CN103219790B - 双电源供应系统及双电源控制器 - Google Patents

Abstract

一种双电源供应系统及双电源控制器，其中双电源供应系统包含主电源供应模块、辅助电源供应模块、第一晶体管开关、第二晶体管开关以及双电源控制器。第一晶体管开关耦接主电源供应模块及一输出端，用以控制主电源供应模块提供电力至输出端。第二晶体管开关耦接辅助电源供应模块及输出端，用以控制辅助电源供应模块提供电力至输出端。双电源控制器检测主电源供应模块所产生的一主电源电压，于主电源电压达一预定电压值时，导通第一晶体管开关以提供主电源供应模块的电力至输出端，并经一预定时间延迟后关断第二晶体管开关以停止提供辅助电源供应模块的电力至输出端，其中双电源控制器并于后检测到主电源电压降至一预定保护电压值时执行一保护程序。

Description

双电源供应系统及双电源控制器

技术领域

本发明涉及一种双电源供应系统及双电源控制器。

背景技术

为了使电力的使用效率提高，有些电源系统会设计多个电源模式，以对应负载的情况，例如正常工作模式、待机工作模式等，使得电源系统减少不必要的电力损耗。

为解决上述的问题，请参考图1，显示一现有双电源供应系统的电路方框图。双电源供应系统包含一主电源供应模块PS、一辅助电源供应模块5VSB、一晶体管开关M、一第一开关SW1、一第二开关SW2、一双电源控制器10、电阻R1及R2。晶体管开关M可为一N型金氧半场效晶体管(NMOSFET)。电阻R1耦接主电源供应模块PS中的一第一电压源+12V及晶体管开关M的栅极。晶体管开关M耦接于主电源供应模块PS中的一第二电压源+5V及一输出端5V。第二开关SW2耦接于辅助电源供应模块5VSB及输出端5V。开关SW1耦接晶体管开关M的栅极及电阻R2之间，而电阻R2的另一端接地。当开关SW1导通时，双电源控制器10可通过电阻R1及电阻R2的分压，以检测主电源供应模块PS的电位，进而确定主电源供应模块PS是否足以将晶体管开关M导通。当确定主电源供应模块PS的电位足以导通晶体管开关M时，进行由辅助电源至主电源的电源切换，以确保切换过程中双电源供应系统于输出端5V所提供的电压仍稳定不受影响。

然而，现有设计中，通常电阻R2的电阻值相较于电阻R1要小很多，以确保当开关SW1于导通状态时，可将晶体管开关M的栅极准位拉低至接地电位附近，以确保晶体管开关M能被关断。上述设计下，当开关SW1于关断状态时，双电源控制器10即无法检测主电源供应模块PS或晶体管开关M的电压准位，因此亦无法确保晶体管开关M的导通后，双电源供应系统于输出端5V所提供的电压是否稳定。

发明内容

鉴于现有技术中双电源供应系统于提供主电源模块的电力后即无法检测主电源供应模块PS的问题，本发明提供一种能及时检测主电源电压准位的设计，确保双电源供应系统于电源模式切换后仍持续检测，以克服现有技术的限制。

为达上述目的，本发明揭示一种双电源供应系统，包含一主电源供应模块、一辅助电源供应模块、一第一晶体管开关、一第二晶体管开关以及一双电源控制器。第一晶体管开关耦接主电源供应模块及一输出端，用以控制主电源供应模块提供电力至输出端。第二晶体管开关耦接辅助电源供应模块及输出端，用以控制辅助电源供应模块提供电力至输出端。双电源控制器检测主电源供应模块所产生的一主电源电压，于主电源电压达一预定电压值时，导通第一晶体管开关以提供主电源供应模块的电力至输出端，并经一预定时间延迟后关断第二晶体管开关以停止提供辅助电源供应模块的电力至输出端，其中双电源控制器并于后检测到主电源电压降至一预定保护电压值时执行一保护程序。

所述的双电源供应系统，还包含一第一阻抗装置、一第二阻抗装置及一第三晶体管开关，该第一阻抗装置耦接于该主电源供应模块及该第一晶体管开关的一受控端之间，该第二阻抗装置耦接于该第一晶体管开关的一受控端及该第三晶体管开关的一第一端，而该第三晶体管开关的一第二端耦接地，其中该双电源控制器于该主电源电压达该预定电压值时，关断该第三晶体管开关以导通该第一晶体管开关。

