RU2802592C1 - Терминал, способ электропитания терминала и схема управления зарядкой и разрядкой - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области технологий зарядки и разрядки аккумуляторов. Техническим результатом является повышение ресурсной емкости аккумулятора терминала. Терминал включает в себя схему (20) нагрузки, аккумулятор (13) и схему (14) управления зарядкой и разрядкой. Аккумулятор (13) выполнен с возможностью подачи напряжения на цепь (20) нагрузки. Схема (14) управления зарядкой и разрядкой подключена к цепи нагрузки (20) и аккумулятору (13). Схема (14) управления зарядкой и разрядкой выполнена с возможностью приема входного напряжения и зарядки аккумулятора (13) после понижения входного напряжения. Когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, аккумулятор (13) подает напряжение на цепь (20) нагрузки. Когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения, схема (14) управления зарядкой и разрядкой повышает напряжение аккумулятора и подает повышенное напряжение на схему (20) нагрузки. Пороговое напряжение превышает минимальное рабочее напряжение цепи нагрузки. 3 н. и 17 з.п. ф-ы, 12 ил.

Description

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Настоящая заявка испрашивает приоритет китайской патентной заявки № 202010006218.3, поданной в Государственное ведомство интеллектуальной собственности Китайской Народной Республики 3 января 2020 года и озаглавленной «BATTERY CHARGING AND DISCHARGING MANAGEMENT CIRCUIT AND DISCHARGING SWITCHING METHOD», и приоритет китайской патентной заявки № 202010286994.3, поданной в Государственное ведомство интеллектуальной собственности Китайской Народной Республики 13 апреля 2020 года и озаглавленной «TERMINAL, POWER SUPPLY METHOD FOR TERMINAL, AND CHARGING AND DISCHARGING MANAGEMENT CIRCUIT», которые включены в данный документ во всей своей полноте путем ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящая заявка относится, в общем, к области технологий зарядки и разрядки аккумуляторов и, в частности, к терминалу, способу электропитания терминала и схеме управления зарядкой и разрядкой.

Уровень техники

Пользователи предъявляют все более высокие требования к времени ожидания терминалов (таких как мобильные телефоны). Цепь нагрузки, аккумулятор и схема управления аккумулятором расположены в терминале. Схема управления аккумулятором подает напряжение зарядки VDD на аккумулятор, и аккумулятор подает напряжение на цепь нагрузки. Когда напряжение U_O аккумулятора близко к минимальному рабочему напряжению цепи нагрузки, напряжения U_O аккумулятора недостаточно для поддержания нормальной работы цепи нагрузки. Таким образом, во избежание повреждения цепи нагрузки система терминала автоматически выключается.

Однако в условиях эксплуатации при низких температурах или при старении аккумулятора эквивалентное полное сопротивление R аккумулятора увеличивается, и, следовательно, падение напряжения V_R, основанное на эквивалентном полном сопротивлении аккумулятора, увеличивается при протекании тока одной и той же величины через аккумулятор. Так как U_O = VDD - V_R, когда падение V_R напряжения, основанное на эквивалентном полном сопротивлении аккумулятора, увеличивается, напряжение U_O аккумулятора уменьшается, и, следовательно, ресурсной емкости аккумулятора становится недостаточно. Например, в условиях эксплуатации при низких температурах или при старении аккумулятора напряжение U_O аккумулятора, с большой степенью вероятности, уменьшится до минимального рабочего напряжения цепи нагрузки, что может вызвать проблему, связанную с явно недостаточной ресурсной емкостью аккумулятора.

Сущность изобретения

Технические решения настоящей заявки предоставляют терминал, способ электропитания терминала и схему управления зарядкой и разрядкой для повышения долговечности аккумулятора. Например, в условиях эксплуатации при низких температурах или при старении аккумулятора, может быть смягчена проблема, связанная с недостаточной ресурсной способностью аккумулятора терминала.

Согласно первому аспекту технических решений настоящей заявки предусмотрен терминал. Терминал включает в себя цепь нагрузки, аккумулятор и схему управления зарядкой и разрядкой. Аккумулятор выполнен с возможностью подачи напряжения на цепь нагрузки. Схема управления зарядкой и разрядкой подключена к цепи нагрузки и аккумулятору. Схема управления зарядкой и разрядкой выполнена с возможностью приема входного напряжения и зарядки аккумулятора после понижения входного напряжения. В дополнение к этому, когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, аккумулятор может подавать напряжение на цепь нагрузки с использованием схемы управления зарядкой и разрядкой. Когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения, схема управления зарядкой и разрядкой повышает напряжение аккумулятора и выводит повышенное напряжение на цепь нагрузки. Пороговое напряжение превышает минимальное рабочее напряжение цепи нагрузки.

В заключение, внешнее зарядное устройство может заряжать аккумулятор с использованием схемы преобразования напряжения. В дополнение к этому, в условиях нормальной температуры или после износа аккумулятора напряжение аккумулятора, как правило, превышает пороговое напряжение аккумулятора. Так как пороговое напряжение больше, чем минимальное рабочее напряжение цепи нагрузки, аккумулятор может подавать напряжение на цепь нагрузки с использованием схемы управления зарядкой и разрядкой. Например, пороговое напряжение, предусмотренное в технических решениях настоящей заявки, может быть больше, чем минимальное рабочее напряжение цепи нагрузки. В процессе работы схемы управления зарядкой и разрядкой любое напряжение, превышающее минимальное рабочее напряжение цепи нагрузки, может быть выбрано в качестве порогового напряжения. Когда схема нагрузки включает в себя множество модулей схемы, одно из минимальных рабочих напряжений модулей схемы может служить минимальным рабочим напряжением цепи нагрузки. Конечно, минимальное значение минимальных рабочих напряжений модулей схемы может альтернативно служить минимальным рабочим напряжением цепи нагрузки. В дополнение к этому, например, когда терминал работает в условиях низкой температуры, или когда аккумулятор находится в состоянии старения, эквивалентное полное сопротивление аккумулятора увеличивается, что приводит к снижению напряжения аккумулятора. Когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения аккумулятора, если напряжение аккумулятора продолжает подаваться в цепь нагрузки, цепь нагрузки может работать неправильно, и может возникнуть риск автоматического выключения электропитания терминала. Чтобы решить вышеупомянутую проблему, в технических решениях настоящей заявки схема управления зарядкой и разрядкой в терминале может дополнительно повышать напряжение аккумулятора и подавать повышенное напряжение на цепь нагрузки. Это позволяет обеспечить нормальную работу цепи нагрузки. Таким образом, в условиях эксплуатации при низких температурах и при старении аккумулятора, несмотря на то, что напряжение аккумулятора снижается при повышении напряжения схемой управления зарядкой и разрядкой, повышенное напряжение все еще может возбуждать цепь нагрузки, тем самым смягчая проблему, которая состоит в том, что ресурсной способности аккумулятора терминала явно недостаточно в условиях эксплуатации при низких температурах или после износа аккумулятора.

В варианте осуществления схема управления зарядкой и разрядкой включает в себя первый ключ, второй ключ и схему преобразования напряжения. Первый вывод первого ключа подключен к цепи нагрузки. Первый ключ выполнен с возможностью включения тогда, когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, и первый ключ дополнительно выполнен с возможностью выключения тогда, когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения. Первый вывод второго ключа подключен к цепи нагрузки. Второй ключ выполнен с возможностью выключения тогда, когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, и второй ключ дополнительно выполнен с возможностью включения тогда, когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения. Схема преобразования напряжения подключена к аккумулятору, второму выводу первого ключа и второму выводу второго ключа. Схема преобразования напряжения выполнена с возможностью понижения входного напряжения до первого напряжения и подачи первого напряжения на аккумулятор для зарядки аккумулятора. Когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, аккумулятор подает напряжение на цепь нагрузки с использованием схемы преобразования напряжения и первого ключа. Когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения, схема преобразования напряжения дополнительно конфигурируется для повышения напряжения аккумулятора и подает повышенное напряжение на цепь нагрузки с использованием второго ключа. Таким образом, когда терминал подключен к внешнему зарядному устройству, схема преобразования напряжения может выполнять операцию понижения напряжения для понижения напряжения, подаваемого внешним зарядным устройством, до первого напряжения, и подавать первое напряжение на аккумулятор для зарядки аккумулятора. Например, в условиях нормальной температуры или при отсутствии износа аккумулятора, напряжение аккумулятора, как правило, превышает пороговое напряжение аккумулятора. В этом случае первый ключ может быть включен, второй ключ может быть выключен, и аккумулятор может подавать питание на цепь нагрузки с использованием схемы преобразования напряжения и включенного первого ключа. Когда терминал работает в условиях низкой температуры или аккумулятор находится в состоянии старения, напряжение аккумулятора снижается до вышеуказанного порогового напряжения. Во избежание автоматического выключения терминала, схема преобразования напряжения может повышать напряжение аккумулятора для выработки второго напряжения. Затем включается второй ключ. Таким образом, второе напряжение подается на цепь нагрузки для питания с использованием второго ключа, чтобы обеспечить нормальную работу цепи нагрузки. В этом случае, первый выключатель выключается, и аккумулятор выключается от цепи нагрузки.

В варианте осуществления первый ключ включает в себя первый транзистор и первый диод. Затвор первого транзистора выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором. Первый электрод первого транзистора подключен к цепи нагрузки. Второй электрод первого транзистора подключен к схеме преобразования напряжения. Анод первого диода подключен ко второму электроду первого транзистора. Катод первого диода подключен к первому электроду первого транзистора. Первый диод может быть паразитным диодом, образованным в процессе изготовления первого транзистора. Альтернативно, первый диод может быть отдельно выполненным диодом. Первый ключ включает в себя один транзистор и один диод, поэтому структура первого ключа может быть простой. В дополнение к этому, первый ключ может иметь функцию однонаправленного выключения. Таким образом, когда первый транзистор выключается под управлением сигнала, принятого затвором первого транзистора, первый ключ сразу не выключается. Первый ключ выключается только тогда, когда напряжение на катоде первого диода превышает напряжение на аноде. В этом случае, когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения и первый транзистор находится в состоянии отсечки, первый ключ сразу не выключается. Первый ключ выключается только тогда, когда схема преобразования напряжения повышает напряжение аккумулятора, и затем передает повышенное напряжение аккумулятора на цепь нагрузки с использованием второго ключа, чтобы напряжение на катоде первого диода в первом ключе было больше напряжения на аноде. Это позволяет избежать выключения электропитания терминала из-за того, что напряжение, повышенное схемой преобразования напряжения, не передается вовремя на цепь нагрузки.

В варианте осуществления второй ключ включает в себя второй транзистор и второй диод. Затвор второго транзистора выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый электрод второго транзистора подключен к цепи нагрузки, и второй электрод второго транзистора подключен к схеме преобразования напряжения. Анод второго диода подключен к первому электроду второго транзистора. Катод второго диода подключен ко второму электроду второго транзистора. Как описано выше, второй диод может быть паразитным диодом, образованным в процессе изготовления второго транзистора. В качестве альтернативы, второй диод может быть отдельно выполненным диодом. Второй ключ включает в себя один транзистор и один диод, поэтому структура второго ключа может быть простой.

В варианте осуществления второй ключ дополнительно включает в себя третий диод. Анод третьего диода подключен ко второму электроду второго транзистора. Катод третьего диода подключен к катоду второго диода. В дополнение к этому, из предыдущего описания можно узнать, что анод второго диода подключен к первому электроду второго транзистора. Второй ключ может иметь функцию двунаправленного выключения. Например, когда второй транзистор находится в состоянии отсечки, и второй диод и третий диод находятся в состоянии отсечки, и ток не может проходить между первым электродом и вторым электродом второго транзистора.

В варианте осуществления схема преобразования напряжения включает в себя третий ключ, четвертый ключ, пятый ключ, шестой ключ, первую катушку индуктивности, первый конденсатор, второй конденсатор и третий конденсатор. Вывод затвора третьего ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый вывод третьего ключа выполнен с возможностью приема входного напряжения и подключен к первому выводу первого конденсатора, и второй вывод третьего ключа подключен к первому выводу четвертого ключа, второму выводу второго ключа и первому выводу второго конденсатора. Второй вывод первого конденсатора и второй вывод второго конденсатора заземлены. Вывод затвора четвертого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления, и второй вывод четвертого ключа подключен к первому выводу первой катушки индуктивности. Второй вывод первой катушки индуктивности подключен к первому выводу пятого ключа, второму выводу первого ключа и первому выводу третьего конденсатора, и второй вывод третьего конденсатора заземлен. Вывод затвора пятого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, и второй вывод пятого ключа подключен к аккумулятору. Вывод затвора шестого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый вывод шестого ключа подключен ко второму выводу четвертого ключа, и второй вывод шестого ключа заземлен. В этом случае первый конденсатор, четвертый ключ, шестой ключ, первая катушка индуктивности и третий конденсатор могут образовывать понижающую цепь, поэтому напряжение на входном выводе схемы преобразования напряжения может быть понижено до первого напряжения для зарядки аккумулятора. В дополнение к этому, первая катушка индуктивности, четвертый ключ, шестой ключ, второй конденсатор и третий конденсатор могут образовывать схему повышения напряжения. Таким образом, схема преобразования напряжения завершает процесс повышения напряжения аккумулятора, поэтому повышенное напряжение передается на цепь нагрузки с использованием второго ключа.

В варианте осуществления третий ключ включает в себя третий транзистор, четвертый диод и пятый диод. Затвор третьего транзистора выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый электрод третьего транзистора выполнен с возможностью приема входного напряжения, и второй электрод третьего транзистора подключен к первому выводу четвертого ключа и второму выводу второго ключа. Анод четвертого диода подключен к первому электроду третьего транзистора. Катод четвертого диода подключен к катоду пятого диода. Анод пятого диода подключен ко второму электроду третьего транзистора. В этом случае третий ключ может иметь функцию двунаправленного выключения. Когда третий ключ выключен, может быть предотвращена проводимость от источника питания внутри терминала к внешнему источнику питания. В дополнение к этому, в процессе, в котором схема преобразования напряжения повышает напряжение аккумулятора, и затем передает повышенное напряжение аккумулятора на цепь нагрузки с использованием второго ключа, предотвращается влияние внешнего источника питания на описанный выше процесс внутреннего источника питания.

В варианте осуществления схема преобразования напряжения включает в себя регулятор с малым падением напряжения и схему повышения напряжения. Регулятор с малым падением напряжения подключен к аккумулятору и второму выводу первого ключа. Когда аккумулятор необходимо зарядить, регулятор с малым падением напряжения конфигурируется на понижение входного напряжения до первого напряжения и подает первое напряжение на аккумулятор. В дополнение к этому, первый ключ может быть включен, и второй ключ может быть выключен, чтобы регулятор с малым падением напряжения мог подавать первое напряжение на цепь нагрузки во время зарядки аккумулятора, чтобы одновременно подавать питание на цепь нагрузки. Кроме того, когда аккумулятор должен подавать питание на цепь нагрузки, первый ключ может быть включен, и второй ключ может быть выключен. Аккумулятор подает напряжение на цепь нагрузки с использованием регулятора с малым падением напряжения и первого ключа. В дополнение к этому, схема повышения напряжения подключена к регулятору с малым падением напряжения и второму выводу второго ключа. Когда терминал работает в условиях эксплуатации при низких температурах или в состоянии старения аккумулятора, схема повышения напряжения может повышать напряжение аккумулятора и при включении второго ключа подавать повышенное напряжение на цепь нагрузки с использованием второго ключа.

В варианте осуществления схема повышения напряжения включает в себя вторую катушку индуктивности, седьмой ключ, восьмой ключ, четвертый конденсатор и пятый конденсатор. Первый вывод второй катушки индуктивности подключен к регулятору с малым падением напряжения и первому выводу четвертого конденсатора, и второй вывод второй катушки индуктивности подключен к первому выводу седьмого ключа. Второй вывод седьмого ключа подключен ко второму выводу второго ключа и первому выводу пятого конденсатора. Вывод затвора седьмого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором. Второй вывод четвертого конденсатора заземлен. Второй вывод пятого конденсатора заземлен. Вывод затвора восьмого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый вывод восьмого ключа подключен ко второму выводу второй катушки индуктивности, и второй вывод восьмого ключа заземлен. В процессе повышения напряжения схемой повышения напряжения сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ, PWM) может использоваться для управления седьмым ключом и восьмым ключом, которые должны быть поочередно включаться для повышения напряжения между двумя выводами пятого конденсатора, поэтому напряжение на выходном выводе схемы повышения напряжения больше, чем напряжение на входном выводе схемы повышения напряжения.

В варианте осуществления схема управления зарядкой и разрядкой включает в себя регулятор с малым падением напряжения и схему повышения напряжения. Регулятор с малым падением напряжения подключен к аккумулятору. Регулятор с малым падением напряжения выполнен с возможностью понижения входного напряжения до первого напряжения и подачи первого напряжения на аккумулятор. Схема повышения напряжения подключена к регулятору с малым падением напряжения и цепи нагрузки. Схема повышения напряжения выполнена с возможностью подачи первого напряжения на цепь нагрузки. Когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, схема повышения напряжения дополнительно конфигурируется для подачи напряжения аккумулятора на цепь нагрузки. Когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения, схема повышения напряжения дополнительно конфигурируется для повышения напряжения аккумулятора, подаваемого из аккумулятора, и подачи повышенного напряжения на цепь нагрузки. Таким образом, в условиях эксплуатации при низких температурах и при старении аккумулятора, несмотря на то, что напряжение аккумулятора снижается, при повышающем действии схемы преобразования напряжения, повышенное напряжение все еще может возбуждать цепь нагрузки, тем самым смягчая проблему, которая состоит в том, что ресурсной способности аккумулятора терминала явно недостаточно в условиях эксплуатации при низких температурах или после износа аккумулятора.

