一种双供电电源及其工作模式下不可充电电池防充电电路的制作方法

1.本实用新型属于物联网设备供电领域，具体涉及一种双供电电源及其工作模式下不可充电电池防充电电路。


背景技术：

2.随着物联网设备逐渐被广泛的应用，对产品的供电方式需求也变的多样化。
3.目前产品的供电除了单独使用电池供电，或者单独使用适配器等常供电电源供电，还可以使用电池和适配器兼容供电的双电源供电。双电源供电的产品，在单独装入电池时可通过电池供电，在连接常供电电源时可通过常供电电源供电。但由于常规使用的电池为不可充电电池，同时装入电池和接入常供电电源会导致常供电电源反向对电池充电，所以双电源供电产品在使用常供电电源供电时需要将电池拆下。
4.在使用双电源供电产品的情况下，如果使用常供电电源供电时忘记拆卸不可充电电池，就会有安全隐患，轻则电池漏液腐蚀电路，重则引发火灾。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种双供电电源及其工作模式下不可充电电池防充电电路，用以解决现有不可充电电池和常供电电源兼容供电时存在安全隐患的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所包括的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：
7.本实用新型提供了一种双供电电源工作模式下不可充电电池防充电电路方案，包括用于连接电池的电池端口、用于外接电源的供电端口以及用于对外提供电源的输出端口；所述电池端口的正极与输出端口之间串联设置有第一mos管的源极和漏极；所述供电端口的正极连接降压模块后，与输出端口之间串联设置有第二mos管的源极和漏极；所述第一mos管和第二mos管的栅极连接供电端口的正极，所述第一mos管的栅极还通过下拉电阻接地，以实现在接入外接电源后，将第一mos管截止，第二mos管导通。
8.上述技术方案的有益效果为：当仅电池供电时，第一mos管导通，此时输出端口的电流仅来自电池供电；当仅适配器供电时，第二mos管导通，此时输出端口的电流仅来自适配器供电；当电池与适配器同时存在时，通过降压前后的常供电电源将第二mos管导通，第一mos管截止，使输出端口的电流仅来自适配器供电，第一mos管的截至防止了常供电电流流向电池，对不可充电电池带来不可逆的损伤；在本方案中，用户可以根据自己的需要选择合适的供电方式，用户使用更方便。
9.进一步的，所述第一mos管采用pmos管，pmos管的源极连接输出端口，pmos管的漏极连接电池端口的正极；所述第二mos管采用nmos管，nmos管的源极连接降压模块的输出端，nmos管的漏极连接输出端口。
10.当仅电池供电时，电流通过pmos管的寄生二极管从pmos管的漏极流向源极，由于pmos管的栅极通过电阻接地，所以pmos管的栅极电压小于源极电压，因此pmos管导通，此时
外部电源仅来自电池供电；由于nmos管的寄生二极管阻碍外部电源的电流流向适配器，所以电池的电不会流向适配器等降压模块，造成电池电量损耗。
11.当电池与适配器同时存在时，nmos管的栅极接适配器电源，源极连接降压模块降压后的电源，所以nmos管的栅极电压大于源极电压，因此nmos管导通；nmos管的栅极连接pmos管的栅极，且连接适配器电源，所以pmos管的栅极电压大于源极电压，因此pmos管截止。由于pmos管的寄生二极管阻碍外部电源的电流流向电池，所以适配器的电不会流向电池，对电池起到了保护的作用，避免引发安全风险。
12.进一步的，所述第二mos管的栅极还对地串联稳压二极管，以实现兼容不同外接电源的供电电压。
13.为兼容dc5～12v供电，利用稳压二极管将第二mos管的栅源极电压稳定于一个较低电压，此时的第二mos管可采用低耐压的mos管，在能够兼容不同电压的同时，使用低耐的mos管也节约了成本。
14.进一步的，所述供电端口的正极和降压模块之间还串联防反接二极管；所述防反接二极管的正极连接供电端口的正极，负极连接降压模块的输入端。
