CN101025654A - 电源选择/检测电路 - Google Patents
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Abstract
一种从多个外部电源中选择一个主电源的电源选择/检测电路包括：电阻元件，其一端与外部电源相连，另一端与主电源相连，第一电压检测器，其接收外部电源的电压并对外部电源的电压进行检测；第二电压检测器，其检测电阻元件两端之间的电压；和连接在外部电源与地之间的开关，其根据第二电压检测器的输出使外部电源与地之间的电路接通或断开。电阻元件和第一电压检测器为多个外部电源中的每一个电源而配置，第二电压检测器和开关为多个外部电源中的至少一个电源而配置。
Description
技术领域
本发明涉及便携式设备的电源电路，特别是涉及一种选择和检测电源的电路。
背景技术
近来，信息技术设备在体积上越来越小，高便携性移动式计算机、数字照相机和存储装置不断发展从而能互联地进行信息交换。这些便携式设备小到可以手提，所以是经过可供电的接口连接器例如AC(交流)适配器或USB(通用串行总线)供电。
这种供电系统常常设置成例如对电源设置高的优先级，如果需要也仅是专用于供电的例如AC适配器这样的电源优先，为的是尽可能减少与接口连接器相连的主计算机或诸如此类的电池的功耗。例如，检测和选择电源的电路设置在便携式设备与电源之间。下面描述根据相关技术的电源选择/检测电路。
图5是根据相关技术的电源选择/检测电路的方框图。在电源选择/检测电路500中，从电源511或电源521供给的电压经过主电源502加至负载501，电源选择/检测电路500包括配置在电源511与主电源502之间的电源检测器510。和配置在电源521与主电源502之间的电源检测器520。电源检测器510包括肖特基二极管512、电压比较器513和两个电阻514和515。电源检测器520包括肖特基二极管522、电压比较器523和两个电阻524和525。
肖特基二极管512的阳极与电源511相连，肖特基二极管512的阴极与主电源502相连。电压比较器513检测电源511的电压以确定电源511存在或不存在。电压比较器513接收参考电源电压Va1和按电阻值分配电源511的电阻514与515之间的节点上的电压Va2。肖特基二极管522的阳极与电源521相连，肖特基二极管522的阴极与主电源502相连。电压比较器523检测是否经过电源521供电。电压比较器523的一个输入端接收参考电源电压Vb1，电压比较器523的另一输入端接收按电阻值分配电源521的电阻524与525之间的节点上的电压Vb2。
在这个示例中，电源511被描述为AC适配器，而电源521被描述为例如USB连接器。这样，例如当从AC适配器供电时，从接口连接器的供电则被切断。下面描述当从AC适配器供给的电压高于从USB连接器供给的电压时即当电源511高于电源521时，电源选择/检测电路500的操作。电压比较器513将参考电压Va1与电阻514和515之间的节点上的电压Va2进行比较，检测是否从电源511供电。另一方面，电压比较器523将参考电压Vb1与电阻524和525之间的节点上的电压Vb2进行比较，检测是否从电源521供电。如果电源521低于电源511，则优先供给从电源511来的电压。
下面描述当只连接从AC适配器来的电源电压即当只连接电源511时，电源选择/检测电路500的操作。电压比较器513将参考电压Va1与电阻514和515之间的节点上的电压Va2进行比较，检测出电源511正在供电。另一方面，从主电源502来的反向泄漏电流IR流向肖特基二极管522。虽然二极管理想上只在一个方向输送电流，但实际上还有轻微的反向电流。因此，在电阻524和525之间的节点上产生电压Vb2。如果节点上的电压不低于参考电压，则电压比较器523误测出正在经过电源521供电。因此，必须将电阻524和525设置为低的数值。
电源选择/检测电路的另一示例披露在日本专利申请公报No.2000-284865。图6是那里披露的电源选择/检测电路的方框图。图6所示的电源选择/检测电路包括从接口例如USB供电的电源线1，和从AC适配器供电的电源线2。在这个电路中，当从AC适配器供电时，从接口来的电源被切断。于是，如果电源线2的电压增加，电流就经过齐纳二极管10流入地。因此晶体管17的基极电压由于电阻12上的IR电压降而提高，使晶体管17接通。晶体管18的基极电压由此降低使晶体管18断路。然后使晶体管20断路。结果，从接口来的电源被切断。
