CN114285148A - 电源切换电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电源切换电路和电子设备，电源切换电路包括第一压降导通模块和第二压降导通模块；第一压降导通模块的第一端与第二压降导通模块的第一端连接，第一压降导通模块的第二端与第一电源输入端连接，第一压降导通模块的第三端用于与电路输出端连接，第一压降导通模块用于在第二端的电压大于第一端的电压时导通，在第二端的电压小于第一端的电压时截止；第二压降导通模块的第二端与第二电源输入端连接，第二压降导通模块的第三端用于与电路输出端连接；第二电源输入端的电压大于第一电源输入端的电压与压降电压之和。避免了两个电源的相互干扰，并且实现了在两个电源同时接入时，自动截断第一电源输入端，确定了电源供电的优先级。

Description

电源切换电路和电子设备

技术领域

本发明涉及电源切换控制技术领域，特别涉及一种电源切换电路和电子设备。

背景技术

随着各类电子设备的广泛应用，电子设备往往需要双电源供电才可满足用户的需求，双电源指的是电子设备上自带的电池以及USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口连接的电源。

这种双电源的电子设备，在供电时，只需其中一个电源进行供电，因此，需要电子设备自动切换电源，达到电池保护和控制器供电兼容性的作用。比如，在未插入USB电源设备器时，电池用于控制器供电；当插入USB电源设备器时，USB电源设备器直接用于控制器供电，切断电池供电，降低电池电量损耗。

然而目前的电子设备的电源切换，一般采用两个开关控制实现，比如，每一电源所在电路设置一开关，通过两个开关导通或者截止，实现其中一个电源导通，另一个电源被切断。然而，传统的这种电源切换方式，存在两个电源相互干扰的问题，且无法确定电源供电的优先级，导致电源切换较不灵活。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电源切换电路和电子设备。

一种电源切换电路，包括：第一电源输入端、第二电源输入端、第一压降导通模块和第二压降导通模块；

所述第一压降导通模块的第一端与所述第二压降导通模块的第一端连接，所述第一压降导通模块的第二端与所述第一电源输入端连接，所述第一压降导通模块的第三端用于与电路输出端连接，所述第一压降导通模块的第二端与第三端用于在所述第一压降导通模块的第二端的电压大于所述第一压降导通模块的第一端的电压时导通，在所述第一压降导通模块的第二端的电压小于所述第一压降导通模块第一端的电压时截止；

所述第二压降导通模块的第二端与所述第二电源输入端连接，所述第二压降导通模块的第三端用于与所述电路输出端连接，所述第二压降导通模块的第二端与第三端用于在所述第二压降导通模块的第二端的电压大于所述第二压降导通模块的第一端的电压时导通，在所述第二压降导通模块的第二端的电压小于所述第二压降导通模块第一端的电压时截止；

其中，所述第二压降导通模块的第二端与第一端之间的电压差为压降电压，所述第二电源输入端的电压大于所述第一电源输入端的电压与所述压降电压之和。

在其中一个实施例中，还包括第一电阻，所述第二压降导通模块的第一端通过所述第一电阻接地。

在其中一个实施例中，还包括第二电阻，所述第一压降导通模块的第一端通过所述第二电阻与所述第二压降导通模块的第一端连接。

在其中一个实施例中，所述第一压降导通模块包括PNP型三极管Q1。

在其中一个实施例中，所述第一压降导通模块包括三极管Q1，所述第一压降导通模块的第一端为所述三极管Q1的基极，所述第一压降导通模块的第二端为所述三极管Q1的发射极，所述第一压降导通模块的第三端为所述三极管Q1的集电极极。

在其中一个实施例中，所述第二压降导通模块包括PNP型三极管Q2。

在其中一个实施例中，所述第二压降导通模块的第一端为所述三极管Q2的基极，所述第二压降导通模块的第二端为所述三极管Q2的发射极，所述第二压降导通模块的第三端为所述三极管Q2的集电极极。

