便攜設備的電池電量保護電路的製作方法
2023-10-09 23:13:54
便攜設備的電池電量保護電路的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種便攜設備的電池電量保護電路，包括電壓檢測電路、電池充電電路、MCU、開關SW1、電壓轉化模塊、P溝道開關Q1、N溝道開關Q2、P溝道開關Q3、P溝道開關Q4、N溝道開關Q5和N溝道開關Q6。本發明在可攜式設備在使用電池的情況下，關機後設備的所有晶片均斷電，無任何晶片造成電池電量的損耗。相當於電池已取下，單獨放置，未接入任何電路；可攜式設備在關機後，即使很長時間不使用，也無需取下電池。
【專利說明】便攜設備的電池電量保護電路
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種電路保護領域，尤其涉及一種便攜設備的電池電量保護電路。
【背景技術】
[0002]具備電池的可攜式設備目前大行其道，而如何儘量減少在僅使用電池的情況下關機後電池電量的損耗成為了一個研宄方向，而大家考慮的是如何降低設備內部用於偵測開關按鍵的動作和啟動上電開機命令的晶片在關機後的功耗，但是晶片終宄會存在著一定的功耗。
[0003]現有技術的該類產品主要存在的問題集中體現在以下兩點:
[0004]1、在僅使用電池的情況下，設備關機後內部還存在晶片耗電；
[0005]2、此次關機到下次開機的期間，電池還在耗電，時間越久，電池電量損耗的越多，導致用戶有時關機後需要從設備上取下電池單獨放置。
[0006]先亟需可以實現在只使用電池的情況下，關機後設備內部所有晶片完全斷電，對應的電源DC-DC轉換電路全部關閉，確保在下次開機時，電池的電量損耗最小的產品出現。
[0007]為了實現上述功能，此電路需滿足如下條件:
[0008]在連接外部電源情況下關機，關機後需保證還能給內置電池充電，所以不能關閉設備內全部晶片的電源。同時此情況下關機完成後，斷開外部電源，又需保證設備內部所有晶片完全斷電，對應的電源DC-DC轉換電路全部關閉；而再次連接外部電源後，又需保證還能給內置電池充電，不能關閉設備內全部晶片的電源。
[0009]在只使用電池情況下關機，能夠通過機械式按鍵使設備內部用於偵測開關按鍵的動作和啟動上電開機命令的晶片上電並進入工作狀態，同時機械式按鍵需發送開機指令給此晶片，保證系統的正常上電並開機；需保證不會影響到設備正常開機、關機的時序，保證設備的可靠性，此類產品的研發是現有該領域的技術人員亟需解決的問題。
【發明內容】
[0010]本發明的目的就在於為了解決上述問題而提供一種便攜設備的電池電量保護電路。
[0011]為了達到上述目的，本發明採用了以下技術方案:
[0012]一種便攜設備的電池電量保護電路，包括電壓檢測電路、電池充電電路、MCU、開關SWl、電壓轉化模塊、P溝道開關Ql、N溝道開關Q2、P溝道開關Q3、P溝道開關Q4、N溝道開關Q5和N溝道開關Q6，外部電源輸入+VIN分別與所述電壓檢測電路的第一端、所述P溝道開關Ql的第一輸入端、所述P溝道開關Q3的第二輸入端連接，所述電壓檢測電路的第二端分別與所述P溝道開關Ql的第二輸入端和所述MCU的第一輸入端連接，所述P溝道開關Ql的輸出端分別與P溝道開關Q3的輸出端、所述電池充電電路的輸入端和P溝道開關Q4的第一輸入端連接，所述電池充電電路的輸出端與電池的充電端連接，電池的電壓輸出端與所述P溝道開關Q3的第一輸入端連接，所述P溝道開關Q4的第二輸入端分別與所述MCU的輸出端、所述開關SWl的控制信號輸出端和外部電源輸入+VIN連接，所述P溝道開關Q4的輸出端與系統總電源的一端連接，系統總電源的另一端與所述電壓轉換模塊連接，所述電壓轉換模塊的輸出端與所述MCU的第三輸入端連接。