但是本发明的发明者发现，上述相关技术有如下问题。在图5所示的电源选择/检测电路500中，如果从电源511供给的电压高于从电源521供给的电压，则电流流入与电压比较器523相连的电阻524和525。这就出现这样的问题：在涉及未与主电源502相连的电源521的电源检测器520中产生电流消耗。尽管电流消耗可用增加电阻524和525的电阻值来减小，但引起另一个问题。例如，如果电压只从电源511供给，则来自主电源502的反向泄漏电流IR流向肖特基二极管522，在电阻524和525之间的节点上产生电压Vb2。于是，如果节点上的电压Vb2不小于参考电压Vb1，则电压比较器523会误测出正在经过电源521供电。
为了避免这一点，如果电阻525的电阻值为Rb2，肖特基二极管的反向泄漏电流为Ir，电压比较器523的参考电压为Vb1，则必须设置电阻525的电阻值满足表示式：Rb2*Ir＜Vb1，因此电阻525的电阻值不可能设置得足够高。这就出现这样的问题：当从电源511向主电源502供电时，消耗在电源检测器520中的电流不能减小。这不仅增加处于等待方向的电路的功耗，而且也未能满足处于挂起模式的USB连接器的电流极限Imax，如果电源521是USB连接器的话。
类似的问题出现在图6所示的电源选择/检测电路的结构中。因为在连接AC适配器的同时电流—直流经电阻11和12，所以在电压检测器5中产生功耗。虽然通过提高电阻11和12的电阻值能够减小消耗的电流，但是这又引起另外的问题。具体地说，二极管8和9分别设置在电源线1和2上，以防止电流反流。虽然二极管理想上仅在一个方向输送电流，但实际上还有轻微的反向电流。例如，如果经过电源线1供电，在二极管9中产生反向电流，并且经过电阻11和12流入地。即使没有经过电源线2供电，但晶体管17的基极电压由于在电阻12上的IR电压降而提高。这使晶体管18断路，进一步断开晶体管20；结果，从电源线1来的电源被切断。为了避免这种情况，电阻12的电阻值不能设置得足够高。因此消耗在电源选择/检测电路中的电流不能减小。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种电源选择/检测电路，其从多个外部电源中选择一个主电源，该电路包括：电阻元件，其一端与外部电源相连，另一端与主电源相连；第一电压检测器，其接收外部电源的电压并对外部电源的电压进行检测；第二电压检测器，其对电阻元件两端之间的电压进行检测；和连接在外部电源与地之间的开关，其根据第二电压检测器的输出，使外部电源与地之间的电路接通或断开。电阻元件和第一电压检测器为多个外部电源中的每个电源而配置，第二电压检测器和开关为多个外部电源中的至少一个电源而配置。这种结构防止第一电压检测器误测出外部电源电压。
这种结构能使按电阻值分配外部电源电压的分压电阻的电阻值设置得高，因此能提供减小了电流消耗的电源选择/检测电路。
附图说明
本发明的上述和其他目的、优点和特点从联系附图所做的如下描述将看得更加明显，图中，
图1是根据本发明第一实施方式的电源选择/检测电路结构图；
图2是根据本发明第一实施方式的电源选择/检测电路详细结构图；
图3是根据本发明第二实施方式的电源选择/检测电路结构图；
图4是根据本发明第三实施方式的电源选择/检测电路结构图；
图5是根据相关技术的电源选择/检测电路结构图；和
图6是根据另一相关技术的电源选择/检测电路结构图。
具体实施方式
下面将参考说明性的实施方式对本发明进行描述。熟悉本领域技术的人员了解，利用本发明的讲述能完成许多变更的实施方式，本发明不局限于为说明的目的而列举的实施方式。
下面将描述本发明的实施方式例，为了简明起见，对以下的描述和附图作适当的缩短和简化。冗余的描述视需要省略以便于解释。
下面参考附图描述本发明的第一实施方式。根据本实施方式的电源选择/检测电路以图例进行描述，其作为电路包括作为负载的硬盘驱动器或便携式装置的微计算机，其形成在半导体器件例如LSI(大规模集成)电路上。图1示出根据第一实施方式的电源选择/检测电路的结构。
