CN104253477A - 电源切换电路、电子装置以及电源切换电路的控制方法 - Google Patents

电源切换电路、电子装置以及电源切换电路的控制方法 Download PDF

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CN104253477A CN201410281451.7A CN201410281451A CN104253477A CN 104253477 A CN104253477 A CN 104253477A CN 201410281451 A CN201410281451 A CN 201410281451A CN 104253477 A CN104253477 A CN 104253477A
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Abstract

本发明涉及电源切换电路、电子装置以及电源切换电路的控制方法。提供一种电源切换电路，包括第一控制信号输出单元，当主电源的电源电压超过预定参考电压时，使用主电源输出超过预定电位的信号作为第一控制信号；第二控制信号输出单元，当第一控制信号的电位不超过预定电位时使用来自电池的备用电源输出超过预定电位的信号作为第二控制信号；以及电源输出单元，当第一控制信号超过预定电位时输出主电源并且当第二控制信号超过预定电位时输出备用电源。

Description

电源切换电路、电子装置以及电源切换电路的控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年6月28日提交的日本在先专利申请JP2013-136138的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本技术涉及电源切换电路、电子装置以及电源切换电路的控制方法。具体地，本技术涉及在主电源与来自电池的电源之间切换的电源切换电路、电子装置以及电源切换电路的控制方法。
背景技术
已经在诸如计算机的电子装置中使用电池备用系统，从而使得即使来自主电源的供电停止数据也不会丢失。在电池备用系统中，当来自主电源的供电停止时，向存储装置供应来自电池的备用电源，从而使得必要的数据存储于存储装置中。
为了实现电池备用系统，提出了包括比较器、反相器以及两个晶体管的电源切换电路(参见，例如，JP 2006-254672A)。在电源切换电路中，比较器比较主电源的电压与电池的电压并且反相器将比较结果反相。然后，两个晶体管之一基于比较结果输出或者切断主电源并且另一晶体管基于反相的比较结果输出或者切断备用电源。因此，AC电源和电池中具有之一的较高电压的电力被供应至负载。
发明内容
然而，根据上述过去的技术，很难在开始备用之前降低电池的功耗。在上述电源切换电路中，需要从AC电源和电池供电。因而，当未供应来自电池的电力时，存在电池的电力被供应至比较器从而电池被耗尽的可能性。此外，即使供应了电压高于负载的最低操作电压的AC电源，如果AC电源的电压低于电池的电压，存在供应电池的电力从而使得电池被耗尽的可能性。
鉴于以上情况，提出了本技术并且期望降低电源切换电路中电池的电力消耗。
根据本技术的实施方式，提供一种电源切换电路，包括第一控制信号输出单元，当主电源的电源电压超过预定参考电压时，使用主电源输出超过预定电位的信号作为第一控制信号；第二控制信号输出单元，当第一控制信号的电位不超过预定电位时，使用来自电池的备用电源输出超过预定电位的信号作为第二控制信号；以及电源输出单元，在第一控制信号超过预定电位时输出主电源并且在第二控制信号超过预定电位时输出备用电源。因此，实现了当第一控制信号超过预定电位时输出主电源并且当第二控制信号超过预定电位时输出备用电源的操作。
此外，根据本技术的实施方式，电源输出单元可以包括主电源侧输出单元，根据作为第一控制信号和第二控制信号之一的主电源侧控制信号的电位是否超过预定电位而输出或切断主电源；以及备用电源侧输出单元，根据作为第一控制信号和第二控制信号的另一个的备用电源侧控制信号的电位是否超过预定电位而输出或切断备用电源。因此，实现了根据主电源侧控制信号的电位是否超过预定电位而输出或切断主电源以及根据备用电源侧控制信号的电位是否超过预定电位而输出或切断备用电源的操作。
此外，根据本技术的实施方式，备用电源侧输出单元可包括备用电源侧控制晶体管，在第一备用电源侧寄生二极管形成之后根据备用电源侧控制信号的电位是否超过预定电位而输出或切断备用电源；以及备用电源侧整流晶体管，其中形成了第二备用电源侧寄生二极管，所述第二备用电源侧寄生二极管抑制与第一备用电源侧寄生二极管抑制电流的方向相反的方向上的电流。因此，实现了抑制与第一备用电源侧寄生二极管抑制电流的方向相反的方向上的电流的操作。
此外，根据本技术的实施方式，主电源侧输出单元可包括主电源侧控制晶体管，在第一主电源侧寄生二极管形成之后根据主电源侧控制信号的电位是否超过预定电位而输出或切断主电源；以及主电源侧整流晶体管，其中形成了第二主电源侧寄生二极管，所述第二主电源侧寄生二极管抑制在与第一主电源侧寄生二极管抑制电流的方向相反的方向上的电流。因此，实现了抑制与第一主电源侧寄生二极管抑制电流的方向相反的方向上的电流的操作。
此外，根据本技术的实施方式，电源切换电路可进一步包括相对于另一个延迟第一控制信号和第二控制信号之一的延迟单元。因此，实现了相对于另一个延迟检测信号和反相信号之一的操作。
此外，根据本技术的实施方式，当电源电压不超过预定电位时，第一控制信号输出单元可输出不超过预定电位的信号作为第一控制信号。当第一控制信号的电位超过预定电位时，第二控制信号输出单元可输出不超过预定电位的信号作为第二控制信号。因此，实现了当电源电压不超过参考电压时输出不超过预定电位的信号作为第一控制信号以及当第一控制信号超过预定电位时输出不超过预定电位的信号作为第二控制信号的操作。
