TWI684315B

TWI684315B - 電池供電裝置

Info

Publication number: TWI684315B
Application number: TW106135912A
Authority: TW
Inventors: 陳嘉璋; 吳道成
Original assignee: 新盛力科技股份有限公司
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2020-02-01
Also published as: TW201917984A

Abstract

本發明提供一種電池供電裝置，其包括一電池組、至少一開關器、一電源電源管理晶片、一預供電電路，預供電電路包括一降壓及限流模組，降壓及限流模組包括至少一稽納二極體及至少一限流電阻，其中當開關器斷開時，電池組經由預供電電路供電至一系統裝置，則，電池供電裝置即使運作在一待機的工作模式，電池組仍可經由預供電電路供電至系統裝置，再者，電池供電裝置經由預供電電路供電時，電源管理晶片能夠處在待機狀態，以降低電池能量的損耗而延長電池供電裝置的供電時間。

Description

電池供電裝置

本發明有關於一種電池供電裝置，尤指一種能夠提供備用能量的電池供電裝置。

為了避免系統裝置在執行重要的任務時，發生斷電的情況，系統裝置是可以連接一外部的電池供電裝置。當斷電發生時，藉由電池供電裝置的放電，以提供系統裝置執行重要任務所需的備用電源。

以往電池供電裝置的內部是設置有一直流電源轉換器(如切換式電源轉換器或線性式電源轉換器)，電池供電裝置可以利用直流電源轉換器將電池的電壓降壓至系統裝置所需的電壓，以便供電至系統裝置。

然而，直流電源轉換器的元件成本較高，將會增加電池供電裝置的硬體費用，且直流電源轉換器的耗電性較高，容易造成電池能量的損耗，且在執行放電的過程中，容易過度放電而造成電池芯的損壞。再者，當電池供電裝置經由直流電源轉換器供電時，電池供電裝置的一電源管理晶片都必須被喚醒，以便控制直流電源轉換器的運作，然而，正常運作的電源管理晶片是容易造成電池供電裝置的電池能量快速耗盡。

本發明的一目的，在於提出一種電池供電裝置，其包括有一電池組、至少一開關器、一電源管理晶片及一預供電電路，電池供電裝置運作在一待機的省電模式下，電池組仍可經由預供電電路供電至一系統裝置，且待機狀態的電源管理晶片將可降低電池組的電池能量的損耗，而延長電池供電裝置的供電時間。

本發明的一目的，在於提出一種電池供電裝置，電池供電裝置的預供電電路包括一降壓及限流模組，降壓及限流模組包括至少一稽納二極體及至少一限流電阻，電池組的放電能量經由稽納二極體的降壓及限流電阻的限流以供電至系統裝置，在此，藉由稽納二極體的壓降電壓，以限制電池組的最低放電電壓，避免電池組的過度放電而造成永久的損壞。

本發明的一目的，在於提出一種電池供電裝置，電池供電裝置的預供電電路尚包括一溫度保護模組，當降壓及限流模組的工作溫度超過一溫度門檻值時，溫度保護模組將產生一高阻抗，經由高阻抗斷開電池組、預供電電路與系統裝置間的一電流迴路，致使以避免降壓及限流模組過熱時供電至系統裝置，增加供電上的安全性。

為達成上述目的，本發明提供一種電池供電裝置，其用以供電至一系統裝置，電池供電裝置包括：一電池組，由多顆電池串聯而成；至少一開關器，連接在電池組與系統裝置間；一電源管理晶片，連接開關器，用以控制開關器的導通或斷開；及一預供電電路，連接在電池組與系統裝置間，預供電電路包括一降壓及限流模組，降壓及限流模組包括至少一稽納二極體及至少一限流電阻，稽納二極體串聯限流電阻，其中開關器斷開時，電池組經由預供電電路供電至系統裝置。

本發明一實施例中，電源管理晶片從一正常的工作模式轉換為一待機的工作模式前，開關器被電源管理晶片控制為斷開。

本發明一實施例中，預供電電路尚包括一溫度保護模組，溫度保護模組連接降壓及限流模組且用以感測降壓及限流模組的一工作溫度，當降壓及限流模組的工作溫度超過一溫度門檻值時，溫度保護模組斷開電池組、預供電電路與系統裝置間的一電流迴路。

本發明一實施例中，溫度保護模組為一正溫度係數的阻抗元件。

本發明一實施例中，溫度保護模組為一熱敏電阻、一多晶矽保險絲或一斷路器。

本發明一實施例中，電源管理晶片操作在一正常的工作模式時，開關器被電源管理晶片控制為導通，電池組經由開關器供電至系統裝置。

本發明一實施例中，電源管理晶片接收一喚醒訊號，電源管理晶片根據喚醒訊號以從待機的工作模式轉換為正常的工作模式。

本發明一實施例中，開關器為一接面場效電晶體、一金氧半場效電晶體、一雙載子電晶體或一繼電器。

請參閱第1圖，為本發明電池供電裝置的電路示意圖。如第1圖所示，本發明電池供電裝置10用以供電至一系統裝置20，其包括有一電池組11、一電源管理晶片13、至少一開關器15及一預供電電路17。電池組11由多顆電池串聯而成。開關器15連接在電池組11與系統裝置20間。開關器15可以為一接面場效電晶體(JFET)、一金氧半場效電晶體(MOSFET)一雙載子電晶體(BJT)或一繼電器。預供電電路17連接在電池組11與系統裝置20間，其為一旁路的供電電路。