首先参考图1，在电源选择/检测电路100中，从电源111或电源121供给的电压经过主电源102加至负载101。电源选择/检测电路100包括配置在电源111与主电源102之间的电源检测器110，和配置在电源121与主电源102之间的电源检测器120。电源检测器110包括肖特基二极管112、电压比较器113以及两个电阻114和115。电源检测器110包括电压检测器119，该电压检测器119包括电压比较器113和两个电阻114和115。
电源检测器120包括肖特基二极管122，两个电压比较器123和126，三个电阻124、125和128，以及开关127。电源检测器120包括电压检测器129，该电压检测器129包括电压比较器123以及电阻124和125。
电源选择/检测电路100经过负载101例如DC/DC转换器、LDO(低降压稳压器)或电池充电器向外部负载103例如硬盘驱动器或微计算机供电。供给负载101的电源不限于电源111和121，可以添加多种电源。电源选择/检测电路100除肖特基二极管112以外可以与负载101的电路一起集成在半导体器件104例如LSI上。电阻114、115、124和125可连接于半导体器件104的外部。
肖特基二极管112的阳极与电源111相连，肖特基二极管112的阴极与主电源102相连。电压比较器113检测电源111的电压以确定电源111存在或不存在。电压比较器113接收参考电压Va1和按电阻值分压电源111的电阻114与115之间的节点上的电压Va2。电阻114的另一端与电源111相连，电阻115的另一端接地。
肖特基二极管122的阳极与电源121相连，肖特基二极管122的阴极与主电源102相连。电压比较器126的输入端分别连接至肖特基二极管122阳极侧的电源121和肖特基二极管122阴极侧的主电源102，以比较电源121与主电源102之间的电压差。电压比较器126的输出端与开关127相连。开关127的一端连接至电源121，另一端经过电阻128接地。电阻128也可以设在开关127与电源121之间。电压比较器123检测电压121的电压以确定电源121存在或不存在。电压比较器123接收参考电源电压Vb1和按电阻值分配电源121的电阻124和125之间的节点上的电压Vb2。电阻124的另一端与电源121相连，电阻125的另一端接地。
开关127短路或开路，取决于电压比较器126基于对肖特基二极管122的阳极电压与肖特基二极管122的阴极电压的比较后的输出。具体地说，如果电源121的电压低于主电源102的电压(包括电源121未插入时)，则开关127短路。另一方面，如果电源121的电压高于主电源102的电压，则开关127开路。
与开关127相连的电阻128相对于用作电源121的分压电阻的电阻124和125具有足够低的电阻值。设置电阻128是为了对付肖特基二极管的反向泄漏电流IR，如果反向泄漏电流IR为120μA或更低，则最好是电阻124的电阻值Rb1为750kΩ±20％，电阻125的电阻值Rb2为250kΩ±20％，电阻128的电阻值Rb3为7.5kΩ±20％。
下面参考图1描述电源选择/检测电路100的操作，在本实施方式中，电源111被描述为AC适配器，而电源121被描述为例如USB连接器。首先描述当从AC适配器供给的电压高于USB连接器供给的电压时即当电源111高于电源121时，电源选择/检测电路100的操作。
当向电源111供给电压时，主电源102的电压是比电源111的电压低的电压，所差的量相当于由肖特基二极管112中的PN结造成的肖特基二极管112的正向电压降VF(例如约0.2V)。电压比较器113将参考电压Va1与节点上的电压Va2进行比较，由此检测出正在向电源111供电。
另一方面，在电源检测器120中，一个比供给电源111的电压低的电压供给电源121。因此电源121的电压低于主电源102的电压，结果是根据电压比较器126的输出开关127短路。电压比较器123将参考电压Vb1与节点上的电压Vb2进行比较，从而确定电源121存在或不存在。
下面仍参考图1描述当只从AC适配器连接电源电压时即只连接电源111时，电源选择/检测电路100的操作。当向电源111供给电压时，主电源102的电压是比电源111的电压低的电压，所差的量相当于由肖特基二极管112中的PN结造成的正向电压降VF。电压比较器113将参考电压Va1与节点上的电压Va2进行比较，由此检测出正在向电源111供电。
另一方面，在电源检测器120中，没有电压提供给电源121。因此电源121的电压低于主电源102的电压，结果是根据电压比较器126的输出开关127短路，电压比较器123将参考电压Vb1与节点上的电压Vb2进行比较，由此确定电源121不存在。
