CN111769541A - 一种供电电路、防止电压倒流的终端附件和方法 - Google Patents

Abstract

一种供电电路，包括第一供电电源输入端和第二供电电源输入端，分别连接在用于第一供电电源的输入的第一供电电源输入端和用于第二供电电源的输入的第二供电电源输入端与用于向负载提供电源的供电电路输出端之间，以将第一供电电源输入端和第二供电电源输入端输入的第一供电电源和第二供电电源输出给供电电路输出端。还包括失电隔离电路，用于当第一供电电源失电时，隔离第一供电电源输入端，以防止供电电路输出端的电压倒流回第一供电电源输入端，还用于当第二供电电源失电时，隔离第二供电电源输入端，以防止供电电路输出端的电压倒流回第二供电电源输入端。由于失电隔离电路将失电的输入端隔离，使得输出端的电压不会倒流回失电的输入端。

Description

一种供电电路、防止电压倒流的终端附件和方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种供电电路、防止电压倒流的终端附件和方法。

背景技术

目前通信接口的供电电路在使用过程中常需要保持数据通信，例如即插即用设备接口，包括USB接口等。其中，USB接口兼顾了供电和通信功能。由于部分负载本身的功耗较大，单独采用USB接口供电不能保证负载全功能运行，因此，通常给负载增加一个外部供电电源供电端口，以采用双电源对负载供电。采用双电源供电的效率和切换问题是双电源供电领域中还待解决的问题。

发明内容

本申请提供一种供电电路，用于解决现有技术中双电源供电的不足。

根据第一方面，一种实施例中提供一种供电电路，包括：

第一输出通道电路，连接在用于第一供电电源的输入的第一供电电源输入端和用于向负载提供电源的供电电路输出端之间，以将所述第一供电电源输入端输入的所述第一供电电源输出给所述供电电路输出端；

和第二输出通道电路，连接在用于第二供电电源的输入的第二供电电源输入端和用于向负载提供电源的供电电路输出端之间，以将所述第二供电电源输入端输入的所述第二供电电源输出给所述供电电路输出端；

以及失电隔离电路，分别与所述第一供电电源输入端、所述第二供电电源输入端、所述供电电路输出端和所述第二输出通道电路连接；

当所述第一供电电源失电时，隔离所述第一供电电源输入端，以防止所述供电电路输出端的电压倒流回所述第一供电电源输入端；

当所述第二供电电源失电时，隔离所述第二供电电源输入端，以防止所述供电电路输出端的电压倒流回所述第二供电电源输入端。

进一步，所述第一输出通道电路包括二极管D1，所述二级管D1的正连接端与所述第一供电电源输入端连接，二级管D1的负连接端与所述供电电路输出端连接。

进一步，所述第一输出通道电路还包括至少一个电容C1，连接在二级管D1的正连接端与地之间；

和/或，所述第一输出通道电路还包括至少一个电容C2，连接在二级管D1的负连接端与地之间。

进一步，所述第二输出通道电路包括晶体管Q0、电阻R1和电阻R2；所述晶体管Q0的第一极与所述第二供电电源输入端，所述晶体管Q0的第二极与所述供电电路输出端连接，所述晶体管Q0的控制极与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端与所述失电隔离电路连接；所述电阻R2的一端与所述晶体管Q0的控制极连接，另一端接地。

进一步，所述第二输出通道电路还包括至少一个电容C3，连接在所述晶体管Q0的第一极与地之间。

进一步，所述失电隔离电路包括晶体管Q1、晶体管Q2、电阻R3和电阻R4；所述晶体管Q1的第一极与所述第二输出通道电路连接，所述晶体管Q1的第二极与所述供电电路输出端连接，所述晶体管Q1的控制极与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端接地；所述晶体管Q2的第一极与所述晶体管Q1的第一极连接，所述晶体管Q2的第二极与所述第一供电电源输入端连接，所述晶体管Q2的控制极与所述晶体管Q1的控制极连接；所述电阻R4的一端与所述晶体管Q2的控制极连接，所述电阻R4的另一端与所述第二供电电源输入端连接。

