實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置，包括USB輸入接口、USB輸出接口、電池、按鍵單元以及控制單元。控制單元包括工作狀態(tài)檢測模塊、按鍵信號檢測模塊以及按鍵檢測使能信號產(chǎn)生模塊。工作狀態(tài)檢測模塊通過對USB輸入接口的檢測判斷外接電源未連接，電源管理裝置處于待機狀態(tài)并關閉控制單元。按鍵檢測使能信號產(chǎn)生模塊根據(jù)控制信號及按鍵單元的觸發(fā)信號產(chǎn)生相應的使能信號，觸發(fā)該按鍵信號檢測模塊的啟動并在一預設時間段內(nèi)保持該按鍵信號檢測模塊處于工作狀態(tài)。按鍵信號檢測模塊響應使能信號并根據(jù)按鍵觸發(fā)信號控制電源管理裝置執(zhí)行相應功能。利用本發(fā)明，實現(xiàn)了在待機時保持零電流，從而延長電池待機時間。
【專利說明】實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電源控制電路【技術領域】，尤其是涉及一種實現(xiàn)零待機電流的電源管理
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的便攜式充電電源通常集充電和供電于一體，可以給手機等數(shù)碼設備隨時隨地充電，且該充電電源一般由鋰電池或干電池作為儲電單元，其內(nèi)置的電池具有普通電池電量的3飛倍以上，同時本身也可以通過外部電源為自身的儲電單元進行充電。
[0003]由于充電電源的操作一般是通過按鍵控制，因此即使再待機時，控制芯片也需要實時檢測按鍵的操作，這就需要消耗一定的電量；另外，在充電電源的系統(tǒng)本身有一些從電源到地之間的電阻通路，這也需要消耗一定的電量。因此，由于上述原因，充電電源在待機狀態(tài)消耗電量而縮短了使用時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置，從而解決了充電電源在待機狀態(tài)下實現(xiàn)零電量消耗而延長使用時間的技術問題。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提出了一種實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置，包括USB輸入接口、USB輸出接口、電池、按鍵單元以及控制單元，該USB輸入接口和USB輸出接口分別用于連接外接電源及待充電設備，該控制單元包括工作狀態(tài)檢測模塊、按鍵信號檢測模塊以及按鍵檢測 使能信號產(chǎn)生模塊。
[0006]該工作狀態(tài)檢測模塊用于通過對該USB輸入接口的檢測判斷外接電源未與該USB輸入接口連接時確定該電源管理裝置處于待機狀態(tài)以及產(chǎn)生相應的控制信號，觸發(fā)該控制豐吳塊關閉。
[0007]該按鍵檢測使能信號產(chǎn)生模塊連接在該按鍵單元與該按鍵信號檢測模塊之間，用于根據(jù)該控制信號以及檢測到的該按鍵單元產(chǎn)生的觸發(fā)信號產(chǎn)生相應的使能信號，觸發(fā)該按鍵信號檢測模塊的啟動并在一預設時間段內(nèi)保持該按鍵信號檢測模塊處于工作狀態(tài)。以及
該按鍵信號檢測模塊，用于響應該按鍵檢測使能信號產(chǎn)生模塊的控制并根據(jù)該按鍵單元產(chǎn)生的觸發(fā)信號控制該電源管理裝置執(zhí)行相應功能。
[0008]進一步地，所述按鍵檢測使能信號產(chǎn)生模塊包括施密特觸發(fā)器、反相器、延遲電路、Rs觸發(fā)器以及或門電路，其中，所述施密特觸發(fā)器的輸入端與一電阻連接，輸出端與所述反相器的輸入端以及延遲電路的輸入端連接，所述或門電路的第一輸入端與所述延遲電路的輸出端連接，第二輸入端與所述工作狀態(tài)檢測模塊的輸出端連接，所述RS觸發(fā)器的S端與所述反相器的輸出端連接，R端與所述或門電路的輸出端連接，Q端用于輸出所述使能信號。
[0009]進一步地，所述控制單元還包括電量檢測模塊，通過第一、二、三、四開關管分別與一發(fā)光元件連接，并根據(jù)檢測到的所述電池電量分別控制第一、二、三、四開關管的狀態(tài)，從而控制對應的發(fā)光元件點亮或閃爍以對應顯示相應的電池電量。
[0010]進一步地，所述控制單元還包括充電控制模塊，通過第五開關管與所述電量檢測模塊連接，其中，所述第五開關管的第一端與所述升壓環(huán)路控制模塊連接，第二端通過一電阻與所述升壓環(huán)路控制模塊連接，所述電阻接地。
[0011 ] 進一步地，所述控制單元還包括照明控制模塊，通過一開關單元與一發(fā)光元件連接，用于響應所述按鍵信號檢測模塊的控制開啟所述開關單元以點亮所述發(fā)光元件。
[0012]進一步地，第六開關管連接在所述USB輸出接口與所述工作狀態(tài)檢測模塊之間。