此外，根据本技术的实施方式，提供一种电源切换电路，包括：电压检测器，通过使用主电源输出检测信号以检测主电源；反相器，通过使用来自电池的备用电源将由电压检测器输出的检测信号反相并且输出所述信号作为反相信号；主电源侧控制晶体管，基于检测信号和反相信号之一输出或切断主电源；以及备用电源侧控制晶体管，基于检测信号和反相信号的另一个输出或切断备用电源。因此，实现了基于检测信号和反相信号之一输出或切断主电源以及基于检测信号和反相信号的另一个输出或切断备用电源的操作。
此外，根据本技术的实施方式，提供一种电子装置，包括供应主电源的主电源单元；供应备用电源的电池；第一控制信号输出单元，当主电源的电源电压超过预定参考电压时使用主电源输出超过预定电位的信号作为第一控制信号；第二控制信号输出单元，当第一控制信号的电位不超过预定电位时使用备用电源输出超过预定电位的信号作为第二控制信号；以及电源输出单元，在第一控制信号超出预定电位时输出主电源并且在第二控制信号超出预定电位时输出备用电源。因此，实现了当第一控制信号超过预定电位时输出主电源并且当第二控制信号超过预定电位时输出备用电源的操作。
根据本技术，可实现能够降低电源切换电路中电池的功耗的优良效果。
附图说明
图1是示出根据第一实施方式的电子装置的配置实例的框图；
图2是示出根据第一实施方式的电源切换电路的配置实例的框图；
图3是示出根据第一实施方式的负载的配置实例的框图；
图4是示出根据第一实施方式的电源切换电路的操作的示图；
图5是示出根据第一实施方式的电子装置的操作的实例的流程图；
图6是示出根据第一实施方式的变形例的电源切换电路的配置实例的框图；
图7是示出根据第二实施方式的电源切换电路的配置实例的框图；
图8是示出根据第二实施方式的电源切换电路的操作的示图；
图9是示出根据第三实施方式的电源切换电路的配置实例的框图；
图10是示出根据第三实施方式的电源切换电路的操作的示图；
图11是示出根据第四实施方式的电源切换电路的配置实例的框图；
图12是示出根据第五实施方式的电源切换电路的配置实例的框图；
图13是示出根据第五实施方式的延迟单元的配置实例的框图；
图14是示出根据第五实施方式的电源切换电路的操作的实例的时序图；
图15是示出根据第五实施方式的变形例的电源切换电路的配置实例的框图；
图16是示出根据第五实施方式的变形例的电源切换电路的操作的实例的时序图；
图17是示出根据第六实施方式的变形例的电源切换电路的配置实例的框图；以及
图18是示出根据第六实施方式的延迟单元的配置实例的框图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图来详细描述本公开的优选实施方式。注意，在本说明书和附图中，基本具有相同功能和结构的结构元件将用相同参考号表示，并且这些结构元件的重复说明将被省略。
下面将描述执行本技术的形式(在下文中，称作实施方式)。将按下面的顺序进行描述。
1.第一实施方式(通过检测主电源切换电源的实例)
2.第二实施方式(通过提供备用电源侧整流晶体管切换电源的实例)
3.第三实施方式(通过提供主电源侧整流晶体管切换电源的实例)
4.第四实施方式(通过提供主电源侧整流晶体管和备用电源侧整流晶体管切换电源的实例)
5.第五实施方式(通过延迟检测信号切换电源的实例)
6.第六实施方式(通过RC电路延迟检测信号来切换电源的实例)
<1.第一实施方式>
[电子装置的配置实例]
图1是示出根据第一实施方式的电子装置100的配置实例的框图。电子装置100包括主电源单元110、电池120、电源切换电路200、电容器130以及负载140。
主电源单元110供应主电源。例如，主电源单元110接收外部的AC电源、将外部电源转换成DC、并且经由信号线119将DC的电源供应至电源切换电路200以及负载140作为主电源MAIN。
电池120存储或释放电力。作为电池120，例如，可使用纽扣式一次电池。并且，也可将诸如锂电池的二次电池用作电池120。电池120经由信号线129将存储的电力供应至电源切换电路200作为备用电源BAT。
电源切换电路200切换对负载140的电源的供应源。电源切换电路200检测主电源MAIN的电源电压VDD是否高于恒定的参考电压Vref并且经由信号线207将检测信号DET输出至负载140。然后，当电源电压VDD高于参考电压Vref时，电源切换电路200经由信号线208向负载140供应主电源，并且否则，经由信号线208向负载140供应来自电池的备用电源BAT。
电容器130保持从电源切换电路200供应的电压。电容器130的一端被连接至电源切换电路200的输出端和负载140的输入端，而另一端连接至接地电位VSS。通过电容器130抑制电源切换期间电压的迅速下降。负载140消耗主电源MAIN或备用电源BAT。
[电源切换电路的配置实例]
图2是示出根据第一实施方式的电源切换电路200的配置实例的框图。电源切换电路200包括主电源侧输入端211、备用电源侧输入端212、电源输出端213、检测信号输出端216、参考电压生成器221、电压检测器222、反相器233、主电源侧输出单元214以及备用电源侧输出单元215。
主电源侧输入端211是连接至主电源单元110的端子。备用电源侧输入端212是连接至电池120的端子。电源输出端213是连接至负载140以向负载140输出电源的端子。检测信号输出端216是连接至负载140以向负载140输出检测信号DET的端子。
