本發(fā)明涉及電源電路，尤其涉及一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法。

背景技術(shù)：

1、鋰電池作為最常見的儲能元件，以其高能量密度、快速充放電和自放電率低等優(yōu)良特性，被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、攝像機(jī)、筆記本電腦等電子設(shè)備中。

2、然而，隨著電子設(shè)備的快速發(fā)展，用戶對于電子設(shè)備的電源管理需求不斷提高，單一的鋰電池供電模式已難以滿足這些設(shè)備在續(xù)航、快速充放電、以及應(yīng)對高功率輸出需求等方面的挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)的電子設(shè)備電源管理系統(tǒng)中，往往是鋰電池承擔(dān)供電任務(wù)，導(dǎo)致鋰電池頻繁充放電，長此以往會導(dǎo)致其性能下降，從而縮短其使用壽命。

3、近些年，法拉電容作為一種新型的儲能元件，具有充放電速度快、循環(huán)壽命長、功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，逐漸受到廣泛關(guān)注。因此，如何實(shí)現(xiàn)鋰電池與法拉電容的優(yōu)勢互補(bǔ)，延長鋰電池的使用壽命，是亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法及電路，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中鋰電池頻繁充放電而縮短其使用壽命的缺陷，實(shí)現(xiàn)鋰電池與法拉電容的優(yōu)勢互補(bǔ)，延長了鋰電池的使用壽命。

2、一方面，本發(fā)明提供一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法，包括：

3、電源接入時，邏輯開關(guān)電路斷開，限流電路導(dǎo)通，電源經(jīng)升壓電路升壓后通過限流電路給法拉電容組件充電；

4、法拉電容組件的電量達(dá)到預(yù)設(shè)值時，處理器控制升壓電路停止工作，同時控制邏輯開關(guān)電路導(dǎo)通，電源經(jīng)邏輯開關(guān)電路、電池充電電路給鋰電池充電；

5、負(fù)載接入時，若法拉電容組件的電壓處于升降壓電路工作所需的電壓輸入值范圍內(nèi)，升降壓電路導(dǎo)通，法拉電容組件經(jīng)升降壓電路后以第一電壓值為負(fù)載供電，同時，輸出開關(guān)電路斷開；

6、待法拉電容組件放電至不能以第一電壓值為負(fù)載供電時，升降壓電路斷開，同時輸出開關(guān)電路導(dǎo)通，鋰電池經(jīng)輸出開關(guān)電路以第二電壓值為負(fù)載供電；

7、其中，電源依次通過第一電感、第一整流二極管與限流電路連接；升壓電路包括升壓芯片，升壓芯片具有6個引腳，升壓芯片的1腳與第一整流二極管的正極連接，升壓芯片的2腳接地，升壓芯片的3腳通過第三電阻接地，升壓芯片的4腳與控制器連接，升壓芯片的4腳還通過第十八電阻與電源連接，升壓芯片的5腳與第一整流二極管的負(fù)極連接，升壓芯片的5腳還通過第一電阻與升壓芯片的3腳連接，升壓芯片的6腳懸空；限流電路包括限流芯片，限流芯片具有5個引腳，限流芯片的5腳與第一整流二極管的負(fù)極連接，限流芯片的2腳接地，限流芯片的4腳與限流芯片的5腳連接，限流芯片的3腳通過第二電阻接地，限流芯片的1腳與法拉電容組件的正極連接，法拉電容組件的負(fù)極接地。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法，升降壓電路包括升降壓芯片，升降壓芯片具有10個引腳，升降壓芯片的5腳與法拉電容組件的正極連接，升降壓芯片的4腳通過第二電感與升降壓芯片的2腳連接，升降壓芯片的8腳、6腳和7腳均通過第六電阻與升降壓芯片的5腳連接，升降壓芯片的9腳接地，升降壓芯片的3腳接地，升降壓芯片的10腳通過第七電阻與升降壓芯片的1腳連接，升降壓芯片的10腳還通過第八電阻接地，升降壓芯片的1腳通過第二整流二極管與負(fù)載連接。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法，法拉電容組件包括串接的第一法拉電容和第二法拉電容，第一法拉電容的正極為法拉電容組件的正極，第二法拉電容的負(fù)極為法拉電容組件的負(fù)極。

10、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法，升壓芯片的4腳為開關(guān)腳，在法拉電容組件充電期間，升壓芯片的4腳為高電平，使得升壓芯片正常工作。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法，法拉電容組件在充電期間，處理器會實(shí)時檢測法拉電容組件的電量，待法拉電容組件的電量達(dá)到滿電狀態(tài)的90％時，處理器控制升壓芯片的4腳為低電平，使得升壓芯片停止工作。

