一種電源電路及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電源電路及其控制方法，所述電源電路包括充電接口、控制器、充電管理芯片以及電池，還包括超級(jí)電容，所述充電接口的電壓輸出端其中一路連接第一電子開(kāi)關(guān)（S1）后與超級(jí)電容的正極連接，所述超級(jí)電容的負(fù)極連接第三電子開(kāi)關(guān)（S3）后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電接口的電壓輸出端另外一路連接第二電子開(kāi)關(guān)（S2）后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電管理芯片的電壓輸出端連接電池的電壓輸入端，所述控制器的控制信號(hào)傳輸端子與所述充電管理芯片的控制信號(hào)傳輸端子連接。本發(fā)明的電源電路控制不同開(kāi)關(guān)動(dòng)作以切換超級(jí)電容不同的工作狀態(tài)，超級(jí)電容自身的蓄能功能極大的提高了電源系統(tǒng)的能量密度。
【專利說(shuō)明】一種電源電路及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)，是涉及一種電源電路及其供電控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子產(chǎn)品的小型化，其對(duì)電源系統(tǒng)具有體積小，容量大的要求，目前的電源系統(tǒng)一般僅包含充電電池，雖然目前有的鋰電池已能達(dá)到2000毫安時(shí)的容量，不僅增加成本，由于其物理特性，很難大幅提高電池的能量密度，而且如此容量仍不能滿足系統(tǒng)對(duì)電源大容量的需求，基于此，如何提高電源系統(tǒng)的能量密度，從而滿足電子產(chǎn)品對(duì)電源系統(tǒng)的需求，是本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有電源系統(tǒng)能量密度低，容量小的問(wèn)題，提出了一種電源電路，
能量密度高。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種電源電路，包括充電接口、控制器、充電管理芯片以及電池，還包括超級(jí)電容，所述充電接口的電壓輸出端其中一路連接第一電子開(kāi)關(guān)(S1)后與超級(jí)電容的正極連接，所述超級(jí)電容的負(fù)極連接第三電子開(kāi)關(guān)(S3 )后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電接口的電壓輸出端另外一路連接第二電子開(kāi)關(guān)(S2)后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電管理芯片的電壓輸出端連接電池的電壓輸入端，所述控制器的控制信號(hào)傳輸端子與所述充電管理芯片的控制信號(hào)傳輸端子連接，所述第一電子開(kāi)關(guān)(S1)、第二電子開(kāi)關(guān)(S2)、第三電子開(kāi)關(guān)(S3)分別接收所述控制器發(fā)送的控制信號(hào)。
[0005]進(jìn)一步的，所述第一電子開(kāi)關(guān)(S1)與所述超級(jí)電容的正極之間還連接有倍壓電路，所述倍壓電路同時(shí)接收所述控制器發(fā)送的控制信號(hào)。
[0006]又進(jìn)一步的，所述超級(jí)電容的負(fù)極另外一路還通過(guò)連接第四開(kāi)關(guān)(S4)后與負(fù)載的電壓輸入端連接，所述第四開(kāi)關(guān)(S4)接收所述控制器發(fā)送的控制信號(hào)。
[0007]再進(jìn)一步的，所述的充電接口為USB接口或者適配器接口。
[0008]基于上述的一種電源電路，本發(fā)明同時(shí)提出了一種電源電路控制方法，包括以下步驟:
充電過(guò)程:控制器檢測(cè)充電電流，并根據(jù)充電電流大小控制為電池充電或者為超級(jí)電容充電；
放電過(guò)程:控制器檢測(cè)電池電壓和負(fù)載電流，并判斷電池是否能夠?yàn)樨?fù)載供電，若是，則控制電池為負(fù)載供電的供電回路導(dǎo)通，否則，則控制超級(jí)電容為負(fù)載供電的回路導(dǎo)通。
[0009]進(jìn)一步的，在所述充電過(guò)程中，包括以下步驟:
控制器檢測(cè)充電電流，當(dāng)充電電流大于閾值Λ II時(shí)，控制充電接口與電池的連接電路導(dǎo)通，通過(guò)充電接口為電池充電，否則，控制充電接口與超級(jí)電容的連接電路導(dǎo)通，通過(guò)充電接口為超級(jí)電容充電，當(dāng)超級(jí)電容的電壓達(dá)到閾值Λ VI時(shí)，控制超級(jí)電容與電池的連接電路導(dǎo)通,通過(guò)超級(jí)電容為電池充電。
[0010] 進(jìn)一步的，在所述充電過(guò)程中，通過(guò)充電接口為電池充電時(shí)，還包括檢測(cè)電池電量是否充滿的步驟，若電池已經(jīng)充滿，以及此時(shí)充電接口未與電源斷開(kāi)連接，則控制器控制斷開(kāi)充電接口與電池的連接電路，同時(shí)控制充電接口與超級(jí)電容的連接電路導(dǎo)通，為超級(jí)電容充電。
[0011 ] 進(jìn)一步的，在所述充電接口與超級(jí)電容之間還設(shè)置有倍壓電路，在為超級(jí)電容充電過(guò)程中，所述倍壓電路將輸入電壓按整數(shù)倍升壓后為所述超級(jí)電容充電。
[0012]優(yōu)選的，在所述放電過(guò)程中，控制器檢測(cè)電池電壓和負(fù)載電流，若滿足電池電壓大于閾值Λ V2以及負(fù)載電流小于閾值Λ 12，則控制電池為負(fù)載供電的供電回路導(dǎo)通，否則，則控制超級(jí)電容為負(fù)載供電的供電回路導(dǎo)通。
[0013]又進(jìn)一步的，在所述放電過(guò)程中，當(dāng)電池為負(fù)載供電的供電回路導(dǎo)通，電池為負(fù)載供電過(guò)程中，電池的電量降低至閾值Λ V2時(shí)，控制器控制超級(jí)電容與電池的連接電路導(dǎo)通，通過(guò)超級(jí)電容為電池充電。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本發(fā)明的電源電路設(shè)置有超級(jí)電容，控制不同開(kāi)關(guān)動(dòng)作以切換超級(jí)電容不同的工作狀態(tài)，超級(jí)電容自身的蓄能功能極大的提高了電源系統(tǒng)的能量密度，而且超級(jí)電容在電路中既可以作為電池的備用電源，當(dāng)電池沒(méi)電時(shí)可以為電池充電，以及當(dāng)外部充電電源充電電流小，電源持續(xù)性不強(qiáng)時(shí)，超級(jí)電容在電路中還能夠起到積累電能的作用，積累到一定程度由超級(jí)電容為電池充電，以實(shí)現(xiàn)電池的快速充電，提高整體系統(tǒng)的充電效率。
[0015]結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1是本發(fā)明所提出的電源電路的一種實(shí)施例原理方框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019]實(shí)施例一，本實(shí)施例提出了一種電源電路，如圖1所示，包括充電接口、控制器、充電管理芯片以及電池，還包括超級(jí)電容，所述充電接口的電壓輸出端其中一路連接第一電子開(kāi)關(guān)S1后與超級(jí)電容的正極連接，所述超級(jí)電容的負(fù)極連接第三電子開(kāi)關(guān)S3后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電接口的電壓輸出端另外一路連接第二電子開(kāi)關(guān)S2后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電管理芯片的電壓輸出端連接電池的電壓輸入端，所述控制器的控制信號(hào)傳輸端子與所述充電管理芯片的控制信號(hào)傳輸端子連接，所述第一電子開(kāi)關(guān)S1、第二電子開(kāi)關(guān)S2、第三電子開(kāi)關(guān)S3分別接收所述控制器發(fā)送的控制信號(hào)。本實(shí)施例的電源電路的工作原理是:通過(guò)設(shè)置超級(jí)電容，并通過(guò)在電路中設(shè)置多個(gè)電控開(kāi)關(guān)組成不同的充放電回路，可以適合不同工作狀態(tài)下的充放電需要，超級(jí)電容具有極大的蓄電能力，可以極大提高電源電路的能量密度，當(dāng)電池沒(méi)電時(shí)超級(jí)電容能夠?yàn)殡姵爻潆姡约爱?dāng)外部充電電源充電電流較小時(shí)，超級(jí)電容在電路中起到積累電能的作用，積累到一定程度由超級(jí)電容為電池充電，以實(shí)現(xiàn)電池的快速充電，提高整體系統(tǒng)的充電效率。
