一种便携式设备的电源系统论文和设计-田志泉

全文摘要

本实用新型公开了一种便携式设备的电源系统，涉及充电电源电路领域，包括用于对外界供电电源进行选择的输入选择电路，输入选择电路连接有锂电池充电管理电路，锂电池充电管理电路连接有电池稳压电路和外接电源稳压电路；输入选择电路包括PMOS管Q1，PMOS管Q1引脚1连接供电电源，引脚2连接USB接口，供电电源连接有二极管D1，PMOS管Q1引脚3和二极管D1共同连接后连接锂电池充电管理电路。本系统可广泛应用于各种便携式设备，有较强的实用性和较好的市场前景。

主设计要求

1.一种便携式设备的电源系统，其特征在于，包括用于对外界供电电源进行选择的输入选择电路，所述输入选择电路连接有锂电池充电管理电路，所述锂电池充电管理电路连接有电池稳压电路和外接电源稳压电路；所述输入选择电路包括PMOS管Q1，PMOS管Q1引脚1连接供电电源，引脚2连接USB接口，供电电源连接有二极管D1，PMOS管Q1引脚3和二极管D1共同连接后连接锂电池充电管理电路。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种便携式设备的电源系统，其特征在于，所述锂电池充电管理电路包括与PMOS管Q1连接的电阻R1、电容C9和芯片U1，电阻R1分别连接有发光二极管LED1、LED2，发光二极管LED1连接芯片U1引脚6，发光二极管LED2连接芯片U2引脚7，电容C9、芯片U1引脚3均连接GND，芯片U1引脚2连接电阻R4后连接GND，芯片U1引脚1分别连接电容C7、GND，芯片U1引脚5分别连接电容C7和电池BT1，电池BT1另一端连接GND，芯片U1引脚4、8共同连接后连接电容C9。

3.根据权利要求2所述的一种便携式设备的电源系统，其特征在于，所述外接电源稳压电路包括与芯片U1引脚4连接的电容C1、C3和芯片U2，电容C3连接芯片U2引脚3，芯片U2引脚2分别连接电容C2、C4，电容C1、C2、C3、C4和芯片U2引脚2共同连接后连接GND，电容C2还连接接头J2。

4.根据权利要求2或3所述的一种便携式设备的电源系统，其特征在于，所述电池稳压电路包括分别与电池BT1连接的电容C8、芯片U3，电容C8连接电阻R3后连接电容C6，芯片U3引脚1连接电池BT1，引脚2连接GND，引脚3连接电容C8，引脚5与电容C6共同连接后连接接头J2。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及充电电源电路领域，具体涉及一种便携式设备的电源系统。

背景技术

由于如手机等信息存储量大、体积小、携带方便的便携式设备的发展，人们对于手机等便携式设备的电量需求也越来越高。为了使便携式设备能更好地便于用户使用，如带电时间长，目前，大多数便携式设备都同时配有大容量的锂电子电池。

在现在电池技术没有很大突破的情况下，为便于便携式设备充电，目前大多数便携式设备都同时配有恒流恒压型锂电池充电电路(便携式设备充电电源)，其充电原理是首先给外部电流适配器充电，再由外部电流适配器按照恒流恒压的方式通过内置的锂电池充电电路给便携式设备的电池充电，这种充电方式有以下缺点：1、易损耗外部电流适配器内置锂电池的寿命。2、充电途径单一，只能按照厂家提供的模式进行充电。而目前随着计算机标准化的飞速发展，USB电缆接口随处可见，且USB电缆接口输出的电压固定为直流5V电源，无法根据待充电设备的不同而有所改变，所以，如果能够充分利用USB电缆的电源给便携式设备充电，即省去了外部直流适配器，节约了成本，简化了操作，又可以增加便携式设备充电方式，充电更灵活。3、充电电流固定不可改变，不能根据系统状态和不同的充电途径智能地改变充电电流。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为解决现有便携式设备充电电源充电途径单一、充电电流固定不变导致其通用性差的问题，提供了一种便携式设备的电源系统。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种便携式设备的电源系统，包括用于对外界供电电源进行选择的输入选择电路，所述输入选择电路连接有锂电池充电管理电路，所述锂电池充电管理电路连接有电池稳压电路和外接电源稳压电路；所述输入选择电路包括PMOS管Q1，PMOS管Q1引脚1连接供电电源，引脚2连接USB接口，供电电源连接有二极管D1，PMOS管Q1引脚3和二极管D1共同连接后连接锂电池充电管理电路。

进一步地，所述锂电池充电管理电路包括与PMOS管Q1连接的电阻R1、电容C9和芯片U1，电阻R1分别连接有发光二极管LED1、LED2，发光二极管LED1连接芯片U1引脚6，发光二极管LED2连接芯片U2引脚7，电容C9、芯片U1引脚3均连接GND，芯片U1引脚2连接电阻R4后连接GND，芯片U1引脚1分别连接电容C7、GND，芯片U1引脚5分别连接电容C7和电池BT1，电池BT1另一端连接GND，芯片U1引脚4、8共同连接后连接电容C9。

进一步地，所述外接电源稳压电路包括与芯片U1引脚4连接的电容C1、C3和芯片U2，电容C3连接芯片U2引脚3，芯片U2引脚2分别连接电容C2、C4，电容C1、C2、C3、C4和芯片U2引脚2共同连接后连接GND，电容C2还连接接头J2。

