專利名稱：內(nèi)置鋰電池的移動電源類產(chǎn)品的一種新型電子開關(guān)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型電子開關(guān)電路，特別是含有內(nèi)置鋰電電池的移動電源類產(chǎn)品的電子供電的開關(guān)電路。
背景技術(shù)：
目前，隨著便攜式電子產(chǎn)品的發(fā)展，移動電源作為便攜設(shè)備的附帶設(shè)備在日常生活應(yīng)用中的需要顯得越來越重要，比如當(dāng)使用者外出、停電或者其他移動情況下，可以使用移動電源給各類需要供電的便攜設(shè)備供電或充電，尤其是需要用DC5V供電的設(shè)備，比如 MP3、MP4、手機、iPhone等設(shè)備的供電。如圖2所示，通常內(nèi)置鋰電池的移動電源采用機械開關(guān)或按鈕方式來切斷鋰電池與輸出端的連接，從而達到在設(shè)備未使用時該設(shè)備的耗電非常小的目的。但是此方法需要人工來操作，操作麻煩，如果當(dāng)使用者在用完此類移動電源后忘記關(guān)閉機械開關(guān)或按鈕，該移動電源內(nèi)的電池會因內(nèi)部升壓電路的持續(xù)工作而將能量耗盡，使得本應(yīng)可以多次為便攜設(shè)備提供電能的移動電源必須重新充電才能為便攜設(shè)備供 H1^ ο
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為要解決上述提出的移動電源采用機械開關(guān)或按鈕方式來切斷鋰電池與輸出端的連接情況，而產(chǎn)生的技術(shù)問題，提出一種內(nèi)置鋰電池的移動電源類產(chǎn)品的一種新型電子開關(guān)電路的設(shè)計。當(dāng)便攜設(shè)備的供電插頭連接到該新型電子開關(guān)電路的供電插座時，該電路則會自動開啟對便攜設(shè)備進行供電。在該電路中的可編程單片機MCU檢測到輸出電流小于產(chǎn)品設(shè)定的最小供電電流值時，則通過該電路中的電子開關(guān)斷開該電路的供電電路，或在將便攜設(shè)備的供電插頭從該新型電子開關(guān)電路的供電插座分離時，該電路則會自動切換到微功耗的狀態(tài)。使得使用者可以在電池能量未使完的情況下持續(xù)多次使用此移動電源為需求供電的便攜設(shè)備提供電能，實現(xiàn)了低耗節(jié)能的目的并且對使用者而言更加便利。本實用新型提供的技術(shù)方案是內(nèi)置鋰電池的移動電源類產(chǎn)品的一種新型電子開關(guān)電路，包括電源電路、升壓電路、電子開關(guān)、觸發(fā)電路、控制電路、動態(tài)電流采樣電路和分壓檢測輸出電平電路，所述的動態(tài)電流采樣電路與控制電路的采樣端口連接，所述的分壓檢測輸出電平電路連接在升壓電路的反饋檢測端，控制電路的電平信號值通過控制輸出端口分別與升壓電路的控制端、電子開關(guān)的控制端和觸發(fā)電路的控制端連接。所述的電源電路包括內(nèi)置4. 2V鋰電電池、外接直流電源通道BAT、蓄能電感L2、 隔離二極管D15和供電輸出通道5V組成，其中內(nèi)置4. 2V鋰電電池的正極連接外接直流電源通道BAT并與蓄能電感L2輸入端連通，當(dāng)外接直流電源從外接直流電源通道BAT引入時，由外接直流電提供電能，此時的外接電源電壓必須小于5. 3V，蓄能電感L2輸出端與隔離二極管D15的正極連接，隔離二極管D15的負極連接到供電輸出通道5V通道上，蓄能電感L2將電能轉(zhuǎn)換為磁場能儲存起來，當(dāng)MOS管M5的漏極斷開后蓄能電感L2將儲存的磁場能轉(zhuǎn)換為電場能，且這個能量在和直流電源通道BAT上輸入的電源電壓疊加后通過隔離二極管D15和電容的濾波后得到平滑的直流電壓從負載連接接口 Xl提供給負載，由于這個電壓是4. 2V或者是輸入電源電壓和蓄能電感L2的磁碭能轉(zhuǎn)換為電能的疊加后形成的，所以輸出需求電壓+5V高于輸入電壓，既升壓過程的完成。