15.进一步的，所述输出端口对地串联滤波电容，用于过滤掉波动信号，使输出的电压更平滑稳定。
16.本实用新型还提供了一种双供电电源，包括双供电电源工作模式下不可充电电池防充电电路，所述电路包括用于连接电池的电池端口、用于外接电源的供电端口以及用于对外提供电源的输出端口；所述电池端口的正极与输出端口之间串联设置有第一mos管的源极和漏极；所述供电端口的正极连接降压模块后，与输出端口之间串联设置有第二mos管的源极和漏极；所述第一mos管和第二mos管的栅极连接供电端口的正极，所述第一mos管的栅极还通过下拉电阻接地，以实现在接入外接电源后，将第一mos管截止，第二mos管导通。
17.当仅电池供电时，第一mos管导通，此时输出端口的电流仅来自电池供电；当仅适配器供电时，第二mos管导通，此时输出端口的电流仅来自适配器供电；当电池与适配器同时存在时，通过降压前后的常供电电源将第二mos管导通，第一mos管截止，使输出端口的电流仅来自适配器供电，第一mos管的截至防止了常供电电流流向电池，对不可充电电池带来不可逆的损伤；在本方案中，用户可以根据自己的需要选择合适的供电方式，用户使用更方便。
18.进一步的，所述第一mos管采用pmos管，pmos管的源极连接输出端口，pmos管的漏极连接电池端口的正极；所述第二mos管采用nmos管，nmos管的源极连接降压模块的输出端，nmos管的漏极连接输出端口。
19.当仅电池供电时，电流通过pmos管的寄生二极管从pmos管的漏极流向源极，由于pmos管的栅极通过电阻接地，所以pmos管的栅极电压小于源极电压，因此pmos管导通，此时外部电源仅来自电池供电；由于nmos管的寄生二极管阻碍外部电源的电流流向适配器，所以电池的电不会流向适配器等降压模块，造成电池电量损耗。
20.当电池与适配器同时存在时，nmos管的栅极接适配器电源，源极连接降压模块降压后的电源，所以nmos管的栅极电压大于源极电压，因此nmos管导通；nmos管的栅极连接pmos管的栅极，且连接适配器电源，所以pmos管的栅极电压大于源极电压，因此pmos管截止。由于pmos管的寄生二极管阻碍外部电源的电流流向电池，所以适配器的电不会流向电
池，对电池起到了保护的作用，避免引发安全风险。
21.进一步的，所述第二mos管的栅极还对地串联稳压二极管，以实现兼容不同外接电源的供电电压。
22.为兼容dc5～12v供电，利用稳压二极管将第二mos管的栅源极电压稳定于一个较低电压，此时的第二mos管可采用低耐压的mos管，在能够兼容不同电压的同时，使用低耐的mos管也节约了成本。
23.进一步的，所述供电端口的正极和降压模块之间还串联防反接二极管；所述防反接二极管的正极连接供电端口的正极，负极连接降压模块的输入端。
24.进一步的，所述输出端口对地串联滤波电容，用于过滤掉波动信号，使输出的电压更平滑稳定。
附图说明
25.图1是本实用新型电路实施例1中的双电源工作模式下的不可充电电池防充电电路图之一；
26.图2是本实用新型电路实施例2中的双电源工作模式下的不可充电电池防充电电路图之二。
具体实施方式
27.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步地说明。
28.由于常规使用的电池为不可充电电池，所以在适配器供电及电池供电集中在同一个产品上时，需要进行防充电措施。
29.电路实施例1：
30.如图1所示的双电源工作模式下的不可充电电池防充电电路图，本实用新型的一种双供电电源工作模式下不可充电电池防充电电路，包括用于安装电池的电池输入端bat、用于外接电源的供电端口以及用于对外提供电源的输出端口；电池的负极通过电池输入端vbat的负极接地，电池的正极通过电池输入端bat的正极连接pmos管q1的漏极，pmos管q1的源极连接输出端口vcc；供电端口的正极连接降压模块后，连接nmos管q2的源极，nmos管q2的漏极连接输出端口vcc；供电端口的正极连接pmos管q1的栅极和nmos管q2的栅极，供电端口的负极接地；pmos管q1的栅极还通过下拉电阻接地；输出端口vcc还通过串联滤波电容接地；pmos管q1的漏极与源极之间并联一个寄生二极管；nmos管q2的源极与漏极之间并联一个寄生二极管。