进一步，所述晶体管Q0、Q1和/或晶体管Q2为P型MOS管。

进一步，所述第一供电电源和/或第二供电电源的电压值为5V。

根据第二方面，一种实施例中提供一种防止电压倒流的终端附件，用于与终端设备连接，所述终端附件包括第一方面所述的供电电路，其中，所述终端附件为扩展坞、网卡、硬盘盒或切换器的一种或几种。

根据第三方面，一种实施例中提供一种防止电压倒流的方法，所述方法应用于第一方面所述的供电电路中，所述方法包括：

判断所述第一供电电源是否失电，若是，则隔离所述第一供电电源输入端，以防止所述供电电路输出端的电压倒流回所述第一供电电源输入端；

或判断所述第二供电电源是否失电，若是，则隔离所述第二供电电源输入端，以防止所述供电电路输出端的电压倒流回所述第二供电电源输入端。

依据上述实施例的一种供电电路，包括第一输出通道电路、第二输出通道电路和失电隔离电路。第一输出通道电路和第二输出通道电路分别连接在用于第一供电电源的输入的第一供电电源输入端和用于第二供电电源的输入的第二供电电源输入端与用于向负载提供电源的供电电路输出端之间，以将第一供电电源输入端和第二供电电源输入端输入的第一供电电源和第二供电电源输出给供电电路输出端。失电隔离电路用于当第一供电电源失电时，隔离第一供电电源输入端，以防止供电电路输出端的电压倒流回第一供电电源输入端，还用于当第二供电电源失电时，隔离第二供电电源输入端，以防止供电电路输出端的电压倒流回第二供电电源输入端。由于失电隔离电路将失电的输入端隔离，使得输出端的电压不会倒流回失电的输入端。

附图说明

图1为一种供电电路的电路示意图；

图2为一种供电电路中的二极管的管压降随电流变化的示意图；

图3为一种实施例中的供电电路的结构示意图；

图4为一种实施例中的供电电路的电路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

请参考图1，为一种供电电路的电路示意图，现有技术中的供电电路包括第一供电电源输入端IN1、第二供电电源输入端IN2、供电电路输出端OUT和两个二极管D0。一实施例中，第一供电电源输入端IN1用于输入外部供电电源，第二供电电源输入端IN2用于输入USB供电电源，供电电路输出端OUT用于与负载的电源输入端连接。一个二极管D0的一端与第一供电电源输入端IN1连接，另一端与供电电路输出端OUT连接，另一个二极管D0的一端与第二供电电源输入端IN2连接，另一端与供电电路输出端OUT连接。其中，两个二极管D0组成或门电路，以使得第一供电电源输入端IN1和/或第二供电电源输入端IN2输入的电源给供电电路输出端OUT供电。即，在第一供电电源输入端IN1有外部供电电源输入，而第二供电电源输入端IN2未提供电源时，或门电路使得外部供电电源给负载供电。在第一供电电源输入端IN1未提供电源输入，而第二供电电源输入端IN2提供电源输入时，或门电路使得USB供电电源给负载供电。当第一供电电源输入端IN1和第二供电电源输入端IN2同时有电源输入时，或门电路使得外部供电电源和USB供电电源同时给负载供电。由此，现有技术不能实现外部供电电源和USB供电电源切换供电，同时，二极管在导通时的管压降较大，并且会随着电流的增大而增大，这使得供电电路输出端OUT的电压小于供电电压且会随着电流的变化出现波动，从而造成了供电电路的供电电压不稳定，且具有较大的损耗，降低了供电电路的供电效率。

