一種便攜設(shè)備的電源電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種便攜設(shè)備的電源電路，包括：USB接口、充電芯片、DC?DC變換器、電池、控制電路Ⅰ和控制電路Ⅱ；DC?DC變換器包括DC?DC轉(zhuǎn)換芯片和外圍電路；控制電路Ⅰ由肖特基二極管D10、肖特基二極管D11和肖特基二極管D12并聯(lián)組成；控制電路Ⅱ由晶體管Q19、肖特基二極管D13和肖特基二極管D14并聯(lián)組成。當(dāng)適配器插入時(shí)，適配器不但對電池進(jìn)行充電，而且起到對負(fù)載供電的作用，即此時(shí)電池被旁路到負(fù)載供電系統(tǒng)之外，這樣充電芯片對電池的充電不會(huì)受到負(fù)載工作的影響。本實(shí)用新型所述的便攜設(shè)備的電源電路可以有效的保護(hù)電池，增加電池的使用壽命，而且設(shè)計(jì)靈活，可以對系統(tǒng)工作電壓和充電電流等做定制化要求。
【專利說明】
一種便攜設(shè)備的電源電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及嵌入式硬件，具體說是一種便攜設(shè)備的電源電路?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]現(xiàn)有的帶電池設(shè)備，負(fù)載的供電直接掛在電池上，充電時(shí)，電池處于邊充電邊放電狀態(tài)。
[0003]電池處于邊充電邊放電狀態(tài)時(shí)，主要有兩個(gè)缺點(diǎn):第一，電池邊充電邊放電會(huì)影響電池的壽命。第二，負(fù)載工作時(shí)電流的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致VBAT(電池電壓)時(shí)大時(shí)小，會(huì)影響到充電芯片的充電時(shí)序，導(dǎo)致過充或者充不滿。
[0004]目前可以采用帶電源路徑管理的充電芯片來實(shí)現(xiàn)對電池的保護(hù)，例如，TI的 BQ24296。采用這種充電芯片主要有兩個(gè)缺點(diǎn):第一、成本較高，第二、不夠靈活?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種便攜設(shè)備的電源電路，對電池起到了保護(hù)作用，當(dāng)適配器插入時(shí)，適配器不但對電池進(jìn)行充電，而且起到對負(fù)載供電的作用，即此時(shí)電池被旁路到負(fù)載供電系統(tǒng)之外。這樣充電芯片對電池的充電不會(huì)受到負(fù)載工作的影響。
[0006]為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:
[0007]一種便攜設(shè)備的電源電路，包括:USB接口、充電芯片、DC-DC變換器、電池、控制電路I和控制電路n;
[0008]所述DC-DC變換器包括DC-DC轉(zhuǎn)換芯片和外圍電路；[〇〇〇9]所述控制電路I由肖特基二極管D10、肖特基二極管D11和肖特基二極管D12并聯(lián)組成；
[0010]所述控制電路n由晶體管Q19、肖特基二極管D13和肖特基二極管D14并聯(lián)組成； [〇〇11 ] 所述USB接口的引腳1與充電芯片的引腳4連接，USB接口的引腳1與DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引腳1、引腳2和引腳3均連接，USB接口的引腳1同時(shí)還與電阻R29的一端連接，電阻R29的另一端與電阻R39的一端連接，電阻R39的另一端接地;USB接口的引腳5、引腳6、引腳7、引腳 8和引腳9全部接地；
[0012]所述充電芯片的引腳3與電池的正極連接，電池的負(fù)極接地，電池兩端并聯(lián)電容 C69；
[0013]所述充電芯片的引腳3同時(shí)還與控制電路n的輸入端連接，控制電路n的輸出端與電容C73的一端連接，電容C73的另一端接地，控制電路n中的晶體管Q19的柵極與電阻 R29和電阻R39的中間點(diǎn)連接，晶體管Q19的漏極和源極之間設(shè)有寄生二極管;充電芯片的引腳2接地;充電芯片的引腳5與電阻R47的一端連接，電阻R47的另一端接地；
[0014]所述DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引腳1、引腳2和引腳3通過并聯(lián)的電容C122、電容C121和電容C120接地;DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引腳7和引腳8依次連接電感L3、電阻R14和電阻R17后接地；DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引腳5與電阻R14和電阻R17的中間點(diǎn)連接；電阻R14兩端并聯(lián)電容C6,電阻 R14和電阻R17兩端并聯(lián)電容C115;電感L3與電阻R14的連接點(diǎn)與控制電路I的輸入端連接， 控制電路I的輸出端與電容C73的一端連接，電容C73的另一端接地;DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引腳 4、引腳6、引腳9、引腳10和引腳11全部接地；