参考电压生成器221从主电源MAIN生成恒定的参考电压Vref。例如，参考电压生成器221包括带隙参考电路(band gap reference circuit)或调节器并通过使用这样的电路或装置生成恒定的参考电压。参考电压生成器221向电压检测器222供应生成的参考电压Vref。
电压检测器222检测主电源MAIN的电源电压VDD是否高于参考电压Vref。例如，电压检测器222使用比较器来比较电源电压VDD和参考电压Vref。当电源电压VDD超过参考电压Vref时，电压检测器222使用主电源MAIN向反相器233和备用电源侧输出单元215输出电位高于预定电位的信号(高电平)作为检测信号DET。另一方面，当电源电压VDD等于或小于参考电压Vref时，电压检测器222向反相器233、电源输出端216以及备用电源侧输出单元215输出电位等(低电平)于或小于预定电位的信号作为检测信号DET。
检测信号DET是权利要求书中描述的第一控制信号的实例而电压检测器222是在权利要求书中描述的第一控制信号输出单元的实例。电压检测器222在不对电源电压VDD进行分频的情况下比较电源电压VDD与参考电压Vref，但可对电源电压VDD进行分频以比较分频的电压与参考电压Vref。在这种情况中，如果分频比是n：1(n是实数)，检测信号DET示出比较n X Vref的电压与电源电压VDD的结果。
反相器233将检测信号DET反相。例如，反相器233通过串联至备用电源BAT的p-型MOS(金属氧化物半导体)晶体管和n-型MOS晶体管来实现。当检测信号DET是低电平时，反相器233使用备用电源BAT以向主电源侧输出单元214输出高电平信号作为反相信号INV。另一方面，当检测信号DET是高电平时，反相器233向主电源侧输出单元214输出低电平信号作为反相信号INV。反相信号INV是权利要求书中描述的第二控制信号的实例以及反相器233是在权利要求书中描述的第二控制信号输出单元的实例。
根据反相信号INV是否为高电平，主电源侧输出单元214输出或切断主电源MAIN。主电源侧输出单元214包括主电源侧控制晶体管227和电阻器228。
作为主电源侧控制晶体管227，例如，使用p-型MOS晶体管。主电源侧控制晶体管227的漏极被连接至主电源侧输入端211，其源极被连接至电源输出端213，并且反相信号INV被输入至其栅极。
通过上述配置，当反相信号INV是低电平时，主电源侧控制晶体管227转变为接通状态以输出主电源MAIN，并且当反相信号INV是高电平时，转变为断开状态以切断主电源MAIN。
电阻器228的一端被连接至主电源侧控制晶体管227的源极并且其另一端被连接至主电源侧控制晶体管227的栅极。通过上述配置，即使低电平反相信号INV的电位(诸如，接地电位VSS)比较高，那么由于源极与栅极之间由电阻器228产生的电压降，主电源侧控制晶体管227仍可靠地转变为接通状态。并且如果反相信号INV的电源不充足并且其输出是高阻抗，那么由于电压降主电源侧控制晶体管227可靠地转变为接通状态。电阻器228被连接至反相器233的输出端，并且从而，没有电流从备用电源BAT流到电阻器228并且电池120的功耗被扼制。
备用电源侧输出单元215根据检测信号DET是否是高电平而输出或切断备用电源BAT。备用电源侧输出单元215包括备用电源侧控制晶体管234和电阻器235。
作为备用电源侧控制晶体管234，例如，使用p-型MOS晶体管。备用电源侧控制晶体管234的漏极被连接至备用电源侧输入端212，其源极被连接至电源输出端213，并且检测信号DET被输入至其栅极。
通过上述配置，当检测信号DET是低电平时备用电源侧控制晶体管234转变为接通状态以输出备用电源BAT并且当检测信号DET是高电平时转变为断开状态以切断备用电源BAT。包括主电源侧输出单元214和备用电源侧输出单元215的电路是在权利要求书中所描述的电源输出单元的实例。
电阻器235的一端被连接至备用电源侧控制晶体管234的源极而其另一端被连接至备用电源侧控制晶体管234的栅极。通过上述配置，即使低电平检测信号DET的电位(诸如，接地电位VSS)比较高，由于源极与栅极之间由电阻器235产生的电压降，备用电源侧控制晶体管234可靠地转变为接通状态。并且如果电压检测器222的电源不充足并且其输出是高阻抗，备用电源侧控制晶体管234由于电压降而可靠地转变为接通状态。
[负载的配置实例]
图3是示出根据第一实施方式的负载140的配置实例的框图。负载140包括主电源侧低损耗调节器141、CPU(中央处理器)144以及主存储器145。负载140还包括备用电源侧低损耗调节器142、实时时钟143、电源管理单元146、电源转换开关(power supply changeover switch)147以及备份存储器148。
主电源侧低损耗调节器141基于来自主电源单元110的主电源MAIN将输出电压控制为恒定的电平。主电源侧低损耗调节器141从主电源MAIN生成恒定的输出电压并将所述输出电压供应至CPU144、主存储器145以及电源转换开关147。
CPU144控制整个负载140。CPU144接收来自电源切换电路200的检测信号DET。当电源电压VDD等于或小于参考电压Vref时，CPU144进行预定处理，诸如数据的备份处理和重置处理。在备份处理中，CPU144使备份存储器148存储要备份的数据。主存储器145被用作暂时存储由CPU144执行的程序和处理所需的数据的工作区域。存储程序的区域可由闪存ROM(只读存储器)配置并且主要存储处理所需的数据的区域可由RAM(随机存取存储器)配置。
备用电源侧低损耗调节器142基于来自电源切换电路200的主电源MAIN或备用电源BAT将输出电压控制至恒定电平。备用电源侧低损耗调节器142从主电源MAIN或备用电源BAT生成恒定的输出电压并将输出电压供应至实时时钟143、电源管理单元146以及电源转换开关147。