В варианте осуществления схема повышения напряжения включает в себя вторую катушку индуктивности, седьмой ключ, восьмой ключ, четвертый конденсатор и пятый конденсатор. Первый вывод второй катушки индуктивности подключен к регулятору с малым падением напряжения и первому выводу четвертого конденсатора, и второй вывод второй катушки индуктивности подключен к первому выводу седьмого ключа. Второй вывод седьмого ключа подключен к цепи нагрузки и первому выводу пятого конденсатора. Вывод затвора седьмого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором. Второй вывод четвертого конденсатора заземлен, и второй вывод пятого конденсатора заземлен. Вывод затвора восьмого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый вывод восьмого ключа подключен ко второму выводу второй катушки индуктивности, и второй вывод восьмого ключа заземлен. Когда регулятор с малым падением напряжения подает на аккумулятор первое напряжение, седьмой ключ может быть включен, и восьмой ключ может быть выключен. Регулятор с малым падением напряжения подает первое напряжение на цепь нагрузки с использованием седьмого ключа. В дополнение к этому, когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, включается седьмой ключ, и восьмой ключ выключается. Аккумулятор может подавать питание на цепь нагрузки с использованием регулятора с малым падением напряжения и седьмого ключа. При снижении напряжения аккумулятора до порогового напряжения поочередно включаются седьмой и восьмой ключи, и схема повышения напряжения выполняет процесс повышения напряжения и подает повышенное напряжение на цепь нагрузки. Технический эффект схемы повышения напряжения является таким же, как и технический результат, описанный выше. Подробности здесь повторно не описываются.

В варианте осуществления схема нагрузки включает в себя главный модуль управления и модуль измерения. Модуль измерения выполнен с возможностью определения температуры окружающей среды терминала. Главный модуль управления выполнен с возможностью: когда определяется, что температура окружающей среды ниже заданной температуры, определения того, снижается ли напряжение аккумулятора до порогового напряжения. Альтернативно, модуль измерения подключен к аккумулятору и выполнен с возможностью определения количества циклов зарядки и разрядки аккумулятора. Главный модуль управления выполнен с возможностью: когда определяется, что количество циклов зарядки и разрядки превышает заданное количество раз, определения того, уменьшается ли напряжение аккумулятора до порогового напряжения. То, работает ли терминал в условиях эксплуатации при низких температурах, определяется путем измерения температуры окружающей среды терминала. В дополнение к этому, износ аккумулятора можно определить путем определения количества циклов зарядки и разрядки аккумулятора. Это связано с тем, что когда терминал работает в условиях низкой температуры, или когда аккумулятор находится в состоянии старения, эквивалентное полное сопротивление аккумулятора увеличивается, что приводит к снижению напряжения аккумулятора. Таким образом, когда терминал находится в условиях эксплуатации при низких температурах, или когда аккумулятор изношен, необходимо определить, снижается ли напряжение аккумулятора до порогового напряжения, без необходимости определения значения напряжения аккумулятора в реальном времени. Это позволяет снизить энергопотребление изделия.

В варианте осуществления главный модуль управления дополнительно выполнен с возможностью измерения разрядного тока аккумулятора, когда определяется, что температура окружающей среды ниже, чем заданная температура, или количество циклов зарядки и разрядки больше, чем заданное значение; и, когда разрядный ток больше или равен пороговому току, главный модуль управления определяет то, снижается ли напряжение аккумулятора до порогового напряжения. Пороговый ток может быть равен 0,01 С, и С указывает емкость аккумулятора. Когда терминал выполняет относительно небольшую программу, аккумулятор должен обеспечивать относительно маленький ток в цепи нагрузки. Таким образом, разрядный ток аккумулятора является относительно маленьким. В этом случае падение напряжения, основанное на эквивалентном полном сопротивлении аккумулятора, также является маленьким и мало влияет на напряжение аккумулятора. Таким образом, может не потребоваться использование функции повышения напряжения схемы преобразования напряжения. Наоборот, когда терминал выполняет относительно большую программу, разрядный ток аккумулятора является относительно большим. Падение напряжения, основанное на эквивалентном полном сопротивлении аккумулятора, является очень большим. Таким образом, напряжение аккумулятора сильно снижается, и возможен случай, когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения. В этом случае необходимо использовать функцию повышения напряжения схемы преобразования напряжения для подачи питания на цепь нагрузки. Таким образом, прежде чем будет определено то, снижается ли напряжение аккумулятора до порогового напряжения, ток, заданный программой, которая выполняется в терминале, может быть определен путем определения того, превышает ли разрядный ток пороговый ток. Функцию повышения напряжения схемы преобразования напряжения необходимо запускать только тогда, когда работающая программа требует относительно большого тока, чтобы можно было снизить энергопотребление.

В варианте осуществления главный модуль управления дополнительно выполнен с возможностью снижения напряжения защиты от пониженного напряжения аккумулятора тогда, когда определено, что температура окружающей среды ниже заданной температуры, или количество циклов зарядки и разрядки превышает заданное количество раз, и напряжение аккумулятора уменьшится до порогового напряжения. Минимальное рабочее напряжение цепи нагрузки превышает напряжение выключения разрядного тока аккумулятора. Напряжение выключения разрядного тока аккумулятора превышает пониженное напряжение защиты от пониженного напряжения. Аккумулятор имеет напряжение выключения разрядки. Когда напряжение аккумулятора меньше напряжения выключения разрядки аккумулятора, чтобы отключить аккумулятор от цепи нагрузки и схемы преобразования напряжения и избежать повреждения аккумулятора, аккумулятор может быть дополнительно снабжен защитой от пониженного напряжения. Напряжение защиты от пониженного напряжения меньше напряжения выключения разрядки. В этом случае, когда напряжение аккумулятора снижается до напряжения защиты от пониженного напряжения, плата защиты, находящаяся в аккумуляторе, отключает аккумуляторный элемент от цепи нагрузки и схемы преобразования напряжения во избежание дальнейшей разрядки аккумуляторного элемента. Однако напряжение выключения разрядки уменьшается по мере снижения температуры или увеличения степени износа аккумулятора. Следовательно, напряжение защиты от пониженного напряжения аккумулятора должно быть снижено таким образом, чтобы можно было разрядить аккумулятор для того, чтобы получить более низкое напряжения выключения разрядки, тем самым избегая выключения электропитания терминала, так как плата защиты отключает аккумуляторный элемент от схемы преобразования напряжения.

В варианте осуществления пороговое напряжение может быть меньше номинального напряжения аккумулятора. Таким образом, в процессе работы схемы управления зарядкой и разрядкой, в качестве порогового напряжения может быть выбрано любое напряжение в диапазоне от минимального рабочего напряжения цепи нагрузки до номинального напряжения аккумулятора. Таким образом, диапазон порогового напряжения ограничен диапазоном от минимального рабочего напряжения цепи нагрузки до номинального напряжения аккумулятора, поэтому можно сузить диапазон порогового напряжения, и можно уменьшить вероятность того, что схема преобразования напряжения запустит поэтапную операцию. Таким образом, снижается энергопотребление.

Согласно второму аспекту технических решений настоящей заявки предусмотрен способ электропитания для терминала. Терминал включает в себя цепь нагрузки, аккумулятор и схему преобразования напряжения, подключенную к цепи нагрузки и аккумулятору. Способ включает в себя следующий этап: схема управления зарядкой и разрядкой принимает входное напряжение и заряжает аккумулятор после понижения входного напряжения. Когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, аккумулятор подает напряжение на цепь нагрузки с использованием схемы управления зарядкой и разрядкой. Когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения, схема управления зарядкой и разрядкой повышает напряжение аккумулятора и подает повышенное напряжение на цепь нагрузки. Вышеупомянутый способ электропитания терминала имеет тот же технический эффект, что и терминал, предусмотренный в предыдущем варианте осуществления, и его подробности здесь повторно не описываются.

Согласно третьему аспекту технических решений настоящей заявки предусмотрена схема управления зарядкой и разрядкой. Схема управления зарядкой и разрядкой выполнена с возможностью приема входного напряжения и зарядки аккумулятора после понижения входного напряжения. Когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, аккумулятор подает напряжение на цепь нагрузки с использованием схемы управления разрядкой. Когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения, напряжение аккумулятора повышается, и на цепь нагрузки подается повышенное напряжение. Пороговое напряжение превышает минимальное рабочее напряжение цепи нагрузки. Схема управления зарядкой и разрядкой имеет тот же технический эффект, что и терминал, предусмотренный в предыдущем варианте осуществления, и подробности здесь повторно не описываются.

В варианте осуществления схема управления зарядкой и разрядкой включает в себя первый ключ, второй ключ и схему преобразования напряжения. Первый вывод первого ключа подключен к цепи нагрузки. Первый ключ выполнен с возможностью включения тогда, когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, и первый ключ дополнительно выполнен с возможностью выключения тогда, когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения. Первый вывод второго ключа подключен к цепи нагрузки. Второй ключ выполнен с возможностью выключения тогда, когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, и второй ключ дополнительно выполнен с возможностью включения тогда, когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения. Схема преобразования напряжения подключена к аккумулятору, второму выводу первого ключа и второму выводу второго ключа. Схема преобразования напряжения выполнена с возможностью понижения входного напряжения до первого напряжения и подачи первого напряжения на аккумулятор для зарядки аккумулятора. Когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, аккумулятор подает напряжение на цепь нагрузки с использованием схемы преобразования напряжения и первого ключа. Когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения, схема преобразования напряжения дополнительно конфигурируется для повышения напряжения аккумулятора и подает повышенное напряжение на цепь нагрузки с использованием второго ключа. Первый ключ и второй ключ имеют те же технические эффекты, что и в предыдущем варианте осуществления, и подробности здесь повторно не описываются.

В варианте осуществления первый ключ включает в себя первый транзистор и первый диод. Затвор первого транзистора выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором. Первый электрод первого транзистора подключен к цепи нагрузки. Второй электрод первого транзистора подключен к схеме преобразования напряжения. Анод первого диода подключен ко второму электроду первого транзистора. Катод первого диода подключен к первому электроду первого транзистора. Первый транзистор и первый диод имеют те же технические эффекты, что и в предыдущем варианте осуществления, и подробности здесь повторно не описываются.

В варианте осуществления второй ключ включает в себя второй транзистор и второй диод. Затвор второго транзистора выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый электрод второго транзистора подключен к цепи нагрузки, и второй электрод второго транзистора подключен к схеме преобразования напряжения. Анод второго диода подключен к первому электроду второго транзистора. Катод второго диода подключен ко второму электроду второго транзистора. Второй транзистор и второй диод имеют те же технические эффекты, что и в предыдущем варианте осуществления, и подробности здесь повторно не описываются.

В варианте осуществления схема преобразования напряжения включает в себя третий ключ, четвертый ключ, пятый ключ, шестой ключ, первую катушку индуктивности, первый конденсатор, второй конденсатор и третий конденсатор. Вывод затвора третьего ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый вывод третьего ключа выполнен с возможностью приема входного напряжения и подключен к первому выводу первого конденсатора, и второй вывод третьего ключа подключен к первому выводу четвертого ключа, второму выводу второго ключа и первому выводу второго конденсатора. Второй вывод первого конденсатора и второй вывод второго конденсатора заземлены. Вывод затвора четвертого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления, и второй вывод четвертого ключа подключен к первому выводу первой катушки индуктивности. Второй вывод первой катушки индуктивности подключен к первому выводу пятого ключа, второму выводу первого ключа и первому выводу третьего конденсатора, и второй вывод третьего конденсатора заземлен. Вывод затвора пятого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, и второй вывод пятого ключа подключен к аккумулятору. Вывод затвора шестого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый вывод шестого ключа подключен ко второму выводу четвертого ключа, и второй вывод шестого ключа заземлен. Схема преобразования напряжения имеет тот же технический эффект, что и в предыдущем варианте осуществления, и подробности здесь повторно не описываются.

В варианте осуществления третий ключ включает в себя третий транзистор, четвертый диод и пятый диод. Затвор третьего транзистора выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый электрод третьего транзистора выполнен с возможностью приема входного напряжения, и второй электрод третьего транзистора подключен к первому выводу четвертого ключа и второму выводу второго ключа. Анод четвертого диода подключен к первому электроду третьего транзистора. Катод четвертого диода подключен к катоду пятого диода. Анод пятого диода подключен ко второму электроду третьего транзистора. Третий транзистор, четвертый диод и пятый диод имеют те же технические эффекты, что и в предыдущих вариантах осуществления, и подробности здесь повторно не описываются.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схематичное представление структуры терминала согласно варианту осуществления настоящей заявки;

фиг. 2 - схематичное представление структуры, в которой терминал, показанный на фиг. 1, подключен к адаптеру и линии передачи данных;

фиг. 3 - схематичное представление, на котором схема управления зарядкой и разрядкой электрически подключена к цепи нагрузки и аккумулятору согласно варианту осуществления настоящей заявки;

фиг. 4а - схематичное представление источника питания схемы управления зарядкой и разрядкой (фиг. 3);

фиг. 4b - еще одно схематичное представление источника питания схемы управления зарядкой и разрядкой (фиг. 3);

фиг. 4c - еще одно схематичное представление источника питания схемы управления зарядкой и разрядкой (фиг. 3);

фиг. 4d - еще одно схематичное представление источника питания схемы управления зарядкой и разрядкой (фиг. 3);

фиг. 5а - схематичное представление, на котором другая схема управления зарядкой и разрядкой электрически подключена к цепи нагрузки и аккумулятору согласно варианту осуществления настоящей заявки;

фиг. 5b - схематичное представление, на котором другая схема управления зарядкой и разрядкой электрически подключена к цепи нагрузки и аккумулятору согласно варианту осуществления настоящей заявки;

фиг. 5c - схематичное представление, на котором другая схема управления зарядкой и разрядкой электрически подключена к цепи нагрузки и аккумулятору согласно варианту осуществления настоящей заявки;

фиг. 5d - схематичное представление, на котором другая схема управления зарядкой и разрядкой электрически подключена к цепи нагрузки и аккумулятору согласно варианту осуществления настоящей заявки;

фиг. 6а - схематичное представление источника питания схемы управления зарядкой и разрядкой (фиг. 5а);

фиг. 6b - еще одно схематичное представление источника питания схемы управления зарядкой и разрядкой (фиг. 5а);

фиг. 6c - еще одно схематичное представление источника питания схемы управления зарядкой и разрядкой (фиг. 5а);

фиг. 7 - способ электропитания терминала согласно варианту осуществления настоящей заявки;

фиг. 8 - схематичное представление микросхемы управления зарядкой и разрядкой согласно варианту осуществления настоящей заявки;

фиг. 9 - схематичное представление, на котором другая схема управления зарядкой и разрядкой электрически подключена к цепи нагрузки и аккумулятору согласно варианту осуществления настоящей заявки;

фиг. 10 - схематичное представление, на котором другая схема управления зарядкой и разрядкой электрически подключена к цепи нагрузки и аккумулятору согласно варианту осуществления настоящей заявки;

фиг. 11а - схематичное представление источника питания схемы управления зарядкой и разрядкой (фиг. 10);

фиг. 11b - схематичное представление источника питания схемы управления зарядкой и разрядкой (фиг. 10);

фиг. 11c - схематичное представление источника питания схемы управления зарядкой и разрядкой (фиг. 10); и

фиг. 12 - схематичное представление, на котором другая схема управления зарядкой и разрядкой электрически подключена к цепи нагрузки и аккумулятору согласно варианту осуществления настоящей заявки.

Перечень ссылочных позиций:

01 - терминал; 10 - дисплейная панель; 11 - средняя рамка; 111 - рамка вокруг несущей планки; 110 - несущая планка; 12 - корпус; 13 - аккумулятор; 14 - схема управления зарядкой и разрядкой; 15 - соединитель; 02 - адаптер; 03 - линия передачи данных; 20 - цепь нагрузки; 200 - главный модуль управления; 201 - модуль измерения; 202 - дисплейный модуль; 203 - аудиомодуль; 204 - радиочастотный модуль; 205 - основополосный модуль; 30 -схема преобразования напряжения; 31 - первый ключ; 32 - второй ключ; 33 - третий ключ; 34 - четвертый ключ; 35 - пятый ключ; 36 - шестой ключ; 131 - аккумуляторный элемент; 132 - плата защиты; 04 - микросхема управления зарядкой и разрядкой; 37 - седьмой ключ; 38 - восьмой ключ; 41 - регулятор с малым падением напряжения (low dropout regulator, LDO); 42 - схема повышения напряжения; 411 - ключ стабилизации напряжения; и 412 - ключ управления аккумулятором.

Подробное описание изобретения

Ниже описаны технические решения, представленные в вариантах осуществления настоящей заявки со ссылкой на сопроводительные чертежи, представленные в вариантах осуществления настоящей заявки. Понятно, что описанные варианты осуществления являются лишь частью, а не всеми вариантами осуществления настоящей заявки.