在其中一个实施例中，所述第一电源输入端用于连接电池设备器，所述第二电源输入端用于连接USB设备器。

在其中一个实施例中，所述第一压降导通模块包括NPN型三极管，所述第二压降导通模块包括NPN型三极管。

一种电子设备，包括上述任一实施例中所述的电源切换电路。

上述电源切换电路和电子设备，由于第二电源输入端的电压大于所述第一电源输入端的电压与所述压降电压之和，当第一电源输入端和第二电源输入端同时输入电压时，第二压降导通模块的第二端和第三端导通，使得第二电源输入端的电源为电路输出端供电，而由于此时第一压降导通模块第二端的电压小于第一端的电压，使得第一压降导通模块截止；当第一电源输入端输入电压，第二电源输入端未输入电压时，则第一压降导通模块导通，第一电源输入端的电源为电路输出端供电；当第二电源输入端输入电压，第一电源输入端未输入电压时，则第二压降导通模块导通，第二电源输入端的电源为电路输出端供电；从而实现了两个电源的切换，由于第一压降导通模块和第二压降导通模块的单向导通特性，并且避免了两个电源的相互干扰，并且实现了在两个电源同时接入时，自动截断第一电源输入端，从而确定了电源供电的优先级，使得电源切换更为灵活。

附图说明

图1为一个实施例中的电源切换电路的电路原理示意图；

图2为另一个实施例中的电源切换电路的电路原理示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

实施例一

本实施例中，如图1所示，提供一种电源切换电路，包括：第一电源输入端IN1、第二电源输入端IN2、第一压降导通模块和第二压降导通模块。

所述第一压降导通模块的第一端与所述第二压降导通模块的第一端连接，所述第一压降导通模块的第二端与所述第一电源输入端IN1连接，所述第一压降导通模块的第三端用于与电路输出端OUT连接，所述第一压降导通模块的第二端与第三端用于在所述第一压降导通模块的第二端的电压大于所述第一压降导通模块的第一端的电压时导通，在所述第一压降导通模块的第二端的电压小于所述第一压降导通模块第一端的电压时截止。

所述第二压降导通模块的第二端与所述第二电源输入端IN2连接，所述第二压降导通模块的第三端用于与所述电路输出端OUT连接，所述第二压降导通模块的第二端与第三端用于在所述第二压降导通模块的第二端的电压大于所述第二压降导通模块的第一端的电压时导通，在所述第二压降导通模块的第二端的电压小于所述第二压降导通模块第一端的电压时截止。

其中，所述第二压降导通模块的第二端与第一端之间的电压差为压降电压，所述第二电源输入端IN2的电压大于所述第一电源输入端IN1的电压与所述压降电压之和。

本实施例中，当所述第一压降导通模块的第二端的电压大于第一端的电压，该第一压降导通模块的第二端与第三端之间导通，当所述第二压降导通模块的第二端的电压大于第一端的电压，该第二压降导通模块的第二端与第三端之间导通。

第二压降导通模块的第二端与第一端之间存在压降，而第二压降导通模块的第一端与第一压降导通模块的第一端连接，使得第一压降导通模块的第一端的电压等于第二压降导通模块的第一端的电压，第二压降导通模块的第二端的电压等于第二电源输入端IN2的电压。

因此，当第一电源输入端IN1和第二电源输入端IN2同时输入电压时，由于第二电源输入端IN2的电压大于所述第一电源输入端IN1的电压与所述压降电压之和，使得第一压降导通模块的第一端的电压大于第一压降导通模块第二端的电压，第一压降导通模块的第二端和第三端之间截止，而第二电源输入端IN2的电压即第二压降导通模块的第二端的电压大于第二压降导通模块的第一端的电压，第二压降导通模块的第二端和第三端导通，使得第二电源输入端IN2的电源为电路输出端OUT供电，这样，即便第一电源输入端IN1和第二电源输入端IN2同时输入电压，可以自动优先选择由第二电源输入端IN2供电，而无需采用人工控制或者芯片控制供电优先级，使得优先级供电的控制更为灵活，更为高效，且成本更低。

当第一电源输入端IN1输入电压，第二电源输入端IN2未输入电压时，则第一压降导通模块的第一端的电压等同于零，由于第一压降导通模块的第二端的电压大于第一端的电压，第一压降导通模块的第二端和第三端导通，第一电源输入端IN1的电源为电路输出端OUT供电；