所述的双电源供应系统，其中该双电源控制器包含：一检测端、一第一控制端、一第二控制端、一检测单元、一延迟单元；检测端耦接该主电源供应模块；第一控制端耦接该第一晶体管开关；第二控制端耦接该第二晶体管开关；检测单元通过该检测端耦接该主电源供应模块以检测该主电源供应模块所产生的该主电源电压，该检测单元于该主电源电压达一预定电压值时，通过该第一控制端以导通该第一晶体管开关；延迟单元耦接该检测单元，于接收到该第一控制信号后一预定时间长度，通过该第二控制端以关断该第二晶体管开关。

所述的双电源供应系统，其中该双电源控制器还包含一保护单元，于该第二晶体管开关被关断期间该主电源电压下降至该预定保护电压值时，通过该第二控制端以再度导通该第二晶体管开关。

所述的双电源供应系统，其中该第一晶体管开关为一N型金氧半场效晶体管开关，该第二晶体管开关为一P型金氧半场效晶体管开关。

本发明也揭示一种双电源控制器，用以切换一第一晶体管开关及一第二晶体管开关，以分别对应控制一主电源供应模块及一辅助电源供应模块的电力供应。双电源控制器包含一检测端、一第一控制端、一第二控制端、一检测单元以及一延迟单元。检测端耦接主电源供应模块，第一控制端耦接第一晶体管开关，以及第二控制端耦接第二晶体管开关。检测单元通过检测端耦接主电源供应模块以检测主电源供应模块所产生的一主电源电压，检测单元于主电源电压达一预定电压值时，通过第一控制端以导通第一晶体管开关。延迟单元耦接检测单元，于接收到第一控制信号后一预定时间长度，通过第二控制端以关断第二晶体管开关。

所述的双电源控制器，其中还包含一保护单元，于该第二晶体管开关被关断期间该主电源电压下降至一预定保护电压值时，通过该第二控制端以再度导通该第二晶体管开关。

所述的双电源控制器，其中该第一晶体管开关为一N型金氧半场效晶体管开关，该第二晶体管开关为一P型金氧半场效晶体管开关。

以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的权利要求。而有关本发明的其他目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。

附图说明

图1显示一现有双电源供应系统的电路方框图。

图2(a)、图2(b)为根据本发明的一第一较佳实施例的双电源供应系统的电路示意图及信号波形图。

图3为根据本发明的一较佳实施例的双电源控制器的电路示意图。

图4为根据本发明的一第一较佳实施例的双电源供应系统的电路示意图及信号波形图。

附图标记：

现有技术：

PS：主电源供应模块

5VSB：辅助电源供应模块

M：晶体管开关

SW1：第一开关

SW2：第二开关

10：双电源控制器

R1、R2：电阻

5V：输出端

+12V：第一电压源

+5V：第二电压源

本发明：

PS：主电源供应模块

5VSB：辅助电源供应模块

M1：第一晶体管开关

M2：第二晶体管开关

M3：第三晶体管开关

R3：第一阻抗装置

R4：第二阻抗装置

200、300：双电源控制器

202：检测单元

204：延迟电路

206：SR触发器

208：延迟单元

210：保护单元

212：比较器

214：下降沿检测电路

+12V：第一电压源

+5V：第二电压源

5V：输出端

Pin1：检测端

Pin2：第一控制端

Pin3：第二控制端

Vde：检测信号

Drv1、Drv2：控制信号

Delay：预定时间

Vre1：预定电压参考值

Vre2：预定保护参考值

具体实施方式

请参见图2(a)、图2(b)为根据本发明的一第一较佳实施例的双电源供应系统的电路示意图及信号波形图。双电源供应系统包含一主电源供应模块PS、一辅助电源供应模块5VSB、一第一晶体管开关M1、一第二晶体管开关M2、一第三晶体管开关M3、一第一阻抗装置R3、一第二阻抗装置R4以及一双电源控制器200。在本实施例，第一晶体管开关M1及第三晶体管开关M3为N型金氧半场效晶体管开关，而第二晶体管开关M2为一P型金氧半场效晶体管开关。第一阻抗装置R3耦接于主电源供应模块PS中的一第一电压源+12V及第一晶体管开关M1的一受控端(栅极)之间。第二阻抗装置R4耦接于第一晶体管开关M1的受控端及第三晶体管开关M3的一第一端(漏极)，而第三晶体管开关M3的一第二端(源极)耦接地。第一晶体管开关M1耦接主电源供应模块PS中的一第二电压源+5V及一输出端5V，用以控制主电源供应模块是否提供电力至输出端5V。第二晶体管开关M2耦接辅助电源供应模块5VSB及输出端5V，用以控制辅助电源供应模块是否提供电力至输出端5V。

