CN101867222A - 一种电池、usb和直流电源供电的切换电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池、USB和直流电源供电的切换电路，通过由电子元件和/或分立器件的搭建电路实现了设备中电池供电、USB供电和直流电源供电之间的切换，按照供电的优先级进行了顺利选择，不再需要芯片来实现，大大的降低设备成本，节省了开资。

Description

一种电池、USB和直流电源供电的切换电路

技术领域

本发明涉及电子设备的供电技术领域，特别是涉及一种电池、USB和直流电源供电的切换电路。

背景技术

随着电子技术的迅猛发展，各种由集成电路、晶体管、电子管等电子元器件组成，应用电子技术(包括)软件发挥作用的电子设备的应用越来越普及。一般来说，大多数电子设备是依靠电能运行的，实际使用中有多种方式可以为其供电，包括电池供电、USB供电和直流电源供电。

其中，直流电源供电为通过市政的供电设施供电，再经过电压转换到设备符合的电压要求，除停电特殊情况外可以一直供电操作，而且设备所需的电流远远小于市政供电的电流，这样可以认为可以一直供电，没有供电不足的担心，这种供电方式要求有插座，地点相对固定，不便移动。

USB供电为通过计算机的USB供电，电流上限一般为500mA，对于供电电流在500mA以下的设备可以采用这种供电方式，可以通过计算机的USB口进行供电，一边进行数据操作，一边对设备供电。这种供电方式要求设备有USB接口，地点也相对固定，不便移动，同时，USB供电的使用会增加计算机的功耗。

电池供电为通过设备自身携带的电池对设备进行供电，可以移动，一般不受地点和环境的限制，但这种供电方式中由于电池电量有限，当电池电量用尽后就不能对设备进行操作。

当电子设备有电池供电、USB供电和直流电源供电时，通常按照直流电源供电、USB供电、电池供电的优先级别对其供电方式进行切换，目前，一种实现方式是通过芯片来完成切换的，然而，由于芯片提供的模式固定，有相关电流的限制，不能适用于各种设备，并且芯片中带有供电转换功能，如果不符合当前设备要求就会闲置，造成成本上的浪费。

总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够创新地提出一种电池、USB和直流电源供电的有效切换方式，以保证电子设备中电池供电、USB供电和直流电源供电的切换，并有效降低成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电池、USB和直流电源供电的切换电路，以保证电子设备中电池供电、USB供电和直流电源供电的切换，并有效降低成本。

为了解决上述问题，本发明公开了一种电池、USB接口和直流电源供电的切换电路，所述电路包括：

用于外接电池的电池供电接口；

用于外接USB供电装置的USB供电接口；

用于外接直流电源的直流电源供电接口；

设备电源接口；

电池供电支路，包括包含晶体管的第一连接器件；所述第一连接器件的一端与电池供电接口相接，另一端与设备电源接口相接；

USB供电支路，包括包含晶体管的第二连接器件；所述第二连接器件的一端与USB供电接口相接，另一端与设备电源接口相接；

第一供电控制支路，用于在USB供电支路供电时，通过控制第一连接器件的晶体管截止，切断电池供电支路；

直流电源供电支路，包括第三连接器件；所述第三连接器件的一端与直流电源供电接口相接，另一端与设备电源接口相接；

第二供电控制支路，用于在直流电源供电支路供电时，通过控制第一连接器件的晶体管截止，切断电池供电支路；

第三供电控制支路，用于在直流电源供电支路供电时，通过控制第二连接器件的晶体管截止，切断USB供电支路。

优选的，所述包含晶体管的第一连接器件为第二PMOS管，其中，第二PMOS管的漏极与电池供电接口相接，源极与设备电源接口相接。

优选的，所述包含晶体管的第二连接器件包括第一二极管和第一PMOS管，其中，第一PMOS管的源极与第一二极管的负极相接，第一二极管的正极与USB供电接口相接，漏极与设备电源接口相接。

优选的，所述第一供电控制支路包括第三二极管和第二PMOS管，其中，第三二极管的正极与USB供电接口相接，负极与第二PMOS管的栅极相接；在USB供电支路供电时，通过第三二极管将第二PMOS管的栅极拉高，使第二PMOS管处于截止，进而切断电池供电支路。

优选的，所述第三连接器件为第二二极管，其中，第二二极管的正极与直流电源供电接口相接，负极与设备电源接口相接。

优选的，所述第二供电控制支路包括第四二极管和第二PMOS管，其中，第四二极管的正极与直流电源供电接口相接，负极与第二PMOS管的栅极相接；在直流电源供电支路供电时，通过第四二极管将第二PMOS管的栅极拉高，使第二PMOS管处于截止，进而切断电池供电支路。