Используемые в данном документе термины «первый» и «второй» предназначены только для цели описания и не должны рассматриваться как указание или значение относительной важности или неявное указание количества указанных технических характеристик. Таким образом, признак, ограниченный термином «первый» или «второй», может явно или неявно включать в себя один или несколько признаков. В описании настоящей заявки, если не указано иное, «множество» означает два или более.

В дополнение к этому, используемые в настоящей заявке термины ориентации, такие как «верхний», «нижний», «левый» и «правый», могут определяться, но не ограничиваются ими, ориентациями компонентов, схематично размещенных на сопроводительных чертежах. Следует понимать, что эти термины ориентации могут быть относительными понятиями, могут использоваться для описания и уточнения типа «по отношению к» и могут быть, соответственно, изменены на основе изменений ориентации размещения компонентов на сопроводительном чертеже.

В вариантах осуществления настоящей заявки, если иное явно не указано и не ограничено, термин «соединение» следует понимать в широком смысле. Например, «соединение» может быть фиксированным соединением, разъемным соединением, или может быть интегрированным, или может быть прямым соединением или непрямым соединением через промежуточную среду. В дополнение к этому, термин «соединение» может означать способ электрического соединения для осуществления передачи сигнала и/или энергии. «Соединение» может быть прямым электрическим соединением или косвенным электрическим соединением через промежуточную среду.

Вариант осуществления настоящей заявки предусматривает терминал. Терминал включает в себя электронное изделие с перезаряжаемым аккумулятором, таким как мобильный телефон (mobile phone), планшетный компьютер (pad), телевизор, интеллектуальное носимое изделие (например, смарт-часы или смарт-браслет), терминальное устройство виртуальной реальности (virtual reality, VR) и терминальное устройство дополненной реальности (augmented reality, AR). В качестве альтернативы, терминал может быть электронным изделием, таким как перезаряжаемый электромобиль, небольшим перезаряжаемым бытовым электроприбором (например, машина для производства соевого молока или робот для подметания полов) или беспилотный летательный аппарат. Конкретная форма терминала специально не ограничена в вариантах осуществления настоящей заявки. Для простоты описания ниже приводится описание с использованием примера, в котором терминал 01 является мобильным телефоном, показанным на фиг. 1.

Как показано на фиг. 1, терминал 01 в основном включает в себя дисплейную панель (display panel, DP) 10. Дисплейная панель 10 может представлять собой панель жидкокристаллического дисплея (liquid crystal display, LCD) или панель дисплея органических светодиодов (organic light-emitting diode, OLED). Настоящая заявка не ограничивается этим. В дополнение к этому, терминал 01 может дополнительно включать в себя среднюю рамку 11 и корпус 12, показанные на фиг. 1. Дисплейная панель 10 и корпус 12, соответственно, расположены с двух сторон средней рамки 11, и задняя часть дисплейной панели 10 обращена к корпусу 12. Средняя рамка 11 может включать в себя несущую планку 110 и рамку 111, окружающую несущую планку 110. Поверхность несущей планки 110, расположенная рядом со стороной корпуса 12, используется для размещения внутренних компонентов, таких как аккумулятор 13, печатная плата (printed circuit board, PCB), камера (Camera) и антенна. Замкнутое пространство, образованное корпусом 12 и средней рамкой 11, предназначено для защиты внутренних компонентов.

Цепь 20 нагрузки, показанная на фиг. 2, расположена на печатной плате. Цепь 20 нагрузки может включать в себя схемные модули, которые выполнены с возможностью выполнения различных функций, такие как один или более из следующего: главный модуль 200 управления (например, процессор), модуль 201 измерения (например, микросхема учета электроэнергии или датчик, такой как датчик температуры), дисплейный модуль 202 (например, дисплейная панель), аудиомодуль 203 (например, динамик, микрофон и микросхема кодека), радиочастотный модуль 204 (например, схема радиочастотного приемопередатчика) и основополосный модуль 205 (например, основополосный процессор). Дисплейный модуль 202 может быть выполнен с возможностью управления дисплейной панелью 10 для выполнения отображения. Аудиомодуль 203 выполнен с возможностью обработки аудиоданных. Радиочастотный модуль 204 может быть выполнен с возможностью отправки или приема радиочастотного сигнала. Основополосный модуль 205 может быть выполнен с возможностью отправки или приема основополосного сигнала.

Когда модуль 201 измерения представляет собой датчик температуры, модуль 201 измерения может определять температуру окружающей среды терминала 01. Альтернативно, когда модуль 201 измерения представляет собой микросхему учета электроэнергии, модуль 201 измерения может быть дополнительно подключен к аккумулятору 13 и может определять количество циклов зарядки и разрядки аккумулятора 13, чтобы получить степень износа аккумулятора. Главный модуль 200 управления может быть подключен к остальным схемным модулям и выполнен с возможностью приема данных схемных модулей и выполнения обработки данных. Цепь 20 нагрузки может быть подключена к аккумулятору 13. Напряжение, подаваемое аккумулятором 13, может служить рабочим напряжением каждого модуля схемы в цепи 20 нагрузки.

В дополнение к этому, терминал 01 дополнительно включает в себя схему 14 управления зарядкой и разрядкой, подключенную к аккумулятору 13, и соединитель 15, подключенный к схеме 14 управления зарядкой и разрядкой. После подключения адаптера 02, находящегося снаружи терминала 01, к соединителю 15 через линию 03 передачи данных, адаптер 02 может преобразовывать переменный ток 220 В в напряжение постоянного тока (например, когда терминал 01 представляет собой мобильный телефон, напряжение постоянного тока может составлять 9 В или 5 В). Напряжение постоянного тока может быть передано в схему 14 управления зарядкой и разрядкой через линию 03 передачи данных и разъем 15 и может служить входным напряжением схемы 14 управления зарядкой и разрядкой.

В этом случае схема 14 управления зарядкой и разрядкой может понижать входное напряжение (например, до 9 В или 5 В) и подавать пониженное напряжение (например, 4,4 В) на аккумулятор 13 для зарядки аккумулятора 13. В дополнение к этому, чтобы возбудить цепь 20 нагрузки, аккумулятор 13 может подать напряжение (например, 3,7 В или 3,8 В) на цепь 20 нагрузки. Когда напряжение UO аккумулятора больше, чем пороговое напряжение Vth, аккумулятор 13 может подавать напряжение на цепь 20 нагрузки, используя схему 14 управления зарядкой и разрядкой.

Пороговое напряжение Vth может превышать минимальное рабочее напряжение Vmin цепи 20 нагрузки. В дополнение к этому, когда напряжение U_O аккумулятора уменьшается до порогового напряжения Vth, во избежание случая, когда цепь 20 нагрузки не может работать нормально, так как напряжение, подаваемое аккумулятором 13 на цепь 20 нагрузки, меньше минимального рабочего напряжения Vmin цепи 20 нагрузки, схема 14 управления зарядкой и разрядкой может повышать напряжения U_O и подавать повышенное напряжение на цепь 20 нагрузки. Ниже приводится подробное описание структуры и процесса работы схемы 14 управления зарядкой и разрядкой со ссылкой на различные примеры.

Пример 1

В этом примере схема 14 управления зарядкой и разрядкой может включать в себя первый ключ 31, второй ключ 32 и схему 30 преобразования напряжения, показанную на фиг. 3. В этом примере схема 30 преобразования напряжения может представлять собой отдельную корпусированную микросхему. В этом случае схема 30 преобразования напряжения может включать в себя входной вывод Vin, первый выходной вывод Vo1, второй выходной вывод Vo2 и третий выходной вывод Vo3.

Первый вывод b1 первого ключа 31 может быть подключен к схеме 20 нагрузки, и второй вывод b2 первого ключа 31 может быть подключен к первому выходному выводу Vo1 схемы 30 преобразования напряжения. Первый вывод b1 второго ключа 32 может быть подключен к цепи 20 нагрузки, и второй вывод b2 второго ключа 32 может быть подключен ко второму выходному выводу Vo2 схемы 30 преобразования напряжения. В дополнение к этому, третий выходной вывод Vo3 схемы 30 преобразования напряжения дополнительно подключена к аккумулятору 13.

В первом рабочем состоянии схемы 14 управления зарядкой и разрядкой, как показано на фиг. 4а, схема 30 преобразования напряжения может быть выполнена с возможностью понижения входного напряжения (например, 5 В или 9 В), подаваемого на входной вывод Vin, до первого напряжения V1 (например, 4,4 В) и подачи первого напряжения V1 на аккумулятор 13 через третий выходной вывод Vo3 схемы 30 преобразования напряжения в направлении пунктирной стрелки, показанной на фиг. 4а, для зарядки аккумулятора 13. Таким образом, первое напряжение V1 может использоваться для зарядки аккумулятора 13.

Во втором рабочем состоянии схемы 14 управления зарядкой и разрядкой, когда напряжение U_O аккумулятора 13 превышает пороговое напряжение Vth (U_O > Vth) аккумулятора 13, первый ключ 31 может быть включен, и второй ключ 32 может быть выключен. В этом случае аккумулятор 13 может подавать напряжение на цепь 20 нагрузки через первый ключ 31 и первый выходной вывод Vo1 схемы 30 преобразования напряжения в направлении пунктирной стрелки, показанной на фиг. 4b.

Во втором рабочем состоянии, чтобы гарантировать то, что напряжение U_O аккумулятора 13 может возбудить цепь 20 нагрузки для нормальной работы, Vmin < Vth < U_O ≤ Vmax. Минимальное рабочее напряжение Vmin цепи 20 нагрузки равно минимальному напряжению, например, 3,3 В, при котором цепь 20 нагрузки может работать нормально. Когда цепь 20 нагрузки включает в себя множество схемных модулей, таких как главный модуль 200 управления, модуль 201 измерения, дисплейный модуль 202, аудиомодуль 203, радиочастотный модуль 204 и основополосный модуль 205, чтобы гарантировать то, что вышеуказанные модули могут работать нормально, минимальное значение в наборе данных, включающем в себя минимальные рабочие напряжения вышеупомянутых схемных модулей, может служить в качестве минимального рабочего напряжения Vmin цепи 20 нагрузки. В дополнение к этому, максимальное рабочее напряжение Vmax цепи 20 нагрузки равно максимальному напряжению, например, 4,6 В, при котором цепь 20 нагрузки может работать нормально. Когда цепь 20 нагрузки включает в себя множество вышеупомянутых схемных модулей, чтобы гарантировать то, что вышеупомянутые модули могут нормально работать, минимальное значение в наборе данных, включающем в себя максимальные рабочие напряжения вышеупомянутых схемных модулей, может служить в качестве максимального рабочего напряжения Vmax цепи 20 нагрузки. Например, когда пороговое напряжение Vth равно 3,5 В, диапазон напряжения U_O аккумулятора может составлять 3,6 В ≤ U_O ≤ 4,6 В.

В третьем рабочем состоянии схемы 14 управления зарядкой и разрядкой, когда терминал 01 работает в условиях эксплуатации при низких температурах (например, ниже 10°C, ниже 5°C или ниже 0°C) или аккумулятор терминала 01 стареет (например, количество циклов зарядки и разрядки аккумулятора превышает 300 или 500 раз), напряжение U_O аккумулятора уменьшается после увеличения падения напряжения V_R на основе эквивалентного полного сопротивления аккумулятора 13. Когда напряжение U_O аккумулятора уменьшается до порогового напряжения Vth (U_O = Vth) аккумулятора 13, схема 30 преобразования напряжения может повышать напряжение U_O аккумулятора 13 до второго напряжения V2. Затем включается второй ключ 32. Схема 30 преобразования напряжения может подавать повышенное напряжение, например, второе напряжение V2, на цепь 20 нагрузки через второй ключ 32 и второй выходной вывод Vo2 схемы 30 преобразования напряжения в направлении пунктирных стрелок, показанных на фиг. 4b. Наконец, выключается первый ключ 31.

В третьем рабочем состоянии, чтобы гарантировать то, что второе напряжение V2, вырабатываемое после того, как схема 30 преобразования напряжения повышает напряжение U_O аккумулятора 13, может возбудить цепь 20 нагрузки для нормальной работы, Vmin < Vth < V2 ≤ Vmax. Например, когда пороговое напряжение Vth может быть равно 3,5 В, диапазон V2 второго напряжения может составлять 3,6 В ≤ U_O ≤ 4,6 В. Таким образом, когда напряжение U_O аккумулятора уменьшается до порогового напряжения Vth (U_O = Vth) аккумулятора 13, после того как схема 30 преобразования напряжения выполняет операцию повышения напряжения U_O аккумулятора, второе напряжение V2, подаваемое со второго выходного вывода Vo2, может управлять цепью 20 нагрузки, чтобы она продолжала работать.

Из предыдущего описания можно узнать, что пороговое напряжение Vth аккумулятора 13 может быть больше, чем минимальное рабочее напряжение Vmin (Vth > Vmin) цепи 20 нагрузки. В этом случае верхний предел порогового напряжения V может не ограничиваться. В этом варианте осуществления настоящей заявки предусмотрен диапазон выбора порогового напряжения Vth, например, Vth > Vmin. Когда схема 14 управления зарядкой и разрядкой работает в вышеупомянутом третьем рабочем состоянии, любое напряжение, превышающее минимальное рабочее напряжение Vmin цепи 20 нагрузки, может быть выбрано в качестве порогового напряжения. Таким образом, когда Vth > Vmin, когда напряжение U_O аккумулятора уменьшается до порогового напряжения Vth, схема 30 преобразования напряжения выполняет операцию повышения напряжения, чтобы повысить напряжение U_O аккумулятора до второго напряжения V2.

Однако в случае, когда Vth > Vmin, и напряжение U_O аккумулятора снижается до порогового напряжения Vth, когда значение порогового напряжения Vth является относительно большим, например, когда пороговое напряжение Vth больше или равно номинальному напряжению Vr (Vth ≥ Vr) аккумулятора 13, состояние питания аккумулятора 13 хорошее, и аккумулятор 13 может напрямую подавать питание на цепь 20 нагрузки. В этом случае, если схема преобразования напряжения 30 выполняет описанную выше операцию повышения напряжения, энергопотребление увеличивается. Таким образом, в некоторых других вариантах осуществления настоящей заявки пороговое напряжение Vth аккумулятора 13 альтернативно может быть меньше номинального напряжения Vr (например, 3,7 В или 3,8 В) аккумулятора 13. Например, Vmin < Vth < Vr, Vmin может быть равно 3,3 В, Vr может быть равно 3,8 В, и 3,3 В < Vth < 3,8 В. В этом случае, когда схема 14 управления зарядкой и разрядкой работает в вышеупомянутом третьем рабочем состоянии, пороговое напряжение Vth может быть равно любому значению напряжения, находящемуся в диапазоне от 3,3 В до 3,8 В.

Таким образом, схема 30 преобразования напряжения выполняет описанную выше операцию повышения напряжения только тогда, когда пороговое напряжение Vth соответствует Vmin < Vth < Vr. Когда Vth ≥ Vr, схеме 30 преобразования напряжения не нужно повышать напряжение, и аккумулятор 13 напрямую подает питание на цепь 20 нагрузки. Таким образом, диапазон порогового напряжения Vth ограничен диапазоном между минимальным рабочим напряжение Vmin цепи 20 нагрузки и номинальным напряжением Vr аккумулятора 13. Это может сузить диапазон порогового напряжения Vth и уменьшить вероятность запуска операции повышения напряжения схемой 30 преобразования напряжения и снизить энергопотребление. В дополнение к этому, в четвертом рабочем состоянии схемы 14 управления зарядкой и разрядкой, когда входной вывод Vin схемы 30 преобразования напряжения подключен к внешнему электронному устройству, такому как гарнитура Bluetooth, можно выключить как первый ключ 31, так и второй ключ 32. В этом случае схема 30 преобразования напряжения может повышать напряжение U_O аккумулятора, подаваемое аккумулятором 13 (например, повышать напряжение U_O аккумулятора до второго напряжения V2). В дополнение к этому, схема 30 преобразования напряжения может заряжать внешнее электронное устройство через входной вывод Vin схемы 30 преобразования напряжения в направлении пунктирной стрелки, показанной на фиг. 4d. В этом случае входной вывод Vin может быть мобильным («на ходу») (on the go, OTG) интерфейсом.

Из предыдущего описания можно узнать, что схема 30 преобразования напряжения может понижать напряжение на входном выводе Vin до первого напряжения V1, которое используется для зарядки аккумулятора 13. Схема 30 преобразования напряжения может дополнительно повышать, до второго напряжения V2, напряжение аккумулятора U_O, подаваемое аккумулятором 13, для питания цепи 20 нагрузки или зарядки внешнего электронного устройства. Таким образом, схема 30 преобразования напряжения может иметь как функцию повышения напряжения, так и функцию понижения напряжения.

Следует отметить, что схема 30 преобразования напряжения может регулировать величину выходного напряжения в соответствии с требованием электропитания нагрузки (например, цепи 20 нагрузки или внешнего электронного устройства), подключенной к схеме 30 преобразования напряжения. Таким образом, значение второго напряжения V2, подаваемого схемой 30 преобразования напряжения на цепь 20 нагрузки, может быть таким же или отличным от значения второго напряжения V2, подаваемого схемой 30 преобразования напряжения на внешний электронное устройство. Ниже приводится подробное описание процессов повышения напряжения и понижения напряжения, выполняемые схемой 30 преобразования напряжения, а также описание структуры и процесса управления схемой 30 преобразования напряжения.