其中升壓電路包括升壓芯片U4、蓄能電感L2、隔離二極管D15、濾波電容C31、C32 和MOS管M5組成，升壓芯片U4含有電源輸入端口、輸出端口 EXT和反饋檢測端口 FB，其中輸出端口 EXT與MOS管M5的控制極G門連接，升壓芯片U4的輸出端口 EXT還帶有輸出PWM 的模式，輸出PWM的信號控制MOS管M5的開關(guān)，升壓芯片U4反饋檢測端FB連接所述的分壓檢測輸出電平電路的分壓點，檢測所述分壓檢測輸出電平電路的R27和M6分壓輸出的電平，MOS管M5的漏極與所述的電感L2輸出端及隔離二極管D15的正極連路上的一點連接，隔離二極管D15的負極連接電容C31，電容C31與C32對地并聯(lián)連接，可對輸出電壓進行濾波，該連接點通過對MOS管M5的漏極的開關(guān)實現(xiàn)對輸出電壓+5V保持在一個穩(wěn)定的輸出電平，所述的MOS管M5為N溝道MOS管。其中電子開關(guān)包括M0SS管M6、電阻R31、R30和負載連接接口 Xl組成，MOS管M6 的控制極與所述的控制電路輸出端的電阻R31及R30連接，MOS管M6為N溝道MOS管，MOS 管M6的漏極與負載連接接口 Xl的負端OUT-端口連接，當(dāng)MOSS管M6的漏源極導(dǎo)通后，流到負載連接接口 Xl的負端OUT-端口電壓通過MOSS管M6的源極流到所述的采樣電阻RSl 到參考地，負載連接接口 Xl的正端與所述的供電輸出通道5V通道上連接，構(gòu)成供電回路。其中觸發(fā)電路包括可控硅U7、電阻R16和二極管Dll組成，可控硅U7的觸發(fā)腳 G通過電阻R16與二極管Dll的負極連接，二極管Dll的正極連接到所述負載連接接口 Xl 的負端OUT-端口，當(dāng)有電壓到達OUT-端口時，經(jīng)過二極管Dll再通過電阻R16觸發(fā)可控硅 U7導(dǎo)通，此時可控硅U7的陽極A點電壓為低電平0。其中控制電路包括可編程單片機MCU、M0S管M1、M3、二極管D12、三極管Ql、Q2、 電阻R17、R18、R22和R23，所述的可編程單片機MCU含有可以輸出高低電平的控制輸出端口 CO、CTU CT2和8位以上的AD模擬量采樣端口⑶，控制輸出端口 CO連接所述電子開關(guān)中的電阻R31，當(dāng)MCU給端口 CO —個高電平，高電平信號經(jīng)電阻R31使M6導(dǎo)通，控制輸出端口 CT2連接二極管D12的正極，二極管D12的負極通過電阻R17連接三極管Ql的B極， 三極管Ql的C極與MOS管Ml的控制極連接，同時與所述的可控硅U7的陽極A端連接，當(dāng) MCU給端口 CT2 —個持續(xù)高電平維持Ml導(dǎo)通，MOS管Ml的源極與電阻R18并聯(lián)連接所述的外接直流電源通道BAT，當(dāng)MCU給端口 CTl 一個高電平，高電平信號經(jīng)電阻R22使M3導(dǎo)通， 所述的MOS管Ml和M3均為P溝道MOS管。其中動態(tài)電流采樣電路包括采樣電阻RSl、電容CM和電阻R28，采樣電阻RSl串聯(lián)在電源回路上，電容CM與采樣電阻RSl并聯(lián)后連接電阻R28的一端，電阻似8的另一端連接到所述的MCU的采樣端口⑶上。其中分壓檢測輸出電平電路包括分壓電阻似6和R27，R26的一端連接外接直流電源通道的負極參考點，似6另一端和R27的一端構(gòu)成分電壓壓點與所述的升壓芯片U4的反饋檢測端FB連接。開關(guān)電路的控制流程，初始化所述的MCU使輸出端口 C0、CT1、CT2置為高電平，CT2被置為高電平后使得MOS管Ml保持導(dǎo)通，以保證MCU的持續(xù)供電，CTl被置為高電平后使得 MOS管M3導(dǎo)通，使得所述的U4啟動控制升壓電路將4. 2V鋰電池的電壓升高至5V，C0被置為高電平后使得MOS管M6導(dǎo)通，可以對便攜設(shè)備進行充電，MCU動態(tài)讀取由所述電阻RSl傳至端口 CU的電流值并進行計算，當(dāng)MCU判斷CU的讀取值小于該電子電路的限定值后，MCU 使輸出端口 CO、CT1、CT2置為低電平，使得放電回路被切斷充電結(jié)束。