当主电源MAIN或备用电源BAT被供应以生成示出当前时间的当前时间数据时驱动实时时钟143。
电源管理单元146控制负载140内的装置的电源。电源管理单元146从电源切换电路200接收检测信号DET。当电源电压VDD等于或小于参考电压Vref时，电源管理单元146控制电源转换开关147以将对备份存储器148的电源的供应源从主电源MAIN切换至备用电源BAT。
电源转换开关147切换电源的供应源。电源转换开关147包括两个输入端和一个输出端。两个输入端端子之一被连接至主电源侧低损耗调节器141而其另一端被连接至备用电源侧低损耗调节器142。电源转换开关147的输出端被连接至备份存储器148。电源转换开关147的输出端根据电源管理单元146的控制切换对备份存储器148的电源的供应源。
备份存储器148存储要备份的数据。
[电子电路的操作实例]
图4是示出根据第一实施方式的电源切换电路200的操作的示图。在图4中，“H”表示电位处于高电平以及“L”表示电位处于低电平。图4中的a是示出当电源电压VDD高于参考电压Vref时电源切换电路200的操作的实例的示图。
当电源电压VDD高于参考电压Vref时，电压检测器222输出高电平检测信号DET并且反相器233将检测信号DET反相以输出低电平反相信号INV。主电源侧控制晶体管227由于低电平反相信号INV转变为接通状态以输出主电源MAIN并且备用电源侧控制晶体管234由于高电平检测信号DET转变为断开状态以切断备用电源BAT。因此，只有主电源MAIN被供应至负载140。
因为仅通过使用如上所述的主电源MAIN电压检测器222输出高电平检测信号DET，备用电源侧控制晶体管234切断备用电源BAT，而不考虑备用电源BAT的电压。因此，当电源电压VDD高于参考电压Vref时，电池120的电力消耗被扼制。
图4中的b是示出当主电源MAIN的电源电压VDD等于或小于参考电压Vref并且备用电源BAT的电压相对高时电源切换电路200的操作的实例的示图。
在这种情况下电源电压VDD等于或小于参考电压Vref，并且因此，电压检测器222输出低电平检测信号DET并且反相器233通过使用备用电源BAT将检测信号DET反相以输出高电平反相信号INV。主电源侧控制晶体管227由于高电平反相信号INV转变为接通状态以切断主电源MAIN并且备用电源侧控制晶体管234由于低电平检测信号DET而转变为接通状态以输出备用电源BAT。因此，只有备用电源BAT被供应至负载140。
因为反相器233仅如上所述通过使用备用电源BAT输出高电平反相信号INV，即使主电源MAIN的电压等于或小于参考电压Vref主电源侧控制晶体管227适当地切断主电源MAIN。
如果反相器233应当被配置为通过使用主电源MAIN而输出高电平反相信号INV，则当主电源MAIN的电压降低至或小于参考电压Vref时反相器233不再能输出高电平反相信号INV。因此，主电源MAIN没有被切断并且主电源单元110和电池120经由相对较低的阻抗的线连接。如果主电源单元110和电池120被连接，当在主电源MAIN与备用电源BAT之间存在电位差时可能会出现从电池120至主电源单元110的电流的逆流。
如图4所示，当反相器233使用备用电源BAT时，相反，即使主电源MAIN的电压降低至或小于参考电压Vref，仍可输出高电平反相信号INV，并且因此，主电源MAIN被切断，从而防止了至主电源单元110的逆流。
当主电源MAIN和备用电源BAT两者的电压相对低时，主电源侧控制晶体管227和备用电源侧控制晶体管234都处于接通状态。
图5是示出根据第一实施方式的电子装置100的操作的实例的流程图。例如，当从外部电源向电子装置100供应电力时或者当提供电池120时开始操作。电子装置100中的电压检测器222检测主电源MAIN的电源电压VDD是否高于参考电压Vref并且输出检测信号DET(步骤S901)。电子装置100中的反相器233将检测信号DET反相(步骤S902)。
电子装置100中的主电源侧控制晶体管227基于反相信号INV输出或切断主电源MAIN(步骤S903)。电子装置100中的备用电源侧控制晶体管234基于检测信号DET输出或断开备用电源BAT(步骤S904)。在步骤S904之后，电子装置100返回至步骤S901。在图5中，省略了从主电源MAIN切换到备用电源BAT之后的数据备份的处理。
根据本技术第一实施方式，如上所述，电压检测器222通过使用主电源输出高电平检测信号，并且因此，备用电源没有被电压检测器222消耗并且能够抑制电池120被耗尽。此外，当检测信号是低电平时，反相器233通过使用备用电源输出高电平反相信号并且主电源侧控制晶体管227切断主电源，因此，即使主电源的电压低，电源仍能够被切换到备用电源。
[变形例]
在第一变形例中，p-型MOS晶体管被用于切换电源，但是也可使用n-型MOS晶体管来代替p-型MOS晶体管。根据变形例的电源切换电路200与第一实施方式不同之处在于n-型MOS晶体管被用于切换电源。
图6是示出根据第一实施方式的变形例的电源切换电路200的配置实例的框图。根据变形例的电源切换电路200与第一实施方式的不同之处在于包括主电源侧控制晶体管229和备用电源侧控制晶体管236而不是主电源侧控制晶体管227和备用电源侧控制晶体管234。
作为主电源侧控制晶体管229和备用电源侧控制晶体管236，使用n-型MOS晶体管。在这种情况下，检测信号DET被输入至主电源侧控制晶体管229的栅极，而反相信号INV被输入至备用电源侧控制晶体管236的栅极。