当第二电源输入端IN2输入电压，第一电源输入端IN1未输入电压时，由于第二压降导通模块的第二端的电压大于第一端的电压，则第二压降导通模块的第二端和第三端导通，第二电源输入端IN2的电源为电路输出端OUT供电。

上述过程中，实现了两个电源的切换，由于第一压降导通模块和第二压降导通模块的单向导通特性，并且避免了两个电源的相互干扰，并且实现了在两个电源同时接入时，自动截断第一电源输入端，从而确定了电源供电的优先级，使得电源切换更为灵活。

在其中一个实施例中，如图1所示，电源切换电路还包括第一电阻R1，所述第二压降导通模块的第一端通过所述第一电阻R1接地。本实施例中，第一电阻R1限制通过第二压降导通模块的第一端的电流，起到保护第二压降导通模块的作用。

在其中一个实施例中，如图1所示，电源切换电路还包括第二电阻R2，所述第一压降导通模块的第一端通过所述第二电阻R2与所述第二压降导通模块的第一端连接。本实施例中，第一电阻R2限制通过第一压降导通模块的第一端的电流，起到保护第一压降导通模块的作用。

在其中一个实施例中，如图2所示，所述第一压降导通模块包括PNP型三极管Q1。本实施例中，所述第一压降导通模块包括三极管Q1，所述第一压降导通模块的第一端为所述三极管Q1的基极，所述第一压降导通模块的第二端为所述三极管Q1的发射极，所述第一压降导通模块的第三端为所述三极管Q1的集电极极。

在其中一个实施例中，如图2所示，所述第二压降导通模块包括PNP型三极管Q2，本实施例中，所述第二压降导通模块的第一端为所述三极管Q2的基极，所述第二压降导通模块的第二端为所述三极管Q2的发射极，所述第二压降导通模块的第三端为所述三极管Q2的集电极极。

本实施例中，第一电源输入端连接的电源电压为+3.3V，第二电源输入端连接的电源电压为+5V，三极管Q1的发射极与第一电源输入端连接，三极管Q1的基极与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端与三极管Q2的基极连接，三极管Q1的集电极与电路输出端连接，三极管Q2的发射极与第二电源输入端连接，三极管Q2的基极与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端与用于接地，三极管Q2的集电极与电路输出端连接。

本实施例中，三极管Q2为硅管时，按其导通压降为0.7V计算，则第二电源输入端的电压Uusb与第一电源输入端的电压Ubat的关系为：Uusb>(Ubat+0.7V)。三极管Q2为锗管时，按其导通压降为0.2V计算，则第二电源输入端的电压Uusb与第一电源输入端的电压Ubat的关系为Uusb>(Ubat+0.2V)。

这样，由于的USB设备电源的电压始终大于电池电源的电压与三极管Q2的导通压降之和，因此，能够使得在USB设备电源和电池电源同时接入时，能够自动优先选择由USB设备电源供电。

在其中一个实施例中，所述第一电源输入端用于连接电池设备器，所述第二电源输入端用于连接USB(Universal Serial Bus通用串行总线)设备器。本实施例中，第一电源输入端连接电池设备器，即该第一电源输入端的输入的电源为电池，第二电源输入端连接USB设备器，即该第二电源输入端的输入的电源为USB设备电源，该USB设备电源可以是充电宝、计算机设备的USB电源输出端口、经过变压器变压的市电电源，本实施例中对此不一一列举。

本实施例中，第一电源输入端的电源电压为Ubat，第二电源输入端的电源电压为Uusb，这样，当第一电源输入端和第二电源输入端同时分别接入电池和USB设备电源时，则三极管Q1截止，三极管Q2导通，由USB设备电源为电路输出端供电；当第一电源输入端接入电池电源，第二电源输入端未接入USB设备电源时，则三极管Q1导通，三极管Q2截止，电池电源为电路输出端供电；当第一电源输入端未接入电池电源，第二电源输入端接入USB设备电源时，则三极管Q2导通，三极管Q1截止，由USB设备电源为电路输出端供电。通过上述过程，实现了电池电源和USB设备电源的切换，由于三极管Q1和三极管Q2的单向导通特性，避免了两个电源的相互干扰，并且实现了在两个电源同时接入时，自动截断第一电源输入端，从而确定了电源供电的优先级，使得电源切换更为灵活。