从主电源102来的反向泄漏电流IR流入肖特基二极管122。与开关127相连的电阻128相对于电阻124和125具有足够低的电阻值。因此，反向泄漏电流IR经过短路的开关127流入电阻128。这样防止反向泄漏电流IR流入电阻124与125之间的节点。因此，节点上的电压Vb2不会超过参考电压Vb1，从而避免电压比较器123中的错误检测。
如果电源111是作为供电专用线的AC适配器，则当电能源与电源111相关连时，就能形成优先从电源111向主电源102供电的电路。例如，在图2所示的电源选择/检测电路100中，晶体管203连接在肖特基二极管122的阴极与主电源102之间。晶体管203的控制端与电源检测器110的电压比较器113的输出端相连。在这种结构中，晶体管203根据电压比较器113的输出断开或闭合，如果电能源与电源111相关连，则优先从电源111供电。晶体管203的极性可以是N-沟道或者P-沟道。另外，用作电流检测或诸如此类的电阻202可以设在肖特基二极管122的阴极侧。最好电阻202的一端与肖特基二极管122的阴极相连，电阻202的另一端与晶体管203相连。
虽然电压比较器126利用肖特基二极管122的PN结造成的VF电压降以后的电压差，检测外部电源存在或不存在，但也能利用图2中所示电阻202的两端之间的电压差或晶体管203的两端之间的电压差。还能利用肖特基二极管122和电阻202的两端之间的电压差，电阻202和晶体管203的两端之间的电压差，或者肖特基二极管122和晶体管203的两端之间的电压差。
如上所述，能够通过开关127和电阻128防止肖特基二极管122的反向泄漏电流IR流入电阻124和125，而开关127则根据肖特基二极管122的阳极与阴极之间的电压差断开或闭合。因为反向泄漏电流IR不流入电阻124和125之间的节点，所以电压比较器123不会误测有一个电压正在供给电源121。电阻124和125的电阻值因此可设置得高，这能减小消耗在电阻124和125上的电流。这样可减少涉及不与主电源102相连的电源121、处于等待方式或挂起模式的电源检测器120中的功耗。
下面描述对处于等待方式或挂起模式的电源121的电流加以限制的情况。如果电阻124的电阻值为Rb1，电阻125的电阻值为Rb2，处于等待或挂起模式的电源121的电流极限为Imax，电源121的供给电压为V，则电阻124和125的电阻值可设置为满足等式：V/Imax≤(Rb1+Rb2)。因此，电流极限可通过提高电阻124和125的电阻值而得到满足。当例如电源121为USB连接器时，这是特别有效的。
为了符合USB连接器的标准，如果供给电压为4.3至5.4V并且电流极限Imax为500μA的话，Rb1+Rb2的值最好为8.6至10.8kΩ或更高以满足表示式：V/Imax≤(Rb1+Rb2)。但是，在挂起模式期间由USB连接器供给电压的电路不仅仅是电源选择/检测电路。所以，Rb1+Rb2的值可取为43kΩ至54kΩ或更高(Imax为100μA或更小)，1MΩ或更高则更好(Imax为4.3μA至5.4μA或更小)。
(第二实施方式)
下面参考附图描述本发明的第二实施方式。在第二实施方式中，与第一实施方式相同，以图例描述电源选择/检测电路，其作为电路包括作为负载的硬盘驱动器或便携式装置的微计算机，并且，其形成在半导体器件例如LSI上。图3示出根据第二实施方式的电源选择/检测电路的结构。与第一实施方式相同的电路部件或工作原理这里不做描述。
参考图3，在电源选择/检测电路300中，从电源111或电源121供给的电压经过主电源102加至负载101。电源选择/检测电路300包括配置在电源111与主电源102之间的电源检测器310和配置在电源121与主电源102之间的电源检测器120。电源检测器310包括电压比较器316、电阻318和开关317。其他结构与第一实施方式的电源选择/检测电路100中的结构相同。
电源选择/检测电路300经过负载101例如DC/DC转换器、LDO或电池充电器向外部负载103例如硬盘驱动器或微计算机供电。如第一实施方式所述。负载101的电源不限于电源111和121，可以添加多个电源。另外，与第一实施方式相同，除肖特基二极管112和122以外，电源选择/检测电路300可与负载101的电路一起集成在半导体器件例如LSI上，电阻114、115、124和125可连接在半导体器件的外部。