本實用新型所實現(xiàn)的功能如下本實用新型內(nèi)置鋰電池的移動電源類產(chǎn)品的一種新型電子開關(guān)電路，當(dāng)便攜設(shè)備的供電插頭連接到該新型電子開關(guān)電路的供電插座時，該電路則會自動開啟對便攜設(shè)備進行供電。同時在該電路中的可編程單片機MCU對供電回路上所流過的電流進行檢測，當(dāng)檢測到供電電流小于產(chǎn)品設(shè)定的電流值時，說明外部便攜設(shè)備已經(jīng)滿足需求電量，則MCU通過該電路中的電子開關(guān)斷開該電路的供電電路。并且使得電子開關(guān)電路中的器件處于斷電或者微功耗狀態(tài)，如果將便攜設(shè)備的供電插頭從該新型電子開關(guān)電路的供電插座分離時， 該電子開關(guān)電路則會自動切換到微功耗的狀態(tài)。該電子開關(guān)電路的微功耗電量可以是uA 級的。使得使用者可以在電池能量未使完的情況下可以多次持續(xù)使用此移動電源，實現(xiàn)了低耗節(jié)能的目的并且對使用者而言更加便利。

圖1為本實用新型所述的新型電子開關(guān)電路原理圖；圖2為通常內(nèi)置鋰電池的移動電源采用機械開關(guān)或按鈕方式原理圖；圖3為本實用新型所述的新型電子開關(guān)電路，升壓芯片輸出PWM的信號控制MOS 管M5的開關(guān)調(diào)整輸出電壓的波形示意圖；圖4為本實用新型所述的新型電子開關(guān)電路，實施的含USB接口的設(shè)備效果示意圖；圖5為本實用新型所述的新型電子開關(guān)電路的運行邏輯示意圖；具體實施方式
下面結(jié)合參考圖更詳細地解釋本實用新型。請參見圖1，內(nèi)置鋰電池的移動電源類產(chǎn)品的一種新型電子開關(guān)電路，包括電源電路、升壓電路、電子開關(guān)、觸發(fā)電路、控制電路、動態(tài)電流采樣電路和分壓檢測輸出電平電路，所述的動態(tài)電流采樣電路與控制電路的采樣端口連接，所述的分壓檢測輸出電平電路連接在升壓電路的反饋檢測端，控制電路的電平信號值通過控制輸出端口分別與升壓電路的控制端、電子開關(guān)的控制端和觸發(fā)電路的控制端連接。為了進一步方便地對該新型電子開關(guān)電路的描述，將該電路中的某些元器件給與特定的參數(shù)值，而這并不影響選用其它同類元件同樣可以實現(xiàn)本專利目的的原則。請參見圖1，如控制電路中的MCU為8位可編程單片機HT46R53，負責(zé)對電路的信號檢測及處理；升壓電路中的U4為一升壓芯片S-8355-M20，參見圖3，該芯片的輸出端口 EXT具有輸出PWM 的特性，同時該芯片的反饋檢測端FB可以接受一電壓值用于PWM的調(diào)整，MCU可以控制該芯片通過出端口 EXT負責(zé)輸出一個PWM方波信號，控制M5的開關(guān)，并通過R27與似6分壓檢測輸出電平，使輸出電壓保持在一個穩(wěn)壓的輸出；M6負責(zé)在未接負載時，切斷輸出回路；M3和Ml作為開關(guān)使用。當(dāng)未接負載時，Ml為關(guān)閉狀態(tài)切斷了外接直流電源通道BAT，此時電子電路中所有需要Vcc供電的元件都不工作，因此電路的自放電非常小，請參考圖1，設(shè)R27為300K、 R26為39K，電流經(jīng)過電源電路中的蓄能電感L2到隔離二極管D15的正極再從二極管D15 負極連接R27及R26形成回路，回路電流為I = (4. 2Vmax-0. 7v)/339k = 10. 32uA，可以看出此電子開關(guān)電路的自耗電在IOuA左右。請參見圖1，當(dāng)負載連接接口 Xl接上負載RL后，內(nèi)置4. 2V鋰電電池或外接直流電源的電流從外接直流電源通道的端口流入，通過蓄能電感L2流經(jīng)隔離二極管D15的正極， 再由隔離二極管D15的負極到達負載連接接口 Xl的正端，經(jīng)過負載RL到達負載連接接口 Xl的負端OUT-端口，從OUT-端口經(jīng)過二極管Dll流向電阻1 16，通過電阻R16觸發(fā)可控硅 U7使其導(dǎo)通，此時可控硅U7的陽極A點電壓為低電平0，Ml為P溝道M0S，此時Ml導(dǎo)通， 內(nèi)置4. 