[0020]具體的，在充電時(shí)，當(dāng)USB充電設(shè)備或者適配器插入充電接口時(shí)，第一電子開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，第二電子開(kāi)關(guān)S2閉合，使充電設(shè)備通過(guò)充電管理芯片對(duì)電池進(jìn)行充電，當(dāng)采用充電電流較小的充電設(shè)備時(shí)，如太陽(yáng)能電池板，由于太陽(yáng)能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率不是太高，充電電流較小，此時(shí)控制器會(huì)控制斷開(kāi)第二電子開(kāi)關(guān)S2，閉合第一電子開(kāi)關(guān)S1，充電設(shè)備通過(guò)充電接口為超級(jí)電容充電，當(dāng)超級(jí)電容的電量達(dá)到閾值時(shí)，控制器控制閉合第三電子開(kāi)關(guān)S3，此時(shí)超級(jí)電容對(duì)電池進(jìn)行充電，以實(shí)現(xiàn)電池的快速充電過(guò)程，提高整體系統(tǒng)的充電效率。
[0021]作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述第一電子開(kāi)關(guān)S1與所述超級(jí)電容的正極之間還連接有倍壓電路，所述倍壓電路同時(shí)接收所述控制器發(fā)送的控制信號(hào)。倍壓電路在本實(shí)施例的電源電路中起到升壓以及轉(zhuǎn)換作用，將充電設(shè)備輸入的交流電壓進(jìn)行整數(shù)倍升壓以及轉(zhuǎn)換為直流電壓后為超級(jí)電容充電，提高超級(jí)電容的充電效率，控制器可以控制倍壓電路的工作狀態(tài)，以合適的電壓與電流對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行充電。
[0022]放電時(shí)，當(dāng)負(fù)載電流過(guò)大，電池?zé)o法滿足為負(fù)載供電時(shí)，本實(shí)施例的超級(jí)電容還可以作為供電設(shè)備，直接為負(fù)載供電，如圖1所示，所述超級(jí)電容的負(fù)極另外一路還通過(guò)連接第四開(kāi)關(guān)S4后與負(fù)載的電壓輸入端連接，所述第四開(kāi)關(guān)S4接收所述控制器發(fā)送的控制信號(hào)。在放電時(shí)，可以根據(jù)電池的電量情況選擇電池為負(fù)載供電還是超級(jí)電容為負(fù)載供電，第四電子開(kāi)關(guān)S4為常開(kāi)開(kāi)關(guān)，當(dāng)超級(jí)電容為負(fù)載供電時(shí)，第四電子開(kāi)關(guān)S4閉合。
[0023]其中，本實(shí)施例的電源電路中的充電接口可以為USB接口、適配器接口或者太陽(yáng)能電池板的充電接口。
[0024]實(shí)施例二，基于實(shí)施例一中的一種電源電路，本實(shí)施例提出了一種電源電路控制方法，電路系統(tǒng)原理圖可以如圖1所示，本實(shí)施例的電源電路管理方法包括以下步驟:
充電過(guò)程:控制器檢測(cè)充電電流，并根據(jù)充電電流大小控制為電池充電或者為超級(jí)電容充電；
放電過(guò)程:控制器檢測(cè)電池電壓和負(fù)載電流，并判斷電池是否能夠?yàn)樨?fù)載供電，若是，則控制電池為負(fù)載供電的供電回路導(dǎo)通，否則，則控制超級(jí)電容為負(fù)載供電的供電回路導(dǎo)通。
[0025]進(jìn)一步的，在所述充電過(guò)程中，包括以下步驟:
控制器檢測(cè)充電電流，當(dāng)充電電流大于閾值Λ II時(shí)，控制充電接口與電池的連接電路導(dǎo)通，通過(guò)充電接口為電池充電，否則，控制充電接口與超級(jí)電容的連接電路導(dǎo)通，通過(guò)充電接口為超級(jí)電容充電，當(dāng)超級(jí)電容的電壓達(dá)到閾值Λ VI時(shí)，控制超級(jí)電容與電池的連接電路導(dǎo)通,通過(guò)超級(jí)電容為電池充電。
