專利名稱：雙電池供電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙電池供電電路，特別是涉及一種用于MID設(shè)備的雙電池供電電路。
背景技術(shù)：
隨著移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，即MID (Mobile Internet Devices)在車載市場， B2C (Business-to-Consumer 商家對客戶)、C2C (Consumer to Consumer,個人與個人之間的電子商務(wù))電子商務(wù)市場，證券投資，數(shù)字媒體傳播領(lǐng)域的興起，在不久的將來必將成為消費電子市場的新寵。例如MID平板電腦就是MID系統(tǒng)的一個典型應(yīng)用，從臺式機(jī)到筆記本， 再從筆記本到MID平板電腦，電腦變得越來越便攜，人類的工作、生活和學(xué)習(xí)方式正在改變著。MID平板電腦僅重420克(含電池)，合上后相當(dāng)于百元人民幣大小，解決筆記本笨重的缺點。對外出旅行、出差的商務(wù)人士來說，掌上電腦更便攜，可以隨身攜帶，而不覺得有負(fù)重感，將成為商務(wù)人士必不可少的工具。由于MID系統(tǒng)的便攜式的特點，電池成為了影響其使用的一大關(guān)鍵因素。況且MID的應(yīng)用領(lǐng)域很多，有些應(yīng)用需要設(shè)備具有長久的續(xù)航能力，這就要求MID 在功耗及電池容量上做深入的研究，以便延長其在移動服務(wù)中的使用時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中用于MID設(shè)備電池續(xù)航能力較短的缺陷，提供一種用于MID設(shè)備具有較長續(xù)航能力的雙電池供電電路。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種雙電池供電電路，其包括適配器和兩電池，其特點在于，該雙電池供電電路還包括充電控制電路，用于分別控制對兩電池的充電以及兩電池間的充電切換；供電控制電路，用于分別控制兩電池對負(fù)載的供電以及兩電池間的供電切換；電量比較電路，用于比較兩電池電量的高低；其中，該充電控制電路分別和該適配器、電量比較電路以及兩電池相連，該電量比較電路分別和兩電池相連，該供電控制電路分別和兩電池相連。優(yōu)選地，該電量比較電路為一比較器，該比較器的同相輸入端和反相輸入端分別與兩電池相連，該比較器的輸出端連接至該充電控制電路的輸入端。優(yōu)選地，該充電控制電路包括給兩電池充電的充電電路以及用于兩電池間的充電切換的充電切換電路。優(yōu)選地，該充電電路包括一充電管理模塊，用于對各電池的充電狀態(tài)的監(jiān)測及調(diào)整，一 D觸發(fā)器，一選擇器以及一與門和多個非門，其中，該充電管理模塊的輸入端與適配器連接，該充電管理模塊的第一輸出端與一與門的第一輸入端連接，該充電管理模塊的第二輸出端通過第一非門與該與門的第二輸入端連接，該與門的輸出端連接至該選擇器的選擇端，該選擇器的第一輸入端與該D觸發(fā)器的觸發(fā)端連接，該選擇器的第二輸入端通過一非門與該D觸發(fā)器的觸發(fā)端連接，該D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)端與該比較器的輸出端連接。優(yōu)選地，該充電切換電路包括第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，該第一開關(guān)管的柵極通過一非門與該第二開關(guān)管的柵極相連，該第一開關(guān)管的源極和第二開關(guān)管的源極均與該充電管理模塊相連，該第一開關(guān)管的漏極和第二開關(guān)管的漏極分別與兩電池相連。優(yōu)選地，該供電控制電路包括兩電池分別給負(fù)載供電的供電電路以及用于兩電池間的供電切換的供電切換電路。優(yōu)選地，該供電電路包括第三開關(guān)管。