在其他实施例中，所述第一压降导通模块包括NPN型三极管，所述第二压降导通模块包括NPN型三极管。

应该理解的是，上述实施例中，以PNP型三级管进行了详细阐述，本领域技术人员能够获知，该PNP型三级管可替换为NPN型三极管，并将对应的电路结构适应调整，以适配该NPN型三极管，本实施例中对此不累赘描述。

在一个实施例中，电源切换电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R1和电阻R2，其中：

+3.3(电池)接PNP型三极管Q1的2脚；

+5V(USB)电源接PNP型三极管Q2的2脚；

PNP型三极管Q1的1脚接R2的2脚；

PNP型三极管Q1的3脚输出OUT_+3.3V；

PNP型三极管Q2的1脚接R2的1脚和R1的2脚，R2的1脚接GND；

PNP型三极管Q2的3脚输出OUT_+5V；

各元件作用：

PNP型三极管Q1：控制输出OUT_+5V；

PNP型三极管Q2：控制输出OUT_+3.3V，同时起到电源设备器优先级选择的作用；

电阻R1：限制通过PNP三极管Q2基极的电流，保护PNP型三极管Q2；

电阻R2：限制通过PNP三极管Q1基极的电流，保护PNP型三极管Q1；

其中，电源设备器(USB)的供电电压大于小伏值的电源设备器(电池)的供电电压+PNP三极管Q2导通时2脚(发射极)与1脚(基极)之间的压降电压。PNP三极管Q2，按硅管导通压降0.7V计算，Uusb>(Ubat+0.7V)。PNP三极管Q2，按锗管导通压降0.2V计算，则Uusb>(Ubat+0.2V)。

当同时输入USB设备器(+5V)和电池设备器(+3.3V)电源，PNP三极管Q2的2脚对1脚的电压为高电平，(PNP三极管Q2的2脚对1脚电压，即Ube大于该管的导通电压，硅管可按0.7V计算，锗管可按0.2V计算)，PNP三极管Q2导通，PNP型三极管Q2的3脚输出OUT_+5V电压。同时PNP三极管Q1的2脚(电池设备器按3.3V计算)对1脚(PNP三极管Q2导通，按硅管导通压降Ube为0.7V计算，故PNP三极管Q2的1脚电压大约为4.3V)的电压为低电平(PNP三极管Q1的2脚对1脚电压，即Ube小于该管的导通电压，硅管可按0.7V计算，锗管可按0.2V计算)，导致PNP三极管Q1截止，无法导通，故双设备器电源经过电路后自动切换为USB电源设备器为控制器提供电源OUT_+5V，且断开电池设备器供电电路。

当只输入USB设备器(+5V)电源，PNP三极管Q2的2脚对1脚的电压为高电平，(PNP三极管Q2的2脚对1脚电压，即Ube大于该管的导通电压，硅管可按0.7V计算，锗管可按0.2V计算)，PNP三极管Q2导通，PNP型三极管Q2的3脚输出OUT_+5V电压。同时PNP三极管Q1的2脚对1脚(PNP三极管Q2导通，按硅管导通压降Ube为0.7V计算，故PNP三极管Q2的1脚电压大约为4.3V)的电压为低电平(PNP三极管Q1的2脚对1脚电压，即Ube小于该管的导通电压，硅管可按0.7V计算，锗管可按0.2V计算)，导致PNP三极管Q1截止，无法导通，故USB设备器为为控制器提供电源OUT_+5V。

电池设备器(+3.3V)电源，PNP三极管Q1的2脚对1脚的电压为高电平，(PNP三极管Q1的2脚对1脚电压，即Ube大于该管的导通电压，硅管可按0.7V计算，锗管可按0.2V计算)，PNP三极管Q1导通，PNP型三极管Q1的3脚输出OUT_+3.3V电压。同时PNP三极管Q2的2脚对1脚(PNP三极管Q1导通，按硅管导通压降Ube为0.7V计算，故PNP三极管Q1的1脚电压大约为2.6V)的电压为低电平(PNP三极管Q2的2脚对1脚电压，即Ube小于该管的导通电压，硅管可按0.7V计算，锗管可按0.2V计算)，导致PNP三极管Q2截止，无法导通，故电池设备器为控制器提供电源OUT_+3.3V。

