CN203456897U

CN203456897U - 一种手持终端的供电切换电路及手持终端

Info

Publication number: CN203456897U
Application number: CN201320522069.1U
Authority: CN
Inventors: 王靖武; 刘艳芳
Original assignee: Qingdao Hisense Electronic Equipment Co Ltd
Current assignee: Qingdao Hisense Electronic Equipment Co Ltd
Priority date: 2013-08-26
Filing date: 2013-08-26
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2023-08-26

Abstract

本实用新型公开了一种手持终端的供电切换电路及手持终端，包括用于接入外部供电电源的充电接口和电源管理模块；将手持终端内部的用电负载划分成两部分，一部分为要求大电流供电的大电流负载，其余部分为常规负载；通过充电接口接入的外部供电电源一路传输至大电流负载，直接为大电流负载供电；另一路传输至电源管理模块，通过电源管理模块输出工作电源至所述的常规负载，为常规负载供电。本实用新型通过自动检测机制和电路切换技术，直接把外部适配器提供的供电电源分成常规负载供电、大电流负载供电和电池充电三部分，从而满足了手持终端在充电状态下大电流负载的用电需求，确保了手持终端在充电状态下各项功能的正常使用。

Description

一种手持终端的供电切换电路及手持终端

技术领域

本实用新型属于电源电路技术领域，具体地说，是涉及一种用于在多条供电线路之间进行选择切换的电路设计以及采用这种供电切换电路设计的手持终端设备。

背景技术

随着电子消费类产品的快速发展，产品的功能越来越丰富，这就导致终端产品对电流的需求越来越大。针对目前的手持终端产品来说，解决大电流供电的方法基本上都是采用大容量的电池或者大电流的适配器进行供电。当手持终端内部的电池电量下降到一个较低水平，不足以支撑手持终端工作时，为了确保手持终端内部的各功能电路持续运行，需要及时外接适配器，利用适配器输出的电流为各功能电路继续供电，并同时为电池补充电力。

但是，通过适配器输出的充电电流在进入到手持终端内部后，需要在电源管理芯片的统一管理和控制作用下，分配到各个功能电路和充电电池。而电源管理芯片对适配器输入的充电电流会产生很大的限制作用，对于一些需要大电流供电的功能负载来说，就很难满足其用电需求，进而导致手持终端在充电状态下，其内部的某些功能无法正常运行，严重影响了用户使用的满意度。

发明内容

本实用新型为了解决现有手持终端在充电状态下，其内部的大电流用电负载无法正常运行的问题，提出了一种手持终端的供电切换电路，通过将外部接入的供电电源分成常规负载供电和大电流负载供电两部分，从而满足了手持终端在充电状态下的大电流使用需求。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种手持终端的供电切换电路，包括用于接入外部供电电源的充电接口和电源管理模块；将手持终端内部的用电负载划分成两部分，一部分为要求大电流供电的大电流负载，其余部分为常规负载；通过充电接口接入的外部供电电源一路传输至大电流负载，直接为大电流负载供电；另一路传输至电源管理模块，通过电源管理模块输出工作电源至所述的常规负载。

为了防止电流反向，将所述充电接口连接一颗二极管的阳极，所述二极管的阴极连接大电流负载的供电端，以保证供电电流的正确传输方向。

进一步的，在所述的供电切换电路中还设置有充电电池，所述充电电池连接电源管理模块和所述的大电流负载，在没有外部供电电源接入时，利用充电电池为两部分负载供电。

又进一步的，所述充电电池通过一开关电路连接所述的大电流负载，所述开关电路的控制端连接充电接口，在有外部供电电源接入时，切断充电电池与大电流负载的供电回路。由此可以实现当手持终端处于充电状态时，优选外部供电电源为大电流负载供电。

优选的，在所述开关电路中设置有一P沟道MOS管，当所述MOS管为集成有体二极管的P沟道MOS管时，所述MOS管的栅极连接充电接口，源极连接大电流负载，漏极连接充电电池；当所述MOS管的内部未集成体二极管时，所述MOS管的栅极连接充电接口，源极连接充电电池，漏极连接大电流负载的供电端。