優(yōu)選地，該供電切換電路包括第四開關(guān)管和第五開關(guān)管，其中，該第四開關(guān)管的柵極和第五開關(guān)管的柵極通過一非門相連，該第四開關(guān)管的漏極和第五開關(guān)管的漏極與該第三開關(guān)管的源極相連，該第四開關(guān)管的源極和第五開關(guān)管的源極分別與兩電池相連。優(yōu)選地，該雙電池供電電路還包括一或門，該或門的輸出端連接至該D觸發(fā)器的上升沿鎖存信息端，該或門的第一輸入端通過一開關(guān)連接至比較器的電源端，該或門的第二輸入端和第三輸入端分別通過一電阻接地。優(yōu)選地，該雙電池供電電路還包括一同步降壓轉(zhuǎn)換器，該同步降壓轉(zhuǎn)換器與該適配器連接，并通過一二極管輸出。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于采用雙電池的結(jié)構(gòu)以增加MID設(shè)備的續(xù)航能力，同時供電時自動選擇由電量較高的電池為MID設(shè)備供電，充電時自動選擇為電量較低的電池充電，并且即使適配器插入開機(jī)時由于開關(guān)管的作用阻斷了電池和后端系統(tǒng)的供電回路， 不會發(fā)生電池即充電又放電的情況，提高了電路的安全性，保障了電池的使用壽命。


圖1為本發(fā)明的雙電池供電電路的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明的雙電池供電電路給電池2充電的電路示意圖。圖3為本發(fā)明的雙電池供電電路給電池1充電的電路示意圖。圖4為本發(fā)明的雙電池供電電路給電池1單獨供電的電路示意圖。圖5為本發(fā)明的雙電池供電電路給電池2單獨供電的電路示意圖。圖6為本發(fā)明的雙電池供電電路給電池2充電適配器供電的電路示意圖。圖7為本發(fā)明的雙電池供電電路給電池1充電適配器供電的電路示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。參考圖1，為本發(fā)明的雙電池供電電路的結(jié)構(gòu)框圖。本發(fā)明的雙電池供電電路，其包括適配器1和兩電池31和32，該雙電池供電電路還包括充電控制電路4，用于分別控制對兩電池的充電以及兩電池間的充電切換；供電控制電路5，用于分別控制兩電池對負(fù)載的供電以及兩電池間的供電切換；電量比較電路2，用于比較兩電池電量的高低；其中，該充電控制電路4分別和該適配器1、電量比較電路2以及兩電池31、32相連，該電量比較電路2分別和兩電池31、32相連，該供電控制電路5分別和兩電池31、32相連。參考圖2-圖 3，較佳地，該電量比較電路2為一比較器，該比較器的同相輸入端和反相輸入端分別與兩電池相連，該比較器的輸出端連接至該充電控制電路4的輸入端。具體地，該充電控制電路 4包括給兩電池充電的充電電路41以及用于兩電池間的充電切換的充電切換電路42。具體地，該供電控制電路5包括兩電池分別給負(fù)載供電的供電電路51以及用于兩電池間的供電切換的供電切換電路52。更具體地，該充電電路41包括一充電管理模塊，本實施例中采用BQ24080充電管理芯片，電池充電完成后，其輸出管腳STATl為1，輸出管腳STAT2為0， 該充電管理模塊用于對各電池的充電狀態(tài)的監(jiān)測及調(diào)整，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可根據(jù)實際需要選擇其他芯片，一 D觸發(fā)器，本實施例中選用NC7SZ74K (的D觸發(fā)器，管腳CLK為上升沿鎖存信息端，一選擇器以及一與門和多個非門，本實施例中選擇NLS3158作為選擇器，其中，該充電管理模塊的輸入端與適配器1連接，該充電管理模塊的第一輸出端STATl與一與門NC7SZ08P5X的第一輸入端連接，該充電管理模塊的第二輸出端STAT2通過第一非門與該與門NC7SZ08P5X的第二輸入端連接，該與門NC7SZ08P5X的輸出端連接至該選擇器的選擇端SEL，該選擇器的第一輸入端Il與該D觸發(fā)器的觸發(fā)端Q連接，該選擇器的第二輸入端 IO通過一非門與該D觸發(fā)器的觸發(fā)端Q連接，該D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)端D與該比較器的輸出端連接。