专利名称：便携式笔记本电脑外置电池包的制作方法
技术领域：
本实用新型属于小型电源范围，特别涉及一种便携式笔记本电脑外置电池包。
背景技术：
锂离子电池具有重量轻、容量大、工作电压高，使用寿命长、无污染等特点而被广泛应用在笔记本电源中，但由于这类电池对充放电流的大小有严格的要求，故必须与笔记本电脑的工作电流、电压匹配，不然会缩短电池的使用寿命，所以这类设备的原配电池也都是单独配置的，不同厂家、不同型号产品之间没有统一的标准，不能通用，同样外置电池包只能用于一种笔记本电脑的局限性，就要使电池包具有能根据不同的笔记本电脑输出不同的电压等级。这样根据不同的智能连接线，本电池包匹配几乎所有笔记本电脑机型。现有笔记本电源多为自带电源，由于笔记本的发展趋势为更轻更薄更便携，这样就对其所自带电池的体积有很大的限制，使现在笔记本自带电池供电时间普遍在2个小时左右，这就影响了笔记本电脑长时间在外工作的要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种便携式笔记本电脑外置电池包，由锂电池、锂电池管理器和充电装置组成，其特征在于在外置电池包盒1内放置三节锂电池2，串联后B+和B-和主控板3相接，主控板监测的锂电池的剩余电压由和它连接的显示板4显示，电池输出电压和主控板的控制信号由输出线5和笔记本电脑连接。
所述主控板由锂电池管理器和锂电池充电器组成。
所述锂电池管理器是采用TI专门电源管理芯片BQ2060进行电量管理和显示，同时具有供电触发功能。电池组正极PACK+通过JFET Q23为芯片提供3.5v左右电源，由R75、R76、R77、R78、R79、R81、R82、R83组成的分压电阻网络对各节电池电压进行采样，采样信号VC1、VC2、VC3输入BQ2060，由BQ2060进行电池电压管理，BQ2060根据此信号判断电池过欠压状态。
PACK-和GND之间接有20毫欧电流采样电阻，PACK-电压信号分别通过R24、C13、和R25、C14组成的滤波器后输入BQ2060，BQ2060通过对比PACK-和22脚的GND信号之间的不同电压判断充放电状态和充放电电流，当PACK-电位高于GND时系统正对电池充电，当PACK-电位低于GND时电池正对系统放电。BQ2060对充放电电流进行时间上的积分计量电量。
系统采用LED1～LED5这5个指示灯显示不同电量状态，当微动开关S1按下，系统显示电池剩余电量，显示时间为4秒。
所述锂电池充电器的充电电流通过Vin+流入，经过采样电阻R1后到达V_in+经过电容C5、C6滤波后输入到调压集成电路U2的2脚输入端。
V_in+输入电压经隔离二极管D1到达由C1、R8、Q6、D11、R7和R17组成的调压电路生成7.5v电压提供电路工作电源。7.5v电源经R34和稳压管U1产生2.5v参考电压作为电路工作的基准。
由R4、Q1、Q3、R32和R44组成的差分放大电路对采样电阻R1上获得的信号进行放大，经隔离二极管D3后输入调压集成电路U2的6脚反馈端，起对输入电流限流作用。
U2的1脚输出所需充电电压，经隔离肖特基二极管D12，滤波电感L1和滤波电容C20后输出到pack+给电池充电。
由电阻R54、R55、R56构成充电电压采样电路，由R19、R21、Q11构成控制电路，保证采样电路在VCC为高时工作，采样电压经由U3C、R51、R52构成的比例放大电路经隔离二极管D4输入U2反馈端，构成电压输出负反馈控制充电电压在12.6v时限制电压升高，保证对电池恒压充电。
电阻R2接入PACK-和系统地之间用以对电池电流进行采样，采样信号经R57和C10滤波后输入由R9、R53、U3D构成的放大电路，放大后的信号经隔离二极管输入U2的6脚反馈端，可以限制充电电流，保护电池。