[0013]進一步地，所述P溝道開關Q4和所述N溝道開關Q5的外圍組成電路還包括第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第一二極體和第二二極體，V+信號端分別與所述P溝道開關Q4的第一引腳端、第二引腳端、第三引腳端和所述第四電阻的第一端連接，+Vdc信號端分別與所述P溝道開關Q4的第五引腳端、第六引腳端、第七引腳端和第八引腳端連接，所述P溝道開關Q4的第四引腳端分別與所述第四電阻的第二端和所述N溝道開關Q5的第三端連接，所述N溝道開關Q5的第二引腳端與所述第五電阻的第一端連接後接地，所述N溝道開關Q5的第一引腳端分別與所述第五電阻的第二端、所述第一二極體的第三引腳端和所述第二二極體的第三引腳端連接，所述第一二極體的第一引腳端與所述第六電阻的第一端連接，所述第六電阻的第二端與MCU_SW信號端連接，所述第一二極體的第二引腳端與所述第七電阻的第一端連接，所述第七電阻的第二端與KEY_SW信號端連接，所述第二二極體的第二引腳端與所述第八電阻的第一端連接，所述第八電阻的第二端與+VIN信號端連接。
[0014]進一步地，所述P溝道開關Q3的外圍組成電路還包括第三電阻和第十四電阻，V+信號端分別與所述P溝道開關Q3的第一引腳端、第二引腳端和第三引腳端連接，+VBAT信號端分別與所述P溝道開關Q3的第五引腳端、第六引腳端、第七引腳端和第八引腳端連接，所述P溝道開關Q3的第四引腳端與所述第三電阻的第一端連接，所述第三電阻的第二端分別與+VIN信號端、第十四電阻的第一端連接，第十四電阻的第二端與地連接。
[0015]進一步地，所述P溝道開關Ql和所述N溝道開關Q2的外圍組成電路還包括第一電阻和第二電阻，+VIN信號端分別與所述P溝道開關Ql的第五引腳端、第六引腳端、第七引腳端和第八引腳端連接，V+信號端分別與所述P溝道開關Ql的第一引腳端、第二引腳端、第三引腳端和所述第一電阻的第一端連接，所述第一電阻的第二端分別與所述第二電阻的第一端和所述P溝道開關Ql的第四引腳端連接，所述第二電阻的第二端與所述N溝道開關Q2的第三引腳端連接，所述N溝道開關Q2的第二引腳端接地，所述N溝道開關Q2的第一引腳端與+VIN_PG信號端連接。
[0016]進一步地，所述N溝道開關Q6和所述開關SWl的外圍組成電路還包括第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻和第一電容，+V_MCU信號端與所述第九電阻的第一端連接，所述第九電阻的第二端分別與MCU_SW#信號埠和所述N溝道開關Q6的第三引腳端連接，所述N溝道開關Q6的第二引腳端接地，N溝道開關Q6的第一引腳端分別與所述第一電容和所述第十電阻的第一端連接，所述第一電容的第二端接地，所述第十電阻的第二端分別與所述第十一電阻的第一端和KEY_SW信號端後經雙通道和所述開關SWl的第一端連接，所述開關SWl的第二端經雙通道後分別與所述第十二電阻的第一端和所述第十三電阻的第一端連接，所述第十三電阻的第二端接地，所述第十二電阻的第二端與V+信號端連接。
[0017]本發明的有益效果在於:
[0018]本發明在可攜式設備在使用電池的情況下，關機後設備的所有晶片均斷電，無任何晶片造成電池電量的損耗。相當於電池已取下，單獨放置，未接入任何電路；可攜式設備在關機後，即使很長時間不使用，也無需取下電池。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的結構示意框圖；
[0020]圖2是本發明中所述P溝道開關Q4和所述N溝道開關Q5的外圍組成電路圖；
[0021]圖3是本發明中所述P溝道開關Q3的外圍組成電路圖；
[0022]圖4是本發明中所述P溝道開關Ql和所述N溝道開關Q2的外圍組成電路圖；