較佳地，該充電切換電路包括第一開關(guān)管MOSl和第二開關(guān)管M0S2，該第一開關(guān)管的柵極通過一非門與該第二開關(guān)管的柵極相連，該第一開關(guān)管的源極和第二開關(guān)管的源極均與該充電管理模塊相連，該第一開關(guān)管的漏極和第二開關(guān)管的漏極分別與兩電池相連。較佳地，該供電電路包括第三開關(guān)管M0S5。較佳地，該供電切換電路包括第四開關(guān)管M0S3和第五開關(guān)管M0S4，其中，該第四開關(guān)管的柵極和第五開關(guān)管的柵極通過一非門相連，該第四開關(guān)管的漏極和第五開關(guān)管的漏極與該第三開關(guān)管的源極相連，該第四開關(guān)管的源極和第五開關(guān)管的源極分別與兩電池相連。本實施例中的與門NC7SZ08P5X，在電池充電完成后輸出高電平，電池未充滿時輸出低電平。選擇器NLS3158，用于選擇充電的電池。較佳地，該雙電池供電電路還包括一或門，該或門的輸出端連接至該D觸發(fā)器的上升沿鎖存信息端CLK，該或門的第一輸入端通過一開關(guān)連接至比較器的電源端，該或門的第二輸入端和第三輸入端分別通過一電阻接地。更佳地，該雙電池供電電路還包括一同步降壓轉(zhuǎn)換器DC/DC，該同步降壓轉(zhuǎn)換器與該適配器連接，并通過一二極管輸出，本實施例中采用型號為MP8708的同步降壓轉(zhuǎn)換器， 本領(lǐng)域技術(shù)人員也可根據(jù)需要選擇其他公知的同步降壓轉(zhuǎn)換器。參考圖2-圖5，介紹本發(fā)明所述雙電池供電電路的工作方式。1、適配器插入，系統(tǒng)關(guān)機(jī)狀態(tài)，VBATl > VBAT2充電回路如圖2 比較器常供電，電池1電量大于電池2，為電池2充電，則節(jié)點A = 0為低電平，當(dāng)插入適配器，B點產(chǎn)生上升沿，將A = 0的信號鎖存住，因而節(jié)點C = 0為低電平，由于D = 0，因而選擇器MUX輸出IO的信號，因此E = /C = 1為高電平，經(jīng)過非門后，第二開關(guān)管M0S2 的G極=0，M0S2的S極為充電器過充電芯片的電壓，在4. 5V-5V范圍內(nèi)，因而VGS <0，第二開關(guān)管M0S2導(dǎo)通，充電回路的電流走向已在圖2中用箭頭標(biāo)注。當(dāng)電池2充電完成后， 充電管理模塊的輸出STATl = 1，STAT2 = 0，節(jié)點D = 1，選擇器MUX選擇Il作為輸出，則節(jié)點E = C = 0。這樣，第一開關(guān)管MOSl導(dǎo)通，開始為電池1充電。充電通路從第二開關(guān)管 M0S2切換到第一開關(guān)管MOSl。2、適配器插入，系統(tǒng)關(guān)機(jī)狀態(tài)，VBATl < VBAT2充電回路如圖3 比較器常供電，電池1電量小于電池2，為電池1充電，則節(jié)點A = 1，當(dāng)插入適配器，B點產(chǎn)生上升沿，將A = 1的信號鎖存住，因而節(jié)點C = 1，由于節(jié)點D = 0，因而選擇器 MUX輸出IO的信號，因此節(jié)點E = /C = 0，經(jīng)過非門后，第一開關(guān)管MOSl的G極=0，第一開關(guān)管MOSl的S極為充電器過充電芯片的電壓，在4. 5V-5V范圍內(nèi)，因而VGS < 0，第一開關(guān)管MOSl導(dǎo)通，充電回路已在圖3中用箭頭標(biāo)注。當(dāng)電池1充電完成后，充電管理模塊的輸出STATl = 1，輸出STAT2 = 0，節(jié)點D = 1，選擇器MUX選擇Il作為輸出，節(jié)點E = C = 1。這樣第二開關(guān)管M0S2導(dǎo)通，開始為電池2充電。充電通路從MOSl切換到M0S2。