2.5v基准电压经过R49、R50和R35分压产生2.33v电压比较基准和7.4mv电流比较基准，充电电流小于380mA时，U3的2脚上的采样电压低于U3的3脚7.4mv基准，1脚输出高电平，充电指示灯熄灭，Q9导通。同时如果充电电压高于12.4v时，U3的6脚采样电压高于5脚的2.33基准，运放U3的7脚输出低电位。充满指示灯绿灯亮，并且Q7截止，充电电压V_in+通过R41、R42给C4充电，使Q10门极为高电平，Q10导通，U2的ON/OFF控制脚7脚直接接地，芯片停止工作，系统停止充电。
系统由S8233A_FT构成的3节锂电池保护电路，8233通过VCC、VC1、VC2引脚检测各电池电压，当电池放电时电压低于2.4v，电池欠压，8233的1脚DOP输出低电平，放电mos管Q18和Q20关断，电池停止放电。当电池电压回升至2.7v以上时，电池欠压恢复。当8233检测到系统充电时电池电压高于4.35v时，8233的3脚COP输出低电平，充电mos管Q19和Q21关断，电池停止充电。当电池电压回降到4.05v以下时，过充恢复。
8233的16脚VCC和4脚VMP分别接在充放电MOS的两端，系统通过检测mos管上的漏源电压来检测充放电电流，当8233检测到电流过大时，系统关断mos管。在电池电路里串有电流保险丝F1和温度保险丝F2，对电池起短路保护和温度保护作用。
当8233系统检测到各电池电压不均衡时，系统会打开电压较高的电池所对应的mos管，比如当第一节电池电压比其他电池电压高时，第一节所对应的CD1脚输出高电平，Q12导通，电池通过R58和Q12放电，电压逐渐恢复到与其他电池相同的水平。
本实用新型的有益效果是结合先进的dc/dc变换技术和锂电池管理和保护技术，实现笔记本电脑备用电源小型化和轻型化，仅有13mm厚。并且容量可达笔记本电脑自带电源容量1-3倍，使用此产品可实现笔记本长时间离开工频电源工作。
图1为便携式笔记本电脑外置电池包结构示意图。
图2为锂电池管理器电原理图。
图3为锂电池充电器电原理图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种便携式笔记本电脑外置电池包。如图1所示，在外置电池包盒1内放置三节锂电池2，串联后B+和B-和主控板3相接，主控板监测的锂电池的剩余电压由和它连接的显示板4显示，电池输出电压和主控板的控制信号由输出线5和笔记本电脑连接。其主电路板3由锂电池管理器和锂电池充电器组成。
图2所示为锂电池管理器电原理图，锂电池管理器是采用TI专门电源管理芯片BQ2060进行电量管理和显示，同时具有供电触发功能。电池组正极PACK+通过JFET Q23为芯片提供3.5v左右电源，由R75、R76、R77、R78、R79、R81、R82、R83组成的分压电阻网络对各节电池电压进行采样，采样信号VC1、VC2、VC3输入BQ2060，由BQ2060进行电池电压管理，BQ2060根据此信号判断电池过欠压状态。
PACK-和GND之间接有20毫欧电流采样电阻，PACK-电压信号分别通过R24、C13、和R25、C14组成的滤波器后输入BQ2060，BQ2060通过对比PACK-和22脚的GND信号之间的不同电压判断充放电状态和充放电电流，当PACK-电位高于GND时系统正对电池充电，当PACK-电位低于GND时电池正对系统放电。BQ2060对充放电电流进行时间上的积分计量电量。
系统采用LED1～LED5这5个指示灯显示不同电量状态，当微动开关S1按下，系统显示电池剩余电量，显示时间为4秒。
图3所示为锂电池充电器电原理图，锂电池充电器的充电电流通过Vin+流入，经过采样电阻R1后到达V_in+经过电容C5、C6滤波后输入到调压集成电路U2的2脚输入端。
V_in+输入电压经隔离二极管D1到达由C1、R8、Q6、D11、R7和R17组成的调压电路生成7.5v电压提供电路工作电源。7.5v电源经R34和稳压管U1产生2.5v参考电压作为电路工作的基准。
