CN116154947A - 死锁解除电路、电源切换电路及电子设备 - Google Patents

死锁解除电路、电源切换电路及电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电子电路技术领域，具体公开了一种死锁解除电路、电源切换电路及电子设备，所述的死锁解除电路，用于对电源切换电路解除死锁，所述的电源切换电路包括电源输出端口、由电池供电的第一电源端口以及由外部电源供电的第二电源端口；所述的死锁解除电路包括：死锁检测电路（1），用于检测第一电源端口与电源输出端口的差压，并控制输出高电平；开关控制电路（2），用于利用所述死锁检测电路的输出电压控制开关导通并输出低电平。本申请可实现解除电源切换电路中的死锁现象，大大提高当外部电源从接入到断开进而采用电池进行供电时的电池最大供电效率。

Description

死锁解除电路、电源切换电路及电子设备
技术领域
本申请涉及电子电路技术领域，尤其是涉及一种死锁解除电路、电源切换电路及电子设备。
背景技术
电源切换电路用于多个供电电源的选通，在电池供电的电子产品中，当有外部电源接入的时候，切断电池供电而采用外部电源，当外部电源断开的时候，恢复电池供电的状态。
但是现有的电源切换电路在使用过程中存在以下问题：当外部电源从接入到断开进而采用电池进行供电时，电池的最大供电效率远远不能达到理想状态，从而导致了电池储能的浪费，等效为缩短了电池供电装置的续航时间。
发明内容
为了提高外部电源从接入到断开进而采用电池进行供电时的电池最大供电效率，增长电池供电装置的续航时间，本申请提供一种死锁解除电路、电源切换电路及电子设备。
第一方面，本申请提供的一种死锁解除电路采用如下的技术方案：
一种死锁解除电路，用于对电源切换电路解除死锁，所述的电源切换电路包括电源输出端口、由电池供电的第一电源端口以及由外部电源供电的第二电源端口；所述的死锁解除电路包括：
死锁检测电路，用于检测第一电源端口与电源输出端口的差压，并控制输出高电平；
开关控制电路，用于利用所述死锁检测电路的输出电压控制开关导通并输出低电平。
通过采用本申请中设置的死锁检测电路和开关控制电路，从而可以在外部电源从接入到断开进而采用电池进行供电时，利用死锁检测电路检测到第一电源端口与电源输出端口的差压，并控制输出高电平，所述高电平可以控制开关控制电路导通并输出低电平，将所述开关控制电路输出的低电平接入现有的电源切换电路中，从而即可实现解除电源切换电路中的死锁现象，大大提高了电池供电时的最大供电效率，增长了电池供电装置的续航时间。
优选的，所述死锁检测电路包括与第一电源端口连接的、用于采集电池供电时的电池初始电压的第一输入端口，还包括与电源输出端口连接的、用于采集电源输出端口电压的第二输入端口，以及包括当第一输入端口和第二输入端口存在压差时，则控制输出高电平的第一输出端口；所述开关控制电路包括与所述第一输出端口连接、用于接收死锁检测电路的输出电压以控制开关导通的第三输入端口，与第一电源端口连接的、用于采集电池供电时的电池初始电压的第四输入端口，与电源输出端口连接的、用于采集电源切换电路输出端电压的第五输入端口，以及包括用于输出低电平以控制电源切换电路解除死锁的第二输出端口。
优选的，所述的死锁检测电路包括PNP三极管，所述的PNP三极管的发射集与第一电源端口连接、用于采集电池供电时的电池初始电压，所述的PNP三极管的基极与电源输出端口连接、用于采集电源输出端口电压，所述的PNP三极管的集电极作为第一输出端口。
通过采用本申请的上述技术方案实施死锁检测电路，相对于其他的实施方式，电路结构更简单、可靠，同时成本也更低。
优选的，所述的开关控制电路包括：第一NPN三极管、第二NPN三极管以及电容，其中，所述第一NPN三极管的基极与所述第三输入端口连接，所述第一NPN三极管的发射极接地，所述第一NPN三极管的集电极分别与电容的一端以及第二输出端口连接，所述电容的另一端与第二NPN三极管的基极连接，第二NPN三极管的发射极接地，第二NPN三极管的集电极与第四输入端口连接，使得在第一NPN三极管导通时控制第二NPN三极管截止，并且第一NPN三极管输出的低电平用于控制电源切换电路解除死锁；当第一NPN三极管输出低电平的时间等于所述电源输出端口的输出电压对所述电容的充电时间时，控制第二NPN三极管导通，同时控制第一NPN三极管截止。