优选的，所述第三供电控制支路包括第一PMOS管，其栅极与直流电源供电接口相接；在直流电源供电支路供电时，通过将第一PMOS管的栅极拉高，使第一PMOS管处于截止，进而切断USB供电支路。

优选的，所述切换电路还包括：

电阻R1，所述电阻R1的一端与第三二极管和第四二极管的负极相接，另一端接地。

优选的，所述切换电路还包括：

电阻R2，所述电阻R2的一端与直流电源供电接口相接，另一端接地。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过由电子元件和/或分立器件的搭建电路实现了设备中电池供电、USB供电和直流电源供电之间的切换，按照供电的优先级进行了顺利选择，不再需要芯片来实现，大大的降低设备成本，节省了开资。

同时，本发明中所提供的电路对外围电路的电压和电流的限制都没有芯片的限制那么多，能够提供比较大的电压和电流的供给范围，为设备的供电设计提供了很好的方式，为整个设计提供了很多的便利。

附图说明

图1是本发明实施例一中所述的一种电池、USB和直流电源供电的切换电路的结构示意图；

图2是本发明实施例二中所述的一种电池、USB和直流电源供电的切换电路的原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如果能够找到一种通用的电池供电、USB供电和直流电源供电的切换方式，那么电子设备中供电方式的切换将变得简单许多，同时也降低了设备的设计成本。

因此，本专利发明人创造性地提出了本发明实施例的核心构思之一，即提供一种电池供电、USB供电和直流电源供电的切换电路，其中，控制支路通过控制晶体管的导通或截止来实现供电方式的切换。

实施例一：

参照图1，示出了本发明一种电池、USB和直流电源供电的切换电路的结构示意图，所述电路包括：

用于外接电池的电池供电接口A；

用于外接USB供电装置的USB供电接口B；

用于外接直流电源的直流电源供电接口C；

设备电源接口O；

电池供电支路H，包括包含晶体管的第一连接器件H1；所述第一连接器件H1的一端与电池供电接口A相接，另一端与设备电源接口O相接；

USB供电支路I，包括包含晶体管的第二连接器件I1；所述第二连接器件I1的一端与USB供电接口B相接，另一端与设备电源接口O相接；

第一供电控制支路J，用于在USB供电支路B供电时，通过控制第一连接器件H1的晶体管截止，切断电池供电支路H；

直流电源供电支路K，包括第三连接器件K1；所述第三连接器件K1的一端与直流电源供电接口C相接，另一端与设备电源接口O相接；

第二供电控制支路L，用于在直流电源供电支路K供电时，通过控制第一连接器件I1的晶体管截止，切断电池供电支路H；

第三供电控制支路M，用于在直流电源供电支路K供电时，通过控制第二连接器件I1的晶体管截止，切断USB供电支路I。

其中，用于外接电池的电池供电接口A通过电池供电支路H中包含晶体管的第一连接器件H1给设备电源接口O供电；

用于外接USB供电装置的USB供电接口B通过USB供电支路I中包含晶体管的第二连接器件I1给设备电源接口O供电；

用于外接直流电源的直流电源供电接口C通过直流电源供电支路K中第三连接器件K1给设备电源接口O供电；

同时，在USB供电支路B供电时，第一供电控制支路J通过控制第一连接器件H1的晶体管截止，切断电池供电支路H；

在直流电源供电支路K供电时，第二供电控制支路L通过控制第一连接器件I1的晶体管截止，切断电池供电支路H；并由第三供电控制支路M，通过控制第二连接器件I1的晶体管截止，切断USB供电支路I，从而，借助简单的电子元器件，实现了电池、USB接口和直流电源供电的有效切换。

实施例二：

实施例二作为优选实施例更为形象具体的对本发明做进一步介绍，相较于实施例一来说，实施例二具有以下特点：

优选的，所述包含晶体管的第一连接器件为第二PMOS管Q2。

优选的，所述包含晶体管的第二连接器件包括第一二极管D1和第一PMOS管Q1。

优选的，所述第一供电控制支路包括第三二极管D3和第二PMOS管Q2。

优选的，所述第三连接器件为第二二极管D2。

优选的，所述第二供电控制支路包括第四二极管D4和第二PMOS管Q2。

优选的，所述第三供电控制支路包括第一PMOS管Q1，其栅极与直流电源供电接口相接；在直流电源供电支路供电时，通过将第一PMOS管Q1的栅极拉高，使第一PMOS管Q1处于截止，进而切断USB供电支路。