肖特基二极管112的阳极与电源111相连，肖特基二极管112的阴极与主电源102相连。电压比较器316的输入端与肖特基二极管112的阳极侧的电源111相连，电压比较器316的另一输入端与肖特基二极管112的阴极侧的主电源102相连，以便比较电源111和主电源102之间的电压差。电压比较器316的输出端与开关317相连。开关317的一端与电源111相连，另一端经过电阻318接地。电阻318也可设在开关317与电源111之间。电压比较器113检测电源111的电压以确定电源111存在或不存在。电压比较器113接收参考电源电压Vb1和以电阻值分配电源111的电阻114与115之间的节点上的电压Vb2。电阻114的另一端与电源111相连，电阻115的另一端接地。
开关317短路或开路，取决于电压比较器316基于对肖特基二极管112的阳极电压与肖特基二极管112的阴极电压之间的比较后的输出。具体地说，如果电源111的电压低于主电源102的电压(包括当电源111未插入时)，则开关317短路。另一方面如果电源111的电压高于主电源102的电压，则开关317开路。开关127的操作与第一实施方式的相同。
与开关317相连的电阻318相对于用作电源111的分压电阻的电阻114和115具有足够低的电阻值。设置电阻318是为了对付肖特基二极管的反向泄漏电流IR，如果反向泄漏电流IR为120μA或更小，则最好是电阻114的电阻值Ra1为750kΩ±20％，电阻115的电阻值Ra2为250kΩ±20％，电阻318的电阻值Ra3为7.5kΩ±20％。
下面参考图3描述电源选择/检测电路300的操作。在本实施方式中，电源111被描述为AC适配器，电源121被描述为例如USB连接器。首先描述从AC适配器供给的电压高于USB连接器供给的电压时即当电源111高于电源121时，电源选择/检测电路300的操作。
当电压供给电源111时，主电源102的电压是比电源111的电压低的电压，所差的量相当于由肖特基二极管112中的PN结造成的肖特基二极管112的正向电压降VF。因此电源111的电压高于主电源102的电压，并且，根据从电压比较器316来的输出开关317开路。电压比较器113将参考电压Va1与节点上的电压Va2进行比较，由此检测出正在向电源111供电。
另一方面，在电源检测器120中，一个比供给电源111的电压低的电压供给电源121。因此电源121的电压低于主电源102的电压，结果是根据电压比较器126的输出开关127短路。电压比较器123将参考电压Vb1与节点上的电压Vb2进行比较，从而确定电源121存在或不存在。
下面仍参考图3，描述当只从AC适配器连接电源电压时即只连接电源111时，电源选择/检测电路300的操作。当向电源111供给电压时，主电源102的电压是比电源111的电压低的电压，所差的量相当于由电源检测器310的肖特基二极管112中的PN结造成的VF。因此，电源111的电压高于主电源102的电压，并且，根据从电压比较器316来的输出开关317开路。电压比较器113将参考电压Va1与节点电压Va2进行比较，由此检测出正在向电源111供电。
另一方面，在电源检测器120中，没有电压供给电源121。因此电源121的电压低于主电源102，结果是根据电压比较器126的输出开关127短路。电压比较器123将参考电压Vb1与节点上的电压Vb2进行比较，从而确定电源121不存在。
从主电源102来的反向泄漏电流IR流入肖特基二极管122。与开关127相连的电阻128相对于电阻124和125具有足够低的电阻值。所以，反向泄漏电流IR经过短路的开关127流入电阻128。这防止反向泄漏电流IR流入电阻124与125之间的节点。因此，节点的电压Vb2不会超过参考电压Vb1，从而避免电压比较器123中的错误检测。
图3所示的电源选择/检测电路300可包括图2中所示(图3中未示)的在电源检测器120与主电源102之间的晶体管203。在这种结构中，如果电源111是作为供电专用线的AC适配器，则当电能与电源111相连时，就能形成优先从电源111向主电源102供电的电路，如第一实施方式所述。图3所示电路可进一步包括图2所示的电阻202。