[0013]本發(fā)明實施例通過提供一種實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置，通過按鍵檢測使能信號產(chǎn)生模塊在電源管理裝置處于待機狀態(tài)時根據(jù)按鍵觸發(fā)信號啟動按鍵信號檢測模塊并在一預設時間段內(nèi)保持該按鍵信號檢測模塊處于工作狀態(tài)，從而根據(jù)按鍵觸發(fā)信號控制該電源管理裝置執(zhí)行相應功能，實現(xiàn)了在待機時保持零電流，從而延長電池待機時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]附圖1為本發(fā)明實施例中的實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置的電路圖；
附圖2為圖1所示的實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置的控制單元的功能模塊連接示意
圖；
圖3為圖1所示的實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置的按鍵檢測使能信號產(chǎn)生模塊的電路連接示意圖；
圖4為圖3所示的按鍵信號檢測模塊產(chǎn)生信號的波形示意圖。
【具體實施方式】
[0015]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互結合，下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0016]請同時參考圖1和圖2，本發(fā)明的實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置的電路圖，該電源管理裝置10包括USB輸入接口 10UUSB輸出接口 102、電池103、按鍵單元104以及控制單元 20。該控制單元 20 包括管腳 VCC、LI?L4、LED、KEY、GND, STB、VFB, EXT、LX、BTP、CH_EXT以及CE，其中，VCC為電源管腳及電池103充電輸入管腳。Lf L4為電池電量顯示管腳，每個管腳對應外接一 LED燈105?108。LED為照明管腳，用于外接高亮度LED燈109。KEY為按鍵控制管腳，與按鍵單元104連接，GND為接地管腳。LX用于連接電流采樣電阻111，BTP用于連接電池103的正極，內(nèi)置開關管112通過該BTP管腳給電池103充電。CH_EXT為電池103充電的驅動擴展管腳，用戶可通過外置PNP三級管113來提高電池103的充電電流。CE為外接設備插入識別管腳，控制單元20通過該管腳檢測外接設備是否插入而與該電源管理裝置10連接。
[0017]如圖2所示，STB為升壓環(huán)路控制模塊21的待機管腳，當輸出短路或者外接電子設備充電完成后STB用于輸出低電平，以切斷外接電子設備與該電源管理裝置10的電連接，以獲得極低的待機功耗。VFB為升壓環(huán)路控制模塊21的反饋管腳，用于調(diào)節(jié)該升壓環(huán)路控制模塊21的輸出電壓。EXT為該升壓環(huán)路控制單元21的驅動管腳，用于驅動外置NMOS管110的打開與關閉。[0018]USB輸入端口 101的正極與二極管114、115的正極相連接，負極接地。二極管114的負極與電容116的正極、LED燈105?108的正極以及控制單元20的VCC管腳連接，同時與PNP管113的發(fā)射極連接，電容116的負極接地。LED燈105?108的負極分別與控制單元20的Lf L4管腳連接。PNP三極管113的基極接電阻117的一端，集電極接電池103的正極以及電感118的一端，并與控制單元20的BTP管腳相連接，電阻117的另一端與控制單元20的CH_EXT管腳連接，電池103的負極接地。電感118的另一端接二極管112的正極和開關管110的漏極，二極管112的負極分別與二極管115的負極、電容119的正極、分壓電阻120的一端以及USB輸出電阻121和122的一端，還與USB輸出接口 102的管腳I相連接。電容119的負極接地，電阻120的另一端接電阻123的一端和控制單元20的VFB管腳。開關管124的漏極與電阻123的另一端接，柵極與控制單元20的STB管腳連接，源極接地。擴展NMOS驅動管110的柵極與控制單元20的EXT管腳連接，源極接與電阻111的一端以及控制單元20的LX管腳連接，電阻111的另一端地。電阻122的另一端與電阻125的一端以及和USB輸出接口 102的管腳2連接，電阻121的另一端與電阻126的一端USB輸出接口 102的管腳3連接。開關管127的漏極與電阻126的另一端連接，柵極與控制單元20的STB管腳連接，源極接地。USB輸出接口 102的管腳4與NMOS開關管128的漏極及控制單元20的CE管腳連接，NMOS開關管128的柵極與控制單元20的STB管腳連接，源極接地。
