CN116191652A - 一种pd快充与dc本地供电切换电路 - Google Patents

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CN116191652A CN202310232542.0A CN202310232542A CN116191652A CN 116191652 A CN116191652 A CN 116191652A CN 202310232542 A CN202310232542 A CN 202310232542A CN 116191652 A CN116191652 A CN 116191652A
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许洁松
阳传琦
周卿权
郭新星
丁小胜
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Abstract

本申请涉及一种PD快充与DC本地供电切换电路，其包括并联切换模块、电压控制模块和延时导通模块，并联切换模块包括第一电压输入端和第二电压输入端；电压控制模块分别连接于DC电源接入端、PD电源接入端和第二电压输入端，电压控制模块被配置为在DC电源的电压大于或者等于预设阈值时断开PD电源接入端和第二电压输入端之间的导通链路；延时导通模块连接并联切换模块，延时导通模块被配置为在接收到并联切换模块输出的电压时开始延时，并经过预设时间段延时后输出延时导通模块接收的电压。本申请将DC供电设置为高优先级供电，通过对DC供电电压进行采样，在符合设定条件时来断开PD供电，减少供电方式的切换造成的不稳定问题。

Description

一种PD快充与DC本地供电切换电路
技术领域
本申请涉及电源供电切换技术领域，尤其是涉及一种PD快充与DC本地供电切换电路。
背景技术
对于带有PD（Power Delivery，功率输出）快充协议和普通DC（Direct Current，直流电）两种供电方式的产品，在对产品进行供电时，需要根据实际用电需求，来对PD供电和DC供电进行选取和供电切换。
目前，对于PD供电和DC供电切换，通常是采用两颗相同的二极管进行供电链路的切换，在切换时完全依赖于PD供电输入端和DC供电输入端的电压高低来进行供电链路的导通。参照图1，通过二极管D3和二极管D4对输入的PD电压和DC电压进行选择切换。在PD电压供电链路以及DC电压供电链路中，电压值高的链路会把二极管阴极处的电压钳位在高电压值处，从而使得另一个供电链路不会导通，实现供电链路的选择。
上述中的相关技术，在使用PD供电和DC供电时，会出现供电方式频繁切换，或造成供电不稳定的缺陷。
发明内容
为了提高电子产品在双供电方式下的供电稳定性，本申请提供一种PD快充与DC本地供电切换电路。
本申请提供的一种PD快充与DC本地供电切换电路，采用如下的技术方案。
一种PD快充与DC本地供电切换电路，包括：
并联切换模块，所述并联切换模块包括第一电压输入端和第二电压输入端，所述并联切换模块输出由所述第一电压输入端或所述第二电压输入端接入的电压，所述第一电压输入端和DC电源接入端连接；
电压控制模块，所述电压控制模块分别连接于DC电源接入端、PD电源接入端和所述第二电压输入端，所述电压控制模块被配置为在DC电源的电压大于或者等于预设阈值时断开PD电源接入端和所述第二电压输入端之间的导通链路；
延时导通模块，所述延时导通模块连接所述并联切换模块，所述延时导通模块被配置为在接收到所述并联切换模块输出的电压时开始延时，并经过预设时间段延时后输出所述延时导通模块接收的电压。
通过采用上述技术方案，在电子产品内存在有DC供电以及PD供电两种方式时，通过并联切换模块来实现供电方式的切换。在进行供电切换时，由电压控制模块来确定供电链路的选择，如同时存在DC电源和PD电源时，只在DC电源的电压值达到预设阈值，此时电压控制模块控制PD电源接入端和并联切换模块之间的断开，从而保证只有DC电源进行供电；而在DC电源的电压值低于预设阈值或者是不存在DC电源，此时电压控制模块控制PD电源接入端和并联切换模块之间的导通，直接由PD电源进行供电。
并且还设置有延时导通模块，可较大程度上避免电源电压直接接通之后容易造成打火问题，提高了供电使用安全性。
可选的，所述第一电压输入端连接有稳压模块，所述稳压模块被配置为向所述第一电压输入端提供稳定的电压。