[0023]圖5是本發明中所述N溝道開關Q6和所述開關SWl的外圍組成電路圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
[0025]如圖1所示，本發明一種便攜設備的電池電量保護電路，包括電壓檢測電路、電池充電電路、MCU、開關SW1、電壓轉化模塊、P溝道開關Q1、N溝道開關Q2、P溝道開關Q3、P溝道開關Q4、N溝道開關Q5和N溝道開關Q6，外部電源輸入+VIN分別與所述電壓檢測電路的第一端、所述P溝道開關Ql的第一輸入端、所述P溝道開關Q3的第二輸入端連接，所述電壓檢測電路的第二端分別與所述P溝道開關Ql的第二輸入端和所述MCU的第一輸入端連接，所述P溝道開關Ql的輸出端分別與P溝道開關Q3的輸出端、所述電池充電電路的輸入端和P溝道開關Q4的第一輸入端連接，所述電池充電電路的輸出端與電池的充電端連接，電池的電壓輸出端與所述P溝道開關Q3的第一輸入端連接，所述P溝道開關Q4的第二輸入端分別與所述MCU的輸出端、所述開關SWl的控制信號輸出端和外部電源輸入+VIN連接，所述P溝道開關Q4的輸出端與系統總電源的一端連接，系統總電源的另一端與所述電壓轉換模塊連接，所述電壓轉換模塊的輸出端與所述MCU的第三輸入端連接。
[0026]如圖2所示，所述P溝道開關Q4和所述N溝道開關Q5的外圍組成電路還包括第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第一二極體和第二二極體，V+信號端分別與所述P溝道開關Q4的第一引腳端、第二引腳端、第三引腳端和所述第四電阻的第一端連接，+Vdc信號端分別與所述P溝道開關Q4的第五引腳端、第六引腳端、第七引腳端和第八引腳端連接，所述P溝道開關Q4的第四引腳端分別與所述第四電阻的第二端和所述N溝道開關Q5的第三端連接，所述N溝道開關Q5的第二引腳端與所述第五電阻的第一端連接後接地，所述N溝道開關Q5的第一引腳端分別與所述第五電阻的第二端、所述第一二極體的第三引腳端和所述第二二極體的第三引腳端連接，所述第一二極體的第一引腳端與所述第六電阻的第一端連接，所述第六電阻的第二端與MCU_SW信號端連接，所述第一二極體的第二引腳端與所述第七電阻的第一端連接，所述第七電阻的第二端與KEY_SW信號端連接，所述第二二極體的第二引腳端與所述第八電阻的第一端連接，所述第八電阻的第二端與+VIN信號端連接。
[0027]如圖3所示，所述P溝道開關Q3的外圍組成電路還包括第三電阻和第十四電阻，V+信號端分別與所述P溝道開關Q3的第一引腳端、第二引腳端和第三引腳端連接，+VBAT信號端分別與所述P溝道開關Q3的第五引腳端、第六引腳端、第七引腳端和第八引腳端連接，所述P溝道開關Q3的第四引腳端與所述第三電阻的第一端連接，所述第三電阻的第二端分別與+VIN信號端、第十四電阻的第一端連接，第十四電阻的第二端與地連接。
[0028]如圖4所示，所述P溝道開關Ql和所述N溝道開關Q2的外圍組成電路還包括第一電阻和第二電阻，+VIN信號端分別與所述P溝道開關Ql的第五引腳端、第六引腳端、第七引腳端和第八引腳端連接，V+信號端分別與所述P溝道開關Ql的第一引腳端、第二引腳端、第三引腳端和所述第一電阻的第一端連接，所述第一電阻的第二端分別與所述第二電阻的第一端和所述P溝道開關Ql的第四引腳端連接，所述第二電阻的第二端與所述N溝道開關Q2的第三引腳端連接，所述N溝道開關Q2的第二引腳端接地，所述N溝道開關Q2的第一引腳端與+VIN_PG信號端連接。
