一種具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元，包括被測電源，微控制單元，計量管理電路以及顯示單元，所述微控制單元通過第一I2C總線與所述計量管理電路相連接，所述微控制單元通過第二I2C總線與所述顯示單元相連接，其中微控制單元被配置為讀取計量管理電路中關(guān)于被測電源的剩余容量信息，并且將上述被測電源的信息發(fā)送至顯示單元；計量管理電路被配置為對被測電源的剩余容量進(jìn)行實(shí)時計量；顯示單元被配置為實(shí)時顯示被測電源的剩余容量。本實(shí)用新型所涉及的具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時顯示被測電源的剩余容量的功能。
【專利說明】—種具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及移動電源剩余容量的計量技術(shù)，尤其涉及一種具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對于移動電源的剩余容量的計量大多采用的解決方案是對移動電源的電壓進(jìn)行采樣，但是當(dāng)外接負(fù)載較大時，移動電源的內(nèi)部的壓降會很大，使得移動電源的輸出采樣電壓會變得很低。而且就市場上的移動電源電量顯示部分而言，主要有以下兩種顯示方式:
[0003](I)采用多個LED顯示剩余容量，每一個LED燈代表一定比例的容量；
[0004](2)采用IXD屏顯示剩余電量百分比。
[0005]因此當(dāng)外接負(fù)載較大時，移動電源的輸出采樣電壓會瞬間變得很低，上述顯示方式出現(xiàn)顯示跳變的情況，導(dǎo)致用戶認(rèn)為不能精確的顯示出所述移動電源的實(shí)際剩余容量。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元，實(shí)現(xiàn)實(shí)時顯示被測電源的剩余容量的功能。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出了一種具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元，包括被測電源，微控制單元，計量管理電路以及顯示單元，所述微控制單元通過第一 I2C總線與所述計量管理電路相連接，所述微控制單元通過第二 I2C總線與所述顯示單元相連接，其中
[0008]計量管理電路，被配置為對被測電源的剩余容量進(jìn)行實(shí)時計量；
[0009]微控制單元，被配置為讀取計量管理電路中關(guān)于被測電源的剩余容量信息，并且將上述被測電源的信息發(fā)送至顯示單元；
[0010]顯示單元，被配置為實(shí)時顯示被測電源的剩余容量。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果在于通過上述具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元，實(shí)現(xiàn)實(shí)時顯示被測電源的剩余容量的功能。
[0012]優(yōu)選的是，還包括保護(hù)板電路，該電路與被測電源相連接，被配置為保護(hù)被測電源。
[0013]優(yōu)選的是，還包括降壓充電電路和第一升壓輸出電路，上述電路連接于所述微控制單元與被測電源之間，其中降壓充電電路被配置為將外接電源的電壓降低至適合被測電源的電壓并對被測電源進(jìn)行充電；第一升壓輸出電路被配置為將被測電源的電壓進(jìn)行升壓輸出。
[0014]優(yōu)選的是，還包括第二升壓輸出電路，該電路連接于所述微控制單元與被測電源之間，被配置為將被測電源的電壓進(jìn)行升壓輸出。
[0015]優(yōu)選的是，所述第一升壓輸出電路輸出5V電壓，2.1A電流；所述第二升壓輸出電路輸出5V電壓，1.0A電流。
[0016]優(yōu)選的是，還包括穩(wěn)壓電路，該電路連接于所述微控制單元與被測電源之間，被配置為將被測電源的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓后輸出至所述微控制單元。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的微控制單元所用芯片的示意圖。
[0019]圖3示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的保護(hù)板電路圖。
[0020]圖4示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的計量管理電路圖。
