[發明專利]基于閉環的模擬一次電池放電特性的電壓調節電路及方法

有效

• 申請號: 202110546223.8
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113110675B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 任謙
• 申請（專利權）人: 任謙
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳鼎桂;蔡學俊

本發明涉及一種基于閉環的模擬一次電池放電特性的電壓調節電路，包括依次連接的鋰電池模塊、電壓比例控制電路和電壓功率輸出電路；所述電壓比例控制電路根據鋰電池的電壓，控制電壓功率輸出電路按照鋰電池電壓的預設比例輸出；所述電壓功率輸出電路用于功率輸出。本發明電路在輸出電壓隨鋰電池電壓變低的過程中，還能夠保持輸出電壓的穩定。

技術領域

本發明涉及可充電電池電壓調節領域，具體涉及一種基于閉環的模擬一次電池放電特性的電壓調節電路及方法。

背景技術

由于鋰電池的能量密度遠大于傳統的一次電池，使用鋰電池替代傳統的一次電池在同樣的體積下可以用更長的時間，減少了充電次數，提升用戶體驗，因此市場上有鋰電池替代一次電池的A型、AA型、AAA型、AAAA型、C型、D型、SC型等電池面市。

現有的鋰電池替代一次電池的方案為:將鋰電池通過DC-DC轉換，變為固定的1.5或9V輸出。這種方案存在一個問題是：設備使用現有方案的鋰電池替代一次電池無法準確獲取電池剩余電量信息，導致出現忽然斷電的風險。具體原因分析如下：

使用現有一次電池、一次電池的設備，如無線麥克風、萬用表、手持式儀表、遙控器等，都需要進行電量檢測，在設備出現或快出現低電量時提早提醒用戶：“電池電量低了，請及時更換電池”，以避免由于電池突然沒電引發的不便、問題甚至事故。目前采用一次電池供電的設備，都是基于電池電壓進行電量估算和測量，例如采用1.5V電池的設備，在電池電壓為1.5V時判定電池還處于滿電的狀態，當電池降至1.15V(該閥值因不同產品略有差別)則判定電池沒電，且可能在1.2~1.3V時就提醒用戶要及時更換電池。但是采用鋰電池經過DC-DC恒壓1.5V輸出的傳統方案，只要電池的電壓能提供DC-DC電路工作，就穩定在1.5V，而在鋰電池沒有電時，則DC-DC直接關閉輸出，導致設備直接斷電。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于閉環的模擬一次電池放電特性的電壓調節電路及方法，實現在輸出電壓隨鋰電池電壓變低的過程中，還能夠保持輸出電壓的穩定。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于閉環的模擬一次電池放電特性的電壓調節電路，包括依次連接的鋰電池模塊、電壓比例控制電路和電壓功率輸出電路；所述電壓比例控制電路根據鋰電池的電壓，控制電壓功率輸出電路按照鋰電池電壓的預設比例輸出；所述電壓功率輸出電路用于功率輸出。

進一步的，所述電壓功率輸出電路采用DC-DC電路、低靜態損耗的LDO電路或者分立元件搭建的LDO電路。

進一步的，所述DC-DC電路包括DC-DC芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻、電感和電容；所述電感一端連接DC-DC芯片的SW引腳，另一端分別連接第一電阻的一端和電容的一端；所述第一電阻的另一端與DC-DC芯片的Vref引腳、第三電阻的一端、第二電阻的一端分別連接；所述第三電阻的另一端連接電源比例控制電路；所述第二電阻的另一端和電容的另一端均接地。

進一步的，所述LDO電路包括LDO芯片、第一電阻、第二電阻、第三電阻和電容；所述LDO芯片的OUT引腳與電一電阻的一端、電容的一端分別連接；所述第一電阻的另一端與LDO芯片的Vref引腳、第三電阻的一端、第二電阻的一端分別連接；所述第三電阻的另一端連接電源比例控制電路；所述第二電阻的另一端和電容的另一端均接地。

進一步的，所述電壓比例控制電路由分立元件或IC組成。

進一步的，所述電壓比例控制電路采用由運放構成的反比例電路、恒流源電路，或由MOS或三極管等構成反比例電路、恒流源電路。

進一步的，所述反比例電路包括對稱設置的第一三級管和第二三級管、電阻；所述第一三極管和第二三極管基極連接，發射極均接地；所述第一三極管集電極分別與電阻和第一三極管基極連接；所述第二三極管基極連接電壓功率輸出電路。