CN109450071B - 一种供电切换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种供电切换电路，该供电切换电路由电源切换部分、电源保护部分、充电部分构成，能够实现连续对外部设备供电，从而使外部需电设备不会重启或工作异常，且能够实时检测电池电压，对电池低压时进行保护，提高电池使用寿命，而市面上的此类电池管理采用的集成电路IC成本要高于本发明3倍左右，本发明的供电切换电路大大降低了生产成本。

Description

一种供电切换电路
技术领域
本发明涉及电路技术领域，尤其是一种供电切换电路。
背景技术
近年来，电池已广泛应用于手持终端、智能家居终端、应急系统终端等领域，是现代化终端的主备用电源的主要解决方案之一，极大地提高了电子设备的应用环境，应用场所。一般说来，电池管理系统由以下几个部分组成：充电电路、电源切换电路、电池保护电路；有些系统还包含有电池电量采集电路。
在现在的电池管理类应用中，大多采用价格高昂的集成电路IC来实现电源管理，然而，在一些对成本要求严苛的产品中，集成电路IC的高昂价格显然达不到预期需求。
发明内容
本发明提供一种供电切换电路，用于克服现有技术中成本高昂等缺陷，实现电池低压保护及供电的无缝切换功能的同时节约设计成本。
为实现上述目的，本发明提出一种供电切换电路，包括：
电源切换部分，包括连接市电的整流器和第一场效应管，用于通过连接在第一场效应管栅极的第一电压电路控制第一场效应管漏极的通断实现整流器与充电电池的供电切换；
电源保护部分，包括所述充电电池和第二场效应开关，用于在所述充电电池的输出电压下降到阈值时，通过连接在所述第二场效应管栅极的第二电压电路控制第二场效应管的漏极切断与第一场效应管源极的连接，阻止充电电池放电；
充电部分构成，包括集成IC，输入端连接所述第一电压电路和整流器，借助所述整流器给所述充电电池充电。
本发明提供的供电切换电路，包括电源切换、电源保护和充电三部分，其中电源切换部分通过第一电压电路控制与第一场效应管栅极连接节点的电平，控制第一场效应管漏极的输出电流，进而实现供电电路在整流器供电与电池供电之间切换，其中在有市电时，整流器输出电压正常，通过整流器供电电路供电，在市电断电时，整流器输出电压迅速降低，通过电池供电电路供电，实现无缝供电切换；且第一电压电路由电阻、电容等电器元件连接形成，不是通过集成IC对供电电路进行切换，如果损坏可直接更换电器元器件，而不需要更换整个集成IC，设计制造成本和维护维修成本较低；此外电源保护部分通过第二电压电路控制与第二场效应管栅极连接节点的电平，控制第二场效应管漏极的输出电流，进而实现在电池电量降低到阈值时切断电池供电电路；第二电压电路的构造与第一电压电路的组成元件相似，大大降低了设计制作成本和后期维护成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明的一种供电切换电路图
附图标号说明：1：电源切换部分，11：整流器，12：第一场效应管，13：第一电压电路，131：第一电阻，132：第二电阻，14：电源芯片，15：第一电容，2：电源保护部分，21：充电电池，22：第二场效应管，23：第二电压电路，231：三极管，232：第二电容，233：第三电阻，234：第四电阻，3：充电部分，31：集成IC，32：第五电阻，33：第六电阻。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的图表，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提出一种供电切换电路。
请参照图1，一种供电切换电路，包括：电源切换部分1、电源保护部分2、充电部分3，其中：
电源切换部分1，包括连接市电的整流器11和第一场效应管12，用于通过连接在第一场效应管栅极的第一电压电路13控制第一场效应管漏极的通断实现整流器与充电电池的供电切换；整流器11用于将连接的市电的交流电转换为直流电向负载供电；
