CN101471579B - 电源切换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以高效地从多个电压中向负载提供所期望的电压的电源切换电路。在P型半导体基板中，在AC适配器(102)或电池(103)与负载(105)之间设有N型MOS晶体管，所以在AC适配器(102)或电池(103)与负载(105)之间不存在寄生二极管，不存在通过寄生二极管形成的电流路径。因此，在AC适配器(102)和电池(103)与电源切换电路(101)连接时，N型MOS晶体管(107)截止，电池(103)与负载(105)之间的电流路径被完全切断，N型MOS晶体管(106)导通，所以电池(103)不能向负载(105)提供电压，而只有AC适配器(102)向负载(105)提供电压。

Description

电源切换电路
技术领域
本发明涉及一种切换提供给负载的电源电压的电源切换电路。
背景技术
便携式电子设备等被设计成为利用多个电源而动作，例如像AC适配器和电池等那样的电源。一般，AC适配器的电压高于电池的电压。并且，在AC适配器与充电式电子设备连接时，从AC适配器向负载提供电源电压。此时，利用设于电源和负载之间的整流二极管，使电流不从AC适配器流向电池。
但是，在上述的电路中，从电池提供给负载的电压下降整流二极管的顺方向电压，导致产生电力损失。
为了解决上述问题，提出了图4所示的电源切换电路。图4所示的电源切换电路具有取代整流二极管的P型MOS晶体管。即，在AC适配器23和负载28之间设置P型MOS晶体管M1，在电池20和负载28之间设置P型MOS晶体管M2（例如参照专利文献1）。
【专利文献1】日本特开2006-254672号公报
但是，在图4所示的以往的电源切换电路中，在半导体基板为P型时，P型MOS晶体管存在寄生二极管，所以存在AC适配器23的电压和电池20的电压中较高的电压被提供给负载28的问题。
发明内容
本发明正是鉴于上述问题而提出的，提供一种可以高效地从多个电压中向负载提供所期望的电压的电源切换电路。
为了解决上述问题，本发明提供一种电源切换电路，该电源切换电路具有：第一电源检测电路，其设于用于连接第一电源的端子，当检测到所述第一电源与电源切换电路连接时，输出检测信号；第二导电型的第一MOS晶体管，其形成于第一导电型基板，其漏极设于所述用于连接第一电源的端子，源极设于用于连接负载的端子，当被输出所述检测信号时导通而向所述负载提供所述第一电源的电源电压，当没有被输出所述检测信号时截止；以及第二导电型的第二MOS晶体管，其形成于所述第一导电型基板，其漏极设于用于连接第二电源的端子，源极设于所述用于连接负载的端子，当被输出所述检测信号时截止，当没有被输出所述检测信号时导通而向所述负载提供所述第二电源的电源电压，其特征在于，该电源切换电路具有：第一整流元件，其阳极设于所述用于连接第一电源的端子，阴极设于升压电路的输入端子；第二整流元件，其阳极设于所述用于连接第二电源的端子，阴极设于所述升压电路的输入端子；所述升压电路，其根据所述第一电源的电源电压和所述第二电源的电源电压中较高的电源电压进行升压动作，输出升压电压；第一电平移位器，其根据所述升压电压，控制所述第二导电型的第一MOS晶体管；以及第二电平移位器，其根据所述升压电压，控制所述第二导电型的第二MOS晶体管。
本发明的电源切换电路在第一导电型半导体基板中，在第一电源或第二电源与负载之间设有第二导电型MOS晶体管作为切换电路，所以在第一电源或第二电源与负载之间不存在寄生二极管，不存在通过寄生二极管形成的电流路径。
因此，本发明的电源切换电路可以高效地从多个电压中向负载提供所期望的电压。
附图说明
图1是表示第一实施方式的电源切换电路的图。
图2是表示第二实施方式的电源切换电路的图。
图3是表示第三实施方式的电源切换电路的图。
图4是表示以往的电源切换电路的图。
符号说明
101 电源切换电路；106～107 N型MOS晶体管；108～109 电平移位器；110～111 二极管；112 AC适配器检测电路；113 控制电路；114升压电路；102 AC适配器；103 电池；104 电容；105 负载。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
（第一实施方式）
首先，说明第一实施方式的电源切换电路的结构。图1是表示第一实施方式的电源切换电路的图。
在此，电源切换电路101形成于第一导电型的P型半导体基板上。
电源切换电路101具有N型MOS晶体管106～107、电平移位器108～109、二极管110～111、AC适配器检测电路112、控制电路113和升压电路114。在电源切换电路101上连接着作为周边电路的例如AC适配器102、电池103、电容104和负载105。