为了在没有外部供电电源接入时，可以使得所述MOS管的栅极电位处于稳定的低电位，将所述MOS管的栅极通过下拉电阻接地。

为了满足手持终端中大电流负载的用电需求，所述充电电池应选用容量在1500毫安时以上的大容量电池，以提供大电流的工作电源。

优选的，所述充电接口外接适配器，通过适配器连接交流电源，将交流电源转换成所述的供电电源传输至所述的充电接口。

为了简化电路设计，所述电源管理模块优选采用一颗具有电源路径动态管理功能的电源管理芯片进行电源切换电路的具体设计，以实现对传输至常规负载的电源路径以及充电电池的充放电状态的智能切换。

基于上述手持终端的供电切换电路设计方式，本实用新型还提出了一种采用所述供电切换电路设计的手持终端，包括用电负载、用于接入外部供电电源的充电接口和电源管理模块；将手持终端内部的用电负载划分成两部分，一部分为要求大电流供电的大电流负载，其余部分为常规负载；通过充电接口接入的外部供电电源一路传输至大电流负载，直接为大电流负载供电；另一路传输至电源管理模块，通过电源管理模块输出工作电源至所述的常规负载。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的供电切换电路通过自动检测机制和电路切换技术，直接把外部适配器提供的供电电源分成常规负载供电、大电流负载供电和电池充电三部分，从而满足了手持终端在充电状态下大电流负载的用电需求，确保了手持终端在充电状态下各项功能的正常使用，提高了用户使用的满意度，可以广泛应用在手机、平板电脑等各种手持终端产品中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例而已，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获得其它的附图。

图1是现有手持终端产品中电源电路的一种实施例的电路原理框图；

图2是本实用新型所提出的供电切换电路的一种实施例的电路原理框图；

图3是图2中开关电路的一种实施例的电路原理图;

图4是图2中开关电路的另外一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了使本实用新型技术方案的优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作详细地说明。

目前的手持终端，其供电包括电池和适配器两种方式，这就要求手持终端内部的电源管理电路具有以下功能：

（1）在只有电池供电的情况下，电源管理电路选择电池为手持终端内部的各用电负载供电；

（2）在只有适配器供电的情况下，电源管理电路选择适配器为手持终端内部的各用电负载供电；

（3）在同时有电池和适配器供电的情况下，电源管理电路选择适配器为手持终端内部的各用电负载供电，并同时为电池充电。

目前市面上的电源管理芯片不仅具有电池充电功能，而且具有电源路径动态管理功能，可以满足上述（1）、（2）、（3）中所涉及的功能要求。采用这种类型的电源管理芯片，整个系统的供电都是通过该芯片统一管理完成的。参见图1所示，将适配器和电池分别连接到所述的电源管理芯片上，电源管理芯片自动检测适配器的插入状态，当没有适配器插入时，将电池输出的供电电源VBAT传输至手持终端内部的各用电负载，为各用电负载供电。当检测到有适配器插入时，切断电池向用电负载的供电，转由适配器向手持终端内部的各用电负载供电，并同时将适配器输出的供电电源VCC传输至电池，为电池充电蓄能。

采用这种电源管理芯片对供电电源的传输路径进行管理，虽然电路设计简单，可靠性高，但是通过电源管理芯片输出的电流不能太大，只能满足手持终端内部常规负载的用电要求。例如型号为BQ24070的电源管理芯片，所能提供的最大电流为2A，当系统供电超过2A时，会对芯片造成直接损坏。

然而，在某些特殊领域，手持终端内部的某些用电负载的瞬态电流较大，可能会超过电源管理芯片的最大限流值，从而导致这些大电流负载不能正常运行。

针对上述情况，本实施例采用将要求大电流供电的用电负载的供电回路单独设计，不经过上述的电源管理芯片，以期满足手持终端内部各类用电负载的供电要求。

下面结合图2、图3对本实施例所提出的电源切换电路的具体组建结构及其工作原理进行详细地阐述。

实施例一，参见图2所示，本实施例将通过手持终端的充电接口引入的外部供电电源VCC分成两路，分别为手持终端内部的两类用电负载供电，一类是供电电流要求不高的常规负载，例如供电电流要求在2A以下的用电负载，目前手持终端内部的绝大多数用电负载都是这种常规负载；另一类是供电电流要求较高的大电流负载，例如供电电流要求在2A以上的用电负载。对于常规负载的供电，采用将外部的供电电源VCC首先通过充电接口传输至电源管理模块，然后经由电源管理模块输出至常规负载，为常规负载提供其所需的工作电源。对于大电流负载的供电，采用将外部的供电电源VCC直接为其供电的方式进行电路设计，由此便满足了手持终端在充电状态下对大电流供电的需求。