[0021]圖5示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的降壓充電電路圖。
[0022]圖6示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的第一升壓輸出電路圖。
[0023]圖7示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的第二升壓輸出電路圖。
[0024]圖8示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的穩(wěn)壓電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說明。
[0026]如圖1所示，依照本實(shí)用新型所涉及的具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元包括微控制單元10，保護(hù)板電路20，計量管理電路30，降壓充電電路和第一升壓輸出電路40，第二升壓輸出電路50，穩(wěn)壓電路60，顯示單元70以及被測電源BAT。其中降壓充電電路和第一升壓輸出電路40包括降壓充電電路401和第一升壓輸出電路402。保護(hù)板電路20,計量管理電路30,降壓充電電路和第一升壓輸出電路40,第二升壓輸出電路50和穩(wěn)壓電路60均連接至被測電源BAT的正極，即B+。并且計量管理電路30，降壓充電電路和第一升壓輸出電路40，第二升壓輸出電路50，穩(wěn)壓電路60和顯示單元70還分別將相應(yīng)接口連接至微控制單元10。
[0027]圖2示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的微控制單元所用芯片的示意圖。將控制芯片Ul中的對應(yīng)引腳與其他電路中的對應(yīng)引腳相連接，實(shí)現(xiàn)控制其他電路動作的目的?？刂菩酒琔l采用MC81F4316，將微控制單元10中控制芯片Ul中的SDAl和SCLl引腳與計量管理電路30中的SDAl和SCLl引腳相連接；將控制芯片Ul中的SCLK、SDATA,OUT-ENl、VIN、CHG和IN-OFF引腳與降壓充電電路和第一升壓輸出電路40中SCLK、SDATA、OUT-ENl、VIN、CHG和IN-OFF端相連接；將控制芯片Ul中的0UT-EN2引腳與第二升壓輸出電路50中的0UT-EN2端相連接；將控制芯片Ul中的VDDl引腳與穩(wěn)壓電路60中的VDDl端相連接；將控制芯片Ul中的SDA2和SCL2引腳連接至顯示單元70 ;將控制芯片Ul中的SW引腳連接按鍵SI進(jìn)而接地。
[0028]圖3示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的保護(hù)板電路圖。保護(hù)芯片U2采用精工的S-8261，所述芯片的VDD引腳接至被測電源BAT的正極B+，所述保護(hù)芯片U2的第一輸出引腳Dout經(jīng)第一 MOS管Ql接至被測電源BAT的負(fù)極B-，所述保護(hù)芯片U2的第三輸出引腳Cout經(jīng)第二 MOS管Q2接至計量管理芯片U3的SRP引腳。所述保護(hù)板電路20對被測電源BAT進(jìn)行充放電保護(hù)。當(dāng)對被測電源BAT充電或者被測電源BAT對外放電時，并且在微控制單元10及相關(guān)電路失效后，此保護(hù)板電路20可以保護(hù)被測電源BAT的電芯，所述保護(hù)芯片U2通過VDD引腳檢測當(dāng)前被測電源電芯的電壓，即B+的電壓，充電時，充電電壓不會超過電芯的最高電壓，即當(dāng)電芯電壓超過設(shè)置的最大值電壓，如4.3V時，所述保護(hù)芯片U2會將第二 MOS管Q2斷開，使得外部電源不能繼續(xù)給電芯充電；放電時，放電電壓也不會低于電芯的最低電壓，即當(dāng)電芯電壓低于設(shè)置的最小值電壓，如2.4V時，所述保護(hù)芯片U2會將第一 MOS管Ql斷開，使得電芯不能繼續(xù)對外放電，最終實(shí)現(xiàn)了防止因?yàn)檫^充電或者過放電引起電芯爆炸或者自燃的目的。
[0029]圖4示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的計量管理電路圖。計量管理芯片U3采用臺灣芯傳的SP2541，所述計量管理電路是所述芯片U3的典型應(yīng)用電路，其中BAT引腳接至被測電源BAT的正極B+，SRN引腳和SRP引腳分別接到第一電阻Rl的兩端，并且SRN引腳接地，SRP引腳接至B-。具體計量原理是通過實(shí)時采樣第一電阻Rl兩端的電壓值，根據(jù)歐姆定律I=U/R1換算出電流，該電流即為當(dāng)前對被測電源電芯充電的電流或者當(dāng)前被測電源電芯對外放電的電流；運(yùn)用時間累積的算法來計算外部給被測電源電芯充了多少電，或者被測電源電芯對外放了多少電，對于測試階段的移動電源而言，所述計量管理芯片U3只需要一個完整的充放電循環(huán)就能獲得該電源的實(shí)際容量，進(jìn)而使得該電源在以后的使用過程中，通過所述計量管理芯片U3能夠?qū)崟r獲得該電源的剩余容量。同時，所述計量管理芯片U3將當(dāng)前被測電源的實(shí)時剩余容量通過其I2C通訊接口 SDA1，SCLl傳送到微控制單元10。