由R4、Q1、Q3、R32和R44组成的差分放大电路对采样电阻R1上获得的信号进行放大，经隔离二极管D3后输入调压集成电路U2的6脚反馈端，起对输入电流限流作用。
U2的1脚输出所需充电电压，经隔离肖特基二极管D12，滤波电感L1和滤波电容C20后输出到pack+给电池充电。
由电阻R54、R55、R56构成充电电压采样电路，由R19、R21、Q11构成控制电路，保证采样电路在VCC为高时工作，采样电压经由U3C、R51、R52构成的比例放大电路经隔离二极管D4输入U2反馈端，构成电压输出负反馈控制充电电压在12.6v时限制电压升高，保证对电池恒压充电。
电阻R2接入PACK-和系统地之间用以对电池电流进行采样，采样信号经R57和C10滤波后输入由R9、R53、U3D构成的放大电路，放大后的信号经隔离二极管输入U2的6脚反馈端，可以限制充电电流，保护电池。
2.5v基准电压经过R49、R50和R35分压产生2.33v电压比较基准和7.4mv电流比较基准，充电电流小于380mA时，U3的2脚上的采样电压低于U3的3脚7.4mv基准，1脚输出高电平，充电指示灯熄灭，Q9导通。同时如果充电电压高于12.4v时，U3的6脚采样电压高于5脚的2.33基准，运放U3的7脚输出低电位。充满指示灯绿灯亮，并且Q7截止，充电电压V_in+通过R41、R42给C4充电，使Q10门极为高电平，Q10导通，U2的ON/OFF控制脚7脚直接接地，芯片停止工作，系统停止充电。
系统由S8233A_FT构成的3节锂电池保护电路，8233通过VCC、VC1、VC2引脚检测各电池电压，当电池放电时电压低于2.4v，电池欠压，8233的1脚DOP输出低电平，放电mos管Q18和Q20关断，电池停止放电。当电池电压回升至2.7v以上时，电池欠压恢复。当8233检测到系统充电时电池电压高于4.35v时，8233的3脚COP输出低电平，充电mos管Q19和Q21关断，电池停止充电。当电池电压回降到4.05v以下时，过充恢复。
8233的16脚VCC和4脚VMP分别接在充放电MOS的两端，系统通过检测mos管上的漏源电压来检测充放电电流，当8233检测到电流过大时，系统关断mos管。在电池电路里串有电流保险丝F1和温度保险丝F2，对电池起短路保护和温度保护作用。
当8233系统检测到各电池电压不均衡时，系统会打开电压较高的电池所对应的mos管，比如当第一节电池电压比其他电池电压高时，第一节所对应的CD1脚输出高电平，Q12导通，电池通过R58和Q12放电，电压逐渐恢复到与其他电池相同的水平。
权利要求1.一种便携式笔记本电脑外置电池包，由锂电池、锂电池管理器和充电装置组成，其特征在于在外置电池包盒(1)内放置三节锂电池(2)，串联后B+和B-和主控板(3)相接，主控板监测的锂电池的剩余电压由和它连接的显示板(4)显示，电池输出电压和主控板的控制信号由输出线(5)和笔记本电脑连接。
2.根据权利要求1所述便携式笔记本电脑外置电池包，其特征在于所述主控板由锂电池管理器和锂电池充电器组成。
3.根据权利要求2所述便携式笔记本电脑外置电池包，其特征在于所述锂电池管理器是采用TI专门电源管理芯片BQ2060进行电量管理和显示，同时具有供电触发功能。电池组正极PACK+通过JFETQ23为芯片提供3.5v左右电源，由R75、R76、R77、R78、R79、R81、R82、R83组成的分压电阻网络对各节电池电压进行采样，采样信号VC1、VC2、VC3输入BQ2060，由BQ2060进行电池电压管理，BQ2060根据此信号判断电池过欠压状态；PACK-和GND之间接有20毫欧电流采样电阻，PACK-电压信号分别通过R24、C13、和R25、C14组成的滤波器后输入BQ2060，BQ2060通过对比PACK-和22脚的GND信号之间的不同电压判断充放电状态和充放电电流，当PACK-电位高于GND时系统正对电池充电，当PACK-电位低于GND时电池正对系统放电。BQ2060对充放电电流进行时间上的积分计量电量；系统采用LED1～LED5这5个指示灯显示不同电量状态，当微动开关S1按下，系统显示电池剩余电量，显示时间为4秒。