请参考图2，为一种供电电路中的二极管的管压降随电流变化的示意图，在流过二极管D0的电流Id达到100mA时，二极管D0的管压降Vd大约为0.6V，在流过二极管D0的电流Id达到1000mA时，二极管D0的管压降Vd超过1V。因此，当供电电路全功能运行时，较大的电流会使得二极管D0的管压降较大，造成外部供电电源和/或USB供电电源的输入电压不能全部供给负载，也即供电电路输出端OUT的电压小于外部供电电源和/或USB供电电源的输入电压。并且，由于二极管D0的管压降随着电流变化而变化，因此在负载的功率变化时，供电电路输出端OUT的电压会出现波动，较低且不稳定的供电电压会使得负载的供电不稳定，这增大了负载的工作不稳定的概率。同时，由于流过二极管D0的电流较大，二极管D0自身损耗的功率也比较大，从而造成负载的供电效率较低，且二极管D0发热严重，可能会减少二极管D0的使用寿命。

在本申请实施例中，公开了一种供电电路，包括第一供电电源输入端和第二供电电源输入端，分别连接在用于第一供电电源的输入的第一供电电源输入端和用于第二供电电源的输入的第二供电电源输入端与用于向负载提供电源的供电电路输出端之间，以将第一供电电源输入端和第二供电电源输入端输入的第一供电电源和第二供电电源输出给供电电路输出端。还包括失电隔离电路，用于当第一供电电源失电时，隔离第一供电电源输入端，以防止供电电路输出端的电压倒流回第一供电电源输入端，还用于当第二供电电源失电时，隔离第二供电电源输入端，以防止供电电路输出端的电压倒流回第二供电电源输入端。由于失电隔离电路将失电的输入端隔离，使得输出端的电压不会倒流回失电的输入端。

下面先对本申请所涉及到的一些术语作一个说明。

本申请中的晶体管可以是任何结构的晶体管，比如金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effecttransistor)。MOSFET依照其“通道”(工作载流子)的极性不同，可分为“N型”与“P型”的两种类型，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称上包括NMOS、PMOS等。还比如双极型晶体管(BJT)或者场效应晶体管(FET)。当晶体管为双极型晶体管时，其控制极是指双极型晶体管的栅极，第一极可以为双极型晶体管的集电极或发射极，对应的第二极可以为双极型晶体管的发射极或集电极，在实际应用过程中，“发射极”和“集电极”可以依据信号流向而互换；当晶体管为场效应晶体管时，其控制极是指场效应晶体管的栅极，第一极可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为场效应晶体管的源极或漏极，在实际应用过程中，“源极”和“漏极”可以依据信号流向而互换。

实施例一

请参考图3，为一种实施例中的供电电路的结构示意图，包括第一输出通道电路1、第二输出通道电路3和失电隔离电路2。第一输出通道电路1连接在用于第一供电电源的输入的第一供电电源输入端IN1和用于向负载提供电源的供电电路输出端OUT之间，以将第一供电电源输入端IN1输入的第一供电电源输出给供电电路输出端OUT。第二输出通道电路3连接在用于第二供电电源的输入的第二供电电源输入端IN2和用于向负载提供电源的供电电路输出端OUT之间，以将第二供电电源输入端IN2输入的第二供电电源输出给供电电路输出端OUT。失电隔离电路2分别与第一供电电源输入端IN1、第二供电电源输入端IN2、供电电路输出端OUT和第二输出通道电路3连接。当第一供电电源失电时，失电隔离电路2隔离第一供电电源输入端IN1，以防止供电电路输出端的电压倒流回第一供电电源输入端IN1。当第二供电电源失电时，失电隔离电路2隔离第二供电电源输入端IN2，以防止供电电路输出端OUT的电压倒流回第二供电电源输入端IN2。其中，第一供电电源输入端IN1用于第一供电电源的输入，第二供电电源输入端IN2用于第二供电电源的输入，供电电路输出端OUT用于连接负载，以向负载提供电源。

