一種電源管理電路及手持終端的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電源管理電路及手持終端，包括電池、主處理器、電源電路和用于檢測(cè)電池工作溫度的溫度檢測(cè)電路；所述主處理器連接電池和所述的溫度檢測(cè)電路，并在檢測(cè)到電池在當(dāng)前工作溫度下的輸出電壓到達(dá)或者低于預(yù)先設(shè)定的關(guān)機(jī)電壓時(shí)，輸出關(guān)機(jī)信號(hào)至電源電路，控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)機(jī)。本實(shí)用新型利用電池在低溫工作環(huán)境下截止電壓降低的特性，通過合理地制定系統(tǒng)在不同工作溫度下的關(guān)機(jī)電壓，以盡可能地把系統(tǒng)在低溫使用環(huán)境下的電池容量挖掘出來加以利用，由此提高了電池容量的利用率，延長了手持終端的續(xù)航時(shí)間。
【專利說明】—種電源管理電路及手持終端
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于手持終端【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，是涉及一種用于延長手持終端續(xù)航時(shí)間的電源管理電路以及采用所述電源管理電路設(shè)計(jì)的手持終端。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子消費(fèi)類產(chǎn)品的快速發(fā)展，手機(jī)、相機(jī)、平板電腦等手持終端產(chǎn)品快速普及。為了提高手持終端產(chǎn)品的便攜性和使用的便利性，電池已經(jīng)成為手持終端產(chǎn)品中必不可少的組成部分，為手持終端內(nèi)部各功能電路的運(yùn)行提供電力支持。
[0003]自從手持電子消費(fèi)類產(chǎn)品問世以來，超長的待機(jī)時(shí)間一直是手持終端設(shè)計(jì)者們孜孜不倦的追求。但是，目前解決超長待機(jī)問題所采用的方法基本上都是提高手持終端內(nèi)部所使用的電池的制作工藝或者更換更大容量的電池。改進(jìn)電池的制作工藝需要投入較大的人力物力，開發(fā)周期長，研發(fā)成本高；而采用更換大容量電池的方法，雖然可以降低開發(fā)難度，縮短研發(fā)周期，但是，電池的體積會(huì)隨著其容量的增大而加大，大體積電池的使用會(huì)導(dǎo)致手持終端整體體積的增大，因此，不適合目前手持終端產(chǎn)品小型化、輕薄化外形的發(fā)展趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型充分利用電池本身的特性，提出了一種電源管理電路，通過檢測(cè)電池的工作溫度來調(diào)整系統(tǒng)的關(guān)機(jī)時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池容量的最大化利用，從而滿足了手持終端超長待機(jī)的設(shè)計(jì)要求。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]一種電源管理電路，包括電池、主處理器、電源電路和用于檢測(cè)電池工作溫度的溫度檢測(cè)電路；所述主處理器連接電池和所述的溫度檢測(cè)電路，并在檢測(cè)到電池在當(dāng)前工作溫度下的輸出電壓到達(dá)或者低于預(yù)先設(shè)定的關(guān)機(jī)電壓時(shí)，輸出關(guān)機(jī)信號(hào)至電源電路，控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)機(jī)。
[0007]進(jìn)一步的，在所述溫度檢測(cè)電路中設(shè)置有熱敏電阻，所述熱敏電阻一端接地，另一端通過分壓電阻連接直流電源，熱敏電阻與分壓電阻的中間節(jié)點(diǎn)的分壓值傳輸至所述的主處理器，通過分壓值換算出電池的工作溫度。
[0008]又進(jìn)一步的，所述熱敏電阻與分壓電阻的中間節(jié)點(diǎn)的分壓值傳輸至主處理器的ADC接口，通過主處理器內(nèi)部的ADC模塊進(jìn)行模擬分壓值到數(shù)字分壓值的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而可以采用查表的方式獲得該數(shù)字分壓值所對(duì)應(yīng)的溫度值。
[0009]當(dāng)然，所述熱敏電阻與分壓電阻的中間節(jié)點(diǎn)的分壓值也可以首先傳輸至一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓值后，再傳輸至所述的主處理器，進(jìn)行電池工作溫度的獲取。
[0010]為了提高電池工作溫度檢測(cè)的準(zhǔn)確性，所述熱敏電阻優(yōu)選布設(shè)在電路板上與電池槽正對(duì)的部位或者臨近電池槽的部位，以便及時(shí)響應(yīng)電池周圍溫度的變化。[0011]為了簡化電路設(shè)計(jì)，在所述電池中集成有電量計(jì)，所述主處理器通過I2C總線與電池連接通信，定時(shí)讀取電池的輸出電壓和電量信息。