优选的，所述电路还包括电阻R1。

优选的，所述电路还包括电阻R2。

参照图2，示出了本实施例所述的一种电池、USB和直流电源供电的切换电路的原理示意图，所述电路包括：

用于外接电池的电池供电接口p2；

用于外接USB供电装置的USB供电接口p3；

用于外接直流电源的直流电源供电接口p4；

设备电源接口p1；

电池供电支路，包括第二PMOS管Q2；

其中，第二PMOS管Q2的漏极与电池供电接口p2相接，源极与设备电源接口p1相接。

USB供电支路，包括第一二极管D1和第一PMOS管Q1；

其中，第一PMOS管Q1的源极与第一二极管D1的负极相接，第一二极管D1的正极与USB供电接口p3相接，漏极与设备电源接口p1相接。

第一供电控制支路，包括第三二极管D3和第二PMOS管Q2，用于在USB供电支路供电时，通过控制第二PMOS管Q2截止，切断电池供电支路；

其中，第三二极管D3的正极与USB供电接口相接，负极与第二PMOS管Q2的栅极相接；在USB供电支路供电时，通过第三二极管D3将第二PMOS管Q2的栅极拉高，使第二PMOS管Q2处于截止，进而切断电池供电支路。

直流电源供电支路，包括第二二极管D2；

其中，第二二极管D2的正极与直流电源供电接口p4相接，负极与设备电源接口p1相接。

第二供电控制支路，包括第四二极管D4和第二PMOS管Q2，用于在直流电源供电支路供电时，通过控制第二PMOS管Q2截止，切断电池供电支路；

其中，第四二极管D4的正极与直流电源供电接口p4相接，负极与第二PMOS管Q2的栅极相接；在直流电源供电支路供电时，通过第四二极管D4将第二PMOS管Q2的栅极拉高，使第二PMOS管Q2处于截止，进而切断电池供电支路。

第三供电控制支路，包括第一PMOS管Q1，用于在直流电源供电支路供电时，通过控制第一PMOS管Q1截止，切断USB供电支路；

其中，第一PMOS管Q1栅极与直流电源供电接口p4相接；在直流电源供电支路供电时，通过将第一PMOS管Q1的栅极拉高，使第一PMOS管Q1处于截止，进而切断USB供电支路。

所述电路还包括电阻R1。

其中，所述电阻R1的一端与第三二极管D3和第四二极管D4的负极相接，另一端接地。

所述电路还包括电阻R2。

其中，所述电阻R2的一端与直流电源供电接口p4相接，另一端接地。

所述的设备电源接口p1，用于接入设备所需的电能；

电池供电接口p2，用于接入电池电能；当电池供电接口p2有电能接入时被称为电池供电存在，反之称为电池供电不存在；

USB供电接口p3，用于接入通过USB接口p3传来的电能；当USB供电接口p3有电能接入时被称为USB供电存在，反之称为USB供电不存在；

直流电源供电接口p4，用于接入直流电源的电能；当直流电源供电接口p4有电能接入时被称为直流电源供电存在，反之称为直流电源供电不存在。

需要说明的是，具体实现中R1可以取值10K，图中用DGND代表接地，电路中电阻R1和电阻R2用于保护电路的供电安全。

随着电子技术的不断发展和进步，电子设备也有的多种供电方式，如可能存在电池供电、USB供电和直流电源供电中的一种或者两种又或者是三种。下面针对设备供电方式多种的情况进行相应的介绍说明：

当设备中USB供电和直流电源供电不存在，仅有电池供电存在时，由于电阻R1接地，使PMOS管Q2的G极拉低，第二PMOS管Q2导通，由电池给设备电源接口p1供电。

当设备中直流电源供电不存在，USB供电和电池供电同时存在时，通过第三二极管D3将第二PMOS管Q2的G极拉高，使第二PMOS管Q2截止，切断电池供电，同时由于直流电源供电不存在，所以第一PMOS管Q1的G极通过R2拉到地，第一PMOS管Q1导通，由USB供电接口p3通过二极管D1和第一PMOS管Q1为设备供电，实现USB供电和电池供电同时存在时，优先选择USB供电，由USB供电接口p3接入的电能给设备电源接口p1供电。

当设备中电池供电、USB供电和直流电源供电同时存在时，直流电源供电接口p4通过第四二极管D4将第二PMOS管Q2的G极拉高，第二PMOS管Q2截止，切断电池供电，同时直流电源供电接口p4将第一PMOS管Q1的G极拉高，第一PMOS管Q1截止，切断USB供电接口p3供电，由直流电源通过第二二极管D2为设备供电，实现电池供电、USB供电和直流电源供电同时存在时，优先选择直流电源供电，由直流电源供电接口p4接入的电能给设备电源接口P1供电。