对于所述的外部供电电源VCC来说，优选采用适配器转换生成。即，利用适配器连接外部的交流市电，将交流市电转换成手持终端所需的直流供电电源VCC，传输至手持终端的充电接口，在为手持终端内部的系统电路供电的同时，一并为手持终端内部的电池充电蓄能。

为了保证供电电流的正确流向，在供电电源VCC传输至大电流负载的路径中还设计有一颗二极管D1，参见图2所示。将二极管D1的阳极连接充电接口，阴极连接大电流负载的供电端，由此可以确保供电电流只能从充电接口流向大电流负载，而不会向外部的适配器反灌。

对于手持终端内部的充电电池，优选采用容量在1500毫安时以上的大容量电池，以产生大电流的直流电源VBAT。

将所述充电电池连接所述的电源管理模块，利用电源管理模块对充电电池进行充放电管理，并在没有外部供电电源VCC接入的情况下，通过电源管理模块传输至手持终端内部的常规负载，为常规负载提供其所需的工作电源。同时，将充电电池连接手持终端内部的大电流负载，在手持终端没有插接适配器时，由所述的充电电池为手持终端内部的大电流负载供电，以满足该类负载的大电流用电需求。

为了满足在有适配器插入时，利用适配器输出的供电电源VCC为大电流负载供电，而仅在没有适配器插入时，才转由充电电池供电的设计要求，本实施例在充电电池连接大电流负载的供电线路中设计开关电路，将开关电路的控制端连接手持终端的充电接口，根据适配器的插入情况控制开关电路的通断状态，进而达到连通或者切断充电电池向大电流负载的供电回路的设计目的。

下面结合图2，对本实施例所提出的电源切换电路在三种供电方式下的电流传输路径分别进行具体描述：

（1）当手持终端没有适配器插入、只有充电电池供电时，其内部常规负载的供电由充电电池经由电源管理模块提供；大电流负载的供电由充电电池经由开关电路提供；

电流路径分别为：充电电池→电源管理模块→常规负载；充电电池→开关电路→大电流负载。

（2）当手持终端只有适配器供电，内部没有充电电池插入时，其内部常规负载的供电由适配器经由电源管理模块提供；大电流负载的供电直接由适配器经过二极管D1提供；

电流路径分别为：适配器→电源管理模块→常规负载；适配器→二极管D1→大电流负载。

（3）当手持终端上既有适配器接入、其内部又有充电电池插入时，其内部常规负载的供电由适配器经由电源管理模块提供；大电流负载的供电直接由适配器经过二极管D1提供；开关电路关断，同时将适配器提供的供电经由电源管理模块传输至充电电池，为充电电池充电蓄能；

电流路径分别为：适配器→电源管理模块→常规负载；适配器→二极管D1→大电流负载；适配器→电源管理模块→充电电池。

为了满足电流路径的上述分配管理要求，本实施例采用具有电源路径动态管理功能的电源管理芯片进行电源切换电路的具体设计，以实现对传输至常规负载的电源路径以及充电电池的充放电状态的全自动、智能化管理。

对于所述的开关电路，本实施例优选采用MOS管、三极管、可控硅等开关元件配合简单的外围电路组建而成。本实施例以下以P沟道MOS管Q1为例进行说明。

由于目前市面上的P沟道MOS管有两种：一种是内部集成有体二极管（或称寄生二极管）的P沟道MOS管；另外一种是内部未集成有体二极管的普通P沟道MOS管。对于两种类型的P沟道MOS管，本实施例分别设计了相应的电路结构，参见图3、图4所示。

图3为采用内部集成有体二极管的P沟道MOS管Q1进行的电路设计。将所述的MOS管Q1的栅极G连接手持终端的充电接口，接收适配器输出的供电电源VCC，并同时通过下拉电阻R1接地；将P沟道MOS管Q1的源极S连接大电流负载，并通过滤波电容C2接地，漏极D连接所述的充电电池，并通过滤波电容C1接地。