Ниже описаны структуры первого ключа 31 и второго ключа 32. Как показано на фиг. 5а, первый ключ 31 включает в себя первый транзистор S1 и первый диод D1. Следует отметить, что транзистор в этом варианте осуществления настоящей заявки может быть N-канальным транзистором со структурой металл-оксид-полупроводник (N-channel metal-oxide-semiconductor, NMOS) или может быть PMOS-транзистором. Настоящая заявка не ограничивается этим. Для простоты описания в последующем описании используется пример, в котором транзистор представляет собой NMOS-транзистор.

В некоторых вариантах осуществления настоящей заявки первый транзистор S1 имеет затвор (gate, g), первый электрод, такой как сток (drain, d), и второй электрод, такой как исток (source, s). Затвор g первого транзистора S1 служит в качестве вывода затвора первого ключа 31 и выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором. В некоторых вариантах осуществления настоящей заявки терминал 01 может включать в себя схему 17 управления затворами и схему 16 возбуждения, показанные на фиг. 5b. Схема 17 управления затворами выполнена с возможностью выработки логического сигнала. Схема 16 возбуждения может преобразовывать логический сигнал в сигнал напряжения и подавать сигнал напряжения в качестве сигнала управления затвором на затвор g первого транзистора S1. Первый электрод (такой как сток d) первого транзистора S1, как и первый вывод первого ключа 31, подключен к схеме 20 нагрузки, и второй электрод (такой как исток s) первого транзистора S1, как и второй вывод первого ключа 31 подключен к первому выходному выводу Vo1 схемы 30 преобразования напряжения.

В дополнение к этому, первый диод D1 может быть паразитным диодом, образованным в процессе изготовления первого транзистора S1. В этом случае первый диод D1 является паразитным диодом первого транзистора S1. В качестве альтернативы, первый диод D1 является отдельно выполненным диодом. Когда первый транзистор S1 представляет собой NMOS-транзистор, анод (anode, a) первого диода D1 подключен ко второму электроду (такому как исток s) первого транзистора S1. Катод (cathode, c) первого диода D1 подключен к первому электроду (такому как сток d) первого транзистора S1.

Следует отметить, что в последующем описании используется пример, в котором транзистор представляет собой NMOS-транзистор. В этом случае анод a паразитного диода NMOS-транзистора подключен к истоку NMOS-транзистора, и катод c паразитного диода подключен к стоку d NMOS-транзистора.

В этом случае, когда сигнал управления затвором, поданный на затвор g первого транзистора S1, позволяет первому транзистору S1 проводить ток, так как падение напряжения на двух выводах первого транзистора S1 меньше, чем падение напряжения на двух выводах первого диода D1, напряжение на первом выводе Vo1 схемы 30 преобразования напряжения может передаваться на каждый модуль в схеме 20 нагрузки с использованием первого транзистора S1.

В дополнение к этому, первый ключ 31, включающий в себя первый транзистор S1 и первый диод D1, имеет функцию однонаправленного выключения. Когда сигнал управления затвором, поданный на затвор g первого транзистора S1, позволяет выключить первый транзистор S1, напряжение на первом выходном выводе Vo1 схемы 30 преобразования напряжения все еще может быть передано на каждый модуль в схеме 20 нагрузки с использованием первого диода D1. После того, как напряжение на катоде с первого диода D1 превысит напряжение на аноде d, первый диод D1 выключается, и выключается первый ключ 31. Таким образом, в этом варианте осуществления настоящей заявки то, что первый ключ 31 выключен, может указывать на то, что в первом ключе 31 выключены как первый транзистор S1, так и первый диод D1. В этом случае электрический сигнал не передается между схемами 30 преобразования напряжения и цепью 20 нагрузки на двух сторонах первого ключа 31.

В этом случае, когда схема 14 управления зарядкой и разрядкой работает во втором рабочем состоянии, напряжение U_O аккумулятора, подаваемое аккумулятором 13 на цепь 20 нагрузки, превышает пороговое напряжение Vth аккумулятора 13 (U_O > Vth), второй ключ 32 находится в выключенном состоянии, сигнал, поданный на затвор g первого транзистора S1 в первом ключе 31, управляет проводимостью первого транзистора S1, и аккумулятор 13 подает напряжение на цепь 20 нагрузки с помощью первого транзистора S1 в первом ключе 31.

В дополнение к этому, когда схема 14 управления зарядкой и разрядкой работает в третьем рабочем состоянии, напряжение U_O аккумулятора 13 уменьшается до порогового напряжения Vth аккумулятора 13 (U_O = Vth). Второй ключ 32 по-прежнему остается в выключенном состоянии. В дополнение к этому, первый ключ 31 нельзя выключать сразу. Во-первых, сигнал, принимаемый затвором g первого транзистора S1 в первом ключе 31, управляет выключением первого транзистора S1. В этом случае аккумулятор 13 подает питание на цепь 20 нагрузки с использованием первого диода D1. Затем схема 30 преобразования напряжения повышает напряжение U_O аккумулятора до второго напряжения V2. Затем включается второй ключ 32. Второе напряжение V2 передается на цепь 20 нагрузки через второй ключ 32, поэтому после того, как напряжение катода с первого диода D1 превысит напряжение на аноде d, первый диод D1 выключается. Так как первый транзистор S1 уже находится в выключенном состоянии, первый ключ 31 полностью выключен. Это позволяет избежать явления, когда терминал 01 выключается, так как сразу выключается первый ключ 31, и второе напряжение V2, подаваемое схемой преобразования напряжения 30 через второй ключ 32, не передается на цепь 20 нагрузки. Ниже приводится подробное описание процесса управления первым ключом 31, а также описание процесса управления схемой 14 управления зарядкой и разрядкой.

Следует отметить, что выше был описан пример структуры первого ключа 31. В некоторых других вариантах осуществления настоящей заявки первый ключ 31 может дополнительно включать в себя множество транзисторов, соединенных параллельно с первым транзистором S1, и первый ключ 31 может дополнительно включать в себя множество диодов. Каждый диод подключен к одному транзистору. Способ соединения диода с транзистором является таким же, как и способ соединения первого диода D1 с первым транзистором S1. Подробности здесь повторно не описываются.

В дополнение к этому, в некоторых вариантах осуществления настоящей заявки, как показано на фиг. 5а, второй ключ 32 включает в себя второй транзистор S2 и второй диод D2. Как описано выше, второй диод D2 может быть паразитным диодом второго транзистора S2. В качестве альтернативы, второй диод D2 может быть отдельно выполненным диодом. Затвор g второго транзистора S2 служит в качестве вывода затвора второго ключа 32 и выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором. Процесс и способ, в которых затвор g второго транзистора S2 принимает сигнал управления, являются такими же, как и описанные выше, и подробности здесь повторно не описываются. Первый электрод (такой как исток s) второго транзистора S2, как и первый вывод второго ключа 32, подключен к схеме 20 нагрузки, и второй электрод (такой как сток d) второго транзистора S2, как и второй вывод второго ключа 32, подключен ко второму выходному выводу Vo2 схемы 30 преобразования напряжения. Анод а второго диода D2 подключен к первому электроду (такому как исток s) второго транзистор С2. Катод c второго диода D2 подключен ко второму электроду (такому как сток d) второго транзистора S2.

В этом случае второй ключ 32, включающий в себя второй транзистор S2 и второй диод D2, имеет функцию однонаправленного выключения. Например, когда сигнал управления затвором, поданный на затвор g второго транзистора S2, управляет отпиранием второго транзистора S2, второй ключ 32 выключается при условии, что напряжение на катоде с второго диода D2 превышает напряжение на аноде d. Таким образом, когда сигнал управления управляет выключением второго транзистора S2, схема 30 преобразования напряжения не может передавать напряжение на цепь 20 нагрузки.

Альтернативно, в некоторых других вариантах осуществления настоящей заявки, как показано на фиг. 5c, в дополнение ко второму транзистору S2 и второму диоду D2, второй ключ 32 может дополнительно включать в себя отдельно выполненный третий диод D3. Анод а третьего диода D3 подключен ко второму электроду (такому как сток d) второго транзистора S2, и катод с третьего диода D3 подключен к катоду с второго диода D2.

В этом случае второй ключ 32, включающий в себя второй транзистор S2, второй диод D2 и третий диод D3, имеет функцию двунаправленного выключения. Например, когда сигнал управления затвором, поданный на затвор g второго транзистора S2, управляет выключением второго транзистора S2, сигнал второго электрода (такого как сток d) второго транзистора S2 не может быть передан на первый электрод (такой как исток s) второго транзистора S2. Сигнал первого электрода (такого как исток s) второго транзистора S2 не может быть передан на второй электрод (такой как сток d) второго транзистора S2.

Следует отметить, что выше был описан пример структуры второго ключа 32. В некоторых других вариантах осуществления настоящей заявки второй ключ 32 может включать в себя множество транзисторов, подключенных параллельно второму транзистору S2, и один диод, подключенный к каждому транзистору (или два диода, включенные последовательно навстречу друг другу). Способ соединения транзистора с диодом является таким же, как и способ, описанный выше, и подробности здесь повторно не описываются.

Ниже описывается структура схемы 30 преобразования напряжения. Как показано на фиг. 5c, схема 30 преобразования напряжения может включать в себя третий ключ 33, четвертый ключ 34, пятый ключ 35, шестой ключ 36, первую катушку индуктивности L1, первый конденсатор C1, второй конденсатор C2 и третий конденсатор C3.

Как показано на фиг. 5с, третий ключ 33 может включать в себя третий транзистор S3, четвертый диод D4 и пятый диод D5. Затвор g третьего транзистора S3 может служить в качестве вывода затвора третьего ключа 33 и выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором. Способ приема сигнала управления затвором может быть таким же, как и способ, описанный выше, и подробности здесь повторно не описываются. Первый электрод (такой как исток s) третьего транзистора S3 может служить в качестве первого вывода третьего ключа 33 для приема входного напряжения. Например, первый электрод (такой как исток s) третьего транзистора S3 может быть подключен к сигнальному входному выводу Vin схемы 30 преобразования напряжения. Второй электрод (такой как сток d) третьего транзистора S3, как и второй вывод третьего ключа 33, подключен к первому выводу (стоку d транзистора в четвертом ключе 34) четвертого ключа 34 и первому выводу b1 второго конденсатора С2. Второй электрод (такой как сток d) третьего транзистора S3 также может быть подключен ко второму выводу (стоку d второго транзистора S2 во втором ключе 32) второго ключа 32 через второй выходной вывод Vo2 схемы 30 преобразования напряжения.

Четвертый диод D4 может быть паразитным диодом третьего транзистора S3 или отдельно выполненным диодом. Пятый диод D5 представляет собой отдельно выполненный диод, и анод а четвертого диода D4 подключен к первому электроду (такому как исток s) третьего транзистора S3. Катод с четвертого диода D4 подключен к катоду с пятого диода D5. Анод а пятого диода D5 подключен ко второму электроду (такому как сток d) третьего транзистора S3.

В этом случае третий ключ 33, включающий в себя третий транзистор S3, четвертый диод D4 и пятый диод D5, имеет функцию двунаправленного выключения. Например, когда сигнал управления затвором, поданный на затвор g третьего транзистора S3, управляет выключением третьего транзистора S3, сигнал истока s третьего транзистора S3 не может быть передан на сток d третьего транзистора S3, и сигнал стока d третьего транзистора S3 также не может быть передан на исток s третьего транзистора. Ниже приводится подробное описание функции двунаправленного выключения третьего ключа 33, а также описание процесса управления схемой 14 управления зарядкой и разрядкой.

В дополнение к этому, каждый из четвертого ключа 34 и шестого ключа 36 в схеме 30 преобразования напряжения включает в себя транзистор и паразитный диод, подключенный к транзистору. Способ подключения транзистора к паразитному диоду здесь снова не описывается. Четвертый ключ 34 и шестой ключ 36 могут иметь функцию однонаправленного выключения.

В некоторых вариантах осуществления настоящей заявки, как показано на фиг. 5с, пятый ключ 35 может включать в себя транзистор S5 и паразитный диод транзистора S5, например, диод D6. Способ подключения диода D6 к транзистору S5 является таким же, как и способ, описанный выше, и подробности здесь повторно не описываются. В дополнение к этому, в некоторых других вариантах осуществления настоящей заявки, как показано на фиг. 5d, пятый ключ 35 дополнительно включает в себя отдельно выполненный диод D7. Диод D7 и диод D6 включены последовательно навстречу друг другу, поэтому пятый ключ 35 может иметь описанную выше функцию двунаправленного выключения.

В дополнение к этому, как показано на фиг. 5d, вывод затвора (затвор g транзистора в четвертом ключе) четвертого ключа 34 выполнен с возможностью приема сигнала управления, и второй вывод (исток s транзистора в четвертом ключе) четвертого ключа 34 подключен к первому выводу b1 первой катушки индуктивности L1. Второй вывод b2 первой катушки индуктивности L1 подключен к первому выводу (стоку d транзистора S5) пятого ключа 35, второму выводу (истоку s первого транзистора S1) первого ключа 31 и первому выводу b1 третьего конденсатора C3. Второй вывод b2 третьего конденсатора C3 заземлен.

В дополнение к этому, вывод затвора (затвор g транзистора S5) пятого ключа 35 выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, и второй вывод (исток s транзистора S5) пятого ключа 35 подключен к аккумулятору 13. Вывод затвора (затвор g транзистора в шестом ключе) шестого ключа 36 выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором. Первый вывод (сток d транзистора в шестом ключе) шестого ключа 36 подключен ко второму выводу (исток s транзистора в четвертом ключе 34) четвертого ключа 34, и второй вывод (исток транзистора в шестом ключе) шестого ключа 36 заземлен.

Следует отметить, что описания приводится с использованием примера, в котором все транзисторы в вариантах осуществления настоящей заявки являются NMOS-транзисторами. Когда вышеупомянутый транзистор представляет собой транзистор PMOS, отмеченные на сопроводительных чертежах позиции истока s и стока d транзистора могут поменяться местами. В дополнение к этому, анод a паразитного диода PMOS-транзистора может быть подключен к стоку d PMOS-транзистора, и катод c паразитного диода может быть подключен к истоку s PMOS-транзистора.

В дополнение к этому, аккумулятор 13 может включать в себя аккумуляторный элемент 131. Аккумуляторный элемент 131 выполнен с возможностью хранения и высвобождения электроэнергии. Аккумулятор 13 может дополнительно включать в себя плату 132 защиты. Плата 132 защиты выполнена с возможностью отделения внешней цепи от аккумуляторного элемента 131 во избежание таких явлений, как перенапряжение, пониженное напряжение, перегрузка по току, короткое замыкание и перегрев в аккумуляторном элементе 131.

Основываясь на структуре схемы, показанной на фиг. 5а, ниже приводится подробное описание режима работы терминала 01 с использованием примера.

Например, в первом режиме работы терминала 01 терминал 01 должен быть заряжен. В этом режиме работы способ электропитания терминала 01 включает следующие этапы.

Сначала терминал 01 подключается к внешней сети электропитания (такой как 220 В). Например, терминал 01 подключается к внешней сети электропитания с использованием линии 03 передачи данных и адаптера 02. Адаптер 02 может преобразовывать напряжение 220 В в напряжение постоянного тока (например, 5 В или 9 В). Напряжение постоянного тока может служить входным напряжением для входного вывода Vin схемы 30 преобразования напряжения.

В дополнение к этому, когда схеме 30 преобразования напряжения не требуется выполнять понижение напряжения, и как четвертый ключ 34, так и шестой ключ 36 на фиг. 6а выключены, напряжение третьего конденсатора С3 равно нулю. В этом случае выходной сигнал на третьем выходном выводе Vo3 схемы 30 преобразования напряжения равен нулю. Затем, когда схема 30 преобразования напряжения выполняет понижение напряжения, включаются третий ключ 33 и пятый ключ 35 в схеме 30 преобразования напряжения. Затем сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ) используется для управления затвором g транзистора в четвертом ключе 34 и затвором g транзистора в шестом ключе 36, поэтому четвертый ключ 34 и шестой ключ 36 могут включаться поочередно.

Например, в первой фазе, в которой схема 30 преобразования напряжения выполняет понижение напряжения, четвертый ключ 34 может быть включен, и шестой ключ 36 может быть выключен. Ток, подаваемый на входной вывод Vin схемы 30 преобразования напряжения, заряжает третий конденсатор С3 через третий ключ 33, четвертый ключ 34 и первую катушку индуктивности L1, поэтому напряжение на третьем конденсаторе С3 постоянно увеличивается. Таким образом, напряжение зарядки для третьего конденсатора С3 может регулироваться путем регулирования рабочего цикла ШИМ-сигнала, который используется для управления включением четвертого ключа 34 и выключением шестого ключа 36. Затем во второй фазе, в которой схема 30 преобразования напряжения выполняет понижение напряжения, четвертый ключ 34 выключается, и включается шестой ключ 36. В этом случае из-за функции удержания тока первой катушки индуктивности L1 ток, протекающий через первую катушку индуктивности L1, не сразу изменяется до нуля, а изменяется до нуля медленно. Так как второй вывод b2 третьего конденсатора C3 и второй вывод (например, исток s) транзистора в шестом ключе 36 заземлены, ток может протекать от первой катушки индуктивности L1 к третьему конденсатору C3, и затем возвращаться обратно к первой катушке индуктивности L1 через шестой ключ 36 для образования разгрузочного контура. В этом процессе напряжение на третьем конденсаторе С3 продолжает увеличиваться до тех пор, пока ток первой катушки индуктивности L1 не станет равным нулю.