12、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法，限流芯片的4腳為開關(guān)腳，電源接入時，限流芯片處于打開的狀態(tài)。

13、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法，升降壓芯片的6腳為開關(guān)腳，負(fù)載接入時，升降壓芯片的6腳為高電平，升降壓芯片保持在打開且導(dǎo)通的狀態(tài)。

14、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法，所述邏輯開關(guān)電路包括pmos管，pmos管的s極與電源連接，pmos管的g極通過第十三電阻與處理器連接，pmos管的d極與電池充電電路連接，pmos管的g極還通過第十一電阻連接pmos管的s極，使得pmos管在法拉電容組件充電期間，pmos管的g極為高電平，pmos管保持在斷開狀態(tài)。

15、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法，處理器通過控制pmos管的g極為低電平，使得pmos管為導(dǎo)通狀態(tài)。

16、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法，所述電池充電電路包括充電管理芯片，充電管理芯片具有9個引腳，充電管理芯片的4腳與pmos管的d極連接，充電管理芯片的8腳與充電管理芯片的4腳連接，充電管理芯片的7腳懸空，充電管理芯片的6腳通過第十四電阻接地，充電管理芯片的3腳接地，充電管理芯片的2腳通過第十五電阻接地，充電管理芯片的1腳與鋰電池連接，充電管理芯片的1腳還通過第九電阻與充電管理芯片的4腳連接，且充電管理芯片的1腳還通過第十六電阻接地，充電管理芯片的9腳接地，且充電管理芯片的9腳還通過第十一電容與充電管理芯片的5腳連接，充電管理芯片的5腳還分別與鋰電池、輸出開關(guān)電路連接。

17、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法，鋰電池具有ntc引腳，鋰電池的ntc引腳與充電管理芯片的1腳連接，鋰電池的負(fù)極接地，電池的正極與充電管理芯片的5腳連接，電池的正極還與輸出開關(guān)電路連接。

18、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法，輸出開關(guān)電路包括開關(guān)芯片，開關(guān)芯片具有5個引腳，開關(guān)芯片的1腳與負(fù)載連接，開關(guān)芯片的2腳接地，開關(guān)芯片的3腳通過第十七電阻與開關(guān)芯片的5腳連接，開關(guān)芯片的4腳與開關(guān)芯片的5腳連接，開關(guān)芯片的5腳分別與鋰電池的正極、充電管理芯片的5腳連接。

19、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法，開關(guān)芯片的4腳為開關(guān)腳，在鋰電池放電期間，開關(guān)芯片的4腳為高電平，使得開關(guān)芯片處于打開且導(dǎo)通的狀態(tài)；若是法拉電容組件為負(fù)載供電，開關(guān)芯片處于關(guān)閉且斷開的狀態(tài)。

20、另一方面，本發(fā)明還提供一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制電路，包括：電源連接端、處理器、負(fù)載連接端、法拉電容組件和鋰電池；

21、其中，電源連接端通過限流電路與法拉電容組件連接，電源連接端與限流電路連接的線路上設(shè)置有升壓電路，法拉電容通組件過升降壓電路與負(fù)載連接端連接；

22、電源連接端還依次通過邏輯開關(guān)電路、電池充電電路與鋰電池連接，鋰電池通過輸出開關(guān)電路與負(fù)載連接端連接；

23、處理器分別與電源連接端、升壓電路、法拉電容組件、邏輯開關(guān)電路連接。

24、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制電路，所述升壓電路包括升壓芯片，升壓芯片具有6個引腳，升壓芯片的1腳與第一整流二極管的正極連接，升壓芯片的2腳接地，升壓芯片的3腳通過第三電阻接地，升壓芯片的4腳與控制器連接，升壓芯片的4腳還通過第十八電阻與電源連接端連接，升壓芯片的5腳與第一整流二極管的負(fù)極連接，升壓芯片的5腳還通過第一電阻與升壓芯片的3腳連接，升壓芯片的6腳懸空。

25、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制電路，限流電路包括限流芯片，限流芯片具有5個引腳，限流芯片的5腳與第一整流二極管的負(fù)極連接，限流芯片的2腳接地，限流芯片的4腳與限流芯片的5腳連接，限流芯片的3腳通過第二電阻接地，限流芯片的1腳與法拉電容組件的正極連接，法拉電容組件的負(fù)極接地。

26、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制電路，升降壓電路包括升降壓芯片，升降壓芯片具有10個引腳，升降壓芯片的5腳與法拉電容組件的正極連接，升降壓芯片的4腳通過第二電感與升降壓芯片的2腳連接，升降壓芯片的8腳、6腳和7腳均通過第六電阻與升降壓芯片的5腳連接，升降壓芯片的9腳接地，升降壓芯片的3腳接地，升降壓芯片的10腳通過第七電阻與升降壓芯片的1腳連接，升降壓芯片的10腳還通過第八電阻接地，升降壓芯片的1腳通過第二整流二極管與負(fù)載連接端連接；其中，升降壓芯片的1腳與第二整流二極管的正極連接，第二整流二極管的負(fù)極與負(fù)載連接端連接。