用于连接AC适配器102的第一电源端子与N型MOS晶体管106的漏极、二极管110的阳极和AC适配器检测电路112的输入端子连接。用于连接电池103的第二电源端子与N型MOS晶体管107的漏极和二极管111的阳极连接。N型MOS晶体管106的栅极与电平移位器108的输出端子连接，源极与负载端子连接。N型MOS晶体管107的栅极与电平移位器109的输出端子连接，源极与用于连接负载105的负载端子连接。AC适配器检测电路112的输出端子与控制电路113的第一输入端子连接。二极管110～111的阴极与升压电路114的输入端子和控制电路113的电源端子连接。升压电路114的输出端子与电容104连接。电平移位器108的电源端子与升压电路114的输出端子连接，输入端子与控制电路113的第一输出端子连接。电平移位器109的电源端子与升压电路114的输出端子连接，输入端子与控制电路113的第二输出端子连接。
下面，说明第一实施方式的电源切换电路的动作。
（AC适配器102和电池103与电源切换电路101连接时）
AC适配器检测电路112检测到AC适配器102与电源切换电路101连接时，向控制电路113输出检测信号。于是，控制电路113向电平移位器108输出高电平信号，向电平移位器109输出低电平信号。电平移位器108根据升压电压和蓄积在电容104中的电荷，电平移位高电平信号，将电平移位后的高电平信号输出给N型MOS晶体管106的栅极。因此，N型MOS晶体管106导通，AC适配器102的电压被提供给负载105。电平移位器109向N型MOS晶体管107的栅极输出低电平信号。因此，N型MOS晶体管107截止，电池103的电压不提供给负载105。
AC适配器102的电压和电池103的电压中较高的电压通过二极管110或二极管111输出给升压电路114。由在此输出的电压形成的电流不会通过二极管110或二极管111流向AC适配器102或电池103。升压电路114根据在此输出的电压进行升压动作，向电平移位器108～109输出升压电压。并且，升压电路114向电容104输出升压电压，使电容104蓄积电荷。
（只有电池103与电源切换电路101连接时）
AC适配器检测电路112检测到AC适配器102没有与电源切换电路101连接时，向控制电路113输出检测信号。于是，控制电路113向电平移位器108输出低电平信号，向电平移位器109输出高电平信号。电平移位器108向N型MOS晶体管106的栅极输出低电平信号。因此，N型MOS晶体管106截止。电平移位器109根据升压电压和蓄积在电容104中的电荷，电平移位高电平信号，将电平移位后的高电平信号输出给N型MOS晶体管107的栅极。因此，N型MOS晶体管107导通，电池103的电压被提供给负载105。
电池103的电压通过二极管111输出给升压电路114。由在此输出的电压形成的电流不会通过二极管110流向第一电源端子。升压电路114根据在此输出的电压进行升压动作，向电平移位器108～109输出升压电压。并且，升压电路114向电容104输出升压电压，使电容104蓄积电荷。
在此，控制电路113被设计成为如下所述的电路，在使N型MOS晶体管106截止后到N型MOS晶体管107导通的期间、以及使N型MOS晶体管107截止后到N型MOS晶体管106导通的期间，存在延迟时间。因此，N型MOS晶体管106～107不会同时导通，所以AC适配器102和电池103不短路，例如AC适配器102不给电池103充电。并且，在升压电压达到预定电压时，升压电路114停止升压动作，所以电力损失减小。
并且，在电平移位器108和N型MOS晶体管106中，被电平移位后的高电平信号是将AC适配器102的电压加上N型MOS晶体管106的阈值电压而得到的电压以上的电压。因此，N型MOS晶体管106的栅极电压是被电平移位后的高电平信号，所以N型MOS晶体管106导通，即使N型MOS晶体管106的源极电压和漏极电压几乎相等，也能够确保N型MOS晶体管106的栅极/源极间电压。因此，在N型MOS晶体管106的源极和漏极之间几乎不产生电压下降，AC适配器102的电压被提供给负载105而几乎没有电压下降。因此，电力损失减小。电平移位器109和N型MOS晶体管107也相同。
根据第一实施方式的电源切换电路，在P型半导体基板中，在AC适配器102或电池103与负载105之间设有N型MOS晶体管，所以在AC适配器102或电池103与负载105之间不存在寄生二极管，不存在通过寄生二极管形成的电流路径。因此，在AC适配器102和电池103与电源切换电路101连接时，N型MOS晶体管107截止，N型MOS晶体管106导通，所以只有AC适配器102能向负载105提供电压。
并且，不存在通过寄生二极管形成的电流路径。因此，寄生双向晶体管不会由于电流流向寄生二极管而导通，由于寄生双向晶体管形成的电力损失消失。
并且，在N型MOS晶体管106或N型MOS晶体管107导通时，即使N型MOS晶体管106或N型MOS晶体管107的栅极存在较大的寄生电容，寄生电容仍然借助蓄积在电容104中的电荷被充电，所以从升压电路114输出的升压电压借助寄生电容而几乎不会下降。