[0030]圖5示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的降壓充電電路圖。降壓充電芯片U4采用德州儀器的BQ24195，該芯片具有較低的電源通道阻抗，從而減少被測電源的充電時間和延長其放電時間。所述降壓充電電路401是所述芯片U4的典型應(yīng)用電路，其中SCLK、SDATA, VIN、CHG 和 IN-OFF 端與微控制單元 10 中 SCLK、SDATA, VIN、CHG 和 IN-OFF 引腳相連接，該電路的輸入端在充電時接至外部MICRO USB的I腳和5腳，接收所述MICRO USB的5V/1.5A輸入，該電路的A+、A-、C+和C-區(qū)間的電路與第一升壓輸出電路402中對應(yīng)區(qū)間的電路是完全一致的，所述降壓充電芯片U4的BAT引腳接至被測電源BAT的正極B+。所述降壓充電電路401從VIN端引出第四電阻R4以及第五電阻R5接地，從IN-OFF端引出第二電阻R2接至第四電阻R4和第五電阻R5的中點(diǎn)，進(jìn)而通過第三電阻R3接至第三三極管Q3的基極，所述第三三極管Q3的發(fā)射極接地，集電極接至第四MOS管Q4的柵極，所述第四MOS管Q4的漏極接至VIN端，源極接至降壓充電芯片U4的VBUS引腳，并且在第三三極管Q3的集電極與第四MOS管Q4的源極之間連接第六電阻R6，所述第四MOS管Q4是P溝道MOS管。具體在進(jìn)行降壓充電時，該電路的輸入端接至外部MICRO USB的I腳和5腳，接收5V輸入，即VIN端為5V，此時控制芯片Ul的CHG引腳檢測到高電平，使得控制芯片Ul通過SCLK和SDATA引腳控制降壓充電芯片U4開始動作進(jìn)行降壓充電，并且IN-OFF端為高電平，使得第三三極管Q3導(dǎo)通，進(jìn)而使得第四MOS管Q4導(dǎo)通，所以VIN端的5V電壓能夠傳輸?shù)浇祲撼潆娦酒琔4的VBUS引腳進(jìn)行降壓處理，通過降壓充電芯片U4將外接5V電壓降至被測電源所需要的4.2V電壓并對被測電源進(jìn)行充電。當(dāng)該電路不工作時，即輸入端不接至外部MICROUSB的I腳和5腳時，為了防止被測電源電壓的倒灌，IN-OFF端為低電平，使得第三三極管Q3截止，進(jìn)而使得第六電阻R6兩端的電位幾乎一致，從而第四MOS管Q4也截止，實(shí)現(xiàn)了防止被測電源電壓的倒灌的目的。
[0031]圖6示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的第一升壓輸出電路圖。所述降壓充電芯片U4也具有升壓輸出的功能，將被測電源的3.7V電壓升壓至5V輸出，因此本電路中的A+、A-、C+和C-區(qū)間與降壓充電電路401中的對應(yīng)區(qū)間共用，從所述降壓充電芯片U4的PMID引腳引出端口外接USB A的I腳，TSl和TS2引腳經(jīng)電阻接地，第七電阻R7的一端接地，其另一端經(jīng)第八電阻R8和第九電阻R9接至微控制單元10的OUT-ENl引腳，并且第五MOS管Q5的柵極連接至第八電阻R8和第九電阻R9之間，第五MOS管Q5的源極連接至第七電阻R7和第八電阻R8之間，從其漏極引出端口外接USB A的4腳，并且在第五MOS管Q5的漏極和降壓充電芯片U4的PMID引腳之間連接第十三電阻R13和第十四電阻R14，第十五電阻R15和第十六電阻R16與上述兩電阻并聯(lián)，從第十三電阻R13和第十四電阻R14的中點(diǎn)引出端口外接USB A的D-，從第十五電阻Rl5和第十六電阻R16的中點(diǎn)引出端口外接USB A的D+。當(dāng)被測電源放電時，將USB A的引腳與本電路的對應(yīng)端口相連接，通過短按微控制單元10中的按鍵SI，給控制芯片Ul 一個低電平，使得控制芯片Ul通過SCLK和SDATA引腳控制降壓充電芯片U4開始動作進(jìn)行升壓輸出，并且此時控制芯片Ul中的OUT-ENl是高電平，使第五MOS管Q5導(dǎo)通形成輸出回路，輸出電壓5V，電流2.1A。當(dāng)再次短按微控制單元10中的按鍵SI時，可使得第五MOS管Q5截止，該電路不再升壓輸出。
[0032]圖7示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的第二升壓輸出電路圖。本電路的升壓芯片U5采用遠(yuǎn)翔的FP6291，該芯片U5可以起到輸出限流的作用。所述第二升壓輸出電路是所述升壓芯片U5的典型應(yīng)用電路，其VCC引腳接至被測電源BAT的正極B+，LX引腳經(jīng)第一二極管Dl引出端口外接USB B的I腳，第十電阻RlO的一端接地，其另一端經(jīng)第十一電阻RlI和第十二電阻R12接至微控制單元10的0UT-EN2引腳，并且第六MOS管Q6的柵極連接至第十一電阻Rll和第十二電阻R12之間，第六MOS管Q6的源極連接至第十電阻RlO和第十一電阻Rll之間，從其漏極引出端口外接USB B的4腳。當(dāng)被測電源放電時，將USB B的引腳與本電路的對應(yīng)端口相連接，通過短按微控制單元10中的按鍵SI，給控制芯片Ul 一個低電平，使得控制芯片Ul將0UT-EN2置成高電平，使第六MOS管Q6導(dǎo)通形成輸出回路，輸出電壓5V，電流1A。當(dāng)再次短按微控制單元10中的按鍵SI時，可使得第六MOS管Q6截止，該電路不再升壓輸出。
[0033]圖8示出了本實(shí)用新型所涉及的計量管理電路的穩(wěn)壓電路圖。該穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓芯片U6采用XC6206，其IN引腳接至被測電源BAT的正極B+，VDDl端連接至微控制單元
10。本電路對被測電源的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，形成3.0V電壓對微控制單元10的控制芯片Ul進(jìn)行供電。
[0034]顯示單元70采用LCD12864液晶屏，通過I2C協(xié)議實(shí)時從微控制單元10中獲取被測電源的信息進(jìn)行顯示。
[0035]本實(shí)用新型所涉及的具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時顯示被測電源的剩余容量的功能，不會出現(xiàn)顯示的跳變，并且能夠?qū)Ρ粶y電源的充放電電路進(jìn)行管理。
【權(quán)利要求】
1.一種具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元，其特征在于:包括被測電源，微控制單元，計量管理電路以及顯示單元，所述微控制單元通過第一 I2C總線與所述計量管理電路相連接，所述微控制單元通過第二 I2C總線與所述顯示單元相連接，其中 計量管理電路，被配置為對被測電源的剩余容量進(jìn)行實(shí)時計量； 微控制單元，被配置為讀取計量管理電路中關(guān)于被測電源的剩余容量信息，并且將上述被測電源的信息發(fā)送至顯示單元； 顯示單元，被配置為實(shí)時顯示被測電源的剩余容量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元，其特征在于:還包括保護(hù)板電路，該電路與被測電源相連接，被配置為保護(hù)被測電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元，其特征在于:還包括降壓充電電路和第一升壓輸出電路，上述電路連接于所述微控制單元與被測電源之間，其中降壓充電電路被配置為將外接電源的電壓降低至適合被測電源的電壓并對被測電源進(jìn)行充電；第一升壓輸出電路被配置為將被測電源的電壓進(jìn)行升壓輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元，其特征在于:還包括第二升壓輸出電路，該電路連接于所述微控制單元與被測電源之間，被配置為將被測電源的電壓進(jìn)行升壓輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元，其特征在于:所述第一升壓輸出電路輸出5V電壓，2.1A電流；所述第二升壓輸出電路輸出5V電壓，1.0A電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有實(shí)時顯示剩余容量的計量管理電路的電源單元，其特征在于:還包括穩(wěn)壓電路，該電路連接于所述微控制單元與被測電源之間，被配置為將被測電源的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓后輸出至所述微控制單元。
【文檔編號】G01R31/36GK203587777SQ201320686617
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】曾金輝 申請人:深圳市迪比科電子科技有限公司