[0012]基于上述電源管理電路，本實(shí)用新型還提出了一種采用所述電源管理電路設(shè)計(jì)的手持終端，包括電池、主處理器、電源電路以及用于檢測(cè)電池工作溫度的溫度檢測(cè)電路；所述主處理器連接電池和所述的溫度檢測(cè)電路，并在檢測(cè)到電池在當(dāng)前工作溫度下的輸出電壓到達(dá)或者低于預(yù)先設(shè)定的關(guān)機(jī)電壓時(shí)，輸出關(guān)機(jī)信號(hào)至電源電路，控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)機(jī)。
[0013]進(jìn)一步的，在所述溫度檢測(cè)電路中設(shè)置有一熱敏電阻，所述熱敏電阻的一端接地，另一端通過分壓電阻連接直流電源，熱敏電阻兩端的壓降由一模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集后，轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓值，傳輸至所述的主處理器，以換算出電池的工作溫度。
[0014]為了提高電池工作溫度檢測(cè)的準(zhǔn)確度，所述熱敏電阻優(yōu)選布設(shè)在電路板上與電池槽正對(duì)的部位或者臨近電池槽的部位。
[0015]為了簡化電路設(shè)計(jì)，所述電池優(yōu)選采用內(nèi)部集成有電量計(jì)的電池，所述主處理器通過I2C總線與電池連接通信，定時(shí)讀取電池的輸出電壓和電量信息。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本實(shí)用新型利用電池在低溫工作環(huán)境下截止電壓降低的特性，通過合理地制定系統(tǒng)在不同工作溫度下的關(guān)機(jī)電壓，以盡可能地把系統(tǒng)在低溫使用環(huán)境下的電池容量挖掘出來加以利用，由此提高了電池容量的利用率，延長了手持終端的續(xù)航時(shí)間。由于電池的容量得到了充分地利用，因此手持終端技術(shù)規(guī)格中要求的電池標(biāo)稱容量便可以相應(yīng)地降低，這樣電池的尺寸及整機(jī)的尺寸即可進(jìn)一步減小，適合目前手持終端產(chǎn)品小型化、輕薄化外形的發(fā)展趨勢(shì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例而已，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0018]圖1是本實(shí)用新型所提出的電源管理電路的一種實(shí)施例的電路原理框圖；
[0019]圖2是圖1中溫度檢測(cè)電路的一種實(shí)施例的電路原理圖；
[0020]圖3是基于圖1所示的電源管理電路提出的一種最大化使用電池容量的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型中的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0022]為了使本實(shí)用新型技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)地說明。
[0023]目前的手持終端，其內(nèi)部所使用的電池一般都是鋰離子電池。在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)于手持終端的低溫要求和待機(jī)時(shí)間的要求都比較高，比如在一種手持機(jī)的要求中規(guī)定:整機(jī)在_40°C~55°C的溫度范圍內(nèi)，連續(xù)導(dǎo)航定位時(shí)間不小于8小時(shí)，整機(jī)功耗小于3.5W。這就要求鋰離子電池在該溫度范圍內(nèi)必須提供足夠的電量，來維持8小時(shí)以上的續(xù)航時(shí)間。但是，從對(duì)電池廠商的調(diào)研來看，在規(guī)定的電池尺寸和整機(jī)功耗的前提下，很少有電池廠家能夠保證電池在全溫度范圍內(nèi)提供相同的電量。所以，提高電池在全溫度范圍內(nèi)的電量利用率變得至關(guān)重要。
[0024]根據(jù)上述手持機(jī)的規(guī)格要求，可以得出以下結(jié)論:
[0025]1、滿足整機(jī)續(xù)航8小時(shí)的能量需求:
[0026]根據(jù)整機(jī)功耗小于3.5W和續(xù)航時(shí)間大于8小時(shí)的要求，可以得到:若電池提供的能量大于3.5*8=28Wh，則一定可以滿足整機(jī)續(xù)航8小時(shí)的要求。
[0027]2、_40°C~55°C溫度范圍內(nèi)電池容量需求:
[0028]通過分析鋰離子電池的特性以及主要電池廠商提供的技術(shù)指標(biāo)，可以大致認(rèn)為:常溫下鋰離子電池的放電平臺(tái)為3.7V (平均電壓)；低溫下鋰離子電池的放電平臺(tái)為3.3V(平均電壓)。這樣，不同溫度下鋰離子電池的容量需求分別為:
[0029]常溫下的電池容量要求為:28/3.7 = 7560mAh ；