其中第一电压控制电路13主要由电阻和电容等元器件连接而成，其中在有市电时，整流器11输出电压正常，第一电压电路13输出高电平，第一场效应管漏极切断电池供电电路，外部负载通过整流器11供电电路供电；在市电断电时，整流器11输出电压迅速降低，第一电压电路13输出低电平，第一场效应管漏极导通电池供电电路，通过电池供电电路供电，实现无缝供电切换；
电源保护部分2，包括所述充电电池21和第二场效应管22，用于在所述充电电池21的输出电压下降到阈值时，通过连接在所述第二场效应管栅极的第二电压电路23控制第二场效应管的栅极切断与第一场效应管源极的连接，阻止充电电池21放电；
在充电电池输出电压高于阈值时，第二电压电路23输出高电平，第二场效应管源极与漏极导通，通过电池供电；在充电电池输出电压降低到阈值时，第二电压电路23输出低电平，第二场效应管源极与漏极断开，阻止充电电池21供电，对充电电池21进行保护；
充电部分3，包括集成IC31，输入端连接所述第一电压电路13和整流器11，借助所述整流器11给所述充电电池21充电，在充电电池21降低到阈值时，整流器11通过集成IC31向充电电池21充电。
本发明的技术方案，电源切换部分1通过第一电压电路13控制与第一场效应管12栅极连接节点的电平，控制第一场效应管漏极的输出电流，进而实现供电电路在整流器供电与电池供电之间切换，其中在有市电时，整流器11输出电压正常，通过整流器供电电路供电，在市电断电时，整流器11输出电压迅速降低，通过电池供电电路供电，实现无缝供电切换；且第一电压电路由电阻、电容等电器元件连接形成，不是通过集成IC对供电电路进行切换，如果损坏可直接更换电器元器件，而不需要更换整个集成IC，设计制造成本和维护维修成本较低；此外电源保护部分通过第二电压电路控制与第二场效应管栅极连接节点的电平，控制第二场效应管22漏极的输出电流，进而实现在电池电量降低到阈值时切断电池供电电路；第二电压电路23的构造与第一电压电路13的组成元件相似，大大降低了设计制作成本和后期维护成本。本方案能够试时检测电池电压，对电池低压时进行保护，提高电池使用寿命，并通过对第一场效应管12和第二场效应管22进行电池供电和市电供电的无缝切换，连续的对外部设备供电，使外部需电设备不会重启或工作异常。此电路包含了电池的充电和电池低压保护及供电的无缝切换三个功能，市面上的此类集成IC成本要高于本方案3倍左右，大大降低了生产成本。
优选地，所述第一电压13电路包括第一电阻131、第二电阻132，所述第一电阻131与第二电阻132串联后，连接在所述整流器11的两端，所述第一场效应管12的栅极连接在所述第一电阻131与第二电阻132之间；所述第二电阻132与所述整流器11的负极连接；所述第一场效应管12的漏极其中一个分支经导线连接在所述整流器11的正极，另一分支作为电压输出端向负载供电；所述第一场效应管12的源极与所述电源保护部分中第二场效应管22的漏极连接；第一场效应管12的体外二极管能够单向导通其源极到漏极；所述第一电阻131与第二电阻132用于将所述整流器11的输出电压加载到第一场效应管12的栅极上，有市电时，整流器11输出电压高于第一场效应管12的导通电压，第一场效应管12漏极断开与源极的连接，切断电池供电电路；在整流器11的输出电压迅速降低时加载到第一场效应管12栅极上的电压也会降低，第一电容15存储部分能量，对外部放电，输出端VCC电压开始降低，电池通过第二场效应管22的体二极管对外部供电；使第一场效应管12漏极导通；当整流器11电压下降到0V或断开时，通过第一电阻131,第二电阻132动作，将第二场效应管22开启，此时电池通过第二场效应管22对外部供电，从而实现电源的无缝切换。
优选地，所述电源切换部分1还包括串联在所述整流器11与第一场效应管11漏极之间的电源芯片14，用于降低所述整流器11提供的电压来给负载供电。
优选地，所述电源切换部分1还包括连接在所述整流器11两端的第一电容15，在市电断电所述整流器11输出电压迅速降低时，所述第一电容15储存有部分电量可用于给电路持续供电，以避免因突然断电而造成负载损坏。