31.具体供电电路的工作原理为：
32.仅电池供电时，电流通过pmos管q1的寄生二极管从pmos管q1的漏极流向源极，由于pmos管q1的栅极通过电阻接地，所以pmos管q1的栅极电压小于源极电压，因此pmos管导通，此时外部电源vcc电流仅来自电池vbat供电。
33.仅适配器供电时，nmos管q2的栅极接+5v适配器电源，源极接经降压模块降压后的+3v电源，所以nmos管的栅极电压大于源极电压，因此nmos管导通，此时外部电源vcc电流仅来自适配器供电。
34.当电池与适配器同时存在时，由于nmos管q2的栅极连接pmos管q1的栅极，且连接+
5v适配器电源，vbat小于+5v电压，所以此时pmos管q1的栅极电压大于源极电压，因此pmos管q1截止；由于pmos管q1的寄生二极管阻碍外部电源vcc的电流流向电池；此时nmos管q2导通，+3v电流也会流向vcc；所以对电池起到了保护的作用。
35.电路实施例2：
36.本实施例与电路实施例1的区别在于，为兼容dc5～12v供电，引入了稳压二极管d2，同时可以采用更为便宜的低耐压mos管。电路图如图2所示：
37.电池输入端bat通过pmos管q3的漏极和源级连接电源输出端vcc。兼容5v～12v的常供电输入端p1在通过防反二极管d1后一路通过降压模块连接nmos管q2的源极，另一路通过电阻r27连接pmos管q3的栅极和nmos管q2的栅极；pmos管q3的栅极还通过下拉电阻r32接地，nmos管q2的栅极还通过稳压二极管d2接地，nmos管q2的漏极连接输出端口vcc；电池的负极通过电池输入端vbat接地，电池的正极通过电池输入端bat的正极连接pmos管q3的漏极，pmos管q3的源极连接输出端口vcc；pmos管q3的漏极与源极之间并联一个寄生二极管；nmos管q2的源极与漏极之间并联一个寄生二极管。
38.具体的供电电路的工作原理为：
39.由于在使用dc5v供电时，由于防反接二极管d1的降压作用，实际降压模块的输入电压在4.6v左右，降压模块的输出电压在3.0v，即nmos管的源极电压为3v，nmos管的栅极连接4.6v电压，所以nmos管的vgs间电压(栅源电压)只有1.6v。
40.在使用dc12v供电时，如果dc12v直接施加在nmos管的vgs上，那么vgs的耐压至少是9v，常规的nmos管耐压在12v；当使用此耐压的nmos管在通dc5v电时，由于此时的vgs电压只有1.6v，会导致nmos不能完全导通，损耗增加且随着负载电流的变化输出的电源vcc电压变化也会比较大。所以在nmos管栅极和地之间串设稳压二极管，将nmos管栅极电压箝位在9v，保证5v输入下nmos管的可靠导通，此时的nmos管可采用低耐压的mos管。
41.上述方案除了能够兼容dc5-12v供电，采用低耐压的nmos管也可以节约成本。
42.本实用新型中的开关器件nmos管和pmos管，也可用其他压控开关器件代替。
43.电源实施例：
44.本实用新型的一种双供电电源的硬件结构和具体工作原理已经在电路实施例中介绍的足够清楚，此处不再赘述。
45.本实用新型的技术效果包括：
46.1、在使用方式上，用户使用更方便，可以根据自己的需要，想用什么方式供电就用什么方式供电；
47.2、基于方案设计，在电池供电&适配器供电同时工作时，即使电池电压偏低，适配器的电流也不会流向电池，所以不需要用户刻意的拆掉电池，减少在现有技术下因用户忘拆电池引发安全风险的几率；
48.3、基于方案选择的低功耗开关mos，在仅使用电池供电时，基于方案设计，电池的电流也不会流向5v电路模块，保持了电池供电低功耗的需求。
49.以上给出了本实用新型涉及的具体实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。在本实用新型给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本实用新型中的相应技术手段基本相同、实现的实用新型目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行