[0030]低溫下的電池容量要求為:28/3.3 ^ 8485mAh。
[0031]那么，當(dāng)鋰離子電池的容量大于等于8485mAh (例如等于8500mAh)時(shí)，在全溫度范圍內(nèi)就一定可以滿足續(xù)航8小時(shí)的要求。
[0032]3、鋰離子電池截止電壓點(diǎn)的設(shè)置:
[0033]根據(jù)鋰離子電池的特 性:在不同的工作溫度下，電池的截止電壓不同(例如:常溫下電池的截止電壓一般在2.5V左右，低溫時(shí)電池的截止電壓一般在2.0V附近)，那么，當(dāng)電池容量在全溫度范圍內(nèi)不能滿足整機(jī)續(xù)航時(shí)間要求時(shí)，通過對(duì)電池的放電曲線(即溫度與電池截止電壓之間的關(guān)系曲線)進(jìn)行分析，可以將電池工作電壓的規(guī)格定義為2.0-4.2V。在整機(jī)工作時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)電池的工作溫度以及該溫度下電池的截止電壓確定主板電源系統(tǒng)的關(guān)斷時(shí)間，以此來提高電池在全溫度范圍內(nèi)的容量利用率，進(jìn)而達(dá)到延長整機(jī)續(xù)航時(shí)間的設(shè)計(jì)目的，使用戶在低溫環(huán)境中可以盡量延長手持終端的使用時(shí)間，滿足手持終端在低溫環(huán)境下的特殊使用要求。
[0034]基于以上設(shè)計(jì)思路，本實(shí)施例提出了一種根據(jù)電池的放電曲線設(shè)置不同溫度下系統(tǒng)的關(guān)機(jī)電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電池容量的最大化使用的設(shè)計(jì)方法，通過對(duì)電池容量進(jìn)行深層次的挖掘，以期最大限度地延長整機(jī)的續(xù)航時(shí)間。
[0035]下面結(jié)合圖1、圖2，首先對(duì)手持終端所基于的硬件構(gòu)成進(jìn)行具體地闡述。
[0036]本實(shí)施例的手持終端，首先對(duì)其電源管理電路進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，具體設(shè)置有為手持終端內(nèi)部各功能電路供電的電池(例如鋰離子電池等)、協(xié)調(diào)各功能電路運(yùn)行的主處理器、為主板進(jìn)行通斷電控制的電源電路以及用于檢測(cè)電池工作溫度的溫度檢測(cè)電路等主要組成部分，參見圖1所示。其中，主處理器連接電池和所述的溫度檢測(cè)電路，通過溫度檢測(cè)電路獲取電池當(dāng)前的工作溫度，進(jìn)而根據(jù)電池的當(dāng)前工作溫度確定出系統(tǒng)的關(guān)機(jī)電壓；然后，主處理器讀取電池的輸出電壓，并與確定出的系統(tǒng)關(guān)機(jī)電壓進(jìn)行比較，若電池的輸出電壓高于關(guān)機(jī)電壓，則維持系統(tǒng)正常運(yùn)行；若讀取到的電池輸出電壓等于或者低于所述的關(guān)機(jī)電壓，則生成關(guān)機(jī)信號(hào)輸出至所述的電源電路，控制電源電路切斷主板的供電，實(shí)現(xiàn)整機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)。[0037]在本實(shí)施例中，系統(tǒng)關(guān)機(jī)電壓的確定根據(jù)電池的放電曲線(溫度與截止電壓的關(guān)系曲線)制定，即根據(jù)電池在不同工作溫度下的截止電壓Ut設(shè)置系統(tǒng)的關(guān)機(jī)電壓UTH。為了保證系統(tǒng)在開機(jī)運(yùn)行的過程中，不會(huì)出現(xiàn)因電池電量過低而導(dǎo)致某些功能電路運(yùn)行不穩(wěn)定的情況，本實(shí)施例在制定關(guān)機(jī)電壓Uth時(shí)，在電池截止電壓Ut的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)余量，即Uth=Ut+Λ U ;其中，所述Λ U為電壓余量。由此一來，便可以在確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，通過最大化地挖掘使用電池在低溫工作環(huán)境下的容量，來延長手持終端在低溫工作環(huán)境下的使用時(shí)間，進(jìn)而達(dá)到延長整機(jī)續(xù)航時(shí)間的設(shè)計(jì)目的。
[0038]對(duì)于電池工作溫度與系統(tǒng)關(guān)機(jī)電壓Uth的對(duì)應(yīng)關(guān)系,本實(shí)施例米用以電池截止電壓Ut的變化特性為基礎(chǔ)，對(duì)電池技術(shù)規(guī)格書中規(guī)定的工作溫度范圍進(jìn)行區(qū)間劃分，使劃分出的每一個(gè)溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)電池的一個(gè)截止電壓Ut，進(jìn)而利用所述的截止電壓Ut確定出該溫度區(qū)間所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)關(guān)機(jī)電壓Uth。