通过采用上述技术方案，利用稳压模块来向第一电压输入端提供稳定的电压输入，在DC电源出现不稳定且还为触发PD电源供电时，为并联切换模块提供稳定的电源输入。
可选的，所述电压控制模块包括电压采样单元和开关单元，所述开关单元连接所述电压采样单元，所述电压采样单元采集DC电源的电压值，所述电压采样单元在采集DC电源的电压值大于或者等于预设阈值时发出控制信号；所述开关单元分别连接所述PD电源接入端和所述第二电压输入端，所述开关单元接收控制信号后控制所述PD电源接入端和所述第二电压输入端之间断开。
通过采用上述技术方案，由电压控制模块中的电压采样单元来识别DC电源的接入情况，在接入DC电源电压且DC电源电压达到预设阈值时，由电压采样单元发出控制信号，从而控制开关单元来断开PD电源接入端和第二电压输入端之间的导通。如果电压采样单元采样的电压值低于预设阈值，此时由开关单元来导通PD电源接入端和第二电压输入端之间的连接，实现PD供电。
可选的，所述电压采样单元包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第一电容器C1和晶闸管U1，所述第一电阻器R1和所述第二电阻器R2相互串联，所述第一电阻器R1连接DC电源接入端，所述第二电阻器R2接地；所述第一电容器C1和所述第二电阻器R2并联；所述晶闸管U1的阳极接地，所述第一电阻器R1和所述第二电阻器R2之间的连接节点连接所述晶闸管U1的控制级，所述晶闸管U1的阴极输出控制信号。
通过采用上述技术方案，由第一电阻器R1和第二电阻器R2组成分压电路，利用分压的电压值来对晶闸管U1进行触发，通过晶闸管U1的导通和关闭来输出控制信号。
可选的，所述开关单元包括第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第二电容器C2、第一MOS管Q1和第二MOS管Q2，所述第三电阻器R3和所述第四电阻器R4串联，所述第三电阻器R3连接PD电源接入端，所述第四电阻器R4连接所述第一MOS管Q1的栅极，所述第一MOS管Q1的源极接地，所述第三电阻器R3和所述第四电阻器R4之间的连接节点用于接收控制信号；所述第二MOS管Q2的源极连接PD电源接入端，所述第六电阻器R6串联在所述第一MOS管Q1的漏极和所述第二MOS管Q2的栅极之间，所述第五电阻器R5串联在PD电源接入端和所述第一MOS管Q1的漏极之间，所述第二电容器C2串联在PD电源接入端和所述第二MOS管Q2的栅极之间，所述第二MOS管Q2的漏极输出PD电源电压。
通过采用上述技术方案，在开关单元接收到控制信号之后，第一MOS管Q1关闭，从而控制第二MOS管Q2关闭，使得PD电源无法进入到第二电压输入端中，PD电源无法进行供电。而在开关单元没有接收到控制信号时，在第三电阻器R3和第四电阻器R4的分压作用下，第一MOS管Q1导通，使得第二MOS管Q2也导通，从而实现PD电源接入端和第二电压输入端之间导通。
可选的，所述延时导通模块包括第七电阻器R7、第八电阻器R8、第三MOS管Q3和第三电容器C3；所述第三MOS管Q3的源极连接所述并联切换模块的输出端，所述第七电阻器R7并联在所述第三MOS管Q3的源极和所述第三MOS管Q3的栅极之间，所述第八电阻器R8并联在所述第三MOS管Q3的栅极和地线之间，所述第三电容器C3和所述第七电阻器R7并联，所述第三MOS管Q3的漏极输出所述并联切换模块输出的电压。
通过采用上述技术方案，利用延时导通模块在接收到并联切换模块输出的电压时第三电容器C3中电流突变，来改变第三MOS管Q3的栅极电压，从而使得第三MOS管Q3关闭。而随着第三电容器C3逐渐充电，第三MOS管Q3的栅极电压逐渐降低，使得第三MOS管Q3导通，切换供电时刻，尽量避免电压直接突变容易造成打火问题。
可选的，所述延时导通模块还包括第四电容器C4和第五电容器C5，所述第四电容器C4和所述第五电容器C5并联，所述第四电容器C4一端连接于所述第三MOS管Q3的漏极，所述第四电容器C4的另一端接地。
通过采用上述技术方案，第四电容器C4和第五电容器C5作为储能元件，在供电切换时保证输出电压的平稳性。
可选的，所述并联切换模块包括第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一二极管D1的阴极和所述第二二极管D2的阴极连接，所述第一二极管D1的阳极为所述第一电压输入端，所述第二二极管D2的阳极为所述第二电压输入端。
