充放电管理系统及其应用的移动电源技术方案

本发明专利技术公开了一种充放电管理系统，包括功率变换电路和充放电控制电路，功率变换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感；充放电控制电路与功率变换电路相连，用于控制所述功率变换电路中的各开关管的开关状态；当所述外部接口与外部电源相连时，所述功率变换电路向所述电池输出电流，当所述外部接口与外部负载相连时，所述功率变换电路向所述负载输出电流。本发明专利技术还提供一种移动电源，其充放电管理系统中的功率变换电路，可使电源与外部接口相连时，电源对电池充电，当负载与外部接口相连时电池对负载供电，功率变换电路的输入输出大小的关系不受限定，具有比传统的电池充放电管理系统具有根据宽广的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
充放电管理系统及其应用的移动电源
本专利技术涉及电力电子技术，具体地涉及充放电管理系统及其应用的移动电源。
技术介绍
诸如手机和可穿戴电子设备(例如，头戴式显示设备)的便携式电子产品得到了广泛的应用。随着便携式电子产品的功能越来越强大，其耗电量也越来越大。便携式电子产品的使用时间受到电池电量的限制，从而影响了用户的使用体验。移动电源是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以给便携式电子产品随时随地充电或待机供电，从而可以延长便携式电子产品的使用时间。移动电源通常包括电源电路和附加的电池(例如，锂离子电池)。图1为应用于移动电源的一种传统的电池双向充放电系统100，其包括功率变换器110和控制电路120。图2为现有技术中的功率变换器，所述功率变换器包括：依次串联连接在移动电源的外部接口A(用于连接外部电源130或负载140的接口)和移动电源的电池(BAT)150之间的第一开关K1和电感L、连接在所述第一开关K1与电感L相连的节点处和地之间的第二开关管K2，以及连接在所述外部接口A和地之间的电容。当与外部接口连接的是电源时，所述功率变换器工作在降压(Buck)模式，此时，外部接口为所述功率变换器的输入端，电池(BAT)为相当于所述功率变换器的输出端，所插入的电源的电压VIN通过工作在降压(Buck)模式的功率变换器给所述电池(BAT)充电。当与外部接口连接的是负载Load时，所述功率变换器工作在升压(Boost)模式，此时外部接口是所述功率变换器的输出端，而电池(BAT)与所述功率变换器相连的一端为所述功率变换器的输入端，电池(BAT)通过工作在升压(Boost)模式的所述功率变换器给连接外部接口的负载Load供电。采用上述功率变换器给电池充放电的控制电路比较简单，然而由于利用所述变换器给电池充电时，所述变换器为Buck工作模式，而电池通过所述变换器给负载供电时，所述变换器为Boost工作模式。因此，采用上述传统的充放电系统应用于移动电源中时，有一个限制条件：移动电源中的电池电压必须比Buck模式时的所述功率变换器的供电电压(电源电压VIN)低，也要比Boost模式时的所述功率变换器的负载电压(Load的电压Vload)低。由于这一限制的存在，如果电池和外部接口处所接入的电压条件一旦发生改变，上述传统的充放电系统将不再适用。此外，若移动电源的电池不是单节电池，而是两节或多节，则电池电压的范围很大，所述功率变换器的输入输出关系难以确定，也会使得上述传统的电池充放电系统将不再适用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种充放电管理系统及其应用的移动电源。根据本专利技术的一方面，提供一种充放电管理系统，所述管理系统包括功率变换电路和充放电控制电路，所述功率变换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感；所述第一开关的第一端与外部接口相连，第二端与电感的第一端相连，电感的第二端与第四开关的第一端相连，第四开关的第二端与电池相连，第二开关的第一端与第一开关的第二端相连，第二端接地，第三开关的第一端与电感的第二端相连，第二端接地，其中，所述外部接口用于连接外部电源或者负载；所述充放电控制电路与所述功率变换电路相连，用于控制所述功率变换电路中的各开关管的开关状态；当所述外部接口与外部电源相连时，所述功率变换电路向所述电池输出电流，当所述外部接口与外部负载相连时，所述功率变换电路向所述负载输出电流，其中，所述充放电控制电路包括：充电控制电路，用于输出充电控制信号，控制所述功率变换电路中的第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的开关状态，使得所述功率变换电路向所述电池输出电流；放电控制电路，用于输出放电控制信号，控制所述功率变换电路中的第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的开关状态，使得所述功率变换电路向所述电池输出电流；所述充放电管理系统还包括：接口检测电路，用于检测与所述外部接口相连的为电源还是负载，当检测到是电源时，所述接口检测电路输出充电信号，所述充电信号用于启动所述充电控制电路，当检测到是负载时，所述接口检测电路输出放电信号，所述放电信号用于启动所述放电控制电路。。进一步地，在所述外部接口与外部电源相连期间，所述功率变换电路中的第一开关和第三开关在第一时间段导通，所述第二开关和第四开关在第二时间段导通，所述第一时间段和第二时间段为两个交替的时间段。进一步地，在所述外部接口与外部电源相连期间，所述功率变换电路中的第一开关和第三开关在第一时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第二时间内导通，所述第二开关和第四开关在第三时间段内导通，所述第一时间段、第二时间段和第三时间段为三个交替的时间段。