27、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制電路，法拉電容組件包括串接的第一法拉電容和第二法拉電容，第一法拉電容的正極為法拉電容組件的正極，第二法拉電容的負(fù)極為法拉電容組件的負(fù)極，第一法拉電容和第二法拉電容的型號相同。

28、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制電路，所述邏輯開關(guān)電路包括pmos管，pmos管的s極與電源連接端連接，pmos管的g極通過第十三電阻與處理器連接，pmos管的d極與電池充電電路連接，pmos管的g極還通過第十一電阻連接pmos管的s極。

29、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制電路，所述電池充電電路包括充電管理芯片，充電管理芯片具有9個引腳，充電管理芯片的4腳與pmos管的d極連接，充電管理芯片的8腳與充電管理芯片的4腳連接，充電管理芯片的7腳懸空，充電管理芯片的6腳通過第十四電阻接地，充電管理芯片的3腳接地，充電管理芯片的2腳通過第十五電阻接地，充電管理芯片的1腳與鋰電池連接，充電管理芯片的1腳還通過第九電阻與充電管理芯片的4腳連接，且充電管理芯片的1腳還通過第十六電阻接地，充電管理芯片的9腳接地，且充電管理芯片的9腳還通過第十一電容與充電管理芯片的5腳連接，充電管理芯片的5腳還分別與鋰電池、輸出開關(guān)電路連接。

30、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制電路，鋰電池具有ntc引腳，鋰電池的ntc引腳與充電管理芯片的1腳連接，鋰電池的負(fù)極接地，鋰電池的正極與充電管理芯片的5腳連接，鋰電池的正極還與輸出開關(guān)電路連接。

31、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于法拉電容和鋰電池的充放電控制電路，輸出開關(guān)電路包括開關(guān)芯片，開關(guān)芯片具有5個引腳，開關(guān)芯片的1腳與負(fù)載連接端連接，開關(guān)芯片的2腳接地，開關(guān)芯片的3腳通過第十七電阻與開關(guān)芯片的5腳連接，開關(guān)芯片的4腳與開關(guān)芯片的5腳連接，開關(guān)芯片的5腳分別與鋰電池的正極、充電管理芯片的5腳連接。

32、本發(fā)明提供的基于法拉電容和鋰電池的充放電控制方法及電路，在充電過程中，當(dāng)外部電源接入時，升壓芯片和限流芯片開始工作，電源首先經(jīng)過升壓電路進(jìn)行升壓處理，以使電壓滿足法拉電容組件的充電需求，并通過限流電路控制充電電流的大小，防止電流過大損毀電路，同時邏輯開關(guān)電路保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。此時法拉電容組件開始儲存電量，直到其電量達(dá)到預(yù)設(shè)值時，處理器控制升壓電路停止工作，使得電源無法繼續(xù)給法拉電容組件充電。同時，處理器控制邏輯開關(guān)電路導(dǎo)通，電源直接通過邏輯開關(guān)電路和電池充電電路為鋰電池充電。

33、在放電過程中，當(dāng)負(fù)載接入時，若法拉電容組件的電壓仍處于升降壓電路工作所需的電壓輸入值范圍內(nèi)，則升降壓電路開始工作。升降壓電路通過調(diào)整法拉電容組件的電壓至第一電壓值，直接為負(fù)載供電，同時，輸出開關(guān)電路保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，使得鋰電池處于不工作的狀態(tài)，不參與電路的供電工作。隨著法拉電容組件的持續(xù)放電，當(dāng)其電壓降至不足以維持第一電壓值繼續(xù)為負(fù)載供電時，升降壓電路自動斷開，輸出開關(guān)電路導(dǎo)通，鋰電池開始通過輸出開關(guān)電路以第二電壓值(低于第一電壓值)為負(fù)載供電。

34、綜上所述，本發(fā)明的所提供的技術(shù)方案有以下有益效果：

35、1.通過對電路邏輯的設(shè)定，能夠優(yōu)先對法拉電容組件進(jìn)行充放電，減少了對鋰電池的頻繁充放電，延長了鋰電池的使用壽命；

36、2.法拉電容組件給負(fù)載供電時，鋰電池處于不工作的狀態(tài)，不參與電路的供電工作，避免鋰電池發(fā)熱導(dǎo)致鋰電池老化；

37、3.在法拉電容組件電量不足時，電路可無縫切換到使用鋰電池進(jìn)行供電，確保設(shè)備的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。