[0026]比如，USB充電設(shè)備以及適配器充電設(shè)備的充電電流較大，而且電流值波動(dòng)比較穩(wěn)定，優(yōu)先為電池充電，結(jié)合圖1所示，在充電時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到USB充電設(shè)備或者適配器插入充電接口時(shí)，第一電子開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi),第二電子開(kāi)關(guān)S2閉合,使充電設(shè)備通過(guò)充電管理芯片對(duì)電池進(jìn)行充電，當(dāng)采用充電電流較小的充電設(shè)備時(shí)，如太陽(yáng)能電池板，由于太陽(yáng)能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率不是太高，充電電流較小，此時(shí)控制器會(huì)控制斷開(kāi)第二電子開(kāi)關(guān)S2，閉合第一電子開(kāi)關(guān)S1，充電設(shè)備通過(guò)充電接口為超級(jí)電容充電，當(dāng)超級(jí)電容的電量達(dá)到閾值時(shí)，控制器控制閉合第三電子開(kāi)關(guān)S3，此時(shí)超級(jí)電容對(duì)電池進(jìn)行充電，以實(shí)現(xiàn)電池的快速充電過(guò)程，提高整體系統(tǒng)的充電效率。
[0027]作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在所述充電過(guò)程中，若符合優(yōu)先為電池充電的條件，通過(guò)充電接口為電池充電時(shí)，還包括檢測(cè)電池電量是否充滿的步驟，若電池已經(jīng)充滿，以及此時(shí)充電接口未與電源斷開(kāi)連接，則控制器控制斷開(kāi)充電接口與電池的連接電路，同時(shí)控制充電接口與超級(jí)電容的連接電路導(dǎo)通，為超級(jí)電容充電。通過(guò)繼續(xù)為超級(jí)電容充電，在放電時(shí)，超級(jí)電容不僅可以作為備用供電設(shè)備，直接為負(fù)載供電，而且可以當(dāng)電池電量不足時(shí)為電池進(jìn)行充電，增大了電源電路的蓄電能力，提高電源電路的能量密度。
[0028]在為超級(jí)電容充電時(shí)，為了提高超級(jí)電容的充電效率，以及控制以合適的電壓與電流對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行充電，在所述充電接口與超級(jí)電容之間還設(shè)置有倍壓電路，在為超級(jí)電容充電過(guò)程中，所述倍壓電路將輸入電壓按整數(shù)倍升壓后為所述超級(jí)電容充電，所述倍壓電路接收控制器發(fā)送的控制信號(hào)，由其進(jìn)行控制。
[0029]當(dāng)負(fù)載電流過(guò)大，電池?zé)o法滿足為負(fù)載供電時(shí)，本實(shí)施例的超級(jí)電容還可以作為供電設(shè)備，直接為負(fù)載供電，如圖1所示，所述超級(jí)電容的負(fù)極另外一路還通過(guò)連接第四開(kāi)關(guān)S4后與負(fù)載的電壓輸入端連接，在所述放電過(guò)程中，控制器檢測(cè)電池電壓和負(fù)載電流，若滿足電池電壓大于閾值Λ V2以及負(fù)載電流小于閾值Λ 12,此時(shí)電池能夠滿足為負(fù)載供電，優(yōu)先選擇由電池供電，則控制電池為負(fù)載供電的供電回路導(dǎo)通，以及同時(shí)控制超級(jí)電容的供電回路斷開(kāi)，也即控制器控制第四電子開(kāi)關(guān)S4斷開(kāi)，否則，當(dāng)不滿足上述條件時(shí)，由超級(jí)電容為負(fù)載供電，控制超級(jí)電容為負(fù)載供電的回路導(dǎo)通，也即控制器控制第四電子開(kāi)關(guān)S4導(dǎo)通。
[0030]在所述放電過(guò)程中，當(dāng)電池為負(fù)載供電的供電回路導(dǎo)通，電池為負(fù)載供電過(guò)程中，電池的電量降低至閾值Λ V2時(shí)，控制器控制超級(jí)電容與電池的連接電路導(dǎo)通，即閉合S3，斷開(kāi)S4，通過(guò)超級(jí)電容為電池充電，此時(shí)，超級(jí)電容將電能轉(zhuǎn)接到電池中，超級(jí)電容扮演備用電源的角色。