通过采用上述技术方案，利用第一二极管D1和第二二极管D2的阴极同时连接起来，来避免DC电源和PD电源同时存在时，因DC供电电压不足造成电源反向充电的问题。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.将DC供电设置为高优先级供电，通过对DC供电电压进行采样，在符合设定条件时来断开PD供电，减少供电方式的切换造成的电路不稳定以及打火问题。
2.在并联切换模块输出电压之后，利用延时导通模块，来使得最终输出的电压延缓输出，有效避免了DC电源接入时因电压突变而造成电路中出现打火现象。
附图说明
图1是相关技术的实施原理图。
图2是本申请实施例一种PD快充与DC本地供电切换电路的系统模块图。
图3是本申请实施例一种PD快充与DC本地供电切换电路的实施原理图。
附图标记说明：1、并联切换模块；2、电压控制模块；21、电压采样单元；22、开关单元；3、延时导通模块；4、稳压模块。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。
在一些电子产品中，又是会存在普通直流充电（或称为DC供电）以及快速充电（或称为PD供电）两种充电方式。在对产品进行供电时，需要根据实际用电需求，来对PD供电和DC供电进行选取和供电切换。
参照图1，对于有PD供电和DC供电两种供电方式的电子产品，通常是比较两种供电方式中电压输出高的一种来进行供电，如两颗相同的二极管并联，依赖PD供电输入端和DC供电输入端的电压高低来进行供电链路的导通。如图1所示，在同时存在DC供电和PD供电时，二极管D3的阳极接DC-12V电压，二极管D4的阳极接PD-12V电压。在PD电压供电链路以及DC电压供电链路中，输入电压值高的链路会把二极管D3和第二管D4之间的连接节点的电压钳位在高电压值处，从而使另一个供电链路不会导通，实现供电电源的选择。
本申请实施例公开一种PD快充与DC本地供电切换电路。参照图2，电路包括并联切换模块1、电压控制模块2和延时导通模块3。 并联切换模块1包括第一电压输入端和第二电压输入端，第一电压输入端和DC电源接入端连接，在DC电源接入端连接DC-12V电压之后，第一电压输入端输入DC12-V电压。第二电压输入端和电压控制模块2连接，而电压控制模块2和PD电源接入端连接，在PD电源接入端连接PD-12V电压，且电压控制模块2导通时，第二电压输入端输入PD-12V电压。
并联切换模块1输出由第一电压输入端或者是第二电压输入端接入的电压，即并联切换模块1输出DC-12V电压或者是PD-12V电压。在本实施例中，电压控制模块2还连接于DC电源接入端，并且电压控制模块2内预设有电压阈值。
在DC电源接入端接入有DC-12V电压以及PD电源接入有PD-12V电压，且DC电源电压达到预设的电压阈值时，电压控制模块2断开PD电源接入端和第二电压输入端之间的导通链路，从而断开第二电压输入端接入的PD-12V电压。而在电压控制模块2中接收到的DC电源的电压值较低，或者是无DC电源电压值，而PD电源接入端正常接入PD-12V电压时，此时电压控制模块2导通PD电源接入端和第二电压输入端之间的导通链路，从而实现第二电压接入端接入PD-12V电压。
延时导通模块3连接并联切换模块1，延时导通模块3在接收到并联切换模块1输出的电压时，开始延时，并且在延时期间延时导通模块3处于关闭状态，延时导通模块3的输出端无电压输出。而在延时时间到达之后，延时导通模块3处于导通状态，延时导通模块3的输出端输出并联切换模块1输出的电压。
参照图3，并联切换模块1包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极连接，第一二极管D1的阳极为第一电压输入端，第二二极管D2的阳极为第二电压输入端。第一二极管D1和第二二极管D2采用相同规格的二极管。
参照图3，所电压控制模块2包括电压采样单元21和开关单元22，开关单元22连接电压采样单元21，电压采样单元21用于采样DC电源接入端的电压值，并在采样的电压值大于或者等于预设电压值时发出控制信号。开关单元22用于导通或者关闭PD电源接入端和第二电压输入端之间的导通链路，并且开关单元22在接收到控制信号时处于关闭状态。