2V鋰電電池或外接直流電源的電流從外接直流電源通道通過Ml到Vcc，Vcc提供給MCU上電啟動，MCU啟動以后，給端口 CT2發(fā)送一個高電平，維持Ml導(dǎo)通，保證電路中的所有元件處于工作狀態(tài)。此時由于可控硅U7的陽極A點電壓被Ql拉到0. 3V左右，可控硅 U7截止。同時MCU給CTl和CO —個高電壓，讓M3開通，升壓電路工作，同時M6導(dǎo)通，流到 OUT-端口的電壓通過M6到電阻RSl到參考信號地形成回路，同時MCU檢測由采樣端口⑶ 得到的流過回路的電流，如MCU檢測的電流大于產(chǎn)品設(shè)定的限定電流以上，則MCU維持各路信號使電路正常工作。否則MCU通過檢測⑶的信號，當(dāng)負載電流小于產(chǎn)品設(shè)定的限定電流時，MCU通過檢測⑶的信號，停止輸出各端口控制信號的高電平到⑶、⑶和CT2上，此時M3和M6被斷開，電路自動斷電，內(nèi)置鋰電池的耗電電流減小到50mA以下。當(dāng)輸出口負載RL斷開時，即將便攜設(shè)備的供電插頭從該新型電子開關(guān)電路的供電插座分離時，Ml, M3，M6完全斷開，所有電路都不再工作，達到即插即用、自耗電小的目的。下面結(jié)合優(yōu)選的實施方案更詳細地解釋本實用新型的應(yīng)用。請參考圖4，應(yīng)用本內(nèi)置鋰電池的移動電源類產(chǎn)品的一種新型電子開關(guān)電路，設(shè)計的便攜式移動電源。其負載連接接口 Xl輸出采用了 USB接口，當(dāng)負載RL連接在該移動電源上后，PCBA上的新型電子開關(guān)電路開始工作，直至負載RL從該移動電源分離后，PCBA上的新型電子開關(guān)電路停止工作，其工作流程請參見圖5，Micro USB接口實現(xiàn)連接外接直流電源的導(dǎo)入，在該便攜式移動電源中采用了本發(fā)明的新型電子開關(guān)電路的同時，還增加了通過Micro USB插座的引入對移動電源的鋰電池的充電功能。。以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改、變化和省略。例如電路中選用其它同類不同參數(shù)的元器件也可為實現(xiàn)本實用新型所闡述的目的，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)， 所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.內(nèi)置鋰電池的移動電源類產(chǎn)品的一種新型電子開關(guān)電路，包括電源電路、升壓電路、電子開關(guān)、觸發(fā)電路、控制電路、動態(tài)電流采樣電路和分壓檢測輸出電平電路，所述的動態(tài)電流采樣電路與控制電路的采樣端口連接，所述的分壓檢測輸出電平電路連接到升壓電路升壓芯片的反饋檢測端，控制電路的電平信號通過控制輸出端口分別與升壓電路的控制端、電子開關(guān)的控制端和觸發(fā)電路的控制端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子開關(guān)電路，其特征在于所述的電源電路包括內(nèi)置 4. 2V鋰電電池、外接直流電源通道BAT、蓄能電感L2、隔離二極管D15和供電輸出通道5V組成，其中內(nèi)置4. 2V鋰電電池的正極連接外接直流電源通道BAT并與蓄能電感L2輸入端連通，蓄能電感L2輸出端與隔離二極管D15的正極連接，隔離二極管D15的負極連接到供電輸出通道5V通道上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子開關(guān)電路，其特征在于所述的升壓電路包括升壓芯片U4、蓄能電感L2、隔離二極管D15、濾波電容C31、C32和MOS管M5組成，升壓芯片U4 含有電源輸入端口、輸出端口 EXT和反饋檢測端FB，其中輸出端口 EXT與MOS管M5的控制極連接，反饋檢測端FB連接所述的分壓檢測輸出電平電路的分壓點，MOS管M5的漏極與所述的電感L2輸出端與隔離二極管D15正極連路上的一點連接，隔離二極管D15的負極連接電容C31，電容C31與C32對信號參考地并聯(lián)連接，所述的輸出端口 