Затем схема управления затворами, выполненная с возможностью подачи ШИМ-сигнала на затвор g транзистора в четвертом ключе 34 и затвор g транзистора в шестом ключе 36, может определить то, достигает ли напряжение, подаваемое с третьего конденсатора С3 на аккумулятор 13, первого напряжения V1. Когда напряжение, подаваемое с третьего конденсатора С3 на аккумулятор 13, достигает первого напряжения V1, третий конденсатор С3 подает первое напряжение V1 на аккумулятор 13. В процессе подачи питания на аккумулятор 13 напряжение на третьем конденсаторе С3 уменьшается. В этом случае схема управления затворами может продолжить подавать ШИМ-сигнал на затвор g транзистора в четвертом ключе 34 и затвор g транзистора в шестом ключе 36, чтобы повторить описанную выше первую фазу, и продолжить заряжать третий конденсатор С3, поэтому третий конденсатор С2 может устойчиво подавать первое напряжение V1 на аккумулятор 13. Таким образом, регулируя продолжительность, в течение которой четвертый ключ 34 и шестой ключ 36 включаются и выключаются, значение напряжения, подаваемого с третьего конденсатора С3 на аккумулятор 13, может регулироваться для осуществления цели понижения напряжения.

В этом случае первый конденсатор C1, четвертый ключ 34, шестой ключ 36, первая катушка индуктивности L1 и третий конденсатор C3 могут образовывать схему понижения напряжения, которая может понижать напряжение на входном выводе Vin схемы 30 преобразования напряжения до первого напряжения V1 (например, 4,4 В). Кроме того, первое напряжение V1 передается на аккумулятор 13 через третий выходной вывод Vo3 схемы 30 преобразования напряжения в направлении пунктирной стрелки, показанной на фиг. 6a, для зарядки аккумулятора 13.

В процессе зарядки аккумулятора 13 второй ключ 32 должен быть выключен. Например, на затвор g второго транзистора S2 во втором ключе 32 подается сигнал для управления вторым транзистором S2, который должен быть выключен. Первый ключ 31 может быть включен. Например, сигнал управления затвором подается на затвор g первого транзистора S1 в первом ключе 31 для управления отпиранием первого транзистора S1. Таким образом, в процессе зарядки аккумулятора 13, после понижения напряжения на входном выводе Vin до первого напряжения V1, схема 30 преобразования напряжения может подавать первое напряжение V1 на аккумулятор 13, и затем может подавать первое напряжение V1 на цепь 20 нагрузки с помощью первого транзистора S1 в первом ключе 31. Таким образом, в процессе зарядки терминала 01 можно использовать некоторые функции терминала 01, такие как функции фотографирования, отправки информации и просмотра видео.

В качестве другого примера, во втором режиме работы терминала 01 аккумулятор 13 в терминале 01 подает питание на цепь 20 нагрузки. В этом режиме работы способ электропитания терминала 01 включает следующие этапы.

Сначала выключается третий ключ 33, показанный на фиг. 6b. Из предыдущего описания можно узнать, что третий ключ 33 имеет функцию двунаправленного выключения. Таким образом, когда управление третьим транзистором S3 в третьем ключе 33 осуществляется таким образом, чтобы он выключился, исток s и сток d третьего транзистора S3 не могут выполнять передачу через четвертый диод D4 и пятый диод D5. Таким образом, когда терминал 01 подключен к внешнему зарядному устройству, не возникает явления, когда ток из аккумулятора 13 терминала 01 течет обратно во внешнее зарядное устройство, когда внутреннее напряжение на схеме 14 управления зарядкой и разрядкой является относительно высоким, и напряжение на внешнем зарядном устройстве является относительно низким.

В дополнение к этому, необходимо выключить четвертый ключ 34 и шестой ключ 36 в схеме 30 преобразования напряжения дополнительно, и необходимо включить пятый ключ 35. Например, сигнал управления затвором подается на затвор g транзистора в четвертом ключе 34 для того, чтобы управлять транзистором, который должен быть выключен, поэтому четвертый ключ 34 выключается. Сигнал управления затвором подается на затвор g транзистора в шестом ключе 36 для управления запиранием транзистора, поэтому шестой ключ 36 выключается. В дополнение к этому, сигнал управления затвором подается на затвор g транзистора в пятом ключе 35 для управления отпиранием транзистора, поэтому пятый ключ 35 включается.

Из предыдущего описания можно узнать, что пороговое напряжение Vth превышает минимальное рабочее напряжение Vmin (Vth > Vmin) цепи 20 нагрузки. Таким образом, когда напряжение U_O аккумулятора превышает пороговое напряжение Vth, можно гарантировать то, что напряжение U_O аккумулятора, подаваемое аккумулятором 13 на цепь 20 нагрузки, может возбудить цепь 20 нагрузки для нормальной работы. Таким образом, главный модуль 200 управления может определить то, превышает ли напряжение U_O аккумулятора, подаваемое аккумулятором 13 на цепь 20 нагрузки, пороговое напряжение Vth аккумулятора 13. Когда напряжение U_O аккумулятора превышает пороговое напряжение Vth аккумулятора 13, первый ключ 31, показанный на фиг. 6b, может быть включен, и второй ключ 32, показанный на фиг. 6b, может быть выключен. Например, сигнал управления затвором подается на затвор g первого транзистора S1 в первом ключе 31 для управления первым транзистором S1 таким образом, чтобы он стал проводящим, поэтому первый ключ 31 включается. Сигнал управления затвором подается на затвор g второго транзистора S2 во втором ключе 32 для управления вторым транзистором S2 таким образом, чтобы он выключился, поэтому второй ключ 32 выключается. Таким образом, аккумулятор 13 может подавать напряжение на цепь 20 нагрузки через первый ключ 31 и пятый ключ 35 в схеме 30 преобразования напряжения в направлении пунктирной стрелки, показанной на фиг. 6b.

Следует отметить, что первый режим работы и второй режим работы терминала 01, предусмотренные в этом варианте осуществления настоящей заявки, могут выполняться одновременно. Например, когда аккумулятор 13 в терминале 01 заряжается с использованием внешнего зарядного устройства, если терминал 01 выполняет относительно большую программу, например, фотографирование, зарядный ток внешнего зарядного устройства может одновременно подаваться на цепь 20 нагрузки с использованием преобразователя 30 напряжения с зарядным током, подаваемым из аккумулятора 13. В дополнение к этому, когда зарядное устройство заряжает только терминал 01, и программа в терминале 01 не используется, терминал 01 выполняет только описанный выше первый режим работы. Альтернативно, когда терминал 01 выполняет прикладную программу, и терминал 01 может не заряжаться, терминал 01 может выполнять прикладную программу только во втором режиме работы.

Для другого примера, в третьем режиме работы терминала 01, когда терминал 01 работает в условиях эксплуатации при низких температурах (например, ниже 10°C, ниже 5°C или ниже 0°C), или аккумулятор терминала 01 изношен (например, количество циклов зарядки и разрядки аккумулятора больше 300 или 500 раз), напряжение U_O аккумулятора 13 уменьшается до порогового напряжения Vth, поэтому напряжение U_O аккумулятора может не привести к нормальной работе цепи 20 нагрузки. Из предыдущего описания можно узнать, что схема 30 преобразования напряжения имеет функцию повышения напряжения. Таким образом, схема 30 преобразования напряжения может повышать напряжение U_O аккумулятора и подавать повышенное напряжение, например, второе напряжение V2, на цепь 20 нагрузки. В этом режиме работы способ электропитания терминала 01 может включать в себя S101-S105, показанные на фиг. 7.

S101: Выполнить измерение модулем 201 измерения.

Когда цепь 20 нагрузки включает в себя главный модуль 200 управления, показанный на фиг. 6с, и модуль 201 измерения, подключенный к главному модулю 200 управления, в некоторых вариантах осуществления настоящей заявки модуль 201 измерения может быть вышеуказанным датчиком температуры. Датчик температуры измеряет температуру окружающей среды терминала 01 и передает результат измерения в главный модуль 200 управления. В качестве альтернативы, модуль 201 измерения может быть упомянутой выше микросхемой измерения энергии, которая определяет количество циклов зарядки и разрядки аккумулятора 13 и передает результат измерения в главный модуль 200 управления.

S102: Определить то, находится ли терминал 01 в условиях эксплуатации при низких температурах, или изношен ли аккумулятор 13.

Затем главный модуль 200 управления может сравнить температуру окружающей среды терминала 01, которая измерена модулем 201 измерения, с заданной температурой (например, ниже 10°C, ниже 5°C или ниже 0°C). Когда температура окружающей среды ниже заданной температуры, это означает, что терминал 01 используется в условиях низкой температуры.

В качестве альтернативы, главный модуль 200 управления может сравнивать количество циклов зарядки и разрядки аккумулятора 13, которое измерено модулем 201 измерения, с заданным количеством раз (300 раз или 500 раз). Когда количество циклов зарядки и разрядки аккумулятора 13 превышает заданное количество раз, это указывает на то, что аккумулятор 13 находится в состоянии старения.

Когда терминал 01 находится в условиях эксплуатации при низких температурах, или аккумулятор 13 изношен, главный модуль 200 управления может измерить разрядный ток I_O аккумулятора 13. Когда разрядный ток I_O больше или равен пороговому току Ith (I_O ≥ Ith), может быть выполнен следующий этап S103. Когда главный модуль 200 управления может обнаружить то, что разрядный ток аккумулятора 13 меньше, чем пороговый ток Ith (I_O < Ith), может быть выполнен следующий этап S105. Например, аккумулятор 13 подает питание на цепь 20 нагрузки через первый ключ 31.

Пороговый ток может быть равен Ith = 0,01 C. C указывает емкость аккумулятора. Когда терминал 01 является мобильным телефоном, емкость С аккумулятора 13 может составлять от 3000 мАч до 5000 мАч. В этом случае пороговый ток Ith может находиться в диапазоне (от 30 мА до 50 мА). Конкретное значение порогового тока Ith не ограничено в этом варианте осуществления настоящей заявки при условии, что можно гарантировать то, что определяющим условием для выполнения этапа S103 является то, что разрядный ток I_O больше или равен пороговому току Ith (I_O ≥ Ith).

В этом случае, когда терминал 01 выполняет относительно небольшую программу (например, выполняет программу WeChat), аккумулятор 13 должен обеспечивать подачу относительно небольшого тока в цепь 20 нагрузки, и разрядный ток I_O аккумулятора 13 является относительно маленьким (например, I_O < Ith). В этом случае падение VR напряжения, основанное на эквивалентном полном сопротивлении аккумулятора 13, также является маленьким и мало влияет на напряжение Uo аккумулятора. Таким образом, может не потребоваться использование функции повышения напряжения схемы 30 преобразования напряжения. Напротив, когда терминал 01 выполняет относительно большую программу (например, просмотр фильма или запуск большой игры), разрядный ток I_O аккумулятора 13 является относительно большим (например, I_O ≥ Ith). Падение VR напряжения, основанное на эквивалентном полном сопротивлении аккумулятора 13, является очень большим. Таким образом, напряжение U_O аккумулятора сильно уменьшается, и существует случай, когда напряжение U_O аккумулятора уменьшается до порогового напряжения Vth. В этом случае схема 30 преобразования напряжения должна начать выполнять функцию повышения напряжения, и затем подать питание на цепь 20 нагрузки.

Таким образом, прежде чем будет определено то, снижается ли напряжение аккумулятора до порогового напряжения Vth, ток, необходимый для программы, которая выполняется в терминале 01, может быть определен путем определения того, превышает ли разрядный ток I_O пороговый ток Ith. Выполнение функции повышения напряжения схемы 30 преобразования напряжения может начинаться только тогда, когда выполняющаяся программа требует относительно большого тока, поэтому можно снизить энергопотребление.

В дополнение к этому, когда терминал 01 не находится в условиях эксплуатации при низких температурах, или аккумулятор 13 не изношен, выполняется этап S105, показанный на фиг. 7. Например, аккумулятор 13 подает питание на цепь 20 нагрузки через первый ключ 31.

S103: Определить то, уменьшается ли напряжение U_O аккумулятора до порогового напряжения Vth.

Когда терминал 01 находится в условиях эксплуатации при низких температурах, или когда аккумулятор 13 изношен, эквивалентное полное сопротивление R аккумулятора 13 увеличивается, что вызывает уменьшение напряжения U_O аккумулятора. В этом случае главный модуль 200 управления определяет то, уменьшается ли напряжение U_O аккумулятора 13 до порогового напряжения Vth. Из предыдущего описания можно узнать, что пороговое напряжение Vth аккумулятора 13 может быть больше, чем минимальное рабочее напряжение Vmin (например, 3,3 В) цепи 20 нагрузки, и меньше, чем номинальное напряжение VR (например, 3,8 В) V) аккумулятора 13. Например, пороговое напряжение Vth может быть равным 3,4 В, 3,6 В или 3,7 В.

Когда напряжение U_O аккумулятора уменьшается до порогового напряжения Vth, выполняется этап S104. В качестве альтернативы, когда напряжение U_O аккумулятора не снижается до порогового напряжения Vth, выполняется этап S105.

S104: Схема 30 преобразования напряжения повышает напряжение U_O аккумулятора 13 (например, повышает напряжение до второго напряжения V2). Второй ключ 32 включается, и схема 30 преобразования напряжения подает повышенное напряжение, то есть второе напряжение V2, на цепь 20 нагрузки , используя второй ключ второй ключ 32. Первый ключ 31 выключается.

Прежде, чем схема 30 преобразования напряжения повысит напряжение, шестой ключ 36 (как показано на фиг. 6с) выключается, и может включиться или выключиться четвертый ключ 34. Напряжение на втором выходном выводе Vo2 схемы 30 преобразования напряжения равно напряжению U_O аккумулятора 13.

В дополнение к этому, процесс повышения напряжения схемы 30 преобразования напряжения выглядит следующим образом: сначала выключается третий ключ 33, и включается пятый ключ 35. Затем ШИМ-сигнал используется для управления затвором g транзистора в четвертом ключе 34 и затвором g транзистора в шестом ключе 36, поэтому четвертый ключ 34 и шестой ключ 36 могут включаться поочередно. В первой фазе, в которой схема 30 преобразования напряжения выполняет повышение напряжения, сначала включается шестой ключ 36, и выключается четвертый ключ 34. Первая катушка индуктивности L1 и третий конденсатор С3 заряжаются напряжением U_O аккумулятора 13 через пятый ключ 35. Энергией зарядки третьего конденсатора С3 можно управлять, используя продолжительность включения шестого ключа 36 и продолжительность выключения четвертого ключа 34. В этом случае напряжение на втором выводе Vo2 схемы 30 преобразования напряжения все еще может быть равно напряжению U_O аккумулятора 13.

Затем во второй фазе, в которой схема 30 преобразования напряжения выполняет повышение напряжения, включается четвертый ключ 34, и выключается шестой ключ 36. В этом случае из-за свойств удержания тока первой катушкой индуктивности L1 ток, протекающий через первую катушку индуктивности L1 в процессе разрядки третьего конденсатора С3, не сразу изменяется до нуля, а медленно изменяется до нуля от значения, когда была завершена зарядка. Однако, так как шестой ключ 36 выключен, первая катушка L1 индуктивности может разряжаться только через четвертый ключ 34 и заряжать второй конденсатор С2 в процессе разрядки. Напряжение между двумя выводами второго конденсатора С2 (а именно, напряжение на втором выходного выводе Vo2) увеличивается. В этом случае напряжение выше, чем напряжение U_O аккумулятора 13, поэтому может быть реализован процесс повышения напряжения.

В этом случае первая катушка индуктивности L1, четвертый ключ 34, шестой ключ 36, второй конденсатор С2 и третий конденсатор С3 могут образовывать схему повышения напряжения. Таким образом, схема 30 преобразования напряжения завершает процесс повышения напряжения U_O аккумулятора. В процессе, в котором схема 30 преобразования напряжения повышает напряжение U_O аккумулятора, сигнал управления затвором подается на затвор g второго транзистора S2 во втором ключе 32 для управления вторым транзистором S2 таким образом, чтобы он выключился, поэтому второй ключ 32 выключается. В дополнение к этому, сигнал управления затвором подается на затвор g первого транзистора S1 в первом ключе 31 для управления выключением первого транзистора S1. В этом случае напряжение U_O аккумулятора 13 все еще может подаваться на цепь 20 нагрузки с использованием первого диода D1 в первом ключе 31 во избежание выключения электропитания терминала 01, так как цепь 20 нагрузки отключена.

После того, как схема 30 преобразования напряжения повышает напряжение U_O аккумулятора, до второго напряжения V2, второй ключ 32 может быть включен. Например, сигнал управления затвором подается на затвор g второго транзистора S2 во втором ключе 32 для управления вторым транзистором S2 таким образом, чтобы он включился, поэтому второй ключ 32 находится во включенном состоянии. В этом случае схема 30 преобразования напряжения передает, на цепь 20 нагрузки через второй ключ 32 в направлении пунктирной стрелки, показанной на фиг. 6c, второе напряжение V2, полученное после повышения напряжения U_O аккумулятора, для подачи питания на цепь 20 нагрузки.