MOS晶体管被用在电源切换电路200中，但是也可使用除了MOS晶体管之外的能够输出或切断主电源和备用电源的任何其他的晶体管。例如，可用双极性晶体管来代替MOS晶体管。
根据如上所述的变形例，可以通过使用n-型MOS晶体管来切换电源。
<2.第二实施方式>
[电源切换电路的配置实例]
在第一实施方式中，假设在断开状态中备用电源侧控制晶体管234中没有电流流过，但是根据备用电源BAT和主电源MAIN之间的电位差，电流可能流过。这是因为由于半导体器件的结构在备用电源侧控制晶体管234的漏极与背栅极之间可能形成其中漏极侧用作正极而背栅极侧用作负极的寄生二极管。如果漏极与源极之间的电压高于寄生二极管的正向电压VF，那么在断开状态中，备用电源BAT可经由备用电源侧控制晶体管234中的寄生二极管被输出到负载140。
例如，如果主电源MAIN的电压是1.8V，备用电源BAT的电压是3.3V，并且正向电压VF是0.7V，则备用电源BAT和主电源MAIN之间的电位差超过0.7V，因此备用电源BAT从电源输出端213被输出。第二实施方式中的电源切换电路200与第一实施方式的不同之处在于提供了这样的寄生二极管，所述寄生二极管抑制与备用电源侧控制晶体管234的寄生二极管抑制电流的方向相反的方向上的电流。
图7是示出根据第二实施方式的电源切换电路200的配置实例的框图。根据第二实施方式的电源切换电路200与第一实施方式的不同之处在于在备用电源侧输出单元215中设置了电阻器231和备用电源侧整流晶体管232。
备用电源侧整流晶体管232是这样一种晶体管，其中，在漏极与背栅极之间形成漏极侧用作正极而背栅极侧用作负极的寄生二极管。备用电源侧整流晶体管232的源极被连接至备用电源侧输入端212，其漏极被连接至备用电源侧控制晶体管234的漏极，并且检测信号DET被输入至其栅极。
通过上述配置，在备用电源侧整流晶体管232中形成了一种寄生二极管，所述寄生二极管在与备用电源侧控制晶体管234的寄生二极管抑制电流的方向相反的方向上的电流。因此，即使主电源MAIN与备用电源BAT之间的电位差高于正向电压VF，通过备用电源侧整流晶体管232的寄生二极管能够防止备用电源侧控制晶体管234中的电流流动。因此，进一步扼制了电池120的电力的消耗。
电阻器231的一端被连接至备用电源侧整流晶体管232的源极并且其另一端被连接至备用电源侧整流晶体管232的栅极。因此，即使低电平检测信号DET的电位(诸如，接地电位VSS)是相对高的电位或者电压检测器222的电源不充足并且其输出为高阻抗，备用电源侧整流晶体管232仍可靠地转变为接通状态。
图8是示出根据第二实施方式的电源切换电路的操作的示图。在图8中，“H”表示电位处于高电平以及“L”表示电位处于低电平。图8中的a是示出当电源电压VDD高于参考电压Vref时电源切换电路200的操作的实例的示图。
当电源电压VDD高于参考电压Vref时，电压检测器222输出高电平检测信号DET并且备用电源侧整流晶体管232转变为断开状态。备用电源侧整流晶体管232的寄生二极管的整流方向与备用电源侧控制晶体管234的寄生二极管的整流方向相反，并且因此不存在备用电源被输出到输出端213的可能性。
图8中的b是示出当主电源MAIN的电源电压VDD等于或小于参考电压Vref并且备用电源BAT的电压比较高时电源切换电路200的操作的实例的示图。在这种情况下，电压检测器222输出低电平检测信号DET并且备用电源侧整流晶体管232转变为接通状态。
根据本技术的第二实施方式，如上所述，提供了其中寄生二极管的整流方向与备用电源侧控制晶体管的寄生二极管的整流方向相反的晶体管，并且因此在断开状态中能够防止备用电源侧控制晶体管中的电流流动。因此，可以进一步扼制电池120的消耗。此外，主电源MAIN和备用电源BAT通过低阻抗连接，并且因此，能够防止电源的无意识充电，例如，电源的过度充电的情况。
<3.第三实施方式>
[电源切换电路的配置实例]
在第一实施方式中，假设在断开状态中主电源侧控制晶体管227中没有电流流过，但是根据备用电源BAT和主电源MAIN之间的电位差，电流可能流通。这是因为由于半导体器件的结构在主电源侧控制晶体管227的漏极与背栅极之间可能形成漏极侧用作正极以及背栅极侧用作负极的寄生二极管。第三实施方式中的电源切换电路200与第一实施方式的不同之处在于提供了其中形成了抑制与主电源侧控制晶体管227的寄生二极管抑制电流的方向相反的方向上的电流的寄生二极管的晶体管。
图9是示出根据第三实施方式的电源切换电路200的配置实例的框图。根据第三实施方式的电源切换电路200与第一实施方式的不同之处在于在主电源侧输出单元214进一步设置了反相器223、电阻器224、主电源侧整流晶体管225以及反相器226。
反相器223通过使用主电源MAIN将检测信号DET反相并且将反相信号输出到主电源侧整流晶体管225和反相器226作为反相信号INV。
主电源侧整流晶体管225是这样一种晶体管，其中在漏极与背栅极之间形成漏极侧用作正极而背栅极侧用作负极的寄生二极管。主电源侧整流晶体管225的源极被连接至主电源侧输入端211，其漏极被连接至主电源侧控制晶体管227的漏极，并且反相信号INV被输入到其栅极。
通过上述配置，在主电源侧整流晶体管225中形成抑制与主电源侧控制晶体管227的寄生二极管抑制电流的方向相反的方向上的电流的寄生二极管。因此，即使主电源MAIN与备用电源BAT之间的电位差高于正向电压VF，也能够防止主电源侧控制晶体管227中电流流动。因此，不存在切换电源时负载140出现故障的可能性。
电阻器224的一端被连接至主电源侧整流晶体管225的源极并且其另一端被连接至主电源侧整流晶体管225的栅极。因此，即使低电平反相信号INV的电位(诸如，接地电位VSS)是相对高的电位或者电压检测器222的电源不充足并且其输出是高阻抗，主电源侧整流晶体管225可靠地转变为接通状态。