3、適配器未插入時開機(jī)，VBATl > VBAT2無適配器的情況下開機(jī)，則需要電池，電池1的電量比電池2的電量充足，則系統(tǒng)用電池1供電，具體情況狀態(tài)分析如下VBAT1 > VBAT2,比較器輸出低電平節(jié)點A = 0，當(dāng)按下開機(jī)鍵后，此狀態(tài)被鎖存，因而C = A = 0，可以發(fā)現(xiàn)第四開關(guān)管M0S3的VGS < 0，第四開關(guān)管M0S3導(dǎo)通，由于適配器未插入，節(jié)點F = 0，第三開關(guān)管M0S5導(dǎo)通，這樣電池1和MID 系統(tǒng)之間就形成了完整的供電回路。供電回路在圖4中用箭頭標(biāo)注。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電池1的狀態(tài)低于告警電壓后，系統(tǒng)對電池1和電池2的電壓進(jìn)行采樣，若電池2符合供電電量要求，即節(jié)點A= 1。則主控AP，AP_CTRL出輸出高電平，將目前的比較器輸出A = 1鎖存，從而C = A = 1，此時第四開關(guān)管M0S3關(guān)閉，第五開關(guān)管M0S4導(dǎo)通，供電回路從電池1切換到電池2。4、適配器未插入時開機(jī)，VBATl < VBAT2無適配器的情況下開機(jī)，則需要電池，電池2的電量比電池1的電量充足，則系統(tǒng)用電池2供電，具體情況狀態(tài)分析如下VBAT1 < VBAT2，比較器輸出高電平A = 1，當(dāng)按下開機(jī)鍵后，此狀態(tài)被鎖存，因而節(jié)點C = A= 1，可以發(fā)現(xiàn)第五開關(guān)管M0S4的VGS < 0，第五開關(guān)管M0S4導(dǎo)通，由于適配器未插入，節(jié)點F = 0，第三開關(guān)管M0S5導(dǎo)通，這樣電池2和系統(tǒng)之間就形成了完整的供電回路。供電回路在圖5中用箭頭標(biāo)注。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電池2的狀態(tài)低于告警電壓后，系統(tǒng)對電池1和電池2的電壓進(jìn)行采樣，若電池1符合供電電量要求，即節(jié)點A = 0。則主控AP，AP_CTRL出輸出高電平，將目前的比較器輸出A = 0鎖存，從而C = A = 0，此時第五開關(guān)管M0S4關(guān)閉，第四開關(guān)管M0S3導(dǎo)通，供電回路從電池2切換到電池1。5、適配器插入時開機(jī)，兩種充電及供電回路如圖6、圖7所示充電原則是先為低電量的電池充電，適配器插入時，F(xiàn)= 1，第三開關(guān)管M0S5的VGS =0，從而阻斷了電池和后端系統(tǒng)的供電回路，系統(tǒng)有適配器通過同步降壓轉(zhuǎn)換器D⑶C供電。因而不可能發(fā)生電池即充電又放電的事件，保證系統(tǒng)充放電的可靠性。充電回路與關(guān)機(jī)狀態(tài)時基本一致，僅整加了同步降壓轉(zhuǎn)換器DCDC供電通路，具體通路如圖6圖7所示。 圖6所示，為VBATl > VBAT2時插入適配器開機(jī)的情況，箭頭標(biāo)注了供電回路和充電回路， 此時第三開關(guān)管M0S5關(guān)斷，圖6中用“叉”表示其關(guān)斷。圖7所示，為VBATl < VBAT2時插入適配器開機(jī)的情況，箭頭標(biāo)注了供電回路和充電回路，此時第三開關(guān)管M0S5關(guān)斷，圖7中用“叉”表示其關(guān)斷。電池的充電情況與上述相同，在此不作重復(fù)敘述，供電由適配器通過同步降壓轉(zhuǎn)換器直接給MID系統(tǒng)供電。本實施例采用離散器件控制兩節(jié)電池充放電，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選用低成本 FPGA來實現(xiàn)以上數(shù)字電路的功能，也有助于提高電路的可靠性。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙電池供電電路，其包括適配器和兩電池，其特征在于，該雙電池供電電路還包括充電控制電路，用于分別控制對兩電池的充電以及兩電池間的充電切換；供電控制電路，用于分別控制兩電池對負(fù)載的供電以及兩電池間的供電切換；電量比較電路，用于比較兩電池電量的高低；其中，該充電控制電路分別和該適配器、電量比較電路以及兩電池相連，該電量比較電路分別和兩電池相連，該供電控制電路分別和兩電池相連。