В дополнение к этому, из предыдущего описания можно узнать, что первый вывод (сток d первого транзистора S1) первого ключа 31 также подключен к схеме 20 нагрузки, и первый ключ 31 имеет функцию однонаправленного выключения. Когда схема 30 преобразования напряжения выполняет описанный выше процесс повышения напряжения, сигнал управления затвором, подаваемый на затвор g первого транзистора S1, управляет выключением первого транзистора S1. После того, как схема 30 преобразования напряжения повышает напряжение U_O аккумулятора до второго напряжения V2, включается второй ключ 32, и второе напряжение V2 передается на цепь 20 нагрузки через второй ключ 32. В этом случае напряжение на стоке d первого транзистора S1 в первом ключе 31 больше, чем напряжение истока s первого транзистора S1, поэтому первый диод D1 в первом ключе 31 находится в выключенном состоянии. Таким образом, первый ключ 31 полностью находится в выключенном состоянии. Напряжение U_O аккумулятора 13 не может быть передано на цепь 20 нагрузки через первый ключ 31.

Из предыдущего описания можно узнать, что после того, как напряжение U_O аккумулятора 13 повышается схемой 30 преобразования напряжения и подается на цепь 20 нагрузки, третий ключ 33 находится в выключенном состоянии. Из предыдущего описания можно узнать, что третий ключ 33 имеет функцию двунаправленного выключения. Таким образом, даже в том случае, если терминал 01 подключен к внешнему зарядному устройству, подаваемая извне электроэнергия не передается внутрь схемы 14 управления зарядкой и разрядкой через третий ключ 33. Это позволяет избежать конфликта между внутренним источником питания и внешним источником питания.

В заключение, терминал 01, представленный в этом варианте осуществления настоящей заявки, снабжен схемой 30 преобразования напряжения, подключенной к аккумулятору 13, и первым ключом 31 и вторым ключом 32, которые подключены к схеме 30 преобразования напряжения. Аккумулятор 13, первый ключ 31 и второй ключ 32 дополнительно подключены к цепи 20 нагрузки в терминале 01. Внешнее зарядное устройство может подавать первое напряжение V1 на аккумулятор 13 с использованием схемы 30 преобразования напряжения для зарядки аккумулятора 13. В дополнение к этому, в условиях нормальной температуры, или когда аккумулятор 13 не изношен, напряжение U_O аккумулятора 13, как правило, превышает пороговое напряжение Vth аккумулятора. Так как пороговое напряжение Vth превышает минимальное рабочее напряжение Vmin цепи 20 нагрузки, аккумулятор 13 может подавать напряжение на цепь 20 нагрузки через пятый ключ 35 и первый ключ 31 в схеме 30 преобразования напряжения, чтобы возбуждать цепь 20 нагрузки для обеспечения работы.

В дополнение к этому, когда терминал 01 работает в условиях эксплуатации при низких температурах, или когда аккумулятор 13 находится в состоянии старения, эквивалентное полное сопротивление R аккумулятора 13 увеличивается, вызывая уменьшение напряжения U_O аккумулятора. При уменьшении напряжения U_O аккумулятора до порогового напряжения Vth аккумулятора, если напряжение U_O аккумулятора продолжает подаваться на цепь 20 нагрузки, возникает риск того, что цепь 20 нагрузки не сможет работать нормально, и питание терминала 01 автоматически отключается. Чтобы решить вышеупомянутую проблему, схема 30 преобразования напряжения в терминале 01 в этом варианте осуществления настоящей заявки повышает напряжение U_O аккумулятора до второго напряжения V2. В этом случае первый транзистор S1 в первом ключе 31 сначала управляется таким образом, чтобы он находился в выключенном состоянии, и затем включается второй ключ 32. Второе напряжение V2 подает питание на цепь 20 нагрузки через второй ключ 32, чтобы обеспечить нормальную работу цепи 20 нагрузки. Затем первый диод D1 в первом ключе 31 выключается, поэтому первый ключ 31 полностью выключается.

Таким образом, в условиях эксплуатации при низких температурах и при старении аккумулятора 13, несмотря на то, что напряжение UO аккумулятора уменьшается, под действием повышения напряжения схемы 30 преобразования напряжения, повышенное напряжение все еще может подавать питание на цепи 20 нагрузки, тем самым уменьшая проблему, которая состоит в том, что ресурсной способности аккумулятора 13 терминала 01 явно недостаточно в условиях эксплуатации при низких температурах или после износа аккумулятора 13. В дополнение к этому, когда схема 30 преобразования напряжения представляет собой микросхему, имеющую функции повышения и понижения напряжения, в схеме 14 управления зарядкой и разрядкой, микросхема, включающая в себя, главным образом, схему 30 преобразования напряжения, может быть подключена к первому ключу 31 и второму ключу 32 для образования схемы 14 управления зарядкой и разрядкой, поэтому можно упростить структуру схемы 14 управления зарядкой и разрядкой.

В дополнение к этому, в процессе разрядки аккумулятора напряжение U_O аккумулятора 13 уменьшается до минимального напряжения, при котором аккумулятор 13 прекращает разрядку, так как продолжать разрядку нецелесообразно. Минимальное напряжение может быть напряжением Voff выключения разрядки аккумулятора 13. Напряжение Voff выключения разрядки связано с материалом, конструкцией и процессом изготовления аккумулятора 13. Когда напряжение U_O аккумулятора меньше напряжения Voff выключения разрядки аккумулятора 13, на аккумулятор 13 может быть дополнительно подаваться напряжение V0 защиты от пониженного напряжения, чтобы отключить аккумулятор 13 от цепи 20 нагрузки и схемы 30 преобразования напряжения и избежать повреждения аккумулятора 13. V0 < Voff. При разных типах аккумулятора 13 могут указываться разные значения, которые могут быть установлены для напряжения V0 защиты от пониженного напряжения. Когда напряжение U_O аккумулятора уменьшается до напряжения Voff выключения разрядки, аккумулятор 13 может быть отключен от цепи 20 нагрузки, чтобы прекратить подачу питания на цепь 20 нагрузки. Однако аккумулятор 13 по-прежнему отдает слабый ток в другой электронный компонент, подключенный к аккумулятору 13, например, в кнопку питания. Когда напряжение U_O аккумулятора уменьшается до напряжения V0 защиты от пониженного напряжения, плата 132 защиты в аккумуляторе 13 отделяет аккумуляторный элемент 131 от цепи 20 нагрузки и схемы 30 преобразования напряжения для того, чтобы предотвратить дальнейший разряд аккумуляторного элемента 131.

В состоянии нормальной температуры (например, 20°C), или когда аккумулятор 13 не изношен (например, количество циклов зарядки и разрядки составляет 200 раз), напряжение Voff_a выключения разрядки аккумулятор 13 может быть равно 3,0 В. Из предыдущего описания можно узнать, что когда напряжение U_O аккумулятора меньше напряжения Voff_a выключения разрядки аккумулятора 13, во избежание повреждения аккумулятора 13, напряжение V0_a защиты от пониженного напряжения должно быть меньше напряжения Voff_a выключения разрядки. Например, напряжение V0_a защиты от пониженного напряжения может составлять 2,5 В.

В этом случае пороговое напряжение Vth (например, 3,7 В) аккумулятора 13, минимальное рабочее напряжение Vmin (например, 3,3 В) цепи 20 нагрузки, напряжение Voff_a выключения разрядки (например, 3,0 В) и напряжение V0_a защиты от минимального напряжения (2,5 В) удовлетворяют неравенству: Vth > Vmin > Voff_a > V0_a.

Однако напряжение Voff выключения разрядки уменьшается по мере снижения температуры или увеличения степени износа аккумулятора 13. Например, в состоянии низкой температуры (например, 0°C), или когда аккумулятор 13 изношен (например, количество циклов зарядки и разрядки составляет 500 раз), напряжение Voff_b выключения разрядки аккумулятора 13, может уменьшиться до 2,4 В. В этом случае напряжение Voff_b выключения разрядки ниже, чем напряжение V0_a защиты от пониженного напряжения (например, 2,5 В), которое устанавливается тогда, когда температура является нормальной, или аккумулятор не изношен. Если в этом случае напряжение V0_a защиты от пониженного напряжения не снижается, то при уменьшении напряжения U_O аккумулятора 13 до напряжения V0_a защиты от пониженного напряжения (например, 2,5 В) плата 132 защиты отключает аккумуляторный элемент 131 от схемы 30 преобразования напряжения, и питание терминала 01 отключается.

Для того чтобы решить вышеупомянутую проблему, перед этапом S104, например, прежде чем схема 30 преобразования напряжения повысит напряжение U_O аккумулятора, способ электропитания дополнительно включает в себя следующий этап: главный модуль 200 управления может понизить напряжение защиты от пониженного напряжения аккумулятора 13, поэтому пониженное напряжение V0_b защиты от пониженного напряжения (например, 2,0 В) всегда меньше напряжения Voff_b выключения разрядного тока(например, 2,4 В) аккумулятора 13. В частности, когда аккумулятор 13 включает в себя аккумуляторный элемент 131 и плату 132 защиты, главный модуль 200 управления может отправить сигнал управления в плату 132 защиты, чтобы плата 132 защиты могла понизить напряжение V0 защиты от пониженного напряжения аккумулятора 13.

В этом случае пороговое напряжение Vth (например, 3,7 В) аккумулятора 13, минимальное рабочее напряжение Vmin (например, 3,3 В), напряжение Voff_b выключения разрядки (например, 2,4 В) и напряжение V0_a защиты от минимального напряжения (2,0 В) цепи 20 нагрузки удовлетворяют следующему неравенству: Vth > Vmin > Voff_b > V0_a.

Таким образом, в условиях эксплуатации при низких температурах или при старении аккумулятора, когда напряжение аккумулятора 13 снижается до порогового напряжения Vth, в процессе дальнейшей разрядки аккумулятора 13 напряжение U_O аккумулятора аккумулятора 13 может уменьшиться до напряжения Voff_b выключения разрядки (например, 2,4 В). Напряжение Voff_b выключения разрядки (например, 2,4 В) превышает пониженное напряжение V0_a защиты от минимального напряжения (2,0 В). Таким образом, плата 132 защиты не отключает аккумуляторный элемент 131 от схемы 30 преобразования напряжения, поэтому аккумулятор 13 может разряжаться до более низкого напряжения выключения разрядки. Схема 30 преобразования напряжения может повышать напряжение U_O аккумулятора 13 и подавать повышенное напряжение на цепь 20 нагрузки через второй ключ 32, чтобы возбудить цепь 20 нагрузки для продолжения работы.

Из предыдущего описания можно узнать, что напряжение Voff выключения разрядки аккумулятора 13 зависит от таких факторов, как температура и степень износа аккумулятора, но пороговое напряжение Vth аккумулятора 13 и минимальное рабочее напряжение Vmin цепи 20 нагрузки не зависят от таких факторов, как температура и степень износа аккумулятора. В дополнение к этому, независимо от того, как изменяется напряжение Voff выключения разрядки аккумулятора 13, которое приводит к соответствующей регулировке напряжения V0 защиты от пониженного напряжения, все вышеупомянутые напряжения аккумулятора 13 в текущем состоянии удовлетворяют формуле: Vth > Vmin > Voff > V0.

Кроме того, терминал 01 имеет четвертый режим работы. В этом режиме работы, после того как схема 30 преобразования напряжения повысила напряжение Uo аккумулятора 13, входной вывод Vin схемы 30 преобразования напряжения может заряжать внешнее устройство, такое как гарнитура Bluetooth, или электронное устройство, такое как как мобильный телефон.

Пример 2

Вариант осуществления настоящей заявки предусматривает микросхему 04 управления зарядкой и разрядкой. Как показано на фиг. 8, микросхема 04 управления зарядкой и разрядкой включает в себя первый ключ 31, второй ключ 32 и схему 30 преобразования напряжения, показанную на фиг. 8.

Как и в примере 1, первый ключ 31 может включать в себя первый транзистор S1 и первый диод D1. Второй ключ 32 может включать в себя второй транзистор S2 и второй диод D2. Альтернативно, в некоторых других вариантах осуществления настоящей заявки второй ключ 32 может дополнительно включать в себя третий диод D3 (как показано на фиг. 5c). В дополнение к этому, схема 30 преобразования напряжения может включать в себя третий ключ 33, четвертый ключ 34, пятый ключ 35, шестой ключ 36, первый конденсатор С1, второй конденсатор С2 и третий конденсатор С3, описанные выше. Соотношения подключений между компонентами в схеме 30 преобразования напряжения такие же, как и описанные выше, и подробности здесь повторно не описываются.

В отличие от примера 1, первый ключ 31, второй ключ 32 и схема 30 преобразования напряжения интегрированы в одну и ту же микросхему, например, в микросхему 04 управления зарядкой и разрядкой. Как показано на фиг. 8, микросхема 04 управления зарядкой и разрядкой имеет входной вывод Vin, первый выходной вывод Vo1, второй выходной вывод Vo2 и третий выходной вывод Vo3. Как показано на фиг. 9 первый выходной вывод Vo1 и второй выходной вывод Vo2 подключены к цепи 20 нагрузки. Третий выходной вывод Vo3 подключен к аккумулятору 13.

Основываясь на этом, первый вывод (сток d первого транзистора S1) первого ключа 31 подключен к первому выводу Vo1. В этом случае, когда напряжение U_O аккумулятора превышает пороговое напряжение Vth аккумулятора 13, схема 30 преобразования напряжения подает напряжение U_O аккумулятора на первый выходной вывод Vo1 через первый ключ 31. Цепь 20 нагрузки принимает напряжение U_O аккумулятора с помощью первого выходного вывода Vo1. В дополнение к этому, первый вывод (исток s второго транзистора S2) второго ключа 32 подключен ко второму выходному выводу Vo2. В этом случае, когда напряжение U_O аккумулятора уменьшается до порогового напряжения Vth, схема 30 преобразования напряжения повышает напряжение U_O аккумулятора и подает повышенное напряжение на второй выходной вывод Vo2 через второй ключ 32. Цепь 20 нагрузки принимает через второй выходной вывод Vo2 напряжение, повышенное схемой 30 преобразования напряжения.

В этом примере терминал 01, имеющий микросхему 04 схемы управления зарядкой и разрядкой, является таким же, как и терминал 01, представленный в примере 1, и оба имеют вышеуказанные режимы работы. В дополнение к этому, в каждом режиме работы процесс работы микросхемы 04 схемы управления зарядкой и разрядкой в терминале 01 аналогичен процессу работы схемы 14 управления зарядкой и разрядкой, и подробности здесь повторно не описываются.

Пример 3

В этом примере, как и в примере 1, схема 14 управления зарядкой и разрядкой может включать в себя схему 30 преобразования напряжения, первый ключ 31 и второй ключ 32, которые показаны на фиг. 10. Структуры первого ключа 31 и второго ключа 32 являются одинаковыми, как описано выше, и детали здесь повторно не описываются. В отличие от примера 1, схема 30 преобразования напряжения включает в себя регулятор 41 с малым падением напряжения и схему 42 повышения напряжения, которые показаны на фиг. 10.

Регулятор 41 с малым падением напряжения (low dropout regulator, LDO) может иметь входной вывод Vin, и входной вывод Vin выполнен с возможностью приема напряжения на входной выводе, например, 5 В или 9 В. В дополнение к этому, регулятор 41 с малым падением напряжения дополнительно имеет первый выходной вывод Vo1 и второй выходной вывод Vo2. Первый выходной вывод Vo1 регулятора 41 с малым падением напряжения подключен ко второму выводу (например, истоку s первого транзистора S1 в первом ключе 31) первого ключа 31. Второй выходной вывод Vo2 регулятора 41 с малым падением напряжения подключен к аккумулятору 13. Регулятор 41 с малым падением напряжения выполнен с возможностью: понижения входного напряжения, подаваемого на входной вывод Vin, до первого напряжения V1 (например, 4,4 В) и подачи первого напряжения V1 на аккумулятор 13 для зарядки аккумулятора 13.

В дополнение к этому, первый ключ 31 управляется таким образом, чтобы он включился, и второй ключ 32 управляется таким образом, чтобы он выключился. Например, сигнал управления затвором подается на затвор g первого транзистора S1 в первом ключе 31 для управления первым транзистором S1 таким образом, чтобы он включился, поэтому первый ключ 31 включается. В дополнение к этому, сигнал управления затвором подается на затвор g второго транзистора S2 во втором ключе 32 для управления вторым транзистором S2 таким образом, чтобы он выключился, поэтому второй ключ 32 выключается. LDO 41 может подавать указанное выше первое напряжение V1 (например, 4,4 В) на цепь 20 нагрузки, используя первый транзистор S1 в первом ключе 31, чтобы возбудить цепь 20 нагрузки.

В этом варианте осуществления настоящей заявки LDO 41 может включать в себя ключ 411 стабилизации напряжения. Ключ 411 стабилизации напряжения может включать в себя один транзистор и два диода, включенные последовательно навстречу друг другу. Например, один диод является паразитным диодом транзистора, когда анод с диода подключен к истоку s транзистора, и катод с диода подключен к стоку d транзистора. Кроме того, другой диод может быть отдельно расположенным диодом. Таким образом, ключ 411 стабилизации напряжения, имеющий два вышеупомянутых диода, имеет вышеупомянутую функцию двунаправленного выключения. Когда ключ 411 стабилизации напряжения подключен между входным выводом Vin и первым выходным выводом Vo1, ключ 411 стабилизации напряжения может регулировать величину полного сопротивления включения ключа 411 стабилизации напряжения, поэтому значение напряжения первого напряжения V1 может стабилизироваться в заданном диапазоне без влияния колебаний входного напряжения или цепи 20 нагрузки.