双电源控制器200具有一检测端Pin1、一第一控制端Pin2、一第二控制端Pin3。检测端Pin1通过第一阻抗装置R3耦接主电源供应模块PS，接收一检测信号Vde以检测主电源供应模块PS的第一电压源+12V所产生的一主电源电压。第一控制端Pin2通过第二阻抗装置R4及第三晶体管开关M3耦接至第一晶体管开关M1的受控端，以控制第一晶体管开关M1导通或关断。第二控制端Pin3耦接第二晶体管开关M2，以控制第二晶体管开关M2导通或关断。第二晶体管开关M2的预设状态为导通，而第三晶体管开关M3的预设状态为导通。如此，通过第一阻抗装置R3及第二阻抗装置R4的分压作用，可使第一晶体管开关M1的受控端电位维持在一低准位，而使第一晶体管开关M1的预设状态为关断。而此时，双电源控制器200也可利用第一阻抗装置R3及第二阻抗装置R4的分压来判断主电源供应模块PS的状态。

当双电源控制器200检测于主电源供应模块PS的第一电压源+12V所产生的主电源电压达一预定电压值时，双电源控制器200于第一控制端Pin2所产生的控制信号Drv1由高准位转为低准位以关断第三晶体管开关M3。此时第一晶体管开关M1的受控端电位因第一阻抗装置R3的上拉而大幅提高准位至第一电压源+12V所产生的主电源电压。此时第一晶体管开关M1被导通，主电源供应模块PS的第二电压源+5V的电力传送至输出端5V。双电源控制器200再经一预定时间Delay延迟后，于第二控制端Pin3所产生的控制信号Drv2由低准位转为高准位以关断第二晶体管开关M2，以停止提供辅助电源供应模块5VSB的电力至输出端5V。此时，由于双电源控制器200的检测端Pin1仍可通过第一阻抗装置R3耦接至主电源供应模块PS的第一电压源+12V，故仍可持续检测主电源供应模块PS的状态。因此，双电源控制器200于后若检测到的第一电压源+12V所产生的主电源电压降至一预定保护电压值时，即可执行一保护程序，例如：再度导通第二晶体管开关M2，以提供辅助电源供应模块5VSB的电力至输出端5V来稳定输出端的电力供应。

请参见图3，为根据本发明的一较佳实施例的双电源控制器的电路示意图。双电源控制器包含一检测单元202、一延迟单元208以及一保护单元210。以下说明请同时参见图2(a)。检测单元202可以是比较器，比较器的非反向端接收一预定电压参考值Vre1，反向端接收一检测信号Vde，以产生控制信号Drv1并通过第一控制端Pin2控制第三晶体管开关M3的导通与关断，进而控制第一晶体管开关M1的导通与关断。检测单元202判断主电源电压PS的第一电压源+12V所产生的主电源电压等于或大于一预定电压值(即检测信号Vde的准位到达预定电压参考值Vre1)时，通过第一控制端Pin2关断第三晶体管开关M3，使得第一晶体管开关M1的受控端电位上升而导通。延迟单元208包含一延迟电路204以及一SR触发器206。延迟电路204耦接检测单元202，于接收到第一控制信号Drv1后一预定时间长度，产生高准位信号。SR触发器206于一设定端S接收到延迟电路204所产生的高准位信号后，会于输出端Q产生控制信号Drv2，并通过第二控制端Pin3以关断第二晶体管开关M2。保护单元210包含一比较器212以及一下降沿检测电路214。比较器212的非反向端接收一预定保护参考值Vre2，反向端接收一检测信号Vde。比较器212于第二晶体管开关M2被关断期间主电源电压下降至一预定保护电压值(即检测信号Vde的准位到达预定保护参考值Vre2)时，通过第二控制端Pin3以再度导通第二晶体管开关M2。

请参见图4，为根据本发明的一第二较佳实施例的双电源供应系统的电路示意图。相较于图2(a)所示的实施例，一双电源控制器300不需通过第一阻抗装置R3、第二阻抗装置R4来检测，而是直接耦接一主电源供应模块PS来检测并判断主电源供应模块PS的一第一电压源+12V所产生的一主电源电压是否已足够高。故本实施例可以省略第一阻抗装置R3、第二阻抗装置R4第三晶体管开关M3等组件。当主电源电压已足够高时，双电源控制器300产生一控制信号Drv1直接导通一第一晶体管开关M1，使主电源供应模块PS中的一第二电压源+5V提供电力至一输出端5V。于后，双电源控制器300将一第二控制端Pin3所产生的一控制信号Drv2由低准位转为高准位以关断一第二晶体管开关M2，以停止提供一辅助电源供应模块5VSB的电力至输出端5V。由于双电源控制器300直接耦接主电源供应模块PS，故也可避免第一晶体管开关M1、第二晶体管开关M2于导通状态、关断状态之间切换时，中断双电源控制器300的检测。故于后，主电源供应模块PS若有异常而造成输出异常，双电源控制器300可例值检测并对应执行一保护程序。