当在手持终端的充电接口上未有适配器插入时，MOS管Q1的栅极G通过下拉电阻R1接地，使MOS管Q1的栅极电位为低。此时，充电电池输出的直流电源VBAT经由MOS管Q1内部的体二极管传输至大电流负载的供电端，为大电流负载供电。

当在手持终端的充电接口上插入适配器时，通过适配器输出的供电电源VCC一方面传输至MOS管Q1的栅极，使MOS管Q1的栅极电位呈高电平，另一方面通过二极管D1传输至MOS管Q1的源极。此时，MOS管Q1由于其源极电位低于栅极电位而进入截止状态，从而切断了充电电池的电源输出，使得适配器输出的供电电源VCC可以直接经由二极管D1传输至手持终端内部的大电流负载，为该类负载提供大电流供电。

图4为采用普通P沟道MOS管Q2设计的开关电路。将所述普通P沟道MOS管Q2的栅极G连接手持终端的充电接口，接收适配器输出的供电电源VCC，并同时通过下拉电阻R1接地；将MOS管Q2的源极S连接充电电池，接收充电电池输出的直流电源VBAT，并通过滤波电容C1接地；MOS管Q2的漏极D连接大电流负载，并通过滤波电容C2接地。

当在手持终端的充电接口上插入适配器时，通过适配器输出的供电电源VCC传输至MOS管Q2的栅极G，使MOS管Q2的栅极电位呈高电平，进而控制MOS管Q2进入截止状态，切断充电电池的电源输出。此时，大电流负载的供电由适配器提供，输出供电电源VCC经由二极管D1传输至手持终端内部的大电流负载，满足该类负载的用电需求。

当在手持终端的充电接口上未有适配器插入时，MOS管Q2的栅极G通过下拉电阻R1接地，使MOS管Q2的栅极电位为低。此时，MOS管Q2的源极由于连接充电电池而处于高电位，从而使得MOS管Q2进入饱和导通状态，将充电电池输出的直流电源VBAT传输至大电流负载的供电端，为大电流负载供电。同时，通过MOS管Q2输出的电池电流传输至二极管D1的阴极，控制二极管D1反向截止，以避免电流流入到手持终端的充电接口上。

本实施例的电源切换电路结构简单、运行可靠，解决了手持终端在充电状态下的大电流需求。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种手持终端的供电切换电路，其特征在于：包括用于接入外部供电电源的充电接口和电源管理模块；将手持终端内部的用电负载划分成两部分，一部分为要求大电流供电的大电流负载，其余部分为常规负载；通过充电接口接入的外部供电电源一路传输至大电流负载，直接为大电流负载供电；另一路传输至电源管理模块，通过电源管理模块输出工作电源至所述的常规负载。

2.根据权利要求1所述的手持终端的供电切换电路，其特征在于：所述充电接口连接一颗二极管的阳极，所述二极管的阴极连接大电流负载的供电端。

3. 根据权利要求2所述的手持终端的供电切换电路，其特征在于：在所述的供电切换电路中还设置有充电电池，所述充电电池连接电源管理模块和所述的大电流负载。

4. 根据权利要求3所述的手持终端的供电切换电路，其特征在于：所述充电电池通过一开关电路连接所述的大电流负载，所述开关电路的控制端连接充电接口，在有外部供电电源接入时，切断充电电池与大电流负载的供电回路。

5. 根据权利要求4所述的手持终端的供电切换电路，其特征在于：在所述开关电路中设置有一P沟道MOS管，当所述MOS管为集成有体二极管的P沟道MOS管时，所述MOS管的栅极连接充电接口，源极连接大电流负载，漏极连接充电电池；当所述MOS管的内部未集成体二极管时，所述MOS管的栅极连接充电接口，源极连接充电电池，漏极连接大电流负载的供电端。

6. 根据权利要求5所述的手持终端的供电切换电路，其特征在于：所述MOS管的栅极还通过下拉电阻接地。

7. 根据权利要求3至6中任一项所述的手持终端的供电切换电路，其特征在于：所述充电电池为容量在1500毫安时以上的大容量电池。

8. 根据权利要求1至6中任一项所述的手持终