具体的，电压采样单元21包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第一电容器C1和晶闸管U1。其中，第一电阻器R1和第二电阻器R2串联，第一电阻器R1连接DC电源接入端，第二电阻器R2接地，第一电阻器R1和第二电阻器R2组成分压电路，通过分压电路来采集DC电源接入端的电压值。第一电容器C1和第二电阻器R2并联，在DC电源接入端的电压值由零突变到DC-12V时，通过第一电容器C1起到缓冲作用，降低分压采样电压的突变。
在本实施例中，通过晶闸管U1来实现控制信号的产生。具体的，晶闸管U1的阳极接地，晶闸管U1的控制级连接于第一电阻器R1和第二电阻器R2之间的连接节点，晶闸管U1的阴极作控制信号的输出端。其中，晶闸管U1的开启电压，即为本申请实施例中预设的电压值。
在DC电源接入端连接有DC-12V电源电压时，此时DC-12V电压经过第一电压输入端，即第一二极管D1后输出给延时导通模块3。而DC电源接入端连接有DC-12V电源电压在经过第一电阻器R1和第二电阻器R2采样之后，若采样的电压达到晶闸管U1的开启电压，晶闸管U1导通，最终输出低电平信号。若采样的电压未达到晶闸管U1的开启电压，晶闸管U1关闭，最终输出悬空信号。
开关单元22包括第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第二电容器C2、第一MOS管Q1和第二MOS管Q2。第三电阻器R3和第四电阻器R4串联，第三电阻器R3连接PD电源接入端，第四电阻器R4连接第一MOS管Q1的栅极。第三电阻器R3和第四电阻器R4组成分压电路，并为第一MOS管Q1的栅极提供电压，以控制第一MOS管Q1开启。
第一MOS管Q1的源极接地，第三电阻器R3和第四电阻器R4之间的连接节点连接晶闸管U1的阴极。因此在晶闸管U1导通时，第一MOS管Q1的栅极电位被拉低，第一MOS管Q1关闭。而晶闸管U1关断时，第一MOS管Q1的栅极经过第三电阻器R3和第四电阻器R4分压之后处于高电平，第一MOS管Q1导通。本实施例中，第一MOS管Q1采用的是NMOS管。
第二MOS管Q2的源极连接PD电源接入端，第六电阻器R6串联在第一MOS管Q1的漏极和第二MOS管Q2的栅极之间，第五电阻器R5串联在PD电源接入端和第一MOS管Q1的漏极之间，第二电容器C2串联在PD电源接入端和第二MOS管Q2的栅极之间。
在第一MOS管Q1导通时，第一MOS管Q1的栅极电位被拉低，第二MOS管Q2也处于导通，此时第二MOS管Q2的漏极输出PD电源电压。而在第一MOS管Q1关闭时，第二MOS管Q2的栅极处于高电平状态，第二MOS管Q2处于关闭状态。在本本实施例中，第二MOS管Q2采用PMOS管。
参照图3，延时导通模块3包括第七电阻器R7、第八电阻器R8、第三MOS管Q3、第三电容器C3、第四电容器C4和第五电容器C5。第三MOS管Q3的源极连接并联切换模块1的输出端，即第一二极管D1或者第二二极管D2的阴极。第七电阻器R7并联在第三MOS管Q3的源极和第三MOS管Q3的栅极之间，第八电阻器R8并联在所述第三MOS管Q3的栅极和地线之间，第三电容器C3和第七电阻器R7并联。
在第一二极管D1或者第二二极管D2导通瞬间，第三电容器C3中存在突变电流，此时第三MOS管Q3的栅极处于高电平状态，第三MOS管Q3关闭。而随着第三电容器C3的充电，充电电流逐渐减小，第三MOS管Q3的栅极电压逐渐降低，第三MOS管Q3最终导通，由第三MOS管Q3的漏极输出并联切换模块1输出的电压。在本实施例中，第三MOS管Q3采用PMOS管。并且延时导通模块3预设的延时时间段即为第三电容器C3充电时，第三MOS管Q3的栅极电压从瞬间接收的峰值降低到第三MOS管Q3导通时的时间。
第四电容器C4和第五电容器C5并联，第四电容器C4一端连接于第三MOS管Q3的漏极，第四电容器C4的另一端接地。在第三MOS管Q3导通时，此时输出的电压为第四电容器C4和第五电容器C5充电，提高最终输出电压的稳定性。
在本实施例中，第一电压输入端还连接有稳压模块4，稳压模块4用于向第一电压输入端提供稳定的电压。
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 (8)

1.一种PD快充与DC本地供电切换电路，其特征在于，包括：