反相器226通过使用主电源MAIN将反相信号INV反相并且将反相信号输出到备用电源侧控制晶体管234作为检测信号DET。
图10是示出根据第三实施方式的电源切换电路的操作的示图。在图10中，“H”表示电位处于高电平以及“L”表示电位处于低电平。图10中的a是示出当电源电压VDD高于参考电压Vref时电源切换电路200的操作的实例的示图。
当电源电压VDD高于参考电压Vref时，反相器223输出低电平反相信号INV并且主电源侧整流晶体管225转变为接通状态。
图10中的b是示出当主电源MAIN的电源电压VDD等于或小于参考电压Vref并且备用电源BAT的电压相对高时电源切换电路200的操作的实例的示图。在这种情况下，反相器223输出高电平反相信号INV并且主电源侧整流晶体管225转变为断开状态。反相器233输出高电平反相信号INV并且主电源侧控制晶体管227也转变为断开状态。主电源侧整流晶体管225的寄生二极管的整流方向与主电源侧控制晶体管227的寄生二极管的整流方向相反，并且因此，不存在主电源被输出到输出端213的可能性。
根据本技术的第三实施方式，如上所述，提供了其中寄生二极管的整流方向与主电源侧控制晶体管的寄生二极管的整流方向相反的晶体管，并且因此在断开状态中能够防止主电源侧控制晶体管中的电流流动。因此，不存在切换电源时负载140出现故障的可能性。此外，主电源MAIN和备用电源BAT通过低阻抗连接，并且因此，能够防止电源的无意识充电，例如，电源过度充电的情况。
<4.第四实施方式>
[电源切换电路的配置实例]
在第二和第三实施方式中，仅主电源侧整流晶体管225和备用电源侧整流晶体管232之一被配置为提供，但是也可提供它们中的两者。
图11是示出根据第四实施方式的电源切换电路200的配置实例的框图。根据第四实施方式的电源切换电路200与第二和第三实施方式的不同之处在于包括主电源侧整流晶体管225和备用电源侧整流晶体管232两者。
根据本技术第四实施方式，如上所述，包括主电源侧整流晶体管225和备用电源侧整流晶体管232，并且因此，在断开状态中，能够防止主电源侧控制晶体管和备用电源侧控制晶体管中电流流动。因此，可以进一步扼制电池120的消耗并且当切换电源时也可防止负载140出现故障。此外，主电源MAIN和备用电源BAT通过低阻抗连接，并且因此，能够防止电源的无意识充电，例如，电源过度充电的情况。
<5.第五实施方式>
[电源切换电路的配置实例]
在第四实施方式中，假设主电源侧控制晶体管227和备用电源侧控制晶体管234两者不同时处于接通状态，但是这些晶体管可都同时处于接通状态。例如，对于一部分反相器233反相信号INV相对于检测信号DET延迟并且在延迟时间的期间，主电源侧控制晶体管227和备用电源侧控制晶体管234都处于接通状态。在该时间期间，如果主电源MAIN和备用电源BAT之间的电位差大，存在电流从一个电源逆流到另一个电源的可能性。
第五实施方式中的电源切换电路200与第四实施方式的不同之处在于延迟检测信号DET以便主电源侧控制晶体管227和备用电源侧控制晶体管234两者不同时处于接通状态。
图12是示出根据第五实施方式的电源切换电路200的配置实例的框图。根据第五实施方式的电源切换电路200与第四实施方式的不同之处在于进一步包括延迟单元240。
延迟单元240通过使用主电源MAIN相对于反相信号INV延迟检测信号DET。延迟单元240将延迟检测信号DET输出到反相器223。
图13是示出根据第五实施方式的延迟单元240的配置实例的框图。延迟单元240包括诸如反相器241、242的偶数个反相器。这些反相器串联连接在电压检测器222和反相器223之间。
延迟单元240被配置为通过偶数个反相器延迟检测信号DET，但是如果延迟检测信号DET，本实施方式不限于该配置。例如，延迟单元240可以包括一个或多个串联连接的缓冲器以便通过这些缓冲器延迟检测信号DET。
图14是示出根据第五实施方式的电源切换电路200的操作的实例的时序图。假设电压检测器222在时间T1处输出低电平检测信号DET。在时间T1之后的时间T2处，主电源侧控制晶体管227由于高电平反相信号INV从接通状态转变至断开状态INV。然后，在通过延迟单元240和反相器223、226延迟的时间经过时间T1的时间T3处，由于低电平检测信号DET，备用电源侧控制晶体管234从断开状态转变为接通状态。
因为由于检测信号DET的延迟备用电源侧控制晶体管234转变为接通状态的时间延迟了，所以主电源侧控制晶体管227和备用电源侧控制晶体管234在时间T2和时间T3之间都处于断开状态。因此，防止了从主电源MAIN和备用电源BAT之一至另一者的逆流。
根据第五实施方式，如上所述，检测信号DET相对于反相信号INV被延迟，从而在延迟时间中，主电源侧控制晶体管227和备用电源侧控制晶体管234都处于断开状态。因此，防止了从主电源MAIN和备用电源BAT之一至另一者的逆流。
[变形例]
在第五实施方式中检测信号DET被延迟，但是可以延迟反相信号INV而不是检测信号DET。当在切换期间主电源MAIN和备用电源BAT之间的电位差不那么大或者设置了逆流防止电路时，即使主电源侧控制晶体管和备用电源侧控制晶体管都处于接通状态也不存在逆流的可能性。如果主电源侧控制晶体管227和备用电源侧控制晶体管234都处于接通状态的时段长，那么该时段电容器130的容量可减少。根据第五实施方式的变形例的电源切换电路200与第五实施方式的不同之处在于延迟反相信号INV而不是检测信号DET。