[0019]如圖2所示，該控制單元20還包括電量檢測模塊22、照明控制模塊23、按鍵信號檢測模塊24、充電控制模塊25、按鍵檢測使能信號產(chǎn)生模塊26以及工作狀態(tài)檢測模塊27。其中，該電量檢測模塊22通過BTP管腳獲取電池103的電量并根據(jù)檢測到的電池103電量分別控制開關管20f204的狀態(tài)，從而使得外部連接的四個LED燈105?108處于常亮或者閃爍狀態(tài)，以對應顯示相應的電池電量。該照明控制模塊23用于在接收到按鍵信號檢測模塊24發(fā)送的照明信號后打開照明開關205，并通過調(diào)節(jié)壓控電阻206的阻值使得照明LED燈109的電流為固定值(如50mA)。該照明控制模塊23還用于在接收到按鍵信號檢測模塊24發(fā)送的關閉照明信號時關閉照明開關205，使得照明LED燈109熄滅。
[0020]該充電控制模塊25用于驅動充電功率管112以獲得恒定的電流給電池103充電，同時還通過驅動緩沖器207以驅動外部的PNP三極管113，使得用戶可以根據(jù)需要來增加電池103的充電電流。該升壓環(huán)路控制模塊21通過將從管腳VFB獲取的反饋電壓經(jīng)過內(nèi)部誤差放大器和比較器及控制邏輯來控制輸出驅動信號的占空比，即開關管110的導通占空比，從而使輸出電壓穩(wěn)定在設定的值。該升壓環(huán)路控制模塊21通過LX管腳偵測開關管110的峰值電流，以便進行逐周期的過流保護和電流環(huán)路的采樣，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當外設充電完成或者發(fā)生過載、短路等情況時，該升壓環(huán)路控制模塊21自動關閉，使得進入待機狀態(tài)。
[0021]該按鍵信號檢測模塊24用于根據(jù)用戶輸入的按鍵信號對該電源管理裝置10執(zhí)行照明、電量檢測、以及充電的控制，具體過程敘述如下。
[0022]當外接電源與USB輸入接口 101連接時，該電源管理裝置10進入充電階段，此時充電控制模塊25以及電量檢測模塊22啟動處于工作狀態(tài)，升壓環(huán)路控制模塊21被禁用，按鍵單元104只用于控制照明，通過對按鍵單元104的按壓操作實現(xiàn)對LED燈109的點亮和熄滅的控制。外接電源通過內(nèi)置開關管112和外置開關管113為電池103充電，并且開關管112與113并聯(lián)用于提高充電電流。在充電過程中，電量檢測模塊22根據(jù)當前電池103的電量相應地控制開關管20廣204的導通與截止從而顯示當前電池電量。例如，當電池電量〈25%時四顆指示燈都閃爍；當25%<電量〈50%是LI常亮，其余三顆閃爍；當50%<電量<75%時，L1、L2常亮，L3、L4閃爍；當75%<電量<100%時L1、L2、L3常亮，L4閃爍；當電池完全充滿時，四顆燈常亮。按鈕109用于控制照明LED108的開關，以及在非充電階段顯示電量的開關，同時可用于控制升壓環(huán)路控制單元21的開關。
[0023]當外接電源與USB輸入接口 101斷開連接時，該電源管理裝置10處于待機狀態(tài)，該控制單元20的內(nèi)部模塊均處于關閉狀態(tài)，待機電流為零。此時，STB管腳輸出低電平信號從而使開關管124、127和128截止。當需要單獨給外接的電子設備充電時，通過按下按鍵單元104以喚醒該按鍵信號檢測模塊24，并當電池103的電量大于一預設值時(如10%)升壓環(huán)路控制模塊21啟動而開始工作，電池103能夠通過USB輸出接口 102為外接的電子設備充電。當電子設備充電完成后升壓環(huán)路控制模塊21停止工作而自動進入待機狀態(tài)。此時，STB管腳再次輸出低電平信號，關閉開關管124、127和128，從而將按鍵信號檢測模塊24關閉，獲得零待機功耗。當外接的電子設備發(fā)生過載甚至短路時STB自動輸出低電平以關閉開關124、127和128，以保護該電源管理裝置10。
[0024]請同時參閱圖3和圖4，管腳KEY與上拉電阻300的一端以及施密特觸發(fā)器301的輸入端連接，該上拉電阻300的另一端接電源VCC，該施密特觸發(fā)器301的輸出接反相器302的輸入端以及延遲電路304的輸入端，該反相器302的輸出端接RS觸發(fā)器303的S端，并且該RS觸發(fā)器303的Q端(輸出端)用于輸出按鍵檢測的使能信號。該延遲電路304的輸出端與或門電路305的輸入端連接，工作狀態(tài)檢測模塊27的輸出端與該或門電路305的另一個輸入端連接，其中，該工作狀態(tài)檢測模塊27用于偵測USB輸入接口 101以判斷該電源管理裝置10是否處于待機狀態(tài)。該或門電路305的輸出端與該RS觸發(fā)器303的R端連接。