[0031]當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電源電路，包括充電接口、控制器、充電管理芯片以及電池，其特征在于，還包括超級(jí)電容，所述充電接口的電壓輸出端其中一路連接第一電子開(kāi)關(guān)(Si)后與超級(jí)電容的正極連接，所述超級(jí)電容的負(fù)極連接第三電子開(kāi)關(guān)(S3)后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電接口的電壓輸出端另外一路連接第二電子開(kāi)關(guān)(S2)后與充電管理芯片的電壓輸入端連接，所述充電管理芯片的電壓輸出端連接電池的電壓輸入端，所述控制器的控制信號(hào)傳輸端子與所述充電管理芯片的控制信號(hào)傳輸端子連接，所述第一電子開(kāi)關(guān)(SI)、第二電子開(kāi)關(guān)(S2)、第三電子開(kāi)關(guān)(S3)分別接收所述控制器發(fā)送的控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于，所述第一電子開(kāi)關(guān)(SI)與所述超級(jí)電容的正極之間還連接有倍壓電路，所述倍壓電路同時(shí)接收所述控制器發(fā)送的控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源電路，其特征在于，所述超級(jí)電容的負(fù)極另外一路還通過(guò)連接第四開(kāi)關(guān)(S4)后與負(fù)載的電壓輸入端連接，所述第四開(kāi)關(guān)(S4)接收所述控制器發(fā)送的控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源電路，其特征在于，所述的充電接口為USB接口或者適配器接口。
5.一種電源電路控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 充電過(guò)程:控制器檢測(cè)充電電流，并根據(jù)充電電流大小控制為電池充電或者為超級(jí)電容充電； 放電過(guò)程:控制器檢測(cè)電池電壓和負(fù)載電流，并判斷電池是否能夠?yàn)樨?fù)載供電，若是，則控制電池為負(fù)載供電的供電回路導(dǎo)通，否則，則控制超級(jí)電容為負(fù)載供電的回路導(dǎo)通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源電路控制方法，其特征在于，在所述充電過(guò)程中，包括以下步驟: 控制器檢測(cè)充電電流，當(dāng)充電電流大于閾值Λ Il時(shí)，控制充電接口與電池的連接電路導(dǎo)通，通過(guò)充電接口為電池充電，否則，控制充電接口與超級(jí)電容的連接電路導(dǎo)通，通過(guò)充電接口為超級(jí)電容充電，當(dāng)超級(jí)電容的電壓達(dá)到閾值Λ Vl時(shí)，控制超級(jí)電容與電池的連接電路導(dǎo)通,通過(guò)超級(jí)電容為電池充電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源電路控制方法，其特征在于，在所述充電過(guò)程中，通過(guò)充電接口為電池充電時(shí)，還包括檢測(cè)電池電量是否充滿的步驟，若電池已經(jīng)充滿，以及此時(shí)充電接口未與電源斷開(kāi)連接，則控制器控制斷開(kāi)充電接口與電池的連接電路，同時(shí)控制充電接口與超級(jí)電容的連接電路導(dǎo)通，為超級(jí)電容充電。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源電路控制方法，其特征在于，在所述充電接口與超級(jí)電容之間還設(shè)置有倍壓電路，在為超級(jí)電容充電過(guò)程中，所述倍壓電路將輸入電壓按整數(shù)倍升壓后為所述超級(jí)電容充電。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8任一項(xiàng)所述的電源電路控制方法，其特征在于，在所述放電過(guò)程中，控制器檢測(cè)電池電壓和負(fù)載電流，若滿足電池電壓大于閾值Λ V2以及負(fù)載電流小于閾值Λ 12，則控制電池為負(fù)載供電的供電回路導(dǎo)通，否則，則控制超級(jí)電容為負(fù)載供電的供電回路導(dǎo)通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源電路控制方法，其特征在于，在所述放電過(guò)程中，當(dāng)電池為負(fù)載供電的供電回路導(dǎo)通，電池為負(fù)載供電過(guò)程中，電池的電量降低至閾值Λ V2時(shí)，控制器控制超級(jí)電容與電池的連接電路導(dǎo)通，通過(guò)超級(jí)電容為電池充電。
【文檔編號(hào)】H01M10/44GK104300605SQ201410523670
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】王平平, 孔曉麗 申請(qǐng)人:青島歌爾聲學(xué)科技有限公司