[0015]所述充電芯片的引腳1與USB接口的引腳2、引腳3和引腳4作為電路的輸入端。[〇〇16]在上述方案的基礎(chǔ)上，所述控制電路II的輸入端為晶體管Q19的漏極、肖特基二極管D13的陽極和肖特基二極管D14的陽極的連接端，控制電路II的輸出端為晶體管Q19的源極、肖特基二極管D13的陰極和肖特基二極管D14的陰極的連接端。
[0017]在上述方案的基礎(chǔ)上，所述控制電路I的輸入端為肖特基二極管D10、肖特基二極管Dl 1和肖特基二極管D12的陽極，控制電路I的輸出端為肖特基二極管D10、肖特基二極管 Dl 1和肖特基二極管D12的陰極。[〇〇18] 在上述方案的基礎(chǔ)上，充電芯片為LTC40 54，DC-DC轉(zhuǎn)換芯片為36116014-ADJYTD10G/TR。
[0019]在上述方案的基礎(chǔ)上，所述電容C73上的電壓為VSYS(系統(tǒng)負(fù)載工作電壓)。[〇〇2〇] 在上述方案的基礎(chǔ)上，電阻R47為10K，電阻R29為1K，電阻R39為10K，電阻R14為 330K，電阻R17為51K，電容C122為18pF，電容C121為0? luF，電容C120為10uF，電容C10為 1000pF，電容C115 為 10uF，電容C73 為 10uF，電感 L3 為4 ? 7uH。
[0021]本實(shí)用新型所述的便攜設(shè)備的電源電路，對電池起到了保護(hù)作用，當(dāng)適配器插入時(shí)，適配器不但對電池進(jìn)行充電，而且起到對負(fù)載供電的作用，即此時(shí)電池被旁路到負(fù)載供電系統(tǒng)之外。這樣充電芯片對電池的充電不會(huì)受到負(fù)載工作的影響。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)帶電池的設(shè)備的電源路徑管理，可以有效的保護(hù)電池，增加電池的使用壽命，而且設(shè)計(jì)靈活，可以對系統(tǒng)工作電壓和充電電流等做定制化要求。【附圖說明】[〇〇22]本實(shí)用新型有如下附圖:[〇〇23]圖1本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。[〇〇25]如附圖1所示，一種便攜設(shè)備的電源電路，包括:USB接口、充電芯片、DC-DC變換器、 電池、控制電路I和控制電路n;[〇〇26]所述DC-DC變換器包括DC-DC轉(zhuǎn)換芯片和外圍電路；[〇〇27]所述控制電路I由肖特基二極管D10、肖特基二極管D11和肖特基二極管D12并聯(lián)組成；
[0028]所述控制電路n由晶體管Q19、肖特基二極管D13和肖特基二極管D14并聯(lián)組成； [〇〇29] 所述USB接口的引腳1與充電芯片的引腳4連接，USB接口的引腳1與DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引腳1、引腳2和引腳3均連接，USB接口的引腳1同時(shí)還與電阻R29的一端連接，電阻R29的另一端與電阻R39的一端連接，電阻R39的另一端接地;USB接口的引腳5、引腳6、引腳7、引腳 8和引腳9全部接地；
[0030]所述充電芯片的引腳3與電池的正極連接，電池的負(fù)極接地，電池兩端并聯(lián)電容 C69；[0031 ]所述充電芯片的引腳3同時(shí)還與控制電路n的輸入端連接，控制電路n的輸出端與電容C73的一端連接，電容C73的另一端接地，控制電路n中的晶體管Q19的柵極與電阻 R29和電阻R39的中間點(diǎn)連接，晶體管Q19的漏極和源極之間設(shè)有寄生二極管;充電芯片的引腳2接地;充電芯片的引腳5與電阻R47的一端連接，電阻R47的另一端接地；[〇〇32]所述DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引腳1、引腳2和引腳3通過并聯(lián)的電容C122、電容C121和電容C120接地;DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引腳7和引腳8依次連接電感L3、電阻R14和電阻R17后接地； DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引腳5與電阻R14和電阻R17的中間點(diǎn)連接；電阻R14兩端并聯(lián)電容C6,電阻 R14和電阻R17兩端并聯(lián)電容C115;電感L3與電阻R14的連接點(diǎn)與控制電路I的輸入端連接， 控制電路I的輸出端與電容C73的一端連接，電容C73的另一端接地;DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引腳 4、引腳6、引腳9、引腳10和引腳11全部接地；