虽然电压比较器126利用肖特基二极管122的PN结造成VF电压降以后的电压差检测外部电源存在或不存在，但也能利用在肖特基二极管122与主电源102之间的电阻(未示)的两端之间的电压差，或者晶体管(未示)两端之间的电压差，还能利用肖特基二极管122和电阻的两端之间的电压差，电阻和晶体管的两端之间的电压差，或者肖特基二极管122和晶体管的两端之间的电压差，如第一实施方式中所述。
在这样结构中，第二实施方式具有与第一实施方式相同的优点。
另外，由于在涉及与主电源102相连的电源111的电源检测器310中的开关317开路，所以没有电流流入电压比较器316和电阻318。因此，将电压比较器316、电阻318和开关317增添至电源检测器310不会引起功耗的增加。
第三实施方式
下面参考附图描述本发明的第三实施方式。在第三实施方式中，如同第一实施方式那样以图例描述电源选择/检测电路，其作为电路包括作为负载的硬盘驱动器或便携式装置的微计算机，并且，其形成在半导体器件例如LSI上。图4示出根据第三实施方式的电源选择/检测电路。与第一实施方式相同的部件或工作原理在此不做描述。
参考图4，在电源选择/检测电路400中，由电源411或电源421供给的电压经过主电源402加至负载401。电源选择/检测电路400包括配置在电源411和主电源402之间的电源检测器410，和配置在电源421与主电源402之间的电源检测器420。电源检测器410包括肖特基二极管412、两个电压比较器413和416、两个电阻414和415以及开关417。电源检测器410包括电压检测器419，该电压检测器包括电压比较器413和两个电阻414和415。
电源检测器420包括肖特基二极管422、两个电压比较器423和426、两个电阻424和425以及开关427。电源检测器420包括电压检测器429，该电压检测器包括电压比较器423以及电阻424和425。
电源选择/检测电路400经过负载401例如DC/DC转换器、LDO或电池充电器向外部负载(未示)例如硬盘驱动器或微计算机供电，如第一实施方式所述。负载401的电源不限于电源411和412，可以添加多种电源。除肖特基二极管412和422以外，电源选择/检测电路400可与负载401的电路一起集成在半导体器件例如LSI上，电阻414、415、424和425可连接在半导体器件的外部，如第一实施方式所述。
肖特基二极管412的阳极与电源411相连，肖特基二极管412的阴极与主电源402相连。电压比较器413检测电源411的电压以确定电源411存在或不存在。电压比较器413接收参考电压Va1和电源411的分压电阻414与415之间的节点上的电压Va2。电压比较器416的输入端与肖特基二极管412阳极侧的电源411相连，电压比较器416的另一输入端与肖特基二极管412阴极侧的主电源402相连，以便比较电源411与主电源402之间的电压差。电压比较器416的输出端与开关417相连。开关417的一端与电源411相连，开关417的另一端与电阻414、电阻415相连，然后接地。虽然未示出，但开关417也可设在电阻414与电压比较器413的输入端之间。
肖特基二极管422的阳极与电源421相连，肖特基二极管422的阴极与主电源402相连。电压比较器423检测电源421的电压以确定电源421存在或不存在。电压比较器423接收参考电源电压Vb1和电源421的分压电阻424与425之间的节点上的电压Vb2。电压比较器426的输入端与肖特基二极管422阳极侧的电源421相连，电压比较器426的另一输入端与肖特基二极管422阴极侧的主电源402相连，以便比较电源421与主电源402之间的电压差。电压比较器426的输出端与开关427相连。开关427的一端与电源421相连，开关427的另一端与电阻424、电阻425相连，然后接地。虽然未示出，开关427也可设在电阻424与电压比较器423的输入端之间。另外，开关427也可设在电压比较器423的输入端与电阻425之间，或者电阻425与地之间。
开关417短路或开路，取决于电压比较器416基于对肖特基二极管412的阳极电压与肖特基二极管412的阴极电压之间的比较后的输出。具体地说，如果电源411的电压低于主电源402的电压(包括当电源411未插入时)，则开关417开路。另一方面，如果电源411的电压高于主电源402的电压，则开关417短路。
开关427短路或开路，取决于电压比较器426基于肖特基二极管422的阳极电压与肖特基二极管422的阴极电压之间的比较后的输出。具体地说，如果电源421的电压低于主电源402的电压(包括当电源421未插入时)，则开关427开路。另一方面，如果电源421的电压高于主电源402的电压，则开关427短路。