优选地，所述第二电压电路23包括三极管231、第三电阻233和第四电阻234，所述第三电阻233和第四电阻234串联后连接在所述充电电池21的两端，所述第三电阻233与第四电阻234用于将所述充电电池21的输出电压加载到三极管231的基极上，在充电电池21的输出电压下降到阈值时，加载到三极管231的基极上的电压很低，导致基极上基本无电流，从而使三极管231截止。
所述三极管231的基极连接在所述第三电阻233与第四电阻234之间；所述三极管的集电极连接所述第二场效应管的栅极；所述第二场效应管的源极及所述第三电阻233均连接所述充电电池21的正极；所述三极管的发射极及所述第四电阻234均连接所述充电电池21的负极。
优选地，所述电源保护部分2还包括第二电容232，所述第二电容232一端连接在所述充电电池21的负极，另一端连接所述第一场效应管的漏极，在所述充电电池21输出电压下降到阈值时，所述第二电容232储存有部分电量可用于给电路持续供电，以避免因突然断电而造成负载损坏。
优选地，所述充电电路3还包括第五电阻32和第六电阻33，将整流器11的电压加载到集成IC31上，实现整流器11通过集成IC31给充电电池21充电；
所述第五电阻32一端连接在所述整流器11的负极，另一端连接在所述集成IC31上；所述第六电阻33一端连接在所述整流器11的负极，另一端连接在所述集成IC31上；所述第一电阻131与整流器11正极连接的一端连接在所述集成IC31上；所述充电电池21的正极和负极分别连接在所述集成IC31上。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种供电切换电路，其特征在于，包括：
电源切换部分，包括连接市电的整流器和第一场效应管，用于通过连接在第一场效应管栅极的第一电压电路控制第一场效应管漏极的通断实现整流器与充电电池的供电切换；
电源保护部分，包括所述充电电池和第二场效应开关，用于在所述充电电池的输出电压下降到阈值时，通过连接在所述第二场效应管栅极的第二电压电路控制第二场效应管的漏极切断与第一场效应管源极的连接，阻止充电电池放电；所述电源切换部分还包括连接在所述整流器两端的第一电容
充电部分，包括集成IC，输入端连接所述第一电压电路和整流器，借助所述整流器给所述充电电池充电；
所述第一电压电路包括第一电阻、第二电阻，所述第一电阻与第二电阻串联后，连接在所述整流器的两端；
所述第一场效应管的栅极连接在所述第一电阻与第二电阻之间；所述第二电阻与所述整流器的负极连接；
所述第一场效应管的漏极其中一个分支经导线连接在所述整流器的正极，另一分支作为电压输出端；
所述第一场效应管的源极与所述电源保护部分中第二场效应管的漏极连接。
2.如权利要求1所述的供电切换电路，其特征在于，所述电源切换部分还包括串联在所述整流器与第一场效应管漏极之间的电源芯片。
3.如权利要求1～2任一项所述的供电切换电路，其特征在于，所述第二电压电路包括三极管、第三电阻和第四电阻，所述第三电阻和第四电阻串联后连接在所述充电电池的两端；
所述三极管的基极连接在所述第三电阻与第四电阻之间；
所述三极管的集电极连接所述第二场效应管的栅极；
所述第二场效应管的源极及所述第三电阻均连接所述充电电池的正极；
所述三极管的发射极及所述第四电阻均连接所述充电电池的负极。
4.如权利要求3所述的供电切换电路，其特征在于，所述电源保护部分还包括第二电容，所述第二电容一端连接在所述充电电池的负极，另一端连接所述第一场效应管的漏极。
5.如权利要求4所述的供电切换电路，其特征在于，所述充电电路还包括第五电阻和第六电阻；
所述第五电阻一端连接在所述整流器的负极，另一端连接在所述集成IC上；
所述第六电阻一端连接在所述整流器的负极，另一端连接在所述集成IC上；
所述第一电阻与整流器正极连接的一端还连接在所述集成IC上；
所述充电电池的正极和负极分别连接在所述集成IC上。
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