[发明专利]一种低功耗锂电池转U型电池的电源管理系统线路

说明书

一种低功耗锂电池转U型电池的电源管理系统线路，涉及锂电池替换AA型碱性电池的应用领域，包括BUCK电路单元和锂电池充电线路单元，BUCK电路单元设置PWM逻辑控制模块，PWM逻辑控制模块的3号输入端通过稳压器与锂电池接口BAT+连接、两个输出端通过电路与BUCK电路单元的1.5V输出端口VO+连接，其特征在于，PWM逻辑控制模块的2号输入端与放大比较模块连接，放大比较模块用于将VO+端电压与受BAT+电压控制的基准电压的差值放大后与振荡器产生的三角波进行比较并将比较结果转化成可变脉宽输出至PWM逻辑控制模块。本发明的锂电池转U型电池的电源管理系统线路能够解决背景技术中提出的问题。

技术领域

本发明涉及锂电池替换AA型碱性电池的应用领域，尤其是一种低功耗锂电池转U型电池的电源管理系统线路。

背景技术

BUCK是DC-DC的基本拓扑之一，主要实现直流到直流的降压转换，通常需要PWM逻辑电路控制两个MOS管的轮流导通来实现电压转换，PWM逻辑电路的占空比调节直流输出电，功能框图如图1所示，当上面的高位开关导通时，输入端电源通过高位开关及电感L1对负载、电感L1充电储能，电感L1相当于一个恒流源，起到传递能量的作用，电容相当于恒压源，在电路里面起到平滑滤波的作用；当上面的高位开关关断、下面的低位开关导通时，电感L1通过负载和低位开关形成电流回路释放能量，继续为负载供电。

BUCK电路正常工作时以较高的频率持续输出PWM信号，通常频率范围为 80KHZ到4MHz，其输出端电压由微小的纹波和较大的直流分量组成，从宏观上看其输出电压是恒定的。电路稳态时PWM的占空比(用D表示，含义为上高位开关导通时间与周期的比例)、输入电压(VIN)、和输出电压(VOUT)的关系为： VOUT＝VIN*D；

线性充电为常用的锂电池充电拓扑之一，主要实现将输入电压转换成一个电压电流可控的输出，将输出能量存储在锂电池中。功能框图如图1所示，充电控制模块实时侦测电池电压状态并控制充电管的导通程度实现涓流、恒流、恒压三段式充电。

线性充电电路中，通常充电管处于线性工作区域，充电管承受输入电压与输出电压之间的压差，充电控制模块根据充电电流和输入输出压差动态调整其充电管的线性工作点以满足充电需求。

传统方式一：由传统的DC-DC BUCK线路和锂电池充电线路组成。如图1所示，Q1,Q2为高低位开关管，L1为储能电感，输出VO+经过分压电阻反馈至误差放大器EA输入端，反馈电压与基准电压VREF误差放大处理后控制Q1,Q2的导通关断时间形成负反馈环路，保持VO+的输出电压稳定。由于误差放大器的正端输入为内部基准，BAT+的输入电压上下变化时输出电压VO+基本维持不变。Q3为线性锂电池充电管，charger模块控制Q3线性工作区域点，动态调整输出电压电流，实现给锂电池的线性充电。这种传统方式的主要缺点为：1.VO+输出电压不能模拟碱性AA电池的输出电压曲线，应用系统无法正确感应电池的亏电状态。 2.这种传统的BUCK线路空载功耗较大，大大降低了待机时长。3.充电方式单一，只能通过ADP方式充电。4.不具备温度检测和保护功能。

传统方式二由三个独立功能的模块组成，如图2所示：BUCK DC-DC模块实现降压放电功能，充电控制模块实现线性锂电池充电功能，锂电保护单元实现电池的过冲电，过放电等基本保护。除了传统方式一类似的缺点外，传统方式二方式占用PCBA体积比较大，产品结构设计难度较大，挤压到锂电池可用的物理空间，电池转换效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低功耗锂电池转U型电池的电源管理系统线路，解决背景技术中提出的问题。