下面参考图4描述电源选择/检测电路400的操作。在本实施方式中，电源411被描述为AC适配器，电源421被描述为例如USB连接器。首先描述当从AC适配器供给的电压高于从USB连接器供给的时即当电源411高于电源421时，电源选择/检测电路400的操作。
当电压供给电源411时，主电源402的电压是比电源411的电压低的电压，所差的量相当于由肖特基二极管412中的PN结造成的肖特基二极管412的VF。因此电源411的电压高于主电源402的电压，并且，根据从电压比较器416来的输出开关417短路。所以，电流从电源411经过电阻414和415流入地。因此节点上的电压Va2高于参考电压Va1，电压比较器413检测出正在向电源111供电。
另一方面，在电源检测器420中，一个比供给电源411的电压低的电压供给电源421。因此电源421的电压低于主电源402的电压，结果是根据电压比较器426的输出，开关427开路。因此，节点上的电压Vb2不增加而维持在地电平，电源检测器420基于电压比较器423中的比较结果不会检测出正在向电源421供电。如果开关427设在电压比较器423与地之间，虽然未示，当开关427开路时，节点上的电压Vb2固定在约为电源电压的电平。这时，电源检测器420能反转电压比较器423的逻辑，结果没有检测出正在向电源421供电。
下面描述当只从AC适配器连接电源电压时即只连接电源411时，电源选择/检测电路400的操作。当电压供给电源411时，主电源402的电压是一个比电源411的电压低的电压，所差的量相当于由电源检测器410的肖特基二极管412中的PN结造成的肖特基二极管412的VF。因此电源411的电压高于主电源402的电压，根据从电压比较器416来的输出开关417短路。因而电流从电源411经过电阻414和415流向地。节点上的电压Va2因此高于参考电压Va1，电压比较器41 3检测出正向电源检测器410中的电源411提供电能。
另一方面，在电源检测器420中，没有电压供给电源421。电源421的电压因此低于主电源402的电压，结果是根据电压比较器426的输出开关427开路。所以，节点上的电压Vb2不增加而维持地电平，结果是电源检测器420基于电压比较器423的比较结果不会检测出正在向电源421供电。如果开关427设在电压比较器423与地之间，虽然未示，当开关427开路时，节点上的电压Vb2固定在约为电源电压的电平。这时，电源检测器420能反转电压比较器423的逻辑，结果仍不会检测出正向电源421供电。
从主电源402来的反向泄漏电流IR流入肖特基二极管422。但是，由于开关427开路，所以反向泄漏电流IR不流入电阻424和425之间的节点。因此节点上的电压Vb2不会超过参考电压Vb2，因而避免电压比较器423中的错误检测。
图4所示的电源选择/检测电路400可在肖特基二极管422与主电源402之间包括图2中所示(图4中未示)的晶体管203和电阻202。在这种结构中，电压比较器426能不仅利用肖特基二极管422的PN结造成VF电压降之后的电压差，而且利用电阻两端之间的电压差或晶体管两端之间的电压差确定外部电源存在或不存在。还能利用肖特基二极管422和电阻的两端之间的电压差，电阻和晶体管的两端之间的电压差，或者肖特基二极管422和晶体管的两端之间的电压差，如第一实施方式所述。
如上所述，通过根据肖特基二极管422和阳极与阴极之间的电压差而断开和闭合的开关427，能防止肖特基二极管422的反向泄漏电流IR流入电阻424和425。因为反向泄漏电流IR不流入电阻424和425之间的节点，所以电压比较器423不会错误检测出正在向电源421提供电压。因此电阻424和425的电阻值可以设置得高，能减小消耗在电阻424和425中的电流。这样可减少涉及不与主电源402相连的电源421、处于等待方式或挂起模式的电源检测器420中的功耗。
类似地，这种结构能使电阻414和415的电阻值设置得高，当电源411与主电源402相连时能减小流入电阻414和415的电流。因此，也能减少涉及与主电源402相连的电源411的电源检测器410中的功耗。