В некоторых вариантах осуществления настоящей заявки LDO 41 может дополнительно включать в себя ключ 412 управления аккумулятором. Альтернативно, ключ 412 управления аккумулятором может включать в себя один транзистор и два диода, включенные последовательно навстречу друг другу, причем один диод является паразитным диодом транзистора. Способ размещения паразитного диода является таким же, как и способ, описанный выше, и подробности здесь повторно не описываются. Кроме того, другой диод может быть отдельно расположенным диодом. Таким образом, ключ 412 управления аккумулятором, имеющий два вышеупомянутых диода, имеет вышеупомянутую функцию двунаправленного выключения. Ключ 412 управления аккумулятором подключен между ключом 411 стабилизации напряжения и аккумулятором 13 и выполнен с возможностью передачи первого напряжения V1, подаваемого ключом 411 стабилизации напряжения, на аккумулятор 13 с использованием второго выходного вывода Vo2. Альтернативно, для предотвращения таких явлений, как перезарядка и переразрядка аккумулятора 13, ключ 411 стабилизации напряжения и аккумулятор 13 вовремя выключаются.

В дополнение к этому, схема 42 повышения напряжения подключена к LDO 41 и второму выводу второго ключа 32 (например, стоку d второго транзистора S2 во втором ключе 32). Аналогичным образом, можно узнать, что сигнал управления затвором подается на затвор g второго транзистора S2 во втором ключе 32, чтобы управлять вторым транзистором S2 таким образом, чтобы он выключился, поэтому второй ключ 32 выключается. В дополнение к этому, сигнал управления затвором подается на затвор g первого транзистора S1 в первом ключе 31 для управления выключением первого транзистора S1. В этом случае напряжение U_O аккумулятора 13 все еще может передаваться на цепь 20 нагрузки с использованием первого диода D1 в первом ключе 31 во избежание выключения электропитания терминала 01, так как питание цепи 20 нагрузки отключается.

Затем схема 42 повышения напряжения повышает напряжение U_O аккумулятора (повышенное напряжение представляет собой второе напряжение V2). Затем на затвор g второго транзистора S2 во втором ключе 32 подается сигнал управления для управления вторым транзистором S2 таким образом, чтобы он включился, поэтому второй ключ 32 включается. Схема 42 повышения напряжения может подавать повышенное напряжение (например, второе напряжение V2) на цепь 20 нагрузки через второй ключ 32.

Как описано выше, когда схема 30 преобразования напряжения повышает напряжение U_O аккумулятора до второго напряжения V2 и передает второе напряжение V2 на цепь 20 нагрузки через второй ключ 32, напряжение на стоке d напряжение на первом транзисторе S1 в первом ключе 31 больше, чем напряжение истока s первого транзистора S1. В этом случае первый диод D1 в первом ключе 31 находится в выключенном состоянии, и первый ключ 31 полностью находится в выключенном состоянии. Напряжение U_O аккумулятора 13 не может подаваться на цепь 20 нагрузки через первый ключ 31.

В некоторых вариантах осуществления настоящей заявки, как показано на фиг. 10, схема 42 повышения напряжения может включать в себя вторую катушку индуктивности L2, седьмой ключ 37, восьмой ключ 38, четвертый конденсатор С4 и пятый конденсатор С5. Седьмой ключ 37 включает в себя транзистор и паразитный диод транзистора. Восьмой ключ 38 включает в себя транзистор и паразитный диод транзистора. Способ размещения паразитного диода является таким же, как и способ, описанный выше, и подробности здесь повторно не описываются.

Первый вывод b1 второй катушки индуктивности L2 подключен к LDO 41 и первому выводу b1 четвертого конденсатора C4. Второй вывод b2 второй катушки индуктивности L2 подключен к первому выводу (истоку s транзистора в седьмом ключе 37) седьмого ключа 37. Второй вывод (сток d транзистора в седьмом ключе 37) седьмого ключа 37 подключен ко второму выводу (стоку d второго транзистора S2 во втором ключе 32) второго ключа 32 и первому выводу b1 пятого конденсатора С5. Вывод затвора седьмого ключа 37 выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором. Второй вывод b2 четвертого конденсатора C4 заземлен, и второй вывод b2 пятого конденсатора C5 заземлен. Вывод затвора восьмого ключа 38 выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором. Процесс, в котором выводы затворов седьмого ключа 37 и восьмого ключа 38 принимают вышеупомянутые сигналы управления затворами, является таким же, как и процесс, описанный выше, и подробности здесь повторно не описываются. Первый вывод (сток d транзистора в восьмом ключе 38) восьмого ключа 38 подключен ко второму выводу b2 второй катушки индуктивности L2, и второй вывод (исток s транзистора в восьмом ключе 38) восьмого ключа 38 заземлен.

Основываясь на структуре схемы, показанной на фиг. 10, ниже приводится подробное описание режима работы терминала 01 с использованием примера.

В первом режиме работы терминала 01 терминал 01 должен заряжаться. В этом режиме работы способ электропитания терминала 01 включает в себя следующие этапы.

Сначала терминал 01 подключается к внешней сети электропитания (например, 220 В) или внешнему зарядному устройству с помощью линии 03 передачи данных и адаптера 02. Как описано выше, адаптер 02 может преобразовывать напряжение 220 В в напряжение постоянного тока (например, 5 В или 9 В). Напряжение постоянного тока может использоваться как входное напряжение на входном выводе Vin LDO 41.

Затем в LDO 41 включаются ключ 411 стабилизации напряжения и ключ 412 управления аккумулятором. Например, сигнал управления затвором подается на затвор g транзистора в ключе 411 стабилизации напряжения для управления транзистором таким образом, чтобы он включился, поэтому ключ 411 стабилизации напряжения включается. В дополнение к этому, сигнал управления затвором подается на затвор g транзистора в ключе 412 управления аккумулятором, чтобы управлять транзистором, который должен быть проводящим, поэтому ключ 412 управления аккумулятором включается. LDO 41 понижает, до первого напряжения V1 (например, 4,4 В), входное напряжение, принимаемое с входного вывода Vin. Затем напряжение передается на аккумулятор 13 в направлении пунктирной стрелки, показанной на фиг. 11а, через второй выходной вывод Vo2 LDO 41 для зарядки аккумулятора 13.

В процессе зарядки аккумулятора 13 второй ключ 32 должен быть выключен. Первый ключ 31 может быть включен. Например, сигнал управления затвором подается на затвор g второго транзистора S2 во втором ключе 32, чтобы управлять вторым транзистором S2 таким образом, чтобы он выключился для выключения второго ключа 32. В дополнение к этому, сигнал управления затвором подается на затвор g первого транзистора S1 в первом ключе 31, чтобы управлять первым транзистором S1 таким образом, чтобы он стал проводящим, поэтому первый ключ 31 включается. Таким образом, в процессе зарядки аккумулятора 13, после понижения напряжения (например, 5 В или 9 В) на входном выводе Vin до первого напряжения V1 (например, 4,4 В), LDO 41 может подать первое напряжение V1 на аккумулятор 13 и может дополнительно подать первое напряжение V1 на цепь 20 нагрузки с использованием первого транзистора S1 в первом ключе 31. Таким образом, в процессе зарядки вывода 01 можно использовать некоторые функции, такие как функции фотографирования, отправки информации и просмотра видео, терминала 01.

В качестве другого примера, во втором режиме работы терминала 01 аккумулятор 13 в терминале 01 подает питание на цепь 20 нагрузки. В этом режиме работы способ электропитания терминала 01 включает в себя следующие этапы.

Во-первых, включается ключ 412 управления аккумулятором. Способ включения является таким же, как и способ, описанный выше, и подробности здесь повторно не описываются. Затем главный модуль 200 управления может определить то, превышает ли напряжение U_O аккумулятора, подаваемое аккумулятором 13 на цепь 20 нагрузки, пороговое напряжение Vth аккумулятора 13. Когда напряжение U_O аккумулятора превышает пороговое напряжение Vth аккумулятора 13, может быть включен первый ключ 31, показанный на фиг. 11b, и второй ключ 32, показанный на фиг. 11b, может быть выключен. Например, сигнал управления затвором подается на затвор g второго транзистора S2 во втором ключе 32 для управления вторым транзистором S2 таким образом, чтобы он выключился, чтобы выключить второй ключ 32. В дополнение к этому, сигнал управления затвором подается на затвор g первого транзистора S1 в первом ключе 31 для управления первым транзистором S1 таким образом, чтобы он стал проводящим, поэтому первый ключ 31 включен. Таким образом, аккумулятор 13 может подавать напряжение U_O аккумулятора на цепь 20 нагрузки через ключ 412 управления аккумулятором и первый транзистор S1 в первом ключе 31 в LDO 41 в направлении пунктирной стрелки, показанной на фиг. 11b. Из предыдущего описания можно узнать, что пороговое напряжение Vth превышает минимальное рабочее напряжение Vmin цепи 20 нагрузки. Таким образом, когда напряжение U_O аккумулятора превышает пороговое напряжение Vth, можно гарантировать то, что напряжение, подаваемое на аккумулятор 13 в цепи 20 нагрузки, может возбудить цепь 20 нагрузки для обеспечения нормальной работы.

Как описано выше, в этом примере первый режим работы и второй режим работы терминала 01 могут выполняться одновременно. Например, когда аккумулятор 13 в терминале 01 заряжается с использованием внешнего зарядного устройства, если терминал 01 выполняет относительно большую программу, например, фотографирование, зарядный ток внешнего зарядного устройства может одновременно подаваться на цепь 20 нагрузки с использованием преобразователя 30 напряжения с зарядным током, подаваемым из аккумулятора 13. Как описано выше, когда заряжается только терминал 01, терминал 01 работает в первом режиме работы. Когда используется только программа терминала 01, терминал 01 работает во втором режиме работы.

В качестве другого примера, в третьем режиме работы терминала 01, когда входной вывод Vin LDO 41 отключается от внешнего зарядного устройства, и терминал 01 работает в условиях эксплуатации при низких температурах, или аккумулятор терминал 01 изношен, после того, как напряжение U_O аккумулятора повышается схемой 30 преобразования напряжения, как показано на фиг. 11с, питание подается на цепь 20 нагрузки. В этом режиме работы способ электропитания терминала 01 включает в себя этапы S101-S105, показанные на фиг. 7. Процессы выполнения этапов S101, S102, S103 и S105 такие же, как и в примере 1, и подробности здесь повторно не описываются.

В отличие от примера 1, в этом примере схема 30 преобразования напряжения включает в себя LDO 41 и схему 42 повышения напряжения, которые показаны на фиг. 10. Прежде чем схема 42 повышения напряжения повысит напряжение, восьмой ключ 38 выключается, седьмой ключ 37 может быть включен или выключен. Напряжение на первом выходном выводе Vo1 LDO 41 равно напряжению, подаваемому схемой 42 повышения напряжения.

В дополнение к этому, этап S104, показанный на фиг. 7, в частности, включает в себя следующий этап: в схеме 42 повышения напряжения ШИМ-сигнал используется для управления седьмым ключом 37 и восьмым ключом 38 таким образом, чтобы они включались поочередно. В первой фазе, в которой схема 42 повышения напряжения выполняет повышение напряжения, сначала включается восьмой ключ 38, и выключается седьмой ключ 37. Первый выходной вывод Vo1 LDO 41 заряжает вторую катушку индуктивности L2 и четвертый конденсатор C4. Энергию зарядки четвертого конденсатора С4 можно определить, используя продолжительность включения восьмого ключа 38 и продолжительность выключения седьмого ключа 37. В этом случае напряжение на первом выходном выводе Vo1 LDO 41 по-прежнему равно напряжению, подаваемому схемой 42 повышения напряжения.

Затем во второй фазе, в которой схема 42 повышения напряжения выполняет повышение напряжения, включается седьмой ключ 37, и выключается восьмой ключ 38. В этом случае из-за свойств удержания тока второй катушкой индуктивности L2, ток, протекающий через вторую катушку индуктивности L2 в процессе разрядки четвертого конденсатора С4, не сразу изменяется до нуля, а медленно изменяется до нуля от значения, когда была завершена зарядка. Однако, так как восьмой ключ 38 выключен, вторая катушка индуктивности L2 может разряжаться только через седьмой ключ 37 и заряжать пятый конденсатор С5 в процессе разрядки. Напряжение между двумя выводами пятого конденсатора С5 (а именно, напряжение, подаваемое схемой 42 повышения напряжения) увеличивается. В этом случае напряжение уже выше, чем напряжение на первом выходном выводе Vo1 LDO 41, поэтому реализуется процесс повышения напряжения.

Схема 42 повышения напряжения, образованная седьмым ключом 37, восьмым ключом 38, четвертым конденсатором С4, пятым конденсатором С5 и второй катушкой индуктивности L2, повышает напряжение U_O аккумулятора для выработки второго напряжения V2 и подает второе напряжение V2 на цепь 20 нагрузки.

В процессе, в котором схема 42 повышения напряжения выполняет описанную выше операцию повышения напряжения, можно управлять выключением первого транзистора S1 в первом ключе 31, и вторым ключом 32 можно управлять таким образом, чтобы он выключился. Например, сигнал управления затвором подается на затвор g первого транзистора S1 в первом ключе 31 для управления выключением первого транзистора S1. Сигнал управления затвором подается на затвор g второго транзистора S2 во втором ключе 32 для управления вторым транзистором S2 таким образом, чтобы он выключился, чтобы выключить второй ключ 32.

В дополнение к этому, после того как схема 42 повышения напряжения выполнит описанную выше операцию повышения напряжения для выработки второго напряжения V2, второй ключ 32 может быть включен. Например, сигнал управления затвором подается на затвор g второго транзистора S2 во втором ключе 32 для управления вторым транзистором S2 таким образом, чтобы он включился, поэтому второй ключ 32 включен. Из предыдущего описания можно узнать, что первый вывод (сток d первого транзистора S1) первого ключа 31 также подключен к цепи 20 нагрузки, и первый ключ 31 имеет функцию однонаправленного выключения. Таким образом, когда второе напряжение V2, повышенное схемой 42 повышения напряжения, передается на цепь 20 нагрузки через второй ключ 32, напряжение на стоке d первого транзистора S1 в первом ключе 31 больше, чем напряжение истока s первого транзистора S1, поэтому первый диод D1 в первом ключе 31 находится в выключенном состоянии. В этом случае, так как первый транзистор S1 выключен, первый ключ 31 полностью находится в выключенном состоянии. Напряжение U_O аккумулятора 13 не может подаваться на цепь 20 нагрузки через первый ключ 31.

Таким образом, в условиях эксплуатации при низких температурах и при старении аккумулятора 13, хотя напряжение U_O аккумулятора уменьшается, при повышающем действии схемы 42 повышения напряжения, повышенное напряжение все еще может управлять цепью 20 нагрузки для обеспечения работы, тем самым смягчая проблему, которая состоит в том, что ресурсной способности аккумулятора 13 терминала 01 явно недостаточно в условиях эксплуатации при низких температурах, или после того как аккумулятор 13 изношен.

Кроме того, как описано выше, в условиях эксплуатации при низких температурах или при старении аккумулятора перед этапом S104, например, прежде чем схема 42 повышения напряжения повысит напряжение U_O аккумулятора, способ электропитания дополнительно включает в себя следующий этап: главный модуль 200 управления может понизить напряжение V0 защиты от пониженного напряжения аккумулятора 13, поэтому пониженное напряжение V0 защиты от пониженного напряжения всегда будет меньше, чем напряжение Voff выключения разрядного тока аккумулятора 13. Технический результат регулировки напряжения V0 защиты от пониженного напряжения является таким же, как и технический результат, описанный выше, и подробности здесь повторно не описываются.

Пример 4

Как показано на фиг. 12, схема 14 управления зарядкой и разрядкой в терминале 01, представленная в этом примере, может включать в себя LDO 41 и схему 42 повышения напряжения. LDO 41 подключен к аккумулятору 13. Схема 42 повышения напряжения подключена к LDO 41 и цепи 20 нагрузки. Схема 42 повышения напряжения имеет такую же структуру, как и в примере 3, и может включать в себя вторую катушку индуктивности L2, седьмой ключ 37, восьмой ключ 38, четвертый конденсатор С4 и пятый конденсатор С5. Способ подключения компонентов схемы 42 повышения напряжения является таким же, как и способ, описанный выше, и подробности здесь повторно не описываются.

Основываясь на структуре схемы, показанной на фиг. 12, ниже приводится подробное описание режима работы терминала 01 с использованием примера.

В первом режиме работы терминала 01 терминал 01 должен заряжаться. В этом режиме работы способ электропитания терминала 01 включает в себя следующие этапы.

Сначала терминал 01 подключается к внешней сети электропитания (например, 220 В) или внешнему зарядному устройству с помощью линии 03 передачи данных и адаптера 02. Как описано выше, адаптер 02 может преобразовывать напряжение 220 В в напряжение постоянного тока (например, 5 В или 9 В). Напряжение постоянного тока может использоваться как входное напряжение на входном выводе Vin LDO 41.

Затем включаются ключ 411 стабилизации напряжения и ключ 412 управления аккумулятором в LDO 41. Способ включения является таким же, как и способ, описанный выше, и подробности здесь повторно не описываются. LDO 41 понижает, до первого напряжения V1, входное напряжение, подаваемое на входной вывод Vin. Затем включается седьмой ключ 37 в схеме 42 повышения напряжения, поэтому LDO 41 понижает, до первого напряжения V1 (например, 4,4 В), входное напряжение (например, 5 В или 9 В), принятое с использованием входного вывода Vin, и подает первое напряжение V1 на аккумулятор 13.