電源管理晶片13連接開關器15，其用以控制開關器15的開關導通或斷開。當電源管理晶片13運作在一正常的工作模式時，將發佈一致能訊號至開關器15，以導通開關器15，電池組11的一放電能量(如放電電流)經由導通的開關器15供電至系統裝置20。或者，當電源管理晶片13欲從正常的工作模式轉換為一待機的工作模式(或稱為省電的工作模式)前，電源管理晶片13先發佈一禁能訊號至開關器15，以斷開開關器15；而後，當電源管理晶片13運作在待機的工作模式時，電池組11的放電能量經由預供電電路17供電至系統裝置20。於此，電池組11、開關器15與系統裝置20間形成有一正常的供電迴路，而電池組11、預供電電路17與系統裝置20間形成有一旁路的供電迴路。

如第1圖及第2圖所示，本發明預供電電路17包括有一降壓及限流模組18。降壓及限流模組18包括至少一稽納二極體181及至少一限流電阻183。稽納二極體181與限流電阻183是以串聯方式連接一起。當電源管理晶片13運作在待機的工作模式時，稽納二極體181將電池組11的電池電壓降壓至系統裝置20所需的電壓，而限流電阻183將電池組11的放電電流限制在系統裝置20的可容許的電流範圍內。則，電池組11的放電能量經由降壓及限流模組18的降壓及限流後以供電至系統裝置20。再者，藉由稽納二極體181的壓降電壓，以限制電池組11的最低放電電壓，進而避免電池組11的過度放電而造成永久的損壞。在本發明中，稽納二極體181配置的數量根據於系統裝置20所需的電壓而決定，而限流電阻183配置的數量根據於系統裝置20的可容許的電流範圍而決定。

於此，本發明電池供電裝置10運作在待機的省電模式下，電池組11仍可經由預供電電路17來供電至系統裝置20，且待機狀態的電源管理晶片13將可降低電池組11的電池能量的損耗，而延長電池供電裝置10的供電時間。

另，本發明電源管理晶片13是可以接收一喚醒訊號，喚醒訊號是可以為系統裝置20或一外部控制裝置所發佈。當電源管理晶片13接收喚醒訊號時，其可以從待機的工作模式轉換回正常的工作模式，且發出一致能訊號至開關器15，以控制開關器15重新導通。

又，預供電電路17尚包括一溫度保護模組19。降壓及限流模組18經由溫度保護模組19連接系統裝置20。在本發明一實施例中，溫度保護模組19為一正溫度係數的阻抗元件，如熱敏電阻(PTC)、多晶矽保險絲(polyfuse)或斷路器(breaker)，其將隨著溫度的上升而增加阻抗。溫度保護模組19用以感測降壓及限流模組18的一工作溫度。當降壓及限流模組18的工作溫度超過一溫度門檻值時，溫度保護模組19將產生一高阻抗，電池組11、預供電電路17與系統裝置20間的一電流迴路將被溫度保護模組19的高阻抗所斷開。藉由溫度保護模組19的設置，以避免降壓及限流模組18過熱時繼續供電至系統裝置20，增加供電上的安全性。

以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧電池供電裝置11‧‧‧電池組13‧‧‧電源管理晶片15‧‧‧開關器17‧‧‧預供電電路18‧‧‧降壓及限流模組181‧‧‧稽納二極體183‧‧‧限流電阻19‧‧‧溫度保護模組20‧‧‧系統裝置

第1圖：本發明電池供電裝置的電路區塊示意圖。

第2圖：本發明預供電電路的降壓及限流模組的電路結構示意圖。

10‧‧‧電池供電裝置

11‧‧‧電池組

13‧‧‧電源管理晶片

15‧‧‧開關器

17‧‧‧預供電電路

18‧‧‧降壓及限流模組

19‧‧‧溫度保護模組

20‧‧‧系統裝置

Claims

一種電池供電裝置，其用以供電至一系統裝置，該電池供電裝置包括：一電池組，由多顆電池串聯而成；至少一開關器，連接在該電池組與該系統裝置間；一電源管理晶片，連接該開關器，用以控制該開關器的導通或斷開；及一預供電電路，連接在該電池組與該系統裝置間，該預供電電路並聯該開關器，並包括一降壓及限流模組，該降壓及限流模組包括至少一稽納二極體及至少一限流電阻，該稽納二極體串聯該限流電阻，其中，該電源管理晶片根據於所操作的模式決定該開關器的導通或斷開，當該電源管理晶片操作在一正常的工作模式時，該開關器被該電源管理晶片控制為導通，該電池組經由該開關器供電至該系統裝置，當該電池供電裝置欲運作在一待機的省電模式時，該電源管理晶片將會控制該開關器進行斷開，該開關器斷開後，該電源管理晶片從該正常的工作模式轉換為一省電待機的工作模式，該電池組經由該預供電電路供電至該系統裝置。
如申請專利範圍第1項所述的電池供電裝置，其中該預供電電路尚包括一溫度保護模組，該溫度保護模組連接該降壓及限流模組且用以感測該降壓及限流模組的一工作溫度，當該降壓及限流模組的該工作溫度超過一溫度門檻值時，該溫度保護模組斷開該電池組、該預供電電路與該系統裝置間的一電流迴路。
如申請專利範圍第2項所述的電池供電裝置，其中該溫度保護模組為一正溫度係數的阻抗元件。
如申請專利範圍第2項所述的電池供電裝置，其中該溫度保護模組為一熱敏電阻、一多晶矽保險絲或一斷路器。
如申請專利範圍第1項所述的電池供電裝置，其中該電源管理晶片接收一喚醒訊號，該電源管理晶片根據該喚醒訊號以從該待機的工作模式轉換為該正常的工作模式。
如申請專利範圍第1項所述的電池供電裝置，其中該開關器為一接面場效電晶體、一金氧半場效電晶體、一雙載子電晶體或一繼電器。