记忆效应、寿命长等优点，故现今多采用锂电池(Li-ion)，而锂电池为可充电的电池，且其主要是以正极锂合金氧化物、液体有机电解液和负极碳材组成，此外，在正负极之间以隔离膜将正负极隔开以避免短路，而液体有机电解液则含在多孔隙的塑料隔离膜中，负责离子电荷的传导工作。

而一般锂电池(Li-ion)的饱和电压为4.2伏特，截止电压为3.0伏特或甚至更低至2.75伏特，这种工作电压的范围对大部分的半导体制成的工作电压3.3伏特来说，都会面临到若要将电池能有效的应用，必须有一套升压与降压并存的机制，为达到一稳定的输出电压，一般采用升降压型转换器(buck-boost converter)，或是采用先升压(boost converter)后再降压(buck converter)的结构来取得稳定的3.3伏特输出，然而，以上的结构皆存在一些问题，如升降压型转换器结构成本较高、输入电压等于输出电压时会有高噪声问题，而在升压与降压结构中，则会因多次转换而产生较高的功率损耗问题。再者，以一通道的电源零件来看，一般是以降压回路所需成本为最低，其次则为升压回路，而成本最大者为升/降压俱备的电源回路，故一般所采用升降压型转换器的成本，因多采用高成本的为升/降压俱备的电源回路，导致其制造成本居高不下。

因此，要如何解决上述的问题，即为从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向所在。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电池电源回路动态分配装置，该装置利用电压侦测模块侦测电池的电池电压V_bat，当电池电压V_bat高于电源的系统输出电压V_sys时，电源回路即是直接由电池端汲取电源经由降压回路进行电压准位调整，并调整至系统输出电压V_sys后输出，而当电池电压V_bat低于电源的系统输出电压V_sys时，电源回路于电池端汲取电源后先经由升压回路进行电源升压的动作，再至降压回路进行电压准位调整，并调整至系统输出电压V_sys后输出，如此可降低电压转换时功率损失，解决现有技术因多次转换而产生大量的功率损耗的问题。

本实用新型的次要目的在于提供的电池电源回路动态分配装置，是利用成本较低的降压回路与升压回路取代升/降压俱备的电源回路，以有效降低电池电源回路动态分配装置的制造成本，此外，搭配多组降压回路便能降低结构多通道电源系统所需的成本。

本实用新型的另一目的在于提供的电池电源回路动态分配装置，电源管理逻辑设有下限电压与上限电压，以防止电源涟波ripple造成切换时产生电压震荡效应，并可消除模拟电路上值域比较的灰阶地带。

为达成上述目的及功效，本实用新型所采用的技术手段如下：

一种电池电源回路动态分配装置，设置有电压侦测模块、电源管理逻辑、电源切换电路、降压回路以及升压回路，其特征是，

该电压侦测模块与预设电池呈电性连接，且电压侦测模块为侦测预设电池的电池电压；

该电源管理逻辑与电压侦测模块呈电性连接，且电源管理逻辑接收电压侦测模块的侦测结果；

该电源切换电路与电源管理逻辑呈电性连接，且电源切换电路依电源管理逻辑的控制指令做出相对应的处理；

该降压回路连接于电源切换电路，且降压回路对输入的电源进行降压；

该升压回路连接于电源切换电路，且升压回路对输入的电源进行升压。

其中，该电池为锂电池。该电池电源回路动态分配装置设置一个或一个以上的降压回路。

以下将结合附图与本实用新型的较佳实施例详加说明其特征与功能。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的方块图。

图2为本实用新型较佳实施例的动作流程图。

图3为本实用新型另一较佳实施例的方块图。

图中符号说明

1电池电源回路动态分配装置

11电压侦测模块

12电源管理逻辑

13电源切换电路

14降压回路

15升压回路

2电池

具体实施方式

请参阅图1所示，为本实用新型较佳实施例的方块图，由图中所示可清楚看出，本实用新型的电池电源回路动态分配装置1设置有电压侦测模块11、电源管理逻辑12、电源切换电路13、降压回路14以及升压回路15，其中：

该电压侦测模块11为与电池2呈电性连接，且电压侦测模块11为可侦测电池2的电池电压V_bat。

该电源管理逻辑12与电压侦测模块11呈电性连接，且电源管理逻辑12可接收电压侦测模块11的侦测结果。

该电源切换电路13与电源管理逻辑12呈电性连接，且电源切换电路13可依电源管理逻辑12的控制指令做出相对应的处理。

该降压回路14连接于电源切换电路13，且降压回路14会对输入的电源进行降压。

该升压回路15连接于电源切换电路13，且升压回路15会对输入的电源进行升压。

当本实用新型的电池电源回路动态分配装置1于使用时，先利用电压侦测模块11侦测电池2的电池电压V_bat，其中该电池2为锂电池，而电压侦测模块11会将侦测的结果传送至电源管理逻辑12，当电源管理逻辑12判断电池电压V_bat高于电源的系统输出电压V_sys，利用电源切换电路13将电源路径切换为降压回路14，以使电池2端汲取电源经由降压回路14进行电压准位调整，并调整至系统输出电压V_sys后输出，而当电源管理逻辑12判断电池电压V_bat低于电源的系统输出电压V_sys，利用电源切换电路13将电源路径切换为升压回路15，以利用升压回路15进行电源升压的动作，待升压完成后再至降压回路14进行电压准位调整，并调整至系统输出电压V_sys后输出，如此即可有效降低电压转换时功率损失。