[0033]所述充電芯片的引腳1與USB接口的引腳2、引腳3和引腳4作為電路的輸入端。
[0034]在上述方案的基礎(chǔ)上，所述控制電路n的輸入端為晶體管Q19的漏極、肖特基二極管D13的陽極和肖特基二極管D14的陽極的連接端，控制電路II的輸出端為晶體管Q19的源極、肖特基二極管D13的陰極和肖特基二極管D14的陰極的連接端。
[0035]在上述方案的基礎(chǔ)上，所述控制電路I的輸入端為肖特基二極管D10、肖特基二極管Dl 1和肖特基二極管D12的陽極，控制電路I的輸出端為肖特基二極管D10、肖特基二極管 Dl 1和肖特基二極管D12的陰極。[〇〇36] 在上述方案的基礎(chǔ)上，充電芯片為LTC40 54，DC-DC轉(zhuǎn)換芯片為36116014-ADJYTD10G/TR。
[0037]在上述方案的基礎(chǔ)上，所述電容C73上的電壓為VSYS(系統(tǒng)負(fù)載工作電壓)。[〇〇38] 在上述方案的基礎(chǔ)上，電阻R47為10K，電阻R29為1K，電阻R39為10K，電阻R14為 330K，電阻R17為51K，電容C122為18pF，電容C121為0? luF，電容C120為10uF，電容C10為 1000pF，電容C115 為 10uF，電容C73 為 10uF，電感 L3 為4 ? 7uH。[〇〇39] 本實(shí)用新型適用于單節(jié)鋰電池的電源路徑管理。如果有多節(jié)電池只需要更改器件選型，電路結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生變化。本實(shí)用新型的基本原理是單獨(dú)引入DC-DC變換器用于調(diào)制負(fù)載所需要的電壓，當(dāng)適配器插入時(shí)，負(fù)載的供電由DC-DC變換器負(fù)責(zé)，此時(shí)電池被旁路;當(dāng)適配器拔出時(shí)，DC-DC變換器停止工作，電池負(fù)責(zé)給負(fù)載供電。電路工作可分成四種狀態(tài)，分別描述如下。
[0040] 1、無適配器開機(jī)。此時(shí)VBUS(USB接口輸出的總線電壓)為0，U4充電芯片LTC4054處于無輸入狀態(tài)，電池BT1處于放電狀態(tài)。因?yàn)閂BUS為0,所以此時(shí)晶體管Q19的柵極是低電平， 晶體管Q19處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)晶體管Q19的溝道內(nèi)阻比自身的寄生二極管、肖特基二極管 D13和D14的內(nèi)阻都小，所以電流從晶體管Q19流出，電流不大的情況下基本無壓降，VSYS與電池電壓基本相同。為了防止系統(tǒng)負(fù)載反向給U1DC-DC變換器漏電，此時(shí)肖特基二極管D10、 D11和D12起到阻塞作用，防止電流從系統(tǒng)負(fù)載倒灌到U1DC-DC變換器。[〇〇4112、有適配器開機(jī)。VBUS為5V，充電芯片U4此時(shí)有輸入，充電芯片U4開始根據(jù)電池的電壓進(jìn)入充電流程。此時(shí)晶體管Q19的柵極經(jīng)過電阻R29和電阻R39的分壓以后，晶體管Q19 柵極上的電壓大于晶體管Q19的開啟電壓，所以晶體管Q19關(guān)閉。因?yàn)閂BUS為5V，所以U1 DC-DC變換器開始工作調(diào)制出系統(tǒng)所需要的VSYS，因?yàn)樾ぬ鼗O管D10、D11和D12的壓降跟電流成正比，所以為了減小U1DC-DC變換器與系統(tǒng)負(fù)載之間的壓差，此處布置了 3個(gè)肖特基二極管，如果電流不大或者此壓降對系統(tǒng)負(fù)載無太大影響，可以將肖特基二極管的個(gè)數(shù)減少為1個(gè)或者2個(gè)。[〇〇42]3、有適配器開機(jī)后拔出適配器。適配器拔出瞬間，由于USB接口輸出的總線電容大，所以VBUS掉電需要一定的時(shí)間，如果VBUS掉電時(shí)晶體管Q19無法及時(shí)打開，VSYS就存在掉電風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)晶體管Q19的寄生二極管起到了作用，當(dāng)VSYS下降到小于VBAT(電池電壓) 時(shí)，寄生二極管導(dǎo)通，此時(shí)電池通過寄生二極管對系統(tǒng)負(fù)載供電。為了防止晶體管Q19的寄生二極管通電流能力達(dá)不到系統(tǒng)負(fù)載的電流要求，所以增加肖特基二極管D13和D14來增大續(xù)流能力。[〇〇43]4、有適配器工作系統(tǒng)負(fù)載波動(dòng)大。在適配器插入時(shí)，因?yàn)镈C-DC變換器有自己的輸出極限，附圖中的電流輸出最大為2A，當(dāng)負(fù)載電流波動(dòng)很大，大到超過DC-DC變換器的電流輸出能力時(shí)，VSYS就會(huì)被拉低，如果VSYS被拉到系統(tǒng)能工作的最低電壓以下時(shí)，系統(tǒng)會(huì)因?yàn)榍穳憾P(guān)機(jī)。如果發(fā)生VSYS被拉低，此時(shí)晶體管Q19的寄生二極管、肖特基二極管D13和D14 會(huì)對系統(tǒng)負(fù)載續(xù)流，保證VSYS不會(huì)小于VBAT-max(Vj(PMOS寄生二極管的導(dǎo)通壓降)、Vd(肖特基二極管的導(dǎo)通壓降))。