请参考图4，为一种实施例中的供电电路的电路示意图，包括第一输出通道电路1、第二输出通道电路3和失电隔离电路2。其中，第一输出通道电路1包括二极管D1，二级管D1的正连接端与第一供电电源输入端IN1连接，二级管D1的负连接端与供电电路输出端OUT连接。第一输出通道电路1还包括至少一个电容C1，连接在二级管D1的正连接端与地之间，第一输出通道电路1还包括至少一个电容C2，连接在二级管D1的负连接端与地之间。一实施例中，第一输出通道电路1包括两个电容C1。第二输出通道电路3包括晶体管Q0、电阻R1和电阻R2，晶体管Q0的第一极与第二供电电源输入端IN2，晶体管Q0的第二极与供电电路输出端OUT连接，晶体管Q0的控制极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与失电隔离电路2连接，电阻R2的一端与晶体管Q0的控制极连接，另一端接地。一实施例中，第二输出通道电路还包括至少一个电容C3，连接在晶体管Q0的第一极与地之间。一实施例中，晶体管Q0为P型MOS管。失电隔离电路2包括晶体管Q1、晶体管Q2、电阻R3和电阻R4，晶体管Q1的第一极与第二输出通道电路连接，晶体管Q1的第二极与供电电路输出端OUT连接，晶体管Q1的控制极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地，晶体管Q2的第一极与晶体管Q1的第一极连接，晶体管Q2的第二极与第一供电电源输入端连接，晶体管Q2的控制极与晶体管Q1的控制极连接，电阻R4的一端与晶体管Q2的控制极连接，电阻R4的另一端与第二供电电源输入端IN2连接。一实施例中，晶体管Q1和晶体管Q2为P型MOS管。一实施例中，第一供电电源和第二供电电源的电压值为5V。

本申请实施例中的供电电路，当第一供电电源输入端的第一供电电源供电时，第二供电电源输入端未供电时，二级管D1、晶体管Q1和晶体管Q2导通，供电电路输出端输出第一供电电源，由于晶体管Q3截止，第二供电电源输入端无反向电压输出，从而防止输出端电压的倒流。当第二供电电源输入端的第二供电电源供电时，第一供电电源输入端未供电时，由于晶体管Q3导通，供电电路输出端输出第二供电电源，二级管D1、晶体管Q1和晶体管Q2截止，第一供电电源输入端无反向电压输出，从而防止输出端电压的倒流。

一实施例中，第一供电电源和第二供电电源供电的电压为5V，第一供电电源和第二供电电源同时供电，当其中一个电源失电时，会自动切换为另一个电源供电，供电电路输出端的输出电压为4.95V。当第一供电电源输入端和第二供电电源输入端中一个先输入供电电源，另一个后输入供电电源时，供电电路输出端的带负载能力达5V*1.5A，两个输入端之间相互隔离,从而实现双向电压隔离。

本申请一实施例中，还公开了一种防止电压倒流的终端附件，用于与终端设备连接，该终端附件包括如上所述的供电电路。其中，终端附件为扩展坞、网卡、硬盘盒或切换器的一种或几种，本发明提供的终端附件可以有效保护终端设备，不因电压倒流损坏。

关于终端附件如何实现防止电压倒流，已在供电电路中详述，故此不做赘述。

本申请一实施例中，还公开了一种防止电压倒流的方法，应用于如上所述的供电电路，该方法包括：

判断第一供电电源是否失电，若是，则隔离第一供电电源输入端，以防止供电电路输出端的电压倒流回第一供电电源输入端。或，判断第二供电电源是否失电，若是，则隔离第二供电电源输入端，以防止供电电路输出端的电压倒流回第二供电电源输入端。

通过本发明提供的防止电压倒流的方法，能够有效保护终端设备，不因电压倒流损坏。

关于如何实现防止电压的方法，已在上述供电电路中详述，故此不做赘述。

在本申请实施例中公开的一种供电电路、防止电压倒流的终端附件和方法，其中，供电电路包括第一供电电源输入端和第二供电电源输入端，分别连接在用于第一供电电源的输入的第一供电电源输入端和用于第二供电电源的输入的第二供电电源输入端与用于向负载提供电源的供电电路输出端之间，以将第一供电电源输入端和第二供电电源输入端输入的第一供电电源和第二供电电源输出给供电电路输出端。还包括失电隔离电路，用于当第一供电电源失电时，隔离第一供电电源输入端，以防止供电电路输出端的电压倒流回第一供电电源输入端，还用于当第二供电电源失电时，隔离第二供电电源输入端，以防止供电电路输出端的电压倒流回第二供电电源输入端。由于失电隔离电路不但能实现双输入端供电智能切换，并将失电的输入端隔离，使得输出端的电压不会倒流回失电的输入端，并实现双向电压隔离，更能有效的保护设备，提升设备和电路使用安全性能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种供电电路，其特征在于，包括：