假设电阻414和424的电阻值以及电阻415和425的电阻值，当对处于等待方式或挂起模式的电源411和电源421的电流有限制时分别为Rb1和Rb2，处于等待方式或挂起模式的电源411和421的电流极限为Imax，电源411和421的电源电压为V，则V/Imax≤(Rb1+Rb2)。电阻414、415、424和425可设置为满足这个等式，如第一实施方式所述。
本发明特别适合应用于便携式设备或诸如此类，并且可应用于从外部来源供电的任何设备。
很明显，本发明不局限于上述实施方式，在不脱离本发明的权利要求的范围和精神的情况下，可以修改和变化。
Claims (13)
1.一种从多个外部电源中选择一个主电源的电源选择/检测电路，其特征在于包括：
为所述多个外部电源中的每一个电源配置的电阻元件，其一端与外部电源相连，另一端与主电源相连；
为所述多个外部电源中的每一个电源配置的第一电压检测器，其接收所述外部电源的电压并对所述外部电源的电压进行检测；
为所述多个外部电源中的至少一个电源配置的第二电压检测器，其检测所述电阻元件两端之间的电压；和
为所述多个外部电源中的至少一个电源配置的、连接在所述外部电源与地之间的开关，其根据第二电压检测器的输出使所述外部电源与地之间短路或开路。
2.根据权利要求1所述的电源选择/检测电路，其特征在于：
所述第二电压检测器和所述开关为多个外部电源中的每一个电源而配置。
3.根据权利要求1所述的电源选择/检测电路，其特征在于：
所述开关具有与电阻相连的一端，并且，如果外部电源高于主电源则断开，如果外部电源低于主电源则闭合。
4.根据权利要求3所述的电源选择/检测电路，其特征在于：
第一电压检测器包括在外部电源与地之间的第一分压电阻和第二分压电阻，和
所述电阻的电阻值低于第一分压电阻和第二分压电阻的电阻值总和。
5.根据权利要求3所述的电源选择/检测电路，其特征在于：
所述电阻为所述多个外部电源中的每一个电源而配置。
6.根据权利要求4所述的电源选择/检测电路，其特征在于：
所述电阻为所述多个外部电源中的每一个电源而配置。
7.根据权利要求4所述的电源选择/检测电路，其特征在于：
当所述外部电源的电流极限为Imax、所述外部电源的电压为V、第一分压电阻的电阻值为R1和第二分压电阻的电阻值为R2时，满足V/Imax≤(R1+R2)。
8.根据权利要求7所述的电源选择/检测电路，其特征在于：
所述多个外部电源中的至少一个电源是USB(通用串行总线)接口连接器。
9.根据权利要求7所述的电源选择/检测电路，其特征在于：
当处于挂起模式的USB接口连接器的电流极限为500μA以及USB接口连接器的电源电压为4.3V至5.4V时，第一分压电阻和第二分压电阻的电阻值总和为8.6kΩ至10.8kΩ或更高。
10.根据权利要求7所述的电源选择/检测电路，其特征在于：
当处于挂起模式的USB接口连接器的电流极限为500μA以及USB接口连接器的电源电压为4.3V至5.4V时，第一分压电阻和第二分压电阻的电阻值总和为43kΩ至54kΩ或更高。
11.根据权利要求7所述的电源选择/检测电路，其特征在于：
当处于挂起模式的USB接口连接器的电流极限为500μA以及USB接口连接器的电源电压为4.3V至5.4V时，第一分压电阻和第二分压电阻的电阻值总和为1MΩ或更高。
12.根据权利要求1所述的电源选择/检测电路，其特征在于：
如果外部电源高于主电源则开关闭合，如果外部电源低于主电源则开关断开。
13.根据权利要求1所述的电源选择/检测电路，其特征在于：
电阻元件是从肖特基二极管、电阻和晶体管中选择的一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: RENESAS ELECTRONICS CORPORATION Free format text: FORMER NAME: NEC CORP. |
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Address after: Kanagawa Patentee after: Renesas Electronics Corporation Address before: Kanagawa Patentee before: NEC Corp. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100616 Termination date: 20170216 |