[0029]如圖5所示，所述N溝道開關Q6和所述開關SWl的外圍組成電路還包括第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻和第一電容，+V_MCU信號端與所述第九電阻的第一端連接，所述第九電阻的第二端分別與MCU_SW#信號埠和所述N溝道開關Q6的第三引腳端連接，所述N溝道開關Q6的第二引腳端接地，N溝道開關Q6的第一引腳端分別與所述第一電容和所述第十電阻的第一端連接，所述第一電容的第二端接地，所述第十電阻的第二端分別與所述第十一電阻的第一端和KEY_SW信號端後經雙通道和所述開關SWl的第一端連接，所述開關SWl的第二端經雙通道後分別與所述第十二電阻的第一端和所述第十三電阻的第一端連接，所述第十三電阻的第二端接地，所述第十二電阻的第二端與V+信號端連接。
[0030]本發明中，+VIN為外部電源輸入電壓，V+為切換電壓(在+VIN存在的情況下，V+由+VIN流過Ql生成，在+VIN不存在的情況下，V+由+VBAT流過Q3生成)，+VBAT為電池的充電電壓(在+VIN存在的情況下，+VBAT由V+通過電池充電電路生成；在+VIN不存在的情況下，+VBAT有電池提供)，+Vdc為系統的源電壓(設備所有晶片所需的電均是+Vdc通過電壓模塊轉換而生成)，+V_MCU為控制晶片的電壓(由+Vdc通過DC-DC降壓轉換生成)。
[0031]+VIN_PG:電壓檢測電路的輸出信號(在有外部電壓輸入的情況下有效)。當外部輸入電壓在正常範圍內，則輸出+VIN_PG為高電平；當外部輸入電壓不正常時，則輸出+VIN_PG為低電平。當此信號為高時，Pmos Ql完全導通，MCU等待接收開關按鍵信號KEY_SW啟動設備開機指令。當此信號為低時，Pmos Ql不完全導通，同時MCU在任何情況下均不會啟動設備開機指令。
[0032]有外部電源輸入的情況下，Ql，Q4完全導通，Q3不導通，V+通過電池充電電路生成+BAT電壓給電池充電。同時+Vdc通過電壓轉換模塊生成+V_MCU給MCU晶片供電。若輸入電壓正常，MCU等待開關按鍵開、關機信號，啟動設備正常開、關機動作；若輸入電壓不正常，MCU會使開關按鍵開機信號失效，在任何情況下都不會啟動設備進入開機。
[0033]在無外部電源輸入、電池供電的情況下，Ql、Q4不導通，Q3完全導通，+VBAT通過Q3生成V+。當用戶輕觸機械按鍵SWl時，KEY_SW信號變為高，通過R7、D1、Q5使Q4暫時導通，V+通過Q4生成+Vdc，然後+Vdc通過電壓模塊生成+V_MCU給MCU供電。然後MCU發出高電平的MCU_SW信號，MCU_SW信號通過R6、D1、Q5使Q4持續導通，同時MCU啟動設備正常開機的指令，使設備進入正常工作狀態。關機時，MCU在最後的一步動作是將MCU_SW信號變為低電平，這樣Q4變為不導通，切斷+Vdc來源，設備所有的晶片全部斷電。
[0034]以上所述，僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同替換和改進，均應包含在本發明技術方案的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種便攜設備的電池電量保護電路，其特徵在於:包括電壓檢測電路、電池充電電路、MCU、開關SWl、電壓轉化模塊、P溝道開關Ql、N溝道開關Q2、P溝道開關Q3、P溝道開關Q4、N溝道開關Q5和N溝道開關Q6，外部電源輸入+VIN分別與所述電壓檢測電路的第一端、所述P溝道開關Ql的第一輸入端、所述P溝道開關Q3的第二輸入端連接，所述電壓檢測電路的第二端分別與所述P溝道開關Ql的第二輸入端和所述MCU的第一輸入端連接，所述P溝道開關Ql的輸出端分別與P溝道開關Q3的輸出端、所述電池充電電路的輸入端和P溝道開關Q4的第一輸入端連接，所述電池充電電路的輸出端與電池的充電端連接，電池的電壓輸出端與所述P溝道開關Q3的第一輸入端連接，所述P溝道開關Q4的第二輸入端分別與所述MCU的輸出端、所述開關SWl的控制信號輸出端和外部電源輸入+VIN連接，所述P溝道開關Q4的輸出端與系