第一输出通道电路，连接在用于第一供电电源的输入的第一供电电源输入端和用于向负载提供电源的供电电路输出端之间，以将所述第一供电电源输入端输入的所述第一供电电源输出给所述供电电路输出端；

和第二输出通道电路，连接在用于第二供电电源的输入的第二供电电源输入端和用于向负载提供电源的供电电路输出端之间，以将所述第二供电电源输入端输入的所述第二供电电源输出给所述供电电路输出端；

以及失电隔离电路，分别与所述第一供电电源输入端、所述第二供电电源输入端、所述供电电路输出端和所述第二输出通道电路连接；

当所述第一供电电源失电时，隔离所述第一供电电源输入端，以防止所述供电电路输出端的电压倒流回所述第一供电电源输入端；

当所述第二供电电源失电时，隔离所述第二供电电源输入端，以防止所述供电电路输出端的电压倒流回所述第二供电电源输入端。

2.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述第一输出通道电路包括二极管D1，所述二级管D1的正连接端与所述第一供电电源输入端连接，二级管D1的负连接端与所述供电电路输出端连接。

3.如权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述第一输出通道电路还包括至少一个电容C1，连接在二级管D1的正连接端与地之间；

和/或，所述第一输出通道电路还包括至少一个电容C2，连接在二级管D1的负连接端与地之间。

4.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述第二输出通道电路包括晶体管Q0、电阻R1和电阻R2；所述晶体管Q0的第一极与所述第二供电电源输入端，所述晶体管Q0的第二极与所述供电电路输出端连接，所述晶体管Q0的控制极与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端与所述失电隔离电路连接；所述电阻R2的一端与所述晶体管Q0的控制极连接，另一端接地。

5.如权利要求4所述的供电电路，其特征在于，所述第二输出通道电路还包括至少一个电容C3，连接在所述晶体管Q0的第一极与地之间。

6.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述失电隔离电路包括晶体管Q1、晶体管Q2、电阻R3和电阻R4；所述晶体管Q1的第一极与所述第二输出通道电路连接，所述晶体管Q1的第二极与所述供电电路输出端连接，所述晶体管Q1的控制极与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端接地；所述晶体管Q2的第一极与所述晶体管Q1的第一极连接，所述晶体管Q2的第二极与所述第一供电电源输入端连接，所述晶体管Q2的控制极与所述晶体管Q1的控制极连接；所述电阻R4的一端与所述晶体管Q2的控制极连接，所述电阻R4的另一端与所述第二供电电源输入端连接。

7.如权利要求4或6所述的供电电路，其特征在于，所述晶体管Q0、Q1和/或晶体管Q2为P型MOS管。

8.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述第一供电电源和/或第二供电电源的电压值为5V。

9.一种防止电压倒流的终端附件，其特征在于，用于与终端设备连接，所述终端附件包括权利要求1至8任一项所述的供电电路，其中，所述终端附件为扩展坞、网卡、硬盘盒或切换器的一种或几种。

10.一种防止电压倒流的方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-8任一项所述的供电电路中，所述方法包括：

判断所述第一供电电源是否失电，若是，则隔离所述第一供电电源输入端，以防止所述供电电路输出端的电压倒流回所述第一供电电源输入端；

或判断所述第二供电电源是否失电，若是，则隔离所述第二供电电源输入端，以防止所述供电电路输出端的电压倒流回所述第二供电电源输入端。

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