微调形成的，这种技术方案仍落入本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种双供电电源工作模式下不可充电电池防充电电路，其特征在于，包括用于连接电池的电池端口、用于外接电源的供电端口以及用于对外提供电源的输出端口；所述电池端口的正极与输出端口之间串联设置有第一mos管的源极和漏极；所述供电端口的正极连接降压模块后，与输出端口之间串联设置有第二mos管的源极和漏极；所述第一mos管和第二mos管的栅极连接供电端口的正极，所述第一mos管的栅极还通过下拉电阻接地，以实现在接入外接电源后，将第一mos管截止，第二mos管导通。2.根据权利要求1所述的双供电电源工作模式下不可充电电池防充电电路，其特征在于，所述第一mos管采用pmos管，pmos管的源极连接输出端口，pmos管的漏极连接电池端口的正极；所述第二mos管采用nmos管，nmos管的源极连接降压模块的输出端，nmos管的漏极连接输出端口。3.根据权利要求1或2所述的双供电电源工作模式下不可充电电池防充电电路，其特征在于，所述第二mos管的栅极还对地串联稳压二极管，以实现兼容不同外接电源的供电电压。4.根据权利要求3所述的双供电电源工作模式下不可充电电池防充电电路，其特征在于，所述供电端口的正极和降压模块之间还串联防反接二极管；所述防反接二极管的正极连接供电端口的正极，负极连接降压模块的输入端。5.根据权利要求4所述的双供电电源工作模式下不可充电电池防充电电路，其特征在于，所述输出端口对地串联滤波电容。6.一种双供电电源，其特征在于，包括双供电电源工作模式下不可充电电池防充电电路，所述电路包括用于连接电池的电池端口、用于外接电源的供电端口以及用于对外提供电源的输出端口；所述电池端口的正极与输出端口之间串联设置有第一mos管的源极和漏极；所述供电端口的正极连接降压模块后，与输出端口之间串联设置有第二mos管的源极和漏极；所述第一mos管和第二mos管的栅极连接供电端口的正极，所述第一mos管的栅极还通过下拉电阻接地，以实现在接入外接电源后，将第一mos管截止，第二mos管导通。7.根据权利要求6所述的双供电电源，其特征在于，所述第一mos管采用pmos管，pmos管的源极连接输出端口，pmos管的漏极连接电池端口的正极；所述第二mos管采用nmos管，nmos管的源极连接降压模块的输出端，nmos管的漏极连接输出端口。8.根据权利要求6或7所述的双供电电源，其特征在于，所述第二mos管的栅极还对地串联稳压二极管，以实现兼容不同外接电源的供电电压。9.根据权利要求8所述的双供电电源，其特征在于，所述供电端口的正极和降压模块之间还串联防反接二极管；所述防反接二极管的正极连接供电端口的正极，负极连接降压模块的输入端。10.根据权利要求9所述的双供电电源，其特征在于，所述输出端口对地串联滤波电容。

技术总结
本实用新型涉及物联网设备供电领域，公开了一种双供电电源及其工作模式下不可充电电池防充电电路，所述电路包括用于连接电池的电池端口、用于外接电源的供电端口以及用于对外提供电源的输出端口；电池端口的正极与输出端口之间串联设置有第一MOS管的源极和漏极；供电端口的正极连接降压模块后，与输出端口之间串联设置有第二MOS管的源极和漏极；第一MOS管和第二MOS管的栅极连接供电端口的正极，第一MOS管的栅极还通过下拉电阻接地，以实现在接入外接电源后，将第一MOS管截止，第二MOS管导通。仅电池供电时，第一MOS管导通；仅适配器供电时，第二MOS管导通；电池与适配器同时存在时，第二MOS管导通，第一MOS管截止。用户可选择合适的供电方式。合适的供电方式。合适的供电方式。


技术研发人员：马涛 叶龙 姜红梅 田涵朴 付玉淮
受保护的技术使用者：河南紫联物联网技术有限公司
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/7/28