进一步地，在所述外部接口与外部电源相连期间，当外部电源电压大于第一阈值时，所述功率变换电路中的第四开关一直导通，第三开关一直关断，所述第一开关在第一时间段内导通，所述第二开关在第二时间段内导通，所述第一时间段和第二时间段为外部电源电压大于第一阈值期间的两个交替的时间段；当外部电源电压小于第二阈值时，所述功率变换电路中的第一开关一直导通，第二开关一直关断，所述第三开关在第三时间段内导通，所述第四开关在第四时间段内导通，所述第三时间段和第四时间段为外部电源电压小于第二阈值期间的两个交替的时间段；当外部电源电压在第一阈值和第二阈值之间时，所述功率变换电路中的第一开关和第三开关在第五时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第六时间内导通，所述第二开关和第四开关在第七时间段内导通，所述第五时间段、第六时间段和第七时间段为外部电源电压在第一阈值和第二阈值之间期间的三个交替的时间段，其中，所述第一阈值为电池电压与第一预设阈值的和，所述第二阈值为电池电压与第二预设阈值的差。进一步地，在所述外部接口与负载相连期间，所述功率变换电路中的第二开关和第四开关在第一时间段内导通，所述第一开关和所述第三开关在第二时间段内导通，所述一时间段和第二时间段为充电期间两个交替的时间段。进一步地，在所述外部接口与负载相连期间，所述功率变换电路中的第二开关和第四开关在第一时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第二时间内导通，所述第一开关和第三开关在第三时间段内导通，所述第一时间段、第二时间段和第三时间段为充电期间三个交替的时间段。进一步地，在所述外部接口与负载相连期间，当电池电压大于第一阈值时，所述功率变换电路中的第一开关一直导通，第二开关一直关断，所述第四开关在第一时间段内导通，所述第三开关在第二时间段内导通，所述第一时间段和第二时间段为电池电压大于第一阈值期间的两个交替的时间段；当电池电压小于第二阈值时，所述功率变换电路中的第四开关一直导通，第三开关一直关断，所述第二开关在第三时间段内导通，所述第一开关在第二时间段内导通，所述第三时间段和第四时间段为电池电压小于第二阈值期间的两个交替的时间段；当电池电压在第一阈值和第二阈值之间时，所述功率变换电路中的第二开关和第四开关在第五时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第六时间内导通，所述第一开关和第三开关在第七时间段内导通，所述第五时间段、第六时间段和第七时间段为电池电压在第一阈值和第二阈值之间期间的三个交替的时间段，其中，所述第一阈值为外部负载电压与第一预设阈值的和，所述第二阈值为外部负载电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充放电管理系统，所述管理系统包括功率变换电路和充放电控制电路，所述功率变换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感；所述第一开关的第一端与外部接口相连，第二端与电感的第一端相连，电感的第二端与第四开关的第一端相连，第四开关的第二端与电池相连，第二开关的第一端与第一开关的第二端相连，第二端接地，第三开关的第一端与电感的第二端相连，第二端接地，其中，所述外部接口用于连接外部电源或者负载；所述充放电控制电路与所述功率变换电路相连，用于控制所述功率变换电路中的各开关管的开关状态；当所述外部接口与外部电源相连时，所述功率变换电路向所述电池输出电流，当所述外部接口与外部负载相连时，所述功率变换电路向所述负载输出电流。

【技术特征摘要】
1.一种充放电管理系统，包括：功率变换电路，所述功率变换电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感，所述第一开关的第一端与外部接口相连，第二端与电感的第一端相连，电感的第二端与第四开关的第一端相连，第四开关的第二端与电池相连，第二开关的第一端与第一开关的第二端相连，第二端接地，第三开关的第一端与电感的第二端相连，第二端接地，其中，所述外部接口用于连接外部电源或者负载；充放电控制电路，所述充放电控制电路与所述功率变换电路相连，并且包括充电控制电路、放电控制电路和接口检测电路，所述充电控制电路用于输出充电控制信号，所述放电控制电路用于输出放电控制信号，从而控制所述功率变换电路中的第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的开关状态，所述充电控制信号使得所述功率变换电路向所述电池输出电流，所述放电控制信号使得所述电池向所述外部接口输出电流；以及所述接口检测电路用于检测与所述外部接口相连的为电源还是负载，当检测到是电源时，所述接口检测电路输出充电信号，所述充电信号用于启动所述充电控制电路，当检测到是负载时，所述接口检测电路输出放电信号，所述放电信号用于启动所述放电控制电路，其中，在所述外部接口与外部电源相连期间，如果外部电源电压在第一阈值和第二阈值之间，则所述功率变换电路中的第一开关和第三开关在第一时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第二时间内导通，所述第二开关和第四开关在第三时间段内导通，所述第一时间段、第二时间段和第三时间段为充电期间三个交替的时间段，在所述外部接口与负载相连期间，如果电池电压在第三阈值和第四阈值之间，则所述功率变换电路中的第二开关和第四开关在第四时间段内导通，所述第一开关和第四开关在第五时间内导通，所述第一开关和第三开关在第六时间段内导通，所述第四时间段、第五时间段和第六时间段为三个交替的时间段，其中，所述第一阈值为电池电压与第一预设阈值的和，所述第二阈值为电池电压与第二预设阈值的差，所述第三阈值为外部负载电压与第一预设阈值的和，所述第四阈值为外部负载电压与第二预设阈值的差。2.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于，在所述外部接口与外部电源相连期间，当外部电源电压大于第一阈值时，所述功率变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭开郎，赵晨，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33