В качестве другого примера, во втором режиме работы терминала 01 аккумулятор 13 в терминале 01 подает питание на цепь 20 нагрузки. В этом режиме работы способ электропитания терминала 01 включает в себя следующие этапы.

Сначала включается ключ 412 управления аккумулятором. Способ включения является таким же, как и способ, описанный выше, и подробности здесь повторно не описываются. Затем главный модуль 200 управления может определить то, превышает ли напряжение U_O аккумулятора, подаваемое аккумулятором 13 на цепь 20 нагрузки, пороговое напряжение Vth аккумулятора 13. Когда напряжение U_O аккумулятора превышает пороговое напряжение Vth аккумулятора 13, седьмой ключ 37 в цепи 42 повышения напряжения может быть включен. Например, сигнал управления затвором подается на затвор g транзистора в седьмом ключе 37 для управления транзистором, который должен быть проводящим, поэтому аккумулятор 13 может подавать напряжение на цепь 20 нагрузки через ключ 412 управления аккумулятором в LDO 41 и затем с использованием транзистора в седьмом ключе 37.

Как описано выше, первый режим работы и второй режим работы терминала 01 в этом примере могут выполняться одновременно. Например, когда аккумулятор 13 в терминале 01 заряжается с помощью внешнего зарядного устройства, терминал 01 может выполнять вышеупомянутую относительно большую программу.

В качестве другого примера, в третьем режиме работы терминала 01, когда терминал 01 работает в условиях низкой температуры, или аккумулятор терминала 01 изношен, напряжение U_O аккумулятора 13 подается на цепь 20 нагрузки за счет повышения напряжения, выполняемого схемой 30 преобразования напряжения. В этом режиме работы способ электропитания терминала 01 включает в себя следующие этапы.

Сначала модуль 201 измерения выполняет измерение. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящей заявки модуль 201 измерения может представлять собой вышеупомянутый датчик температуры. Модуль 201 измерения измеряет температуру окружающей среды терминала 01 и передает результат измерения в главный модуль 200 управления. В качестве альтернативы, модуль 201 измерения может быть упомянутой выше микросхемой измерения энергии, которая измеряет количество циклов зарядки и разрядки аккумулятора 13 и передает результат измерения в главный модуль 200 управления.

Затем определяется то, находится ли терминал 01 в условиях эксплуатации при низких температурах, или изношен ли аккумулятор 13.

Когда терминал 01 не находится в условиях эксплуатации при низких температурах, или аккумулятор 13 не изношен, аккумулятор 13 подает питание на цепь 20 нагрузки через первый ключ 31. Однако, когда терминал 01 находится в низком окружающей среды, или аккумулятор 13 изношен, сначала может быть определено то, превышает ли разрядный ток I_O аккумулятора 13 пороговый ток Ith или равен ему. Затем, когда разрядный ток I_O аккумулятора 13 больше или равен пороговому току Ith, определяется то, уменьшается ли напряжение U_O аккумулятора до порогового напряжения Vth.

Затем, когда напряжение U_O аккумулятора уменьшается до порогового напряжения Vth, в схеме 42 повышения напряжения поочередно включаются восьмой ключ 38 и седьмой ключ 37, и схема 42 повышения напряжения повышает напряжение аккумулятора U_O аккумулятора 13 для получения второго напряжения V2. Второе напряжение V2 используется для управления цепью 20 нагрузки с тем, чтобы она продолжала работать. Процесс повышения напряжения схемы 42 повышения напряжения является таким же, как и процесс, описанный выше, и подробности здесь повторно не описываются.

Таким образом, в условиях эксплуатации при низких температурах и при старении аккумулятора 13, хотя напряжение U_O аккумулятора уменьшается, при повышающем действии схемы 30 преобразования напряжения, повышенное напряжение все еще может управлять схемой 20 для обеспечения работы, тем самым смягчая проблему, которая состоит в том, что ресурсной способности аккумулятора 13 терминала 01 явно недостаточно в условиях эксплуатации при низких температурах, или после того, как аккумулятор 13 изношен.

В дополнение к этому, как описано выше, в условиях эксплуатации при низких температурах или при старении аккумулятора, прежде чем схема 42 повышения напряжения повысит напряжение U_O аккумулятора, способ электропитания дополнительно включает в себя следующий этап: главный модуль 200 управления может понизить напряжение V0 защиты от пониженного напряжения аккумулятора 13, поэтому пониженное напряжение V0 защиты от пониженного напряжения всегда меньше напряжения Voff выключения разрядного тока аккумулятора 13. Технический эффект от регулировки напряжения V0 защиты от пониженного напряжения является таким же, как и технический результат, описанный выше, и подробности здесь повторно не описываются.

Приведенные выше описания являются просто конкретными реализациями настоящей заявки, но не предназначены для ограничения объема защиты настоящей заявки. Любое изменение или замена в пределах области техники, раскрытой в настоящей заявке, должны находиться в пределах объема защиты настоящей заявки. Таким образом, объема защиты настоящей заявки должен соответствовать объему защиты формулы изобретения.

Claims (71)

1. Терминал, содержащий:

цепь нагрузки;

аккумулятор, предназначенный для подачи напряжения на цепь нагрузки; и

схему управления зарядкой и разрядкой, подключенную к схеме нагрузки и аккумулятору, причем схема управления зарядкой и разрядкой принимает входное напряжение и заряжает аккумулятор после понижения входного напряжения; когда напряжение аккумулятора, выдаваемое аккумулятором, превышает пороговое напряжение, схема управления зарядкой и разрядкой подает напряжение аккумулятора на цепь нагрузки; и, когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения, схема управления зарядкой и разрядкой повышает напряжение аккумулятора и подает повышенное напряжение аккумулятора на цепь нагрузки; и

пороговое напряжение превышает минимальное рабочее напряжение цепи нагрузки.

2. Терминал по п.1, в котором схема управления зарядкой и разрядкой содержит:

первый ключ, где первый вывод первого ключа подключен к цепи нагрузки, первый ключ выполнен с возможностью включения тогда, когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, и первый ключ дополнительно выполнен с возможностью выключения при снижении напряжения аккумулятора до порогового напряжения;

второй ключ, где первый вывод второго ключа подключен к цепи нагрузки, второй ключ выполнен с возможностью выключения тогда, когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, и второй ключ дополнительно выполнен с возможностью включения при снижении напряжения аккумулятора до порогового напряжения; и

схему преобразования напряжения, подключенную к аккумулятору, второму выводу первого ключа и второму выводу второго ключа, причем схема преобразования напряжения выполнена с возможностью понижения входного напряжения до первого напряжения и подачи первого напряжения на аккумулятор для зарядки аккумулятора; когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, аккумулятор подает напряжение на цепь нагрузки с использованием схемы преобразования напряжения и первого ключа; и, когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения, схема преобразования напряжения повышает напряжение аккумулятора и подает повышенное напряжение аккумулятора на цепь нагрузки с использованием второго ключа.

3. Терминал по п.2, в котором первый ключ содержит первый транзистор и первый диод;

затвор первого транзистора выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый электрод первого транзистора подключен к цепи нагрузки, и второй электрод первого транзистора подключен к схеме преобразования напряжения; и

анод первого диода подключен ко второму электроду первого транзистора, и катод первого диода подключен к первому электроду первого транзистора.

4. Терминал по п.2 или 3, в котором второй ключ содержит второй транзистор и второй диод;

затвор второго транзистора выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый электрод второго транзистора подключен к цепи нагрузки, и второй электрод второго транзистора подключен к схеме преобразования напряжения; и

анод второго диода подключен к первому электроду второго транзистора, и катод второго диода подключен ко второму электроду второго транзистора.

5. Терминал по п.4, в котором второй ключ дополнительно содержит третий диод; и

анод третьего диода подключен ко второму электроду второго транзистора, и катод третьего диода подключен к катоду второго диода.

6. Терминал по любому из пп.2-5, в котором схема преобразования напряжения содержит третий ключ, четвертый ключ, пятый ключ, шестой ключ, первую катушку индуктивности, первый конденсатор, второй конденсатор и третий конденсатор;

вывод затвора третьего ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый вывод третьего ключа выполнен с возможностью приема входного напряжения и подключен к первому выводу первого конденсатора, второй вывод третьего ключа подключен к первому выводу четвертого ключа, второму выводу второго ключа и первому выводу второго конденсатора, и второй вывод первого конденсатора и второй вывод второго конденсатора заземлены;

вывод затвора четвертого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, и второй вывод четвертого ключа подключен к первому выводу первой катушки индуктивности;

второй вывод первой катушки индуктивности подключен к первому выводу пятого ключа, второму выводу первого ключа и первому выводу третьего конденсатора, и второй вывод третьего конденсатора заземлен;

вывод затвора пятого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, и второй вывод пятого ключа подключен к аккумулятору; и

вывод затвора шестого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый вывод шестого ключа подключен ко второму выводу четвертого ключа, и второй вывод шестого ключа заземлен.

7. Терминал по п.6, в котором третий ключ содержит третий транзистор, четвертый диод и пятый диод;

затвор третьего транзистора выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый электрод третьего транзистора выполнен с возможностью приема входного напряжения, и второй электрод третьего транзистора подключен к первому выводу четвертого ключа и второму выводу второго ключа;

анод четвертого диода подключен к первому электроду третьего транзистора, и катод четвертого диода подключен к катоду пятого диода; и

анод пятого диода подключен ко второму электроду третьего транзистора.

8. Терминал по любому из пп.2-5, в котором схема преобразования напряжения содержит:

регулятор с малым падением напряжения, подключенный к аккумулятору и второму выводу первого ключа, причем регулятор с малым падением напряжения выполнен с возможностью: понижения входного напряжения до первого напряжения и подачи первого напряжения на аккумулятор; и, когда первый ключ включен, и второй ключ выключен, подачи первого напряжения на цепь нагрузки; и

схему повышения напряжения, подключенную к регулятору с малым падением напряжения и второму выводу второго ключа, причем схема повышения напряжения выполнена с возможностью повышения напряжения аккумулятора и подачи повышенного напряжения аккумулятора на цепь нагрузки с использованием второго ключа.

9. Терминал по п.1, в котором схема управления зарядкой и разрядкой содержит:

регулятор с малым падением напряжения, подключенный к аккумулятору, причем регулятор с малым падением напряжения выполнен с возможностью понижения входного напряжения до первого напряжения и подачи первого напряжения на аккумулятор; и

схему повышения напряжения, подключенную к регулятору с малым падением напряжения и схеме нагрузки, причем схема повышения напряжения выполнена с возможностью: подачи первого напряжения на аккумулятор; когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, подачи напряжения аккумулятора на цепь нагрузки; и, когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения, повышение напряжения аккумулятора, выдаваемого аккумулятором, и подачи повышенного напряжения аккумулятора на цепь нагрузки.

10. Терминал по п.1, в котором схема нагрузки содержит главный модуль управления и модуль измерения; и

модуль измерения выполнен с возможностью определения температуры окружающей среды терминала; и главный модуль управления выполнен с возможностью: когда определено, что температура окружающей среды ниже заданной температуры, определения того, уменьшается ли напряжение аккумулятора до порогового напряжения; или

модуль измерения подключен к аккумулятору и выполнен с возможностью определения количества циклов зарядки и разрядки аккумулятора; и главный модуль управления выполнен с возможностью: когда определено, что количество циклов зарядки и разрядки превышает заданное количество раз, определения того, снижается ли напряжение аккумулятора до порогового напряжения.

11. Терминал по п.10, в котором

главный модуль управления дополнительно выполнен с возможностью измерения разрядного тока аккумулятора тогда, когда определено, что температура окружающей среды ниже заданной температуры, или количество циклов зарядки и разрядки превышает заданное количество раз; и, когда разрядный ток больше или равен пороговому току, главный модуль управления определяет то, снижается ли напряжение аккумулятора до порогового напряжения.

12. Терминал по п.11, в котором

главный модуль управления дополнительно выполнен с возможностью снижения напряжения защиты от пониженного напряжения аккумулятора тогда, когда определено, что температура окружающей среды ниже заданной температуры, или количество циклов зарядки и разрядки превышает заданное количество раз, и напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения, при этом минимальное рабочее напряжение цепи нагрузки превышает напряжение выключения разрядного тока аккумулятора, и напряжение выключения разрядного тока аккумулятора превышает пониженное напряжение защиты от пониженного напряжения.

13. Терминал по п.1, в котором пороговое напряжение меньше номинального напряжения аккумулятора.

14. Способ электропитания терминала, в котором терминал содержит цепь нагрузки, аккумулятор и схему управления зарядкой и разрядкой, подключенную к схеме нагрузки и аккумулятору; и способ включает в себя:

прием входного напряжения с помощью схемы управления зарядкой и разрядкой и зарядку аккумулятора после понижения входного напряжения;

когда напряжение аккумулятора, выдаваемое аккумулятором, превышает пороговое напряжение, подачу схемой управления зарядкой и разрядкой напряжения аккумулятора на цепь нагрузки; и

когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения, повышение напряжения аккумулятора с помощью схемы управления зарядкой и разрядкой и подачу повышенного напряжения аккумулятора на цепь нагрузки, где

пороговое напряжение превышает минимальное рабочее напряжение цепи нагрузки.

15. Схема управления зарядкой и разрядкой, в которой схема управления зарядкой и разрядкой выполнена с возможностью:

приема входного напряжения и зарядки аккумулятора после понижения входного напряжения;

когда напряжение аккумулятора, выдаваемое аккумулятором, превышает пороговое напряжение, подачи напряжения аккумулятора на цепь нагрузки; и

когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения, повышения напряжения аккумулятора и подачи повышенного напряжения аккумулятора на цепь нагрузки, где

пороговое напряжение превышает минимальное рабочее напряжение цепи нагрузки.

16. Схема управления зарядкой и разрядкой по п.15, в которой схема управления зарядкой и разрядкой содержит:

первый ключ, где первый вывод первого ключа подключен к цепи нагрузки, первый ключ выполнен с возможностью включения тогда, когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, и первый ключ дополнительно выполнен с возможностью выключения при снижении напряжения аккумулятора до порогового напряжения;

второй ключ, где первый вывод второго ключа подключен к цепи нагрузки, второй ключ выполнен с возможностью выключения тогда, когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, и второй ключ дополнительно выполнен с возможностью включения при снижении напряжения аккумулятора до порогового напряжения; и

схему преобразования напряжения, подключенную к аккумулятору, второму выводу первого ключа и второму выводу второго ключа, причем схема преобразования напряжения выполнена с возможностью понижения входного напряжения до первого напряжения и подачи первого напряжения на аккумулятор для зарядки аккумулятора; когда напряжение аккумулятора превышает пороговое напряжение, аккумулятор подает напряжение на цепь нагрузки с использованием схемы преобразования напряжения и первого ключа; и, когда напряжение аккумулятора снижается до порогового напряжения, схема преобразования напряжения повышает напряжение аккумулятора и подает повышенное напряжение аккумулятора на цепь нагрузки с использованием второго ключа.

17. Схема управления зарядкой и разрядкой по п.16, в которой первый ключ содержит первый транзистор и первый диод;

затвор первого транзистора выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый электрод первого транзистора подключен к цепи нагрузки, и второй электрод первого транзистора подключен к схеме преобразования напряжения; и

анод первого диода подключен ко второму электроду первого транзистора, и катод первого диода подключен к первому электроду первого транзистора.

18. Схема управления зарядкой и разрядкой по п.16 или 17, в которой второй ключ содержит второй транзистор и второй диод;

затвор второго транзистора выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый электрод второго транзистора подключен к цепи нагрузки, и второй электрод второго транзистора подключен к схеме преобразования напряжения; и

анод второго диода подключен к первому электроду второго транзистора, и катод второго диода подключен ко второму электроду второго транзистора.

19. Схема управления зарядкой и разрядкой по любому из пп.16-18, в которой схема преобразования напряжения содержит третий ключ, четвертый ключ, пятый ключ, шестой ключ, первую катушку индуктивности, первый конденсатор, второй конденсатор и третий конденсатор;

вывод затвора третьего ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый вывод третьего ключа выполнен с возможностью приема входного напряжения и подключен к первому выводу первого конденсатора, второй вывод третьего ключа подключен к первому выводу четвертого ключа, второму выводу второго ключа и первому выводу второго конденсатора, и второй вывод первого конденсатора и второй вывод второго конденсатора заземлены;

вывод затвора четвертого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, и второй вывод четвертого ключа подключен к первому выводу первой катушки индуктивности;

второй вывод первой катушки индуктивности подключен к первому выводу пятого ключа, второму выводу первого ключа и первому выводу третьего конденсатора, и второй вывод третьего конденсатора заземлен;

вывод затвора пятого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, и второй вывод пятого ключа подключен к аккумулятору; и

вывод затвора шестого ключа выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый вывод шестого ключа подключен ко второму выводу четвертого ключа, и второй вывод шестого ключа заземлен.

20. Схема управления зарядкой и разрядкой по п.19, в которой третий ключ содержит третий транзистор, четвертый диод и пятый диод;

затвор третьего транзистора выполнен с возможностью приема сигнала управления затвором, первый электрод третьего транзистора выполнен с возможностью приема входного напряжения, и второй электрод третьего транзистора подключен к первому выводу четвертого ключа и второму выводу второго ключа;

анод четвертого диода подключен к первому электроду третьего транзистора, и катод четвертого диода подключен к катоду пятого диода; и

анод пятого диода подключен ко второму электроду третьего транзистора.