并联切换模块(1)，所述并联切换模块(1)包括第一电压输入端和第二电压输入端，所述并联切换模块(1)输出由所述第一电压输入端或所述第二电压输入端接入的电压，所述第一电压输入端和DC电源接入端连接；
电压控制模块(2)，所述电压控制模块(2)分别连接于DC电源接入端、PD电源接入端和所述第二电压输入端，所述电压控制模块(2)被配置为在DC电源的电压大于或者等于预设阈值时断开PD电源接入端和所述第二电压输入端之间的导通链路；
延时导通模块(3)，所述延时导通模块(3)连接所述并联切换模块(1)，所述延时导通模块(3)被配置为在接收到所述并联切换模块(1)输出的电压时开始延时，并经过预设时间段延时后输出所述延时导通模块(3)接收的电压。
2.根据权利要求1所述的PD快充与DC本地供电切换电路，其特征在于：所述第一电压输入端连接有稳压模块(4)，所述稳压模块(4)被配置为向所述第一电压输入端提供稳定的电压。
3.根据权利要求1所述的PD快充与DC本地供电切换电路，其特征在于：所述电压控制模块(2)包括电压采样单元(21)和开关单元(22)，所述开关单元(22)连接所述电压采样单元(21)，所述电压采样单元(21)采集DC电源的电压值，所述电压采样单元(21)在采集DC电源的电压值大于或者等于预设阈值时发出控制信号；所述开关单元(22)分别连接所述PD电源接入端和所述第二电压输入端，所述开关单元(22)接收控制信号后控制所述PD电源接入端和所述第二电压输入端之间断开。
4.根据权利要求3所述的PD快充与DC本地供电切换电路，其特征在于：所述电压采样单元(21)包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第一电容器C1和晶闸管U1，所述第一电阻器R1和所述第二电阻器R2相互串联，所述第一电阻器R1连接DC电源接入端，所述第二电阻器R2接地；所述第一电容器C1和所述第二电阻器R2并联；所述晶闸管U1的阳极接地，所述第一电阻器R1和所述第二电阻器R2之间的连接节点连接所述晶闸管U1的控制级，所述晶闸管U1的阴极输出控制信号。
5.根据权利要求3所述的PD快充与DC本地供电切换电路，其特征在于：所述开关单元(22)包括第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第二电容器C2、第一MOS管Q1和第二MOS管Q2，所述第三电阻器R3和所述第四电阻器R4串联，所述第三电阻器R3连接PD电源接入端，所述第四电阻器R4连接所述第一MOS管Q1的栅极，所述第一MOS管Q1的源极接地，所述第三电阻器R3和所述第四电阻器R4之间的连接节点用于接收控制信号；所述第二MOS管Q2的源极连接PD电源接入端，所述第六电阻器R6串联在所述第一MOS管Q1的漏极和所述第二MOS管Q2的栅极之间，所述第五电阻器R5串联在PD电源接入端和所述第一MOS管Q1的漏极之间，所述第二电容器C2串联在PD电源接入端和所述第二MOS管Q2的栅极之间，所述第二MOS管Q2的漏极输出PD电源电压。
6.根据权利要求1所述的PD快充与DC本地供电切换电路，其特征在于：所述延时导通模块(3)包括第七电阻器R7、第八电阻器R8、第三MOS管Q3和第三电容器C3；所述第三MOS管Q3的源极连接所述并联切换模块(1)的输出端，所述第七电阻器R7并联在所述第三MOS管Q3的源极和所述第三MOS管Q3的栅极之间，所述第八电阻器R8并联在所述第三MOS管Q3的栅极和地线之间，所述第三电容器C3和所述第七电阻器R7并联，所述第三MOS管Q3的漏极输出所述并联切换模块(1)输出的电压。
7.根据权利要求6所述的PD快充与DC本地供电切换电路，其特征在于：所述延时导通模块(3)还包括第四电容器C4和第五电容器C5，所述第四电容器C4和所述第五电容器C5并联，所述第四电容器C4一端连接于所述第三MOS管Q3的漏极，所述第四电容器C4的另一端接地。
8.根据权利要求1所述的PD快充与DC本地供电切换电路，其特征在于：所述并联切换模块(1)包括第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一二极管D1的阴极和所述第二二极管D2的阴极连接，所述第一二极管D1的阳极为所述第一电压输入端，所述第二二极管D2的阳极为所述第二电压输入端。
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