请参阅图2所示，为本实用新型较佳实施例的动作流程图，由图中所示可清楚看出，本实用新型的电池电源回路动态分配装置于使用时，按下列步骤进行：

步骤300，电压侦测模块11侦测电池2的电池电压V_bat；

步骤310，电压侦测模块11将侦测结果传送至电源管理逻辑12；

步骤320，电源管理逻辑12判断电池电压V_bat是否高于电源的系统输出电压V_sys，若是，则进行步骤330；若否，则进行步骤360；

步骤330，电源切换电路13将电源路径切换为降压回路14；

步骤340，由电池2端汲取电源经由降压回路14进行电压准位调整；

步骤350，降压回路14将电池电压V_bat调整至系统输出电压V_sys后输出，并进行步骤400；

步骤360，电源切换电路13将电源路径切换为升压回路15；

步骤370，由电池2端汲取电源经由升压回路15进行电源升压的动作；

步骤380，升压后的电源移至降压回路14进行电压准位调整；

步骤390，降压回路14将其调整至系统输出电压V_sys后输出，并进行步骤400；

步骤400，结束。

使用者可进一步于电源管理逻辑12设定下限电压V_{th_1}与上限电压V_{th_h}，其中该下限电压V_{th_1}为系统输出电压V_sys加一调整值，而上限电压V_{th_h}为系统输出电压V_sys加上一上限值，当电压侦测模块11侦测电池2的电池电压V_bat后，电源管理逻辑12判断电池电压V_bat高于定下限电压V_{th_1}时，电源切换电路13会将电源路径切换为降压回路14，以使电池2端汲取电源经由降压回路14进行电压准位调整，而当电压侦测模块11侦测电池2的电池电压V_bat后，电源管理逻辑12判断电池电压V_bat低于定下限电压V_{th_1}时，电源切换电路13会将电源路径切换为升压回路15，以利用升压回路15进行电源升压的动作，待升压完成后再至降压回路14进行电压准位调整，以提供稳定的系统输出电压V_sys，倘若在过程中电池电压V_bat回到上限电压V_{th_h}时，电源管理逻辑12会以控制指令控制电源切换电路13将电源路径切换为降压回路14，如此即可利用下限电压V_{th_1}与上限电压V_{th_h}的门槛值设定来防止电池电源涟波(ripple)造成切换时产生电压震荡效应，并同时消除模拟电路上值域比较的灰阶地带。

本实用新型上述的下限电压V_{th_1}与上限电压V_{th_h}的门槛值设定可依系统负载与周边搭配的元件进行调整，以提升电池电源回路动态分配装置1于使用时的效率。

请参阅图3所示，为本实用新型另一较佳实施例的方块图，由图中所示可清楚看出，本实用新型的电池电源回路动态分配装置1可设置一个或一个以上的降压回路14，且不同的降压回路14会提供不同的系统输出电压V_sys，如系统输出电压V_sysI与系统输出电压V_sysII，如此可提供使用者不同的系统输出电压V_sys，增进其使用的便利性与功效。

综上所述，本实用新型的电池电源回路动态分配装置1于实际使用时为具有以下优点：

一、本实用新型利用电压侦测模块11侦测电池2的电池电压V_bat，且电源管理逻辑12为会以控制指令控制电源切换电路13将电源路径切换为降压回路14或升压回路15，以调整至系统输出电压V_sys后输出，如此可降低电压转换时功率损失，解决现有技术的装置因多次转换而产生大量的功率损耗的问题。

二、本实用新型利用成本较低的降压回路14与升压回路15取代升/降压俱备的电源回路，并利用电源切换电路13将电源路径切换为降压回路14或升压回路15，可有效降低电池电源回路动态分配装置1的制造成本。

三、本实用新型利用下限电压V_{th_1}与上限电压V_{th_h}的门槛值设定来防止电池电源涟波(ripple)造成切换时产生电压震荡效应，并同时消除模拟电路上值域比较的灰阶地带。

四、本实用新型利用不同的降压回路14提供不同的系统输出电压V_sys如系统输出电压V_sysI与系统输出电压V_sysII，如此可增进使用者于使用时的便利性与使用功效。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，非因此即局限本实用新型的专利范围，故举凡运用本实用新型说明书及附图内容所为的简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本实用新型的专利范围内，合予陈明。

综上所述，本实用新型上述的电池电源回路动态分配装置于使用时，确实能达到其功效及目的，故本实用新型诚为一实用性优异的设计，符合专利的申请要件，依法提出申请。

Claims (3)

1.一种电池电源回路动态分配装置，设置有电压侦测模块、电源管理逻辑、电源切换电路、降压回路以及升压回路，其特征是，

该电压侦测模块与预设电池呈电性连接，且电压侦测模块为侦测预设电池的电池电压；

该电源管理逻辑与电压侦测模块呈电性连接，且电源管理逻辑接收电压侦测模块的侦测结果；

该电源切换电路与电源管理逻辑呈电性连接，且电源切换电路依电源管理逻辑的控制指令做出相对应的处理；

该降压回路连接于电源切换电路，且降压回路对输入的电源进行降压；

该升压回路连接于电源切换电路，且升压回路对输入的电源进行升压。

2.如权利要求1所述的电池电源回路动态分配装置，其特征是，该电池为锂电池。

3.如权利要求1所述的电池电源回路动态分配装置，其特征是，该电池电源回路动态分配装置设置一个或一个以上的降压回路。

Images