2.如權(quán)利要求1所述的雙電池供電電路，其特征在于，該電量比較電路為一比較器，該比較器的同相輸入端和反相輸入端分別與兩電池相連，該比較器的輸出端連接至該充電控制電路的輸入端。
3.如權(quán)利要求2所述的雙電池供電電路，其特征在于，該充電控制電路包括給兩電池充電的充電電路以及用于兩電池間的充電切換的充電切換電路。
4.如權(quán)利要求3所述的雙電池供電電路，其特征在于，該充電電路包括一充電管理模塊，用于對各電池的充電狀態(tài)的監(jiān)測及調(diào)整，一 D觸發(fā)器，一選擇器以及一與門和多個非門，其中，該充電管理模塊的輸入端與適配器連接，該充電管理模塊的第一輸出端與一與門的第一輸入端連接，該充電管理模塊的第二輸出端通過第一非門與該與門的第二輸入端連接，該與門的輸出端連接至該選擇器的選擇端，該選擇器的第一輸入端與該D觸發(fā)器的觸發(fā)端連接，該選擇器的第二輸入端通過一非門與該D觸發(fā)器的觸發(fā)端連接，該D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)端與該比較器的輸出端連接。
5.如權(quán)利要求4所述的雙電池供電電路，其特征在于，該充電切換電路包括第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，該第一開關(guān)管的柵極通過一非門與該第二開關(guān)管的柵極相連，該第一開關(guān)管的源極和第二開關(guān)管的源極均與該充電管理模塊相連，該第一開關(guān)管的漏極和第二開關(guān)管的漏極分別與兩電池相連。
6.如權(quán)利要求5所述的雙電池供電電路，其特征在于，該供電控制電路包括兩電池分別給負(fù)載供電的供電電路以及用于兩電池間的供電切換的供電切換電路。
7.如權(quán)利要求6所述的雙電池供電電路，其特征在于，該供電電路包括第三開關(guān)管。
8.如權(quán)利要求7所述的雙電池供電電路，其特征在于，該供電切換電路包括第四開關(guān)管和第五開關(guān)管，其中，該第四開關(guān)管的柵極和第五開關(guān)管的柵極通過一非門相連，該第四開關(guān)管的漏極和第五開關(guān)管的漏極與該第三開關(guān)管的源極相連，該第四開關(guān)管的源極和第五開關(guān)管的源極分別與兩電池相連。
9.如權(quán)利要求8所述的雙電池供電電路，其特征在于，該雙電池供電電路還包括一或門，該或門的輸出端連接至該D觸發(fā)器的上升沿鎖存信息端，該或門的第一輸入端通過一開關(guān)連接至比較器的電源端，該或門的第二輸入端和第三輸入端分別通過一電阻接地。
10.如權(quán)利要求9所述的雙電池供電電路，其特征在于，該雙電池供電電路還包括一同步降壓轉(zhuǎn)換器，該同步降壓轉(zhuǎn)換器與該適配器連接，并通過一二極管輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙電池供電電路，包括適配器和兩電池，該雙電池供電電路還包括充電控制電路，用于分別控制對兩電池的充電以及兩電池間的充電切換；供電控制電路，用于分別控制兩電池對負(fù)載的供電以及兩電池間的供電切換；電量比較電路，用于比較兩電池電量的高低；其中，該充電控制電路分別和該適配器、電量比較電路以及兩電池相連，該電量比較電路分別和兩電池相連，該供電控制電路分別和兩電池相連。該電路提高M(jìn)ID設(shè)備的續(xù)航能力，自動選擇電量較高的電池為MID設(shè)備供電，自動選擇為電量較低的電池充電，并且開關(guān)管阻斷了電池和后端系統(tǒng)的供電回路，不會發(fā)生電池即充電又放電的情況，提高了電路的安全性，保障了電池的使用壽命。
文檔編號H02J9/06GK102340169SQ201010229440
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者張龔林 申請人:希姆通信息技術(shù)(上海)有限公司