设置有USB接口的锂离子二次电池及其充放电控制方法技术

一种设置有USB充放电接口的锂离子二次电池，包括电池本体、用于常规电池输出电压的电池输出端子和用于充放电的USB接口及其控制电路；电池本体与控制电路电连接，控制电路又分别与电池输出端子和USB接口电连接；控制电路包括型号为HT4201的电源集成电路、降压和升压放电以及充电外围电路；该电源集成电路分别与降压和升压放电外围电路电连接，将电池输出电压降至1.5V或升压至5V电压；该集成电路还与充电外围电路电连接，将从USB接口输入的5V电压变换为适合电池贮存的电压。所述二次电池结构通用兼容，输出包括1.5V和5V的多种稳定电压，其USB充放电接口兼容，无须专门的充电器；电池本体容量大，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电能转换电路或控制装置；尤其涉及直流和直流之间的转换电路和控制方法。
技术介绍
现有技术普通的干电池方便获得，可根据需要自由组合，输出不同的供电电压，是小型电子产品的主流供电源，用量大；但普通干电池通常为一次电池，不可循环利用，处理废弃电池的经济和环境成本高。现有技术也有可充电的镍氢、镍镉电池，但是这些电池需要专门的充电器、镍镉电池中的镉金属对环境有污染；且使用多次后，由于存在记忆效应，实际使用容量慢慢降低，循环使用的次数少。无论是普通的干电池还是可充电的镍氢、镍镉电池只能输出一个电压，且输出电压随放电过程内部电量的降低而慢慢降低，存在输出电压不稳定的问题。现有技术也有以锂离子电池为电力能源的二次电池，但是其内部有些未包含与USB充放电接口兼容的充电接口和充放电电路，所以需要专门的充电器；也有些二次电池的充电接口和放电输出端子非常靠近，容易短路；且充电接口通常只能专用于充电，不能输出电压；或者即使能输出电压也通常只能输出电池的电压，而并不具备多种电压输出的能力。现有技术也有以锂离子电池为电力能源的带充电接口的电池组解
决方案，专门针对替代需要两节或更多节干电池串联的应用，通常也只能输出一组电压，充电端口只能用于充电，且由于其结构的限制，使得产品不具备普通干电池的通用性和灵活性。现有技术以锂离子电池为电力能源的二次电池，也有一些其内部包含与USB充放电接口兼容的充电接口和充放电电路，但由于充电接口和充放电电路内部电路元件多、线路复杂体积大，会挤占其内部本来提供给锂离子电池本体的容积，减少了电池容量，且分立元件的电子线路，其可靠性尚待提升。名词解释：AA型电池：即俗称的5号电池，为美国标准的AA(平头)电池，高度48.0±0.5mm，直径14.1±0.2mm；AAA型电池：即俗称的7号电池，为美国标准的AAA(平头)电池，高度43.6±0.5mm，直径10.1±0.2mm；USB为英文Universal Serial Bus的缩写，即通用串行总线，本专利申请文件中是指一种电子设备的外部标准接口；LED为英文light emitting diode的缩写，中文意思为发光二极管；LDO是英文Low Drop Out(LDO)Linear Voltage Regulators的缩写，中文含义为低压降线性稳压器；BUCK电路在本申请中的含义为采用BUCK Chopper(斩波器)方式的降压DC/DC变换电路；BOOST电路在本申请中的含义为采用BOOST Chopper方式的升压DC/DC变换电路。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于避免上述现有技术电池容量小、可靠
性不高、充放电接口兼容性低、输出电压单一且不稳定的不足之处，而提出一种设置有USB接口、并可输出双电压的锂离子二次电池，包括用作电源的锂离子电池本体、提供常规电池供电电压的电池输出端子、用于充放电的双向USB接口及用于电压变换的控制电路；所述电池本体与所述控制电路电连接，所述控制电路又分别与提供常规电池供电电压的电池输出端子和USB接口电连接；所述控制电路包括型号为HT4201的电源集成电路、降压放电外围电路、升压放电外围电路和充电外围电路；所述电源集成电路与降压放电外围电路电连接，将所述电池本体输出电压变换为包括1.5V的常规电池供电电压；所述电源集成电路与升压放电外围电路电连接，用于将所述电池本体输出电压升压至包括5V的电池供电电压；所述电源集成电路与充电外围电路电连接，将从USB接口输入的5V电压变换为适合所述电池本体贮存的电压，实现为锂离子二次电池本体充电。所述常规电池供电电压除包括1.5V外，还包括3V、6V、9V、12V、15V、18V和24V。所述锂离子二次电池的形状包括片状、块状和柱状；所述锂离子二次电池是输出电压为1.5V的圆柱状5号即AA型锂离子二次电池；或者所述锂离子二次电池是输出电压为1.5V的圆柱状7号即AAA型锂离子二次电池。所述控制电路包括多功能复用电感，该多功能复用电感的两端分别与所述电源集成电路的SW1和SW2引脚电连接；所述降压放电外围电路包括降压输出滤波电容和所述多功能复用电感；所述降压输出滤波电容的一端与电源集成电路的1.5V输出引脚电连接，另一端与电源集成电路的第二＂地＂引脚GND2或第一＂地＂引脚GND1电连接；所述电源集成电路的1.5V输出引脚与所述二次电池输出正极端子电连接；所述降