进一步地，所述电池稳压电路包括分别与电池BT1连接的电容C8、芯片U3，电容C8连接电阻R3后连接电容C6，芯片U3引脚1连接电池BT1，引脚2连接GND，引脚3连接电容C8，引脚5与电容C6共同连接后连接接头J2。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，由输入选择电路根据是否有外接电源，选择由外接电源供电或者锂电池供电。外接电源供电中，提供了USB接口外接其他电子设备供电以及电源适配器外接市电供电两种方式，以适应不同的供电环境，当两者共同存在时，电源适配器具有优先权。

2、本实用新型中，系统为一种通用性较强、成本低廉的便携式设备的电源系统，使用外部可编程电路对所设计电路进行控制。采用外接电源供电，也可由内置锂电池供电，系统最终输出电压均为3V，系统可广泛应用于各种便携式设备，有较强的实用性和较好的市场前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的整体电路图；

图2为本实用新型的输入选择电路图；

图3为本实用新型的锂电池充电管理电路图；

图4为本实用新型的外接电源稳压电路图；

图5为本实用新型的电池稳压电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实用新型较佳实施例提供的一种便携式设备的电源系统，如图1所示，包括用于对外界供电电源进行选择的输入选择电路，输入选择电路连接有锂电池充电管理电路，锂电池充电管理电路连接有电池稳压电路和外接电源稳压电路。如图2所示，输入选择电路包括PMOS管Q1，PMOS管Q1引脚1连接供电电源，引脚2连接USB接口，供电电源连接有二极管D1，PMOS管Q1引脚3和二极管D1共同连接后连接锂电池充电管理电路。

如图3所示，锂电池充电管理电路包括与PMOS管Q1连接的电阻R1、电容C9和芯片U1，电阻R1分别连接有发光二极管LED1、LED2，发光二极管LED1连接芯片U1引脚6，发光二极管LED2连接芯片U2引脚7，电容C9、芯片U1引脚3均连接GND，芯片U1引脚2连接电阻R4后连接GND，芯片U1引脚1分别连接电容C7、GND，芯片U1引脚5分别连接电容C7和电池BT1，电池BT1另一端连接GND，芯片U1引脚4、8共同连接后连接电容C9。

如图4所示，外接电源稳压电路包括与芯片U1引脚4连接的电容C1、C3和芯片U2，电容C3连接芯片U2引脚3，芯片U2引脚2分别连接电容C2、C4，电容C1、C2、C3、C4和芯片U2引脚2共同连接后连接GND，电容C2还连接接头J2。

如图5所示，电池稳压电路包括分别与电池BT1连接的电容C8、芯片U3，电容C8连接电阻R3后连接电容C6，芯片U3引脚1连接电池BT1，引脚2连接GND，引脚3连接电容C8，引脚5与电容C6共同连接后连接接头J2。

本系统的工作原理如下：由输入选择电路选择外接电源的供电方式，包括USB接口外接其他电子设备供电以及电源适配器外接市电供电两种方式，电源输入的电压值为4.5-6V。有外接电源时，直接经3.3V稳压器稳压后输出，如果电池电量不足时，同时通过锂电池充电管理电路对锂电池进行充电。没有外接电源时，由锂电池供电，经3.3V低压差线性稳压器稳压后输出。输入选择电路根据是否有外接电源，选择由外接电源供电或者锂电池供电。本系统中采用USB接口外接其他电子设备供电以及电源适配器外接市电供电两种方式，以适应不同的供电环境，当两者共同存在时，电源适配器具有优先权。

只有电源适配器供电时，PMOS管截止，输入电压经二极管D1降压后，给后级电路供电，二极管D1采用肖特基二极管，导通压降约为0.3V。只有USB供电时，PMOS管导通，二极管D1用于防止USB接口通过电阻R2消耗电能。两者同时存在时，PMOS管截止，电源适配器输入电压经二极管D1降压后，给后级电路供电。

锂电池充电管理电路中芯片U1采用CN3052锂电池充电芯片，CN3052可以对单节锂电池进行恒流或恒压充电，只需要极少的外围元器件，可编程设定充电电流，恒压充电电压为4.2V，精度可达1％，并且符合USB总线技术规范，非常适合于便携式应用的领域。CE为芯片的使能端，高电平有效。绿色LED用于指示电池是否处于故障状态，红色LED用于指示是否处于充电状态。本系统中，TEMP管脚接到地，未使用温度检测功能；电阻R4用于设定恒流充电电流，电阻R4为10KΩ，充电电流为180mA。

因锂电池电量不同时，输出电压可在大约3.5-4.3V之间变动，采用低压差线性稳压器(LDO)对电池输出电压进行稳压，经稳压后输出恒定的3.3V电压，本实施例中，芯片U3采用TPS76333稳压芯片，只需极少的外围元件，使用方便，此稳压芯片最大可输出150mA电流。

因电池供电时，经LDO电路稳压后，输出电流有限，当有外接电源时，稳压方式采用SPX1117-3.3V稳压器进行稳压，输出电流可达800mA。交流电经过整流可以变成直流电，但是它的电压是不稳定的：供电电压的变化或用电电流的变化，都能引起电源电压的波动。要获得稳定不变的直流电源，还必须再增加稳压电路。

本系统为一种通用性较强、成本低廉的便携式设备的电源系统，使用外部可编程电路对所设计电路进行控制。采用外接电源供电，也可由内置锂电池供电，系统最终输出电压均为3V，系统可广泛应用于各种便携式设备，有较强的实用性和较好的市场前景。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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