統總電源的一端連接，系統總電源的另一端與所述電壓轉換模塊連接，所述電壓轉換模塊的輸出端與所述MCU的第三輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的一種便攜設備的電池電量保護電路，其特徵在於:所述P溝道開關Q4和所述N溝道開關Q5的外圍組成電路還包括第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第一二極體和第二二極體，V+信號端分別與所述P溝道開關Q4的第一引腳端、第二引腳端、第三引腳端和所述第四電阻的第一端連接，+Vdc信號端分別與所述P溝道開關Q4的第五引腳端、第六引腳端、第七引腳端和第八引腳端連接，所述P溝道開關Q4的第四引腳端分別與所述第四電阻的第二端和所述N溝道開關Q5的第三端連接，所述N溝道開關Q5的第二引腳端與所述第五電阻的第一端連接後接地，所述N溝道開關Q5的第一引腳端分別與所述第五電阻的第二端、所述第一二極體的第三引腳端和所述第二二極體的第三引腳端連接，所述第一二極體的第一引腳端與所述第六電阻的第一端連接，所述第六電阻的第二端與MCU_SW信號端連接，所述第一二極體的第二引腳端與所述第七電阻的第一端連接，所述第七電阻的第二端與KEY_SW信號端連接，所述第二二極體的第二引腳端與所述第八電阻的第一端連接，所述第八電阻的第二端與+VIN信號端連接。
3.根據權利要求1所述的一種便攜設備的電池電量保護電路，其特徵在於:所述P溝道開關Q3的外圍組成電路還包括第三電阻和第十四電阻，V+信號端分別與所述P溝道開關Q3的第一引腳端、第二引腳端和第三引腳端連接，+VBAT信號端分別與所述P溝道開關Q3的第五引腳端、第六引腳端、第七引腳端和第八引腳端連接，所述P溝道開關Q3的第四引腳端與所述第三電阻的第一端連接，所述第三電阻的第二端分別與+VIN信號端、第十四電阻的第一端連接，第十四電阻的第二端與地連接。
4.根據權利要求1所述的一種便攜設備的電池電量保護電路，其特徵在於:所述P溝道開關Ql和所述N溝道開關Q2的外圍組成電路還包括第一電阻和第二電阻，+VIN信號端分別與所述P溝道開關Ql的第五引腳端、第六引腳端、第七引腳端和第八引腳端連接，V+信號端分別與所述P溝道開關Ql的第一引腳端、第二引腳端、第三引腳端和所述第一電阻的第一端連接，所述第一電阻的第二端分別與所述第二電阻的第一端和所述P溝道開關Ql的第四引腳端連接，所述第二電阻的第二端與所述N溝道開關Q2的第三引腳端連接，所述N溝道開關Q2的第二引腳端接地，所述N溝道開關Q2的第一引腳端與+VIN_PG信號端連接。
5.根據權利要求1所述的一種便攜設備的電池電量保護電路，其特徵在於:所述N溝道開關Q6和所述開關SWl的外圍組成電路還包括第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻和第一電容，+V_MCU信號端與所述第九電阻的第一端連接，所述第九電阻的第二端分別與MCU_SW#信號埠和所述N溝道開關Q6的第三引腳端連接，所述N溝道開關Q6的第二引腳端接地，N溝道開關Q6的第一引腳端分別與所述第一電容和所述第十電阻的第一端連接，所述第一電容的第二端接地，所述第十電阻的第二端分別與所述第十一電阻的第一端和KEY_SW信號端後經雙通道和所述開關SWl的第一端連接，所述開關SWl的第二端經雙通道後分別與所述第十二電阻的第一端和所述第十三電阻的第一端連接，所述第十三電阻的第二端接地，所述第十二電阻的第二端與V+信號端連接。
【文檔編號】H02J7/00GK104485699SQ201410649942
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】肖文海 申請人:武漢市升虹雷射投影科技有限公司