压放电外围电路和电源集成电路电连接组成完整的降压电路，将所述二次电池输出电压降为稳定的1.5V，经电池输出端子输出。所述充电外围电路包括USB接口端滤波电容、电池本体端滤波电容和所述多功能复用电感；所述USB接口端滤波电容的一端与电源集成电路的VCOM引脚电连接，另一端与电源集成电路的第二＂地＂引脚GND2或第一＂地＂引脚GND1电连接；所述电池本体端滤波电容的一端与电池本体的正极端子电连接；所述电池本体端滤波电容的另一端与该电池本体的负极端子电连接；所述电池本体的正极端子与电源集成电路的BAT引脚电连接；所述电源集成电路的VCOM引脚与USB接口电连接；所述充电外围电路和电源集成电路连接组成完整的充电电路，将从USB接口输入的5V电压变换为适合所述电池本体贮存的电压，实现为锂离子二次电池本体充电；所述充电外围电路还包括用于状态指示的状态指示灯，该状态指示灯的一端与电源集成电路的LED引脚电连接，其另一端与电源集成电路的第二＂地＂引脚GND2电连接。所述升压放电外围电路包括USB接口端滤波电容、电池本体端滤波电容和所述多功能复用电感；所述USB接口端滤波电容的一端与电源集成电路的VCOM引脚电连接，另一端与电源集成电路的第二＂地＂引脚GND2电连接；所述电池本体端滤波电容的一端与电池本体的正极端子电连接；所述电池本体端滤波电容的另一端与电池本体的负极端子电连接；所述电池本体的正极端子与电源集成电路的BAT引脚电连接；所述电源集成电路的VCOM引脚与USB接口电连接；所述升压放电外围电路和电源集成电路连接组成完整的升压放电电路，将电池本体输出电压升压至5V经USB接口输出。所述电池本体置于锂离子二次电池的底部；包含所述控制电路的电路板位于所述二次电池内上方；所述电路板形状与所述二次电池形状匹
配；所述USB接口和所述状态指示灯的安装，以该二次电池的中轴线为对称轴，分别设置在该二次电池外壁的上方。解决上述技术问题的技术方案还可以是一种基于设置有USB接口的锂离子二次电池的充放电控制方法，包括以下步骤：A：将所述电源集成电路的BAT引脚电压，亦即所述二次电池输出端子上的电压记作Ubat，所述电源集成电路的VCOM引脚电压记作Uvcom，将Uin-min记作所述USB接口电源线上的最低输入电压，该USB接口电源线上的输入电压波动范围设定为4.5～5.5V；所述电源集成电路持续检测Uvcom和Ubat俩物理量；B：判断Uvcom>Ubat并且Uvcom>Uin-min的条件是否成立；若成立，则进入步骤C即充电模式；不成立且Uvcom≤Uin-min，则进入步骤D；C：所述二次电池进入充电模式，即，将从USB接口输入的电能变换为具有适合电池本体贮存的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设置有USB接口的锂离子二次电池(600)，包括：用作电源的锂离子电池本体(100)、提供常规电池供电电压的电池输出端子(110)、用于充放电的双向USB接口(120)及用于电压变换的控制电路(200)；所述电池本体(100)与所述控制电路(200)电连接，所述控制电路(200)又分别与提供常规电池供电电压的电池输出端子(110)和USB接口(120)电连接；所述控制电路(200)包括型号为HT4201的电源集成电路(240)、降压放电外围电路(210)、升压放电外围电路(220)和充电外围电路(230)；所述电源集成电路(240)与降压放电外围电路(210)电连接，将所述电池本体(100)输出电压变换为包括1.5V的常规电池供电电压；所述电源集成电路(240)与升压放电外围电路(220)电连接，用于将所述电池本体(100)输出电压升压至包括5V的电池供电电压；所述电源集成电路(240)与充电外围电路(230)电连接，将从USB接口(120)输入的5V电压变换为适合所述电池本体(100)贮存的电压，实现为锂离子二次电池本体(100)充电。

【技术特征摘要】