表1接入电源对应的输出电压的逻辑表

电源	Q1状态	Q2状态	OUT
				USB设备器	截止	导通	OUT_+5V
电池设备器	导通	截止	OUT_+3.3V
				USB设备器&&电池设备器	截止	导通	OUT_+5V

在一个实施例中，提供一种电子设备，包括上述任一实施例中所述的电源切换电路。

上述电源切换电路和电子设备，由于第二电源输入端的电压大于所述第一电源输入端的电压与所述压降电压之和，当第一电源输入端和第二电源输入端同时输入电压时，第二压降导通模块的第二端和第三端导通，使得第二电源输入端的电源为电路输出端供电，而由于此时第一压降导通模块第二端的电压小于第一端的电压，使得第一压降导通模块截止；当第一电源输入端输入电压，第二电源输入端未输入电压时，则第一压降导通模块导通，第一电源输入端的电源为电路输出端供电；当第二电源输入端输入电压，第一电源输入端未输入电压时，则第二压降导通模块导通，第二电源输入端的电源为电路输出端供电；从而实现了两个电源的切换，由于第一压降导通模块和第二压降导通模块的单向导通特性，并且避免了两个电源的相互干扰，并且实现了在两个电源同时接入时，自动截断第一电源输入端，从而确定了电源供电的优先级，使得电源切换更为灵活。

比如，该电子设备为手机，当手机未外接USB电源时，则手机由电池供电，当手机外接USB电源时，则切换至由USB电源供电，而停止电池的供电。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电源切换电路，其特征在于，包括：第一电源输入端、第二电源输入端、第一压降导通模块和第二压降导通模块；

所述第一压降导通模块的第一端与所述第二压降导通模块的第一端连接，所述第一压降导通模块的第二端与所述第一电源输入端连接，所述第一压降导通模块的第三端用于与电路输出端连接，所述第一压降导通模块的第二端与第三端用于在所述第一压降导通模块的第二端的电压大于所述第一压降导通模块的第一端的电压时导通，在所述第一压降导通模块的第二端的电压小于所述第一压降导通模块第一端的电压时截止；

所述第二压降导通模块的第二端与所述第二电源输入端连接，所述第二压降导通模块的第三端用于与所述电路输出端连接，所述第二压降导通模块的第二端与第三端用于在所述第二压降导通模块的第二端的电压大于所述第二压降导通模块的第一端的电压时导通，在所述第二压降导通模块的第二端的电压小于所述第二压降导通模块第一端的电压时截止；

其中，所述第二压降导通模块的第二端与第一端之间的电压差为压降电压，所述第二电源输入端的电压大于所述第一电源输入端的电压与所述压降电压之和。

2.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，还包括第一电阻，所述第二压降导通模块的第一端通过所述第一电阻接地。

3.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，还包括第二电阻，所述第一压降导通模块的第一端通过所述第二电阻与所述第二压降导通模块的第一端连接。

4.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一压降导通模块包括PNP型三极管Q1。

5.根据权利要求4所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一压降导通模块包括三极管Q1，所述第一压降导通模块的第一端为所述三极管Q1的基极，所述第一压降导通模块的第二端为所述三极管Q1的发射极，所述第一压降导通模块的第三端为所述三极管Q1的集电极极。

6.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述第二压降导通模块包括PNP型三极管Q2。

7.根据权利要求6所述的电源切换电路，其特征在于，所述第二压降导通模块的第一端为所述三极管Q2的基极，所述第二压降导通模块的第二端为所述三极管Q2的发射极，所述第二压降导通模块的第三端为所述三极管Q2的集电极极。

8.根据权利要求1-7任一项中所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一电源输入端用于连接电池设备器，所述第二电源输入端用于连接USB设备器。

9.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一压降导通模块包括NPN型三极管，所述第二压降导通模块包括NPN型三极管。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项中所述的电源切换电路。

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