通过采用本申请的上述技术方案实施开关控制电路，相对于其他的实施方式，电路结构更简单、可靠，同时成本也更低；另外，本申请利用电路的暂稳态的低电平触发开关切换，因为暂稳态时间常数取决于电容的充电时间，所以使得开关切换更加可靠，避免了因为元器件参数差异或者环境差异所导致的自激振荡而引发的电路不可靠性。另外，本申请的上述开关控制电路只在外部电源插入的情况下才功能性有效，而在仅仅电池工作的时候，其是功能性无效的，因而避免了在仅仅使用电池的时候产生误触发，将其用于电源切换电路中时，可以提高整个电源切换电路的可靠性。 第二方面，本申请提供的一种电源切换电路采用如下技术方案：
一种电源切换电路，包括前述的死锁解除电路，还包括用于控制所述电池对电源输出端口供电电路通断的第一开关电路、用于控制所述外部电源对电源输出端口供电电路通断的第二开关电路以及用于检测当前的电源接口是否为外部电源供电进而控制通断的电源检测与执行电路；所述电源检测与执行电路的第一端与第二电源端口连接，电源检测与执行电路的第二端与第二开关电路连接，电源检测与执行电路的第三端与开关控制电路的输出端连接，用于接收开关控制电路输出的低电平，以改变电源切换电路在外部电源从接入到断开进而采用电池进行供电时第二开关电路与电源检测与执行电路所形成的死锁状态。
通过采用上述技术方案，利用所述的死锁解除电路可以改变电源切换电路在外部电源从接入到断开进而采用电池进行供电时第二开关电路与电源检测与执行电路所形成的死锁状态，大大提高了电池供电时的最大供电效率，增长了电池供电装置的续航时间。
优选的，所述的电源检测与执行电路包括NMOS管，所述第一开关电路包括第一PMOS管，所述的第二开关电路包括第二PMOS管，所述NMOS管的栅极、第一PMOS管的栅极及第二PMOS管的漏极均与第二电源端口连接，NMOS管的源极接地，NMOS管的漏极与第二PMOS管的栅极连接，同时NMOS管的漏极通过分压电阻连接于第二PMOS的源极，所述开关控制电路的第二输出端口连接于所述NMOS管的栅极、第一PMOS管的栅极及第二PMOS管的漏极之间，从而控制所述NMOS管和第二PMOS管断开的同时，控制第一PMOS管导通，使得采用电池进行供电时，电源输出端口的电压等于第一电源端口的电压。
优选的，所述的电源检测与执行电路还包括：用于放电的放电电阻，所述放电电阻的一端接地，另一端与NMOS管的栅极连接。
优选的，所述的第一开关电路还包括：第三PMOS管，所述第三PMOS管的栅极与第一PMOS管的栅极连接，第三PMOS管的漏极与第一电源端口连接，第三PMOS管的源极与第一PMOS管的漏极连接，用于提高死锁检测电路的检测电压，避开临界点。
第三方面，本申请提供的一种电子设备采用如下技术方案：
一种电子设备，包括电池模块以及前述的电源切换电路。
综上所述，本申请具有以下有益技术效果：
通过采用本申请中设置的死锁检测电路和开关控制电路，从而可以在外部电源从接入到断开进而采用电池进行供电时，利用死锁检测电路检测到第一电源端口与电源输出端口的差压，并控制输出高电平，所述高电平可以控制开关控制电路导通并输出低电平，将所述开关控制电路输出的低电平接入现有的电源切换电路中，从而即可实现解除电源切换电路中的死锁现象，大大提高了电池供电时的最大供电效率，增长了电池供电装置的续航时间。
附图说明
图1是现有技术中的电源切换电路的电路原理图。
图2是本申请的一种实施例所提供的死锁解除电路的电路原理图。
图3是本申请的一种实施例所提供的电源切换电路的电路原理图。
附图标记说明：1、死锁检测电路；2、开关控制电路；3、第一开关电路；4、第二开关电路；5、电源检测与执行电路。
具体实施方式
以下结合附图1-图3对本申请作进一步详细说明。