同时，第一二极管D1和第二二极管D2可以防止当USB供电和直流电源供电不存在，由电池给设备电源接口p1供电时，设备电源接口p1上电会使USB供电接口p3和直流电源供电接口p4带电；或者当USB供电和电池供电同时对设备供电，而直流电源供电不存在的时，设备电源接口p1上电会使直流电源供电接口p4带电；或者当直流电源和电池供电同时对设备供电，而USB供电不存在的时，设备电源接口p1上电会使USB供电接口p3带电。

第三二极管D3和第四二极管D4可以防止USB供电和直流电源供电有一方存在，而另一方不存在时，带电的一方使不带电的一方带电。

本实施例所述的切换电路通过晶体管和电阻搭建的电路实现了设备中电池供电、USB供电和直流电源供电之间的切换，按照供电的优先级进行了顺利选择，不再需要芯片来实现，大大的降低设备成本，节省了开资。需要说明的是，本实施例中涉及到的电子元器件的选择仅是作为优先选择，实际生产中，包括第一连接器件、第二连接器件和第三连接器件的电子元器件可以更换或者加入其它元器件进行实现，实现中切换电路的核心思想一样，根据不同元器件的特征进行相应的变动或者添加更多的外围电路就可以实现了。同时，本发明可以广泛应用于如MP3、MP4等众多设备的供电切换中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的一种电池、USB和直流电源供电的切换电路，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种电池、USB接口和直流电源供电的切换电路，其特征在于，所述电路包括：

用于外接电池的电池供电接口；

用于外接USB供电装置的USB供电接口；

用于外接直流电源的直流电源供电接口；

设备电源接口；

电池供电支路，包括包含晶体管的第一连接器件；所述第一连接器件的一端与电池供电接口相接，另一端与设备电源接口相接；

USB供电支路，包括包含晶体管的第二连接器件；所述第二连接器件的一端与USB供电接口相接，另一端与设备电源接口相接；

第一供电控制支路，用于在USB供电支路供电时，通过控制第一连接器件的晶体管截止，切断电池供电支路；

直流电源供电支路，包括第三连接器件；所述第三连接器件的一端与直流电源供电接口相接，另一端与设备电源接口相接；

第二供电控制支路，用于在直流电源供电支路供电时，通过控制第一连接器件的晶体管截止，切断电池供电支路；

第三供电控制支路，用于在直流电源供电支路供电时，通过控制第二连接器件的晶体管截止，切断USB供电支路。

2.根据权利要求1所述的切换电路，其特征在于：

所述包含晶体管的第一连接器件为第二PMOS管，其中，第二PMOS管的漏极与电池供电接口相接，源极与设备电源接口相接。

3.根据权利要求2所述的切换电路，其特征在于：

所述包含晶体管的第二连接器件包括第一二极管和第一PMOS管，其中，第一PMOS管的源极与第一二极管的负极相接，第一二极管的正极与USB供电接口相接，漏极与设备电源接口相接。

4.根据权利要求3所述的切换电路，其特征在于：

所述第一供电控制支路包括第三二极管和第二PMOS管，其中，第三二极管的正极与USB供电接口相接，负极与第二PMOS管的栅极相接；在USB供电支路供电时，通过第三二极管将第二PMOS管的栅极拉高，使第二PMOS管处于截止，进而切断电池供电支路。

5.根据权利要求4所述的切换电路，其特征在于：

所述第三连接器件为第二二极管，其中，第二二极管的正极与直流电源供电接口相接，负极与设备电源接口相接。

6.根据权利要求5所述的切换电路，其特征在于：

所述第二供电控制支路包括第四二极管和第二PMOS管，其中，第四二极管的正极与直流电源供电接口相接，负极与第二PMOS管的栅极相接；在直流电源供电支路供电时，通过第四二极管将第二PMOS管的栅极拉高，使第二PMOS管处于截止，进而切断电池供电支路。

7.根据权利要求6所述的切换电路，其特征在于：

所述第三供电控制支路包括第一PMOS管，其栅极与直流电源供电接口相接；在直流电源供电支路供电时，通过将第一PMOS管的栅极拉高，使第一PMOS管处于截止，进而切断USB供电支路。

8.根据权利要求7所述的切换电路，其特征在于，所述切换电路还包括：

电阻R1，所述电阻R1的一端与第三二极管和第四二极管的负极相接，另一端接地。

9.根据权利要求8所述的切换电路，其特征在于，所述切换电路还包括：

电阻R2，所述电阻R2的一端与直流电源供电接口相接，另一端接地。

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