[0039]以工作溫度范圍在_40°C~55°C、工作電壓規(guī)格定義為2.0-4.2V的鋰離子電池為例進(jìn)行說明，我們可以將電池的工作溫度劃分成四個(gè)區(qū)間，分別為:55°C~25°C、25°C、°C、0°C~-20°C、-20°C~_40°C;每個(gè)溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)的電池截止電壓Ut分別為:2.3V、2.2V、2.1V、2V (可以從電池的技術(shù)規(guī)格書中查找獲得)；則每個(gè)溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)關(guān)機(jī)電壓Uth可以分別設(shè)定為:2.3V+ Δ U、2.2V+ Δ U、2.1V+ Δ U、2V+ Δ U。
[0040]在本實(shí)施例中，所述電壓余量Λ U優(yōu)選在0.6^0.8V的范圍內(nèi)取值，以Λ U=0.7V為例，則可以生成以下電池工作溫度與系統(tǒng)關(guān)機(jī)電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，參見表1所示。
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種電源管理電路，其特征在于:包括電池、主處理器、電源電路和用于檢測(cè)電池工作溫度的溫度檢測(cè)電路；所述主處理器連接電池和所述的溫度檢測(cè)電路，并在檢測(cè)到電池在當(dāng)前工作溫度下的輸出電壓到達(dá)或者低于預(yù)先設(shè)定的關(guān)機(jī)電壓時(shí)，輸出關(guān)機(jī)信號(hào)至電源電路，控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源管理電路，其特征在于:在所述溫度檢測(cè)電路中設(shè)置有熱敏電阻，所述熱敏電阻一端接地，另一端通過分壓電阻連接直流電源，熱敏電阻與分壓電阻的中間節(jié)點(diǎn)的分壓值傳輸至所述的主處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源管理電路，其特征在于:所述熱敏電阻與分壓電阻的中間節(jié)點(diǎn)的分壓值傳輸至主處理器的ADC接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源管理電路，其特征在于:所述熱敏電阻與分壓電阻的中間節(jié)點(diǎn)的分壓值傳輸至一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓值后，傳輸至所述的主處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源管理電路，其特征在于:所述熱敏電阻布設(shè)在電路板上與電池槽正對(duì)的部位或者臨近電池槽的部位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電源管理電路，其特征在于:在所述電池中集成有電量計(jì)，所述主處理器通過I2C總線與電池連接通信，定時(shí)讀取電池的輸出電壓和電量信息。
7.一種手持終端，包括電池、主處理器和電源電路，其特征在于:還包括用于檢測(cè)電池工作溫度的溫度檢測(cè)電路；所述主處理器連接電池和所述的溫度檢測(cè)電路，并在檢測(cè)到電池在當(dāng)前工作溫度下的輸出電壓到達(dá)或者低于預(yù)先設(shè)定的關(guān)機(jī)電壓時(shí)，輸出關(guān)機(jī)信號(hào)至電源電路，控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的手持終端，其特征在于:在所述溫度檢測(cè)電路中設(shè)置有熱敏電阻，所述熱敏電阻一端接地，另一端通過分壓電阻連接直流電源，熱敏電阻兩端的壓降由一模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集后，轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓值，傳輸至所述的主處理器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的手持終端，其特征在于:所述熱敏電阻布設(shè)在電路板上與電池槽正對(duì)的部位或者臨近電池槽的部位。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的手持終端，其特征在于:在所述電池中集成有電量計(jì)，所述主處理器通過I2C總線與電池連接通信，定時(shí)讀取電池的輸出電壓和電量信肩、O
【文檔編號(hào)】H01M10/44GK203377352SQ201320522068
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】王靖武, 劉艷芳 申請(qǐng)人:青島海信電子設(shè)備有限公司