现有的电源切换电路如图1所示，当上电复位后，当外部电源(VCC_EXT)处于初始的断开状态，Q1的栅极G端为低电平而使得Q1截止，导致Q2截止断开，Q3导通，此时电池供电（VCC_BAT）经过Q3向电源输出端（VCC_OUT）供电。当外部电源(VCC_EXT)第一次接入的时候，Q3截止而切断电池供电（VCC_BAT），Q1和Q2导通，外部电源(VCC_EXT)经过Q2向电源输出端（VCC_OUT）供电。当外部电源(VCC_EXT)第一次断开的时候，因为Q2的漏极D的电平为高电平，使得Q1保持导通而形成了死锁，导致Q3截止，此时电池供电（VCC_BAT）经过Q3的体二极管向电源输出端（VCC_OUT）供电，因为体二极管（一般均为硅材质）的正向导通压降（0.6-0.7v）降低了电池电源的利用效率，例如当VCC_BAT为5V的时候，电池供电的效率最大值为（5-0.6）/5=88%。
本申请实施例公开一种死锁解除电路。参照图2，一种死锁解除电路，用于对电源切换电路解除死锁，所述的电源切换电路包括电源输出端口、由电池供电的第一电源端口以及由外部电源供电的第二电源端口；所述的死锁解除电路包括：
死锁检测电路1，用于检测第一电源端口与电源输出端口的差压，并控制输出高电平；
所述死锁检测电路1包括与第一电源端口连接的、用于采集电池供电时的电池初始电压的第一输入端口，还包括与电源输出端口连接的、用于采集电源输出端口电压的第二输入端口，以及包括当第一输入端口和第二输入端口存在压差时，则控制输出高电平的第一输出端口； 在一种实施例中，所述的死锁检测电路包括PNP三极管，所述的PNP三极管的发射集与第一电源端口连接、用于采集电池供电时的电池初始电压，所述的PNP三极管的基极与电源输出端口连接、用于采集电源输出端口电压，所述的PNP三极管的集电极作为第一输出端口。在其他实施例中，也可以采用其他电路来实施死锁检测电路的功能。
开关控制电路2，用于利用所述死锁检测电路的输出电压控制开关导通并输出低电平。
所述开关控制电路2包括与所述第一输出端口连接、用于接收死锁检测电路1的输出电压以控制开关导通的第三输入端口，与第一电源端口连接的、用于采集电池供电时的电池初始电压的第四输入端口，与电源输出端口连接的、用于采集电源切换电路输出端电压的第五输入端口，以及包括用于输出低电平以控制电源切换电路解除死锁的第二输出端口。在一种实施例中，所述的开关控制电路2包括：第一NPN三极管、第二NPN三极管以及电容，其中，所述第一NPN三极管的基极与所述第三输入端口连接，所述第一NPN三极管的发射极接地，所述第一NPN三极管的集电极分别与电容的一端以及第二输出端口连接，所述电容的另一端与第二NPN三极管的基极连接，第二NPN三极管的发射极接地，第二NPN三极管的集电极与第四输入端口连接，使得在第一NPN三极管导通时控制第二NPN三极管截止，并且第一NPN三极管输出的低电平用于控制电源切换电路解除死锁；当第一NPN三极管输出低电平的时间等于所述电源输出端口的输出电压对所述电容的充电时间时，控制第二NPN三极管导通，同时控制第一NPN三极管截止。在其他实施例中，也可以采用其他具有开关作用的电路来实施开关控制电路2。
通过采用本申请的死锁解除电路后，可以解除电源切换电路中的死锁现象，大大提高了电源切换电路在外部电源从接入到断开进而采用电池进行供电时的电池供电效率。即如图1所示， Q3不被死锁而导通，那么其体二极管被短路，VCC5V输出电压为电池电压（5V）减去负载电流在导通时Q3的压降（极小可以忽略不计）。
本实施例还公开一种电源切换电路。如图3所示，一种电源切换电路，包括上述任一项所述的死锁解除电路，还包括用于控制所述电池对电源输出端口供电电路通断的第一开关电路3、用于控制所述外部电源对电源输出端口供电电路通断的第二开关电路4以及用于检测当前的电源接口是否为外部电源供电进而控制通断的电源检测与执行电路5；所述电源检测与执行电路5的第一端与第二电源端口连接，电源检测与执行电路5的第二端与第二开关电路4连接，电源检测与执行电路5的第三端与开关控制电路2的输出端连接，用于接收开关控制电路2输出的低电平，以改变电源切换电路在外部电源从接入到断开进而采用电池进行供电时第二开关电路与电源检测与执行电路所形成的死锁状态。