[0044]本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種便攜設(shè)備的電源電路，其特征在于，包括:USB接口、充電芯片、DC-DC變換器、電 池、控制電路I和控制電路n;所述DC-DC變換器包括DC-DC轉(zhuǎn)換芯片和外圍電路；所述控制電路I由肖特基二極管D10、肖特基二極管D11和肖特基二極管D12并聯(lián)組成；所述控制電路II由晶體管Q19、肖特基二極管D13和肖特基二極管D14并聯(lián)組成；所述USB接口的引腳1與充電芯片的引腳4連接，USB接口的引腳1與DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引 腳1、引腳2和引腳3均連接，USB接口的引腳1同時(shí)還與電阻R29的一端連接，電阻R29的另一 端與電阻R39的一端連接，電阻R39的另一端接地;USB接口的引腳5、引腳6、引腳7、引腳8和 引腳9全部接地；所述充電芯片的引腳3與電池的正極連接，電池的負(fù)極接地，電池兩端并聯(lián)電容C69;所述充電芯片的引腳3同時(shí)還與控制電路n的輸入端連接，控制電路n的輸出端與電 容C73的一端連接，電容C73的另一端接地，控制電路II中的晶體管Q19的柵極與電阻R29和 電阻R39的中間點(diǎn)連接，晶體管Q19的漏極和源極之間設(shè)有寄生二極管;充電芯片的引腳2接 地;充電芯片的引腳5與電阻R47的一端連接，電阻R47的另一端接地；所述DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引腳1、引腳2和引腳3通過并聯(lián)的電容C122、電容C121和電容 C120接地;DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引腳7和引腳8依次連接電感L3、電阻R14和電阻R17后接地;DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引腳5與電阻R14和電阻R17的中間點(diǎn)連接；電阻R14兩端并聯(lián)電容C6,電阻R14 和電阻R17兩端并聯(lián)電容C115;電感L3與電阻R14的連接點(diǎn)與控制電路I的輸入端連接，控制 電路I的輸出端與電容C73的一端連接，電容C73的另一端接地;DC-DC轉(zhuǎn)換芯片的引腳4、引 腳6、引腳9、引腳10和引腳11全部接地；所述充電芯片的引腳1與USB接口的引腳2、引腳3和引腳4作為電路的輸入端。2.如權(quán)利要求1所述的便攜設(shè)備的電源電路，其特征在于，所述控制電路n的輸入端為 晶體管Q19的漏極、肖特基二極管D13的陽極和肖特基二極管D14的陽極的連接端，控制電路 II的輸出端為晶體管Q19的源極、肖特基二極管D13的陰極和肖特基二極管D14的陰極的連 接端。3.如權(quán)利要求1所述的便攜設(shè)備的電源電路，其特征在于，所述控制電路I的輸入端為 肖特基二極管D10、肖特基二極管Dl 1和肖特基二極管D12的陽極，控制電路I的輸出端為肖 特基二極管D10、肖特基二極管Dl 1和肖特基二極管D12的陰極。4.如權(quán)利要求1所述的便攜設(shè)備的電源電路，其特征在于，充電芯片為LTC40 54，DC-DC 轉(zhuǎn)換芯片為 SGM6014-AD JYTD10G/TR。5.如權(quán)利要求1所述的便攜設(shè)備的電源電路，其特征在于，所述電容C73上的電壓為 VSYS〇6.如權(quán)利要求1所述的便攜設(shè)備的電源電路，其特征在于，電阻R47為10K，電阻R29為 1K，電阻R39為10K，電阻R14為330K，電阻R17為51K，電容C122為18pF，電容C121為0.luF，電 容C120 為 10uF，電容C10 為 1000pF，電容C115 為 10uF，電容C73 為 10uF，電感 L3 為4.7uH。
【文檔編號】H02J7/00GK205622277SQ201620399579
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】朱峰
【申請人】北京智能管家科技有限公司