如上述实施例的说明，本发明提供一种能及时检测主电源电压准位的设计，确保双电源供应系统于电源模式切换后仍持续检测，以克服现有技术的限制。

本发明在上文中已以较佳实施例揭示，然所属技术领域的普通技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以权利要求所界定者为准。

Claims (8)

1.一种双电源控制器，用以切换一第一晶体管开关及一第二晶体管开关，以分别对应控制一主电源供应模块及一辅助电源供应模块的电力供应，其特征在于，该双电源控制器包含：

一检测端，耦接该主电源供应模块；

一第一控制端，耦接该第一晶体管开关；

一第二控制端，耦接该第二晶体管开关；

一检测单元，通过该检测端耦接该主电源供应模块以检测该主电源供应模块所产生的一第一主电源电压，该检测单元于该第一主电源电压达一预定电压值时，通过该第一控制端以导通该第一晶体管开关以提供该主电源供应模块的一第二主电源电压；以及

一延迟单元，耦接该检测单元，于接收到该检测单元产生的第一控制信号后一预定时间长度，通过该第二控制端以关断该第二晶体管开关。

2.根据权利要求1所述的双电源控制器，其特征在于，还包含一保护单元，于该第二晶体管开关被关断期间该第一主电源电压下降至一预定保护电压值时，通过该第二控制端以再度导通该第二晶体管开关。

3.根据权利要求1或2所述的双电源控制器，其特征在于，该第一晶体管开关为一N型金氧半场效晶体管开关，该第二晶体管开关为一P型金氧半场效晶体管开关。

4.一种双电源供应系统，其特征在于，包含

一主电源供应模块；

一辅助电源供应模块；

一第一晶体管开关，耦接该主电源供应模块及一输出端，用以控制该主电源供应模块提供电力至该输出端；

一第二晶体管开关，耦接该辅助电源供应模块及该输出端，用以控制该辅助电源供应模块提供电力至该输出端；以及

一双电源控制器，检测该主电源供应模块所产生的一第一主电源电压，于该第一主电源电压达一预定电压值时，导通该第一晶体管开关以提供该主电源供应模块的一第二主电源电压至该输出端，并经一预定时间延迟后关断该第二晶体管开关以停止提供该辅助电源供应模块的电力至该输出端，其中该双电源控制器并于后检测到该第一主电源电压降至一预定保护电压值时执行一保护程序。

5.根据权利要求4所述的双电源供应系统，其特征在于，还包含一第一阻抗装置、一第二阻抗装置及一第三晶体管开关，该第一阻抗装置耦接于该主电源供应模块及该第一晶体管开关的一受控端之间，该第二阻抗装置耦接于该第一晶体管开关的一受控端及该第三晶体管开关的一第一端，而该第三晶体管开关的一第二端耦接地，其中该双电源控制器于该第一主电源电压达该预定电压值时，关断该第三晶体管开关以导通该第一晶体管开关。

6.根据权利要求4或5所述的双电源供应系统，其特征在于，该双电源控制器包含：

一检测端，耦接该主电源供应模块；

一第一控制端，耦接该第一晶体管开关；

一第二控制端，耦接该第二晶体管开关；

一检测单元，通过该检测端耦接该主电源供应模块以检测该主电源供应模块所产生的该第一主电源电压，该检测单元于该第一主电源电压达一预定电压值时，通过该第一控制端以导通该第一晶体管开关；以及

一延迟单元，耦接该检测单元，于接收到该检测单元产生的第一控制信号后一预定时间长度，通过该第二控制端以关断该第二晶体管开关。

7.根据权利要求6所述的双电源供应系统，其特征在于，该双电源控制器还包含一保护单元，于该第二晶体管开关被关断期间该第一主电源电压下降至该预定保护电压值时，通过该第二控制端以再度导通该第二晶体管开关。

8.根据权利要求6所述的双电源供应系统，其特征在于，该第一晶体管开关为一N型金氧半场效晶体管开关，该第二晶体管开关为一P型金氧半场效晶体管开关。