在一种实施例中，所述的电源检测与执行电路5包括NMOS管，所述第一开关电路3包括第一PMOS管，所述的第二开关电路4包括第二PMOS管，所述NMOS管的栅极、第一PMOS管的栅极及第二PMOS管的漏极均与第二电源端口连接，NMOS管的源极接地，NMOS管的漏极与第二PMOS管的栅极连接，同时NMOS管的漏极通过分压电阻连接于第二PMOS的源极，所述开关控制电路2的第二输出端口连接于所述NMOS管的栅极、第一PMOS管的栅极及第二PMOS管的漏极之间，从而控制所述NMOS管和第二PMOS管断开的同时，控制第一PMOS管导通，使得采用电池进行供电时，电源输出端口的电压等于第一电源端口的电压。
在一种实施例中，所述的电源检测与执行电路还包括：用于放电的放电电阻，所述放电电阻的一端接地，另一端与NMOS管的栅极连接。
在一种实施例中，所述的第一开关电路3还包括：第三PMOS管，所述第三PMOS管的栅极与第一PMOS管的栅极连接，第三PMOS管的漏极与第一电源端口连接，第三PMOS管的源极与第一PMOS管的漏极连接，用于提高死锁检测电路的检测电压，避开临界点；因为一个体二极管（一般均为硅材质）的正向导通电压是0.7v，与Q4的发射结导通电压相当，那么就会出现临界点，随着Q4参数的漂移或者差异，使得死锁检测电路变得不可靠，如果用两个正向体二极管串联，那么检测电压是1.4V，则可以远远避开临界点，提高死锁检测电路的可靠性。
可选的，上述电路中，为了使得元器件正常工作避免烧坏，可在各个电路中加入分压电阻。
本实施例还公开一种电子设备。一种电子设备，包括电池模块以及上述任一项所述的电源切换电路。
本申请实施例电源切换电路的实施原理为：
如图3所示，当没有外部电源、利用电池供电的情况下，Q7导通，Q6和Q4截止，此时C2无法充电，其电压为0；当外部电源第一次插入后，Q7导通，Q6和Q4截止，此时外部电源经过R3向C2充电；
当外部电源(VCC_EXT)第一次断开而采用电池供电时，因为Q2的漏极D的电平为高电平，使得Q1、Q2保持导通而形成了死锁，导致Q3和Q5截止，此时仍然通过电阻R3向电容C2充电，电池（VCC_BAT）经过Q3和Q5的体二极管向电源输出端（VCC_OUT）供电，体二极管的正向导通压降为0.6-0.7v，因此在R5和Q4的发射结上产生电压差1.2-1.4v，使得Q4导通，输出电压经R6输入至Q6的基极， 使得Q6因发射结正向偏置而导通，开关控制电路进入暂稳态，即Q6导通而Q7截止的状态，并且使得Q1和Q2截止；Q6输出的低电平解除了Q1、Q2所形成的死锁状态，使得Q3和Q5导通，避免了电池供电（VCC_BAT）经过Q3和Q5的体二极管向电源输出端（VCC_OUT）供电所导致的供电效率损失，弥补了现有技术的不足和缺陷；即Q3、Q5不被死锁而导通，那么其体二极管被短路，VCC5V输出电压为电池电压（5V）减去负载电流在导通时Q3、Q5的压降（极小可以忽略不计）。
当开关控制电路处于暂稳态时，C2利用输出电压经R8进行充电，当C2的电源超过Q7的发射结正向偏置后，所述开关控制电路2转换到常态，即Q6截止、Q7导通的状态。
本申请中，Q6使用外部电源，而Q7使用电池电源，使得当没有外部电源的时候，开关控制电路处于功能性失效的状态，而仅仅在外部电源插入的情况下生效，从而避免了在使用电池电源的情况下，因为受到干扰而使得电源切换电路出现误动作的现象，提高了电源切换电路的可靠性。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种死锁解除电路，其特征在于，用于对电源切换电路解除死锁，所述的电源切换电路包括电源输出端口、由电池供电的第一电源端口以及由外部电源供电的第二电源端口；所述的死锁解除电路包括：
死锁检测电路（1），用于检测第一电源端口与电源输出端口的差压，并控制输出高电平；
开关控制电路（2），用于利用所述死锁检测电路的输出电压控制开关导通并输出低电平。