另外，电源切换电路101也可以形成于N型基板上，N型MOS晶体管106～107也可以变更为P型MOS晶体管。
并且，在N型MOS晶体管106～107的驱动能力增大时，相应地N型MOS晶体管106～107的导通电阻减小，N型MOS晶体管106～107的电力损失减小。
并且，电容104可以设置在安装电源切换电路101的半导体装置内部，也可以设置在该半导体装置外部。
（第二实施方式）
下面，说明第二实施方式的电源切换电路。在此，周边装置的条件如下，负载105具有电源稳定用电容器（未图示），AC适配器102的电压是比电池103的电压高的电压。
图2是表示第二实施方式的电源切换电路的图。第二实施方式的电源切换电路与第一实施方式的电源切换电路相比，追加了比较器215。
比较器215的电源端子与二极管110～111的阴极连接，非反转输入端子与N型MOS晶体管107的漏极连接，反转输入端子与N型MOS晶体管107的源极连接，输出端子与控制电路113的第二输入端子连接。
下面，说明第二实施方式的电源切换电路的动作。
（只有电池103与电源切换电路101连接时）
比较器215比较电池103的电压（第一电源端子电压）和提供给负载105的电压（负载端子电压）。并且，在负载端子电压为第一电源端子电压以上时，比较器215控制控制电路113使N型MOS晶体管107截止。并且，在负载端子电压小于第一电源端子电压时，比较器215控制控制电路113使N型MOS晶体管107导通。
在此，在AC适配器102从电源切换电路101卸下时，负载105借助电源稳定用电容器达到AC适配器102的电压。即，负载105的电压高于电池103的电压。此时，根据上述的第二实施方式的电源切换电路，比较器215控制控制电路113使N型MOS晶体管107截止，所以电流不会从负载105逆流到电池103。
（第三实施方式）
下面，说明第三实施方式的电源切换电路的结构。图3是表示第三实施方式的电源切换电路的图。
第三实施方式的电源切换电路与第一实施方式的电源切换电路相比，追加了下拉电路316。
下拉电路316的电源端子与连接AC适配器102的第一电源端子连接，输出端子与控制电路113的第二输入端子连接。
下面，说明第三实施方式的电源切换电路的动作。
（只有电池103与电源切换电路101连接时）
用于连接AC适配器102的第一电源端子处于开放状态，所以容易受到噪声和漏电流的影响。因此，AC适配器检测电路112存在错误检测的可能性。
但是，根据第三实施方式的电源切换电路，即使第一电源端子产生噪声和漏电流，也能够通过下拉电路316下拉成为接地电位，所以AC适配器检测电路112不会错误检测，可以稳定地动作。
另外，即使AC适配器102与电源切换电路101连接，由于下拉电路316的放电能力与AC适配器102的电源供给能力相比充分小，所以AC适配器102的电压能够充分提供给负载105。
并且，也可以在下拉电路316中设置开关电路，在AC适配器102从电源切换电路101卸下时连接下拉电路316。如果形成这种结构，则在AC适配器102与电源切换电路101连接时下拉电路316被断开，由于下拉电路316形成的电力损失消失。

Claims (3)

1.一种电源切换电路，该电源切换电路具有：
第一电源检测电路，其设于用于连接第一电源的端子，当检测到所述第一电源与电源切换电路连接时，输出检测信号；
第二导电型的第一MOS晶体管，其形成于第一导电型基板，其漏极设于所述用于连接第一电源的端子，源极设于用于连接负载的端子，当被输出所述检测信号时导通而向所述负载提供所述第一电源的电源电压，当没有被输出所述检测信号时截止；以及
第二导电型的第二MOS晶体管，其形成于所述第一导电型基板，其漏极设于用于连接第二电源的端子，源极设于所述用于连接负载的端子，当被输出所述检测信号时截止，当没有被输出所述检测信号时导通而向所述负载提供所述第二电源的电源电压，
其特征在于，该电源切换电路具有：
第一整流元件，其阳极设于所述用于连接第一电源的端子，阴极设于升压电路的输入端子；
第二整流元件，其阳极设于所述用于连接第二电源的端子，阴极设于所述升压电路的输入端子；
所述升压电路，其根据所述第一电源的电源电压和所述第二电源的电源电压中较高的电源电压进行升压动作，输出升压电压；
第一电平移位器，其根据所述升压电压，控制所述第二导电型的第一MOS晶体管；以及
第二电平移位器，其根据所述升压电压，控制所述第二导电型的第二MOS晶体管。
2.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述电源切换电路还具有比较器，该比较器比较所述第二电源的电源电压与提供给所述负载的电源电压。
3.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述电源切换电路还具有下拉电路，该下拉电路设于所述用于连接第一电源的端子，下拉所述用于连接第一电源的端子。
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