EXT帶有輸出PWM的模式，所述的MOS管M5為N溝道MOS管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子開關(guān)電路，其特征在于所述的電子開關(guān)包括:M0S管 M6、電阻R31、R30和負載連接接口 Xl組成，MOS管M6的控制極與所述的控制電路輸出端的電阻R31及R30連接，MOS管M6的漏極與負載連接接口 Xl的負端OUT-連接，負載連接接口 Xl的正端與所述的供電輸出通道5V通道上連接，所述的MOS管M6為N溝道MOS管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子開關(guān)電路，其特征在于所述的觸發(fā)電路包括可控硅U7、電阻R16和二極管Dll組成，可控硅U7的觸發(fā)腳G通過電阻R16與二極管Dll的負極連接，二極管Dll的正極連接到所述負載連接接口 Xl的負端OUT-端口處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子開關(guān)電路，其特征在于所述的控制電路包括可編程單片機MCU、MOS管Ml、M3、二極管D12、三極管QU Q2、電阻R17，R18、R22和R23，所述的可編程單片機MCU含有可以輸出高低電平的控制輸出端口 CO、CT1、CT2和8位以上的AD模擬量采樣端口⑶，控制輸出端口 CO連接所述電子開關(guān)中的電阻R31，控制輸出端口 CT2連接二極管D12的正極，二極管D12的負極通過電阻R17連接三極管Ql的B極，三極管Ql的 C極與MOS管Ml的控制極連接，同時與所述的可控硅U7的陽極A端連接，MOS管Ml的源極與電阻R18并聯(lián)連接所述的外接直流電源通道BAT，控制輸出端口 CTl通過電阻R22連接到三極管Q2的B極，三極管Q2的C極與MOS管M3的源極通過電阻R23連接到所述的外接直流電源通道BAT，所述的MOS管Ml和M3均為P溝道MOS管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子開關(guān)電路，其特征在于所述的動態(tài)電流采樣電路包括采樣電阻RSl、電容CM和電阻R28，采樣電阻RSl串聯(lián)在電源回路上，電容C24與采樣電阻RSl并聯(lián)后連接電阻R28的一端，電阻R28的另一端連接到所述的可編程單片機MCU 的采樣端口⑶上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子開關(guān)電路，其特征在于所述的分壓檢測輸出電平電路包括分壓電阻R26和R27，I^6的一端連接外接直流電源通道的負極參考點，似6另一端和R27的一端構(gòu)成分壓點與所述的升壓芯片U4的反饋檢測端FB連接。
專利摘要本實用新型內(nèi)置鋰電池的移動電源類產(chǎn)品的一種新型電子開關(guān)電路，包括電源電路、升壓電路、電子開關(guān)、觸發(fā)電路、控制電路、動態(tài)電流采樣電路和分壓檢測輸出電平電路，當(dāng)便攜設(shè)備的供電插頭連接到該新型電子開關(guān)電路的供電插座時，該電路則會自動開啟，對需要用DC5V供電的設(shè)備，比如MP3、MP4、手機、iPhone等設(shè)備進行供電。當(dāng)該電路中的可編程單片機MCU檢測到供電電流小于產(chǎn)品設(shè)定的最小供電電流值時，則通過該電路中的電子開關(guān)斷開該電路的供電電路，或在將便攜設(shè)備的供電插頭從該新型電子開關(guān)電路的供電插座分離時，該電路則會停止向輸出端口供電，同時自動切換到微功耗的狀態(tài)。實現(xiàn)了低耗節(jié)能的目的并且對使用者而言更加便利。
文檔編號H03K17/722GK201985831SQ20112001616
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者劉勤, 葉建勝, 張云, 李慶如 申請人:深圳嘉信高能源技術(shù)股份有限公司