2.根据权利要求1所述的死锁解除电路，其特征在于，所述死锁检测电路（1）包括与第一电源端口连接的、用于采集电池供电时的电池初始电压的第一输入端口，还包括与电源输出端口连接的、用于采集电源输出端口电压的第二输入端口，以及包括当第一输入端口和第二输入端口存在压差时，则控制输出高电平的第一输出端口；所述开关控制电路（2）包括与所述第一输出端口连接、用于接收死锁检测电路（1）的输出电压以控制开关导通的第三输入端口，与第一电源端口连接的、用于采集电池供电时的电池初始电压的第四输入端口，与电源输出端口连接的、用于采集电源切换电路输出端电压的第五输入端口，以及包括用于输出低电平以控制电源切换电路解除死锁的第二输出端口。
3.根据权利要求2所述的死锁解除电路，其特征在于，所述的死锁检测电路（1）包括PNP三极管，所述的PNP三极管的发射集与第一电源端口连接、用于采集电池供电时的电池初始电压，所述的PNP三极管的基极与电源输出端口连接、用于采集电源输出端口电压，所述的PNP三极管的集电极作为第一输出端口。
4.根据权利要求2所述的死锁解除电路，其特征在于，所述的开关控制电路（2）包括：第一NPN三极管、第二NPN三极管以及电容，其中，所述第一NPN三极管的基极与所述第三输入端口连接，所述第一NPN三极管的发射极接地，所述第一NPN三极管的集电极分别与电容的一端以及第二输出端口连接，所述电容的另一端与第二NPN三极管的基极连接，第二NPN三极管的发射极接地，第二NPN三极管的集电极与第四输入端口连接，使得在第一NPN三极管导通时控制第二NPN三极管截止，并且第一NPN三极管输出的低电平用于控制电源切换电路解除死锁；当第一NPN三极管输出低电平的时间等于所述电源输出端口的输出电压对所述电容的充电时间时，控制第二NPN三极管导通，同时控制第一NPN三极管截止。
5.一种电源切换电路，其特征在于：包括权利要求1-4任一项所述的死锁解除电路，还包括用于控制所述电池对电源输出端口供电电路通断的第一开关电路（3）、用于控制所述外部电源对电源输出端口供电电路通断的第二开关电路（4）以及用于检测当前的电源接口是否为外部电源供电进而控制通断的电源检测与执行电路（5）；所述电源检测与执行电路（5）的第一端与第二电源端口连接，电源检测与执行电路（5）的第二端与第二开关电路（4）连接，电源检测与执行电路（5）的第三端与开关控制电路（2）的输出端连接，用于接收开关控制电路（2）输出的低电平，以改变电源切换电路在外部电源从接入到断开进而采用电池进行供电时第二开关电路（4）与电源检测与执行电路（5）所形成的死锁状态。
6.根据权利要求5所述的电源切换电路，其特征在于：所述的电源检测与执行电路（5）包括NMOS管，所述第一开关电路（3）包括第一PMOS管，所述的第二开关电路（4）包括第二PMOS管，所述NMOS管的栅极、第一PMOS管的栅极及第二PMOS管的漏极均与第二电源端口连接，NMOS管的源极接地，NMOS管的漏极与第二PMOS管的栅极连接，同时NMOS管的漏极通过分压电阻连接于第二PMOS的源极，所述开关控制电路（2）的第二输出端口连接于所述NMOS管的栅极、第一PMOS管的栅极及第二PMOS管的漏极之间，从而控制所述NMOS管和第二PMOS管断开的同时，控制第一PMOS管导通，使得采用电池进行供电时，电源输出端口的电压等于第一电源端口的电压。
7.根据权利要求6所述的电源切换电路，其特征在于：所述的电源检测与执行电路（5）还包括：用于放电的放电电阻，所述放电电阻的一端接地，另一端与NMOS管的栅极连接。
8.根据权利要求6所述的电源切换电路，其特征在于：所述的第一开关电路（3）还包括：第三PMOS管，所述第三PMOS管的栅极与第一PMOS管的栅极连接，第三PMOS管的漏极与第一电源端口连接，第三PMOS管的源极与第一PMOS管的漏极连接，用于提高死锁检测电路的检测电压，避开临界点。
9.一种电子设备，其特征在于，包括电池模块以及权利要求5-8任一项所述的电源切换电路。
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