图15是示出根据第五实施方式的变形例的电源切换电路200的配置实例的框图。根据第五实施方式的电源切换电路200与第四实施方式的不同之处在于延迟单元240插入在电压检测器222与反相器233之间并且使用备用电源BAT。通过该配置，延迟了反相信号INV。
图16是示出根据第五实施方式的变形例的电源切换电路200的操作的实例的时序图。假设电压检测器222在时间T1处输出低电平检测信号DET。在时间T1后的时间T4处，由于低电平检测信号DET，备用电源侧控制晶体管234从断开状态转变为接通状态。然后，在通过延迟单元240和反相器233延迟的时间通过时间T1时的时间T5处，由于高电平反相信号INV，主电源侧控制晶体管227从接通状态转变为断开状态。
因为由于反相信号INV的延迟主电源侧控制晶体管227转变为断开状态的时间延迟了，所以主电源侧控制晶体管227和备用电源侧控制晶体管234在时间T4和时间T5之间都处于接通状态。因此，可减小电容器130的容量。
根据第五实施方式的变形例，如上所述，反相信号INV延迟得比检测信号DET延迟的多，从而在延迟时间内主电源侧控制晶体管227和备用电源侧控制晶体管234都处于接通状态。因此，可减小电容器130的容量。
<6.第六实施方式>
[电源切换电路的配置实例]
在第五实施方式中通过反相器延迟了信号，但是也可通过包括电容器和电阻抗的RC电路延迟信号。根据第六实施方式的电源切换电路200与第五实施方式的不同之处在于通过RC电路延迟信号。
图17是示出根据第六实施方式的变形例的电源切换电路200的配置实例的框图。根据第六实施方式的电源切换电路200与第五实施方式的不同之处在于包括延迟单元250而不是延迟单元240。延迟单元250通过RC电路延迟反相信号INV。
图18是示出根据第六实施方式的延迟单元250的配置实例的框图。延迟单元250包括电阻器251和电容器252。电阻器251的一端被连接至反相器233并且其另一端被连接至电容器252和主电源侧控制晶体管227。电容器252的一端被连接至电阻器251和主电源侧控制晶体管227并且对其另一端被施加至接地电位VSS。
由于包括电阻器251和电容器252的RC电路，反相信号INV的电位随着时间逐渐改变。例如，由以下公式表示延迟单元250的输出电压Vc。例如，Vc的单位是伏特(V)。
Vc＝Vin(1-e(-t/RC))…公式1
在上述公式中，Vin是延迟单元250的输入电压并且其单位是例如伏特(V)。t是从Vin改变时的时间而经过时间并且其单位是例如秒(s)。R是电阻器251的阻抗值并且其单位是例如欧姆(Ω)。C是电容器252的容量并且其单位是例如法拉(F)。因为，如公式1所示，电位逐渐改变，从而能够抑制电位的急剧波动。此外，能够减小电源切换电路200外部的电容器130的容量。
延迟单元250延迟反相信号INV，但是也可延迟检测信号DET而不是反相信号INV。或者，延迟单元250可延迟反相信号INV和检测信号DET两者。
根据第六实施方式的变形例，如上所述，通过RC电路延迟信号，并且因此能够抑制电压中的急剧波动。
上述实施方式是实施本技术的实例，并且实施方式中的主题与权利要求书中的主题各自具有对应关系。同样地，由相同名字表示的实施方式中的主题与权利要求书中的主题彼此具有对应关系。然而，本技术不限于实施方式，并且实施方式的各种变形例可能包括在本技术的范围内而不偏离本技术的精神。
此外，上述实施方式中的处理流程可被理解为包括一系列流程的方法，并可被理解为使计算机能够执行一系列流程的程序或将程序存储于其上的记录介质。例如，记录介质可以使用CD(光盘)、MD(迷你光碟)、DVD(数字多用光盘)、存储卡、蓝光光盘(注册商标)等。
本领域的技术人员应理解的是，只要在所附权利要求或其等同物的范围内，根据设计要求和其他因素，可进行各种修改、组合、次组合以及变更。
另外，还可如下配置本技术。
(1)一种电源切换电路，包括：
第一控制信号输出单元，当主电源的电源电压超过预定参考电压时，使用主电源输出超过预定电位的信号作为第一控制信号；
第二控制信号输出单元，当第一控制信号的电位不超过预定电位时，使用来自电池的备用电源输出超过预定电位的信号作为第二控制信号；以及
电源输出单元，当第一控制信号超过预定电位时输出主电源并且当第二控制信号超过预定电位时输出备用电源。
(2)根据(1)的电源切换电路，
其中，电源输出单元包括
主电源侧输出单元，根据为第一控制信号和第二控制信号之一的主电源侧控制信号的电位是否超过预定电位而输出或切断主电源，以及
备用电源侧输出单元，根据为第一控制信号和第二控制信号的另一个的备用电源侧控制信号的电位是否超过预定电位而输出或切断备用电源。
(3)根据(2)的电源切换电路，
其中，备用电源侧输出单元包括
备用电源侧控制晶体管，在第一备用电源侧寄生二极管形成之后根据备用电源侧控制信号的电位是否超过预定电位而输出或切断备用电源，以及
备用电源侧整流晶体管，其中形成了在第二备用电源侧寄生二极管，所述第二备用电源侧寄生二极管抑制与第一备用电源侧寄生二极管抑制电流的方向相反的方向上的电流。
(4)根据(2)或(3)的电源切换电路，
其中，主电源侧输出单元包括
主电源侧控制晶体管，在第一主电源侧寄生二极管形成之后根据主电源侧控制信号的电位是否超过预定电位而输出或切断主电源，以及
主电源侧整流晶体管，其中形成了第二主电源侧寄生二极管，所述第二主电源侧寄生二极管抑制与第一主电源侧寄生二极管抑制电流的方向相反的方向上的电流。
(5)根据(1)至(4)中任一项的电源切换电路，还包括：
延迟单元，相对于另一个延迟第一控制信号和第二控制信号之一。
(6)根据(1)至(5)中任一项的电源切换电路，
其中，当电源电压不超过预定电位时第一控制信号输出单元输出不超过预定电位的信号作为第一控制信号，以及