4.根据权利要求2所述便携式笔记本电脑外置电池包，其特征在于所述锂电池充电器的充电电流通过Vin+流入，经过采样电阻R1后到达V_in+经过电容C5、C6滤波后输入到调压集成电路U2的2脚输入端；V_in+输入电压经隔离二极管D1到达由C1、R8、Q6、D11、R7和R17组成的调压电路生成7.5v电压提供电路工作电源；7.5v电源经R34和稳压管U1产生2.5v参考电压作为电路工作的基准；由R4、Q1、Q3、R32和R44组成的差分放大电路对采样电阻R1上获得的信号进行放大，经隔离二极管D3后输入调压集成电路U2的6脚反馈端，起对输入电流限流作用；U2的1脚输出所需充电电压，经隔离肖特基二极管D12，滤波电感L1和滤波电容C20后输出到pack+给电池充电；由电阻R54、R55、R56构成充电电压采样电路，由R19、R21、Q11构成控制电路，保证采样电路在VCC为高时工作，采样电压经由U3C、R51、R52构成的比例放大电路经隔离二极管D4输入U2反馈端，构成电压输出负反馈控制充电电压在12.6v时限制电压升高，保证对电池恒压充电；电阻R2接入PACK-和系统地之间用以对电池电流进行采样，采样信号经R57和C10滤波后输入由R9、R53、U3D构成的放大电路，放大后的信号经隔离二极管输入U2的6脚反馈端，可以限制充电电流，保护电池；2.5v基准电压经过R49、R50和R35分压产生2.33v电压比较基准和7.4mv电流比较基准，充电电流小于380mA时，U3的2脚上的采样电压低于U3的3脚7.4mv基准，1脚输出高电平，充电指示灯熄灭，Q9导通；同时如果充电电压高于12.4v时，U3的6脚采样电压高于5脚的2.33基准，运放U3的7脚输出低电位；充满指示灯绿灯亮，并且Q7截止，充电电压V_in+通过R41、R42给C4充电，使Q10门极为高电平，Q10导通，U2的ON/OFF控制脚7脚直接接地，芯片停止工作，系统停止充电；系统由S8233A_FT构成的3节锂电池保护电路，8233通过VCC、VC1、VC2引脚检测各电池电压，当电池放电时电压低于2.4v，电池欠压，8233的1脚DOP输出低电平，放电mos管Q18和Q20关断，电池停止放电；当电池电压回升至2.7v以上时，电池欠压恢复；当8233检测到系统充电时电池电压高于4.35v时，8233的3脚COP输出低电平，充电mos管Q19和Q21关断，电池停止充电；当电池电压回降到4.05v以下时，过充恢复；8233的16脚VCC和4脚VMP分别接在充放电MOS的两端，系统通过检测mos管上的漏源电压来检测充放电电流，当8233检测到电流过大时，系统关断mos管；在电池电路里串有电流保险丝F1和温度保险丝F2，对电池起短路保护和温度保护作用；当8233系统检测到各电池电压不均衡时，系统会打开电压较高的电池所对应的mos管，比如当第一节电池电压比其他电池电压高时，第一节所对应的CD1脚输出高电平，Q12导通，电池通过R58和Q12放电，电压逐渐恢复到与其他电池相同的水平。
专利摘要本实用新型公开了属于小型电源范围的一种便携式笔记本电脑外置电池包。在外置电池包盒内三节串联的锂电池和主控板连接起来安装在盒内，通过主控板的锂电池管理器控制该电源的充放电。实现了笔记本电脑电池电源的小型化和轻型化，使仅有13mm厚的电池包重量为笔记本电脑自带电源重量的1－3倍，可实现其长时间离开工频电源工作。
文档编号G06F1/26GK2743892SQ20042009298
公开日2005年11月30日 申请日期2004年9月24日 优先权日2004年9月24日
发明者吴劲松 申请人:深圳市万拓电子技术有限公司