1.一种设置有USB接口的锂离子二次电池(600)，包括：用作电源的锂离子电池本体(100)、提供常规电池供电电压的电池输出端子(110)、用于充放电的双向USB接口(120)及用于电压变换的控制电路(200)；所述电池本体(100)与所述控制电路(200)电连接，所述控制电路(200)又分别与提供常规电池供电电压的电池输出端子(110)和USB接口(120)电连接；所述控制电路(200)包括型号为HT4201的电源集成电路(240)、降压放电外围电路(210)、升压放电外围电路(220)和充电外围电路(230)；所述电源集成电路(240)与降压放电外围电路(210)电连接，将所述电池本体(100)输出电压变换为包括1.5V的常规电池供电电压；所述电源集成电路(240)与升压放电外围电路(220)电连接，用于将所述电池本体(100)输出电压升压至包括5V的电池供电电压；所述电源集成电路(240)与充电外围电路(230)电连接，将从USB接口(120)输入的5V电压变换为适合所述电池本体(100)贮存的电压，实现为锂离子二次电池本体(100)充电。2.根据权利要求1所述的设置有USB接口的锂离子二次电池，其特征在于，所述常规电池供电电压除包括1.5V外，还包括3V、6V、9V、12V、15V、18V和24V。3.根据权利要求1所述的设置有USB接口的锂离子二次电池，其特征在于，所述锂离子二次电池的形状包括片状、块状和柱状；所述锂离子二次电池是输出电压为1.5V的圆柱状5号即AA型锂离子二次电池；或者所述锂离子二次电池是输出电压为1.5V的圆柱状7号即AAA型锂离子
\t二次电池。4.根据权利要求1所述的设置有USB接口的锂离子二次电池，其特征在于，所述控制电路(200)包括多功能复用电感(207)，该多功能复用电感(207)的两端分别与所述电源集成电路(240)的SW1和SW2引脚电连接；所述降压放电外围电路(210)包括降压输出滤波电容(218)和所述多功能复用电感(207)；所述降压输出滤波电容(218)的一端与电源集成电路(240)的1.5V输出引脚电连接，另一端与电源集成电路(240)的第二＂地＂引脚GND2或第一＂地＂引脚GND1电连接；所述电源集成电路(240)的1.5V输出引脚与所述二次电池(600)输出正极端子(111)电连接；所述降压放电外围电路(210)和电源集成电路(240)电连接组成完整的降压电路，将所述二次电池(600)输出电压降为稳定的1.5V，经电池输出端子(110)输出。5.根据权利要求4所述的设置有USB接口的锂离子二次电池，其特征在于，所述充电外围电路(230)包括USB接口端滤波电容(205)、电池本体端滤波电容(206)和所述多功能复用电感(207)；所述USB接口端滤波电容(205)的一端与电源集成电路(240)的VCOM引脚电连接，另一端与电源集成电路(240)的第二＂地＂引脚GND2或第一＂地＂引脚GND1电连接；所述电池本体端滤波电容(206)的一端与电池本体(100)的正极端子(111)电连接；所述电池本体端滤波电容(206)的另一端与该电池本体(100)的负极端子(112)电连接；所述电池本体(100)的正极端子(111)与电源集成电路(240)的BAT引脚电连接；所述电源集成电路(240)的VCOM引脚与USB接口(120)电连接；所述充电外围电路(230)和电源集成电路(240)连接组成完整的充电电路，将从USB接口(120)输入的5V电压变换为适合所述电池本体(100)贮存的电压，实现为锂离子二次电池本体(100)充电；所述充电外围电路(230)还包括用于状态指示的状态指示灯(237)，该状态指示灯(237)的一端与电源集成电路(240)的LED引脚电连接，其另一端与电源集成电路(240)的第二＂地＂引脚GND2电连接。6.根据权利要求4所述的设置有USB接口的锂离子二次电池，其特征在于，所述升压放电外围电路(220)包括USB接口端滤波电容(205)、电池本体端滤波电容(206)和所述多功能复用电感(207)；所述USB接口端滤波电容(205)的一端与电源集成电路(240)的VCOM引脚电连接，另一端与电源集成电路(240)的第二＂地＂引脚GND2电连接；所述电池本体端滤波电容(206)的一端与电池本体(100)的正极端子(111)电连接；所述电池本体端滤波电容(206)的另一端与电池本体(100)的负极端子(112)电连接；所述电池本体(100)的正极端子(111)与电源集成电路(240)的BAT引脚电连接；所述电源集成电路(240)的VCOM引脚与...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健，于和平，
申请(专利权)人：深圳市华芯邦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44