其中，当第一控制信号的电位超过预定电位时第二控制信号输出单元输出不超过预定电位的信号作为第二控制信号。
(7)一种电源切换电路，包括：
电压检测器，通过使用主电源输出检测信号以检测主电源；
反相器，通过使用来自电池的备用电源将由电压检测器输出的检测信号反相并且输出信号作为反相信号；
主电源侧控制晶体管，基于检测信号和反相信号之一输出或切断主电源；以及
备用电源侧控制晶体管，基于检测信号和反相信号的另一个输出或切断备用电源。
(8)一种电子装置，包括：
主电源单元，提供主电源；
电池，提供备用电源；
第一控制信号输出单元，当主电源的电源电压超过预定参考电压时使用主电源输出超过预定电位的信号作为第一控制信号；
第二控制信号输出单元，当第一控制信号的电位不超过预定电位时使用备用电源输出超过预定电位的信号作为第二控制信号；以及
电源输出单元，当第一控制信号超过预定电位时输出主电源并且当第二控制信号超过预定电位时输出备用电源。
(9)一种电源切换电路的控制方法，该方法包括：
当主电源的电源电压超过预定参考电压时由第一控制信号输出单元使用主电源输出超过预定电位的信号作为第一控制信号；
当第一控制信号的电位不超过预定电位时由第二控制信号输出单元使用来自电池的备用电源输出超过预定电位的信号作为第二控制信号；以及
由电源输出单元在第一控制信号超过预定电位时输出主电源并且在第二控制信号超过预定电位时输出备用电源。

Claims (10)

1.一种电源切换电路，包括：
第一控制信号输出单元，当主电源的电源电压超过预定参考电压时，使用所述主电源输出超过预定电位的信号作为第一控制信号；
第二控制信号输出单元，当所述第一控制信号的电位不超过所述预定电位时，使用来自电池的备用电源输出超过所述预定电位的所述信号作为第二控制信号；以及
电源输出单元，当所述第一控制信号超过所述预定电位时输出所述主电源并且当所述第二控制信号超过所述预定电位时输出所述备用电源。
2.根据权利要求1所述的电源切换电路，
其中，所述电源输出单元包括：
主电源侧输出单元，根据作为所述第一控制信号和所述第二控制信号之一的主电源侧控制信号的所述电位是否超过所述预定电位而输出或切断所述主电源，以及
备用电源侧输出单元，根据作为所述第一控制信号和所述第二控制信号的另一个的备用电源侧控制信号的所述电位是否超过所述预定电位而输出或切断所述备用电源。
3.根据权利要求2所述的电源切换电路，
其中，所述备用电源侧输出单元包括：
备用电源侧控制晶体管，在第一备用电源侧寄生二极管形成之后根据所述备用电源侧控制信号的所述电位是否超过所述预定电位而输出或切断所述备用电源，以及
备用电源侧整流晶体管，其中形成了第二备用电源侧寄生二极管，所述第二备用电源侧寄生二极管抑制与所述第一备用电源侧寄生二极管抑制电流的方向相反的方向上的电流。
4.根据权利要求2所述的电源切换电路，
其中，所述主电源侧输出单元包括：
主电源侧控制晶体管，在第一主电源侧寄生二极管形成之后根据所述主电源侧控制信号的所述电位是否超过所述预定电位而输出或切断所述主电源，以及
主电源侧整流晶体管，其中形成了第二主电源侧寄生二极管，所述第二主电源侧寄生二极管抑制与所述第一主电源侧寄生二极管抑制电流的方向相反的方向上的电流。
5.根据权利要求1所述的电源切换电路，还包括：
延迟单元，相对于所述第一控制信号和所述第二控制信号的另一个延迟所述第一控制信号和所述第二控制信号中的一个。
6.根据权利要求1所述的电源切换电路，
其中，当所述电源电压不超过所述预定电位时所述第一控制信号输出单元输出不超过所述预定电位的信号作为所述第一控制信号，以及
其中，当所述第一控制信号的所述电位超过所述预定电位时所述第二控制信号输出单元输出不超过所述预定电位的所述信号作为所述第二控制信号。
7.一种电源切换电路，包括：
电压检测器，通过使用主电源输出检测信号以检测所述主电源；
反相器，通过使用来自电池的备用电源将由所述电压检测器输出的所述检测信号反相并且输出所述信号作为反相信号；
主电源侧控制晶体管，基于所述检测信号和所述反相信号之一输出或切断所述主电源；以及
备用电源侧控制晶体管，基于所述检测信号和所述反相信号的另一个输出或切断所述备用电源。
8.一种电子装置，包括：
主电源单元，提供主电源；
电池，提供备用电源；
第一控制信号输出单元，当所述主电源的电源电压超过预定参考电压时使用所述主电源输出超过预定电位的信号作为第一控制信号；
第二控制信号输出单元，当所述第一控制信号的电位不超过所述预定电位时使用所述备用电源输出超过所述预定电位的所述信号作为第二控制信号；以及
电源输出单元，当所述第一控制信号超过所述预定电位时输出所述主电源并且当所述第二控制信号超过所述预定电位时输出所述备用电源。
9.根据权利要求8所述的电子装置，其中，
所述电源输出单元包括：
主电源侧输出单元，根据作为所述第一控制信号和所述第二控制信号之一的主电源侧控制信号的所述电位是否超过所述预定电位而输出或切断所述主电源，以及
备用电源侧输出单元，根据作为所述第一控制信号和所述第二控制信号的另一个的备用电源侧控制信号的所述电位是否超过所述预定电位而输出或切断所述备用电源。
10.一种电源切换电路的控制方法，所述方法包括：
当所述主电源的电源电压超过预定参考电压时由第一控制信号输出单元使用主电源输出超过预定电位的信号作为第一控制信号；
当所述第一控制信号的电位不超过所述预定电位时由第二控制信号输出单元使用来自电池的备用电源输出超过所述预定电位的所述信号作为第二控制信号；以及
由电源输出单元在所述第一控制信号超过所述预定电位时输出所述主电源并且在所述第二控制信号超过所述预定电位时输出所述备用电源。
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