當按鍵單元104被按下時，管腳KEY輸入低電平信號，該施密特觸發(fā)器301的輸出為1，反相器302的輸出為0，對RS觸發(fā)器303進行置位，RS觸發(fā)器303輸出key_en信號為高，按鍵信號檢測模塊24開始工作，同時施密特觸發(fā)器301的輸出為I會使得延遲電路304產(chǎn)生高電平信號。若按鍵單元104釋放后則KEY管腳輸出的信號上拉，施密特觸發(fā)器301的輸出為O,則延遲電路304經(jīng)過0.5S的延時后其輸出才會變?yōu)?，因此按鍵單元104釋放后，RS觸發(fā)器303輸出并不會立即復位，只有在等待0.5S后若enable信號仍為低才會對RS觸發(fā)器303進行復位。由于控制電路在0.5S內(nèi)會對按鍵做出響應，因此當檢測到按鍵是按了一下后，則enable信號為高平信號，同時啟動升壓環(huán)路控制模塊21使得或門電路305的輸出為I。當外接的電子設備充電完成或者長按3s或者發(fā)生過載、短路等情況時，則升壓環(huán)路控制單元21自動關閉，同時enable信號為低，則或門電路305的輸出為低，對觸發(fā)器進行復位，key_en信號為低，關閉按鍵信號檢測模塊24。
[0025]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同范圍限定。
【權利要求】
1.一種實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置，包括USB輸入接口、USB輸出接口、電池、按鍵單元以及控制單元，所述USB輸入接口和USB輸出接口分別用于連接外接電源及待充電設備，其特征在于，所述控制單元包括工作狀態(tài)檢測模塊、按鍵信號檢測模塊以及按鍵檢測使能信號產(chǎn)生模塊； 所述工作狀態(tài)檢測模塊用于通過對所述USB輸入接口的檢測判斷外接電源未與所述USB輸入接口連接時確定所述電源管理裝置處于待機狀態(tài)以及產(chǎn)生相應的控制信號，觸發(fā)所述控制單元關閉； 所述按鍵檢測使能信號產(chǎn)生模塊連接在所述按鍵單元與所述按鍵信號檢測模塊之間，用于根據(jù)所述控制信號以及檢測到的所述按鍵單元產(chǎn)生的觸發(fā)信號產(chǎn)生相應的使能信號，觸發(fā)所述按鍵信號檢測模塊的啟動并在一預設時間段內(nèi)保持所述按鍵信號檢測模塊處于工作狀態(tài)；以及 所述按鍵信號檢測模塊，用于響應所述按鍵檢測使能信號產(chǎn)生模塊的控制并根據(jù)所述按鍵單元產(chǎn)生的觸發(fā)信號控制所述電源管理裝置執(zhí)行相應功能。
2.如權利要求1所述的實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置，其特征在于，所述按鍵檢測使能信號產(chǎn)生模塊包括施密特觸發(fā)器、反相器、延遲電路、Rs觸發(fā)器以及或門電路，其中，所述施密特觸發(fā)器的輸入端與一電阻連接，輸出端與所述反相器的輸入端以及延遲電路的輸入端連接，所述或門電路的第一輸入端與所述延遲電路的輸出端連接，第二輸入端與所述工作狀態(tài)檢測模塊的輸出端連接，所述RS觸發(fā)器的S端與所述反相器的輸出端連接，R端與所述或門電路的輸出端連接，Q端用于輸出所述使能信號。
3.如權利要求1所述的實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置，其特征在于，所述控制單元還包括電量檢測模塊，通過第一、二、三、四開關管分別與一發(fā)光元件連接，并根據(jù)檢測到的所述電池電量分別控制第一、二、三、四開關管的狀態(tài)，從而控制對應的發(fā)光元件點亮或閃爍以對應顯示相應的電池電量。
4.如權利要求3所述的實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置，其特征在于，所述控制單元還包括充電控制模塊，通過第五開關管與所述電量檢測模塊連接，其中，所述第五開關管的第一端與所述升壓環(huán)路控制模塊連接，第二端通過一電阻與所述升壓環(huán)路控制模塊連接，所述電阻接地。
5.如權利要求1所述的實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置，其特征在于，所述控制單元還包括照明控制模塊，通過一開關單元與一發(fā)光元件連接，用于響應所述按鍵信號檢測模塊的控制開啟所述開關單元以點亮所述發(fā)光元件。
6.如權利要求1所述的實現(xiàn)零待機電流的電源管理裝置，其特征在于，第六開關管連接在所述USB輸出接口與所述工作狀態(tài)檢測模塊之間。
【文檔編號】H03K17/96GK103427821SQ201310359100
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權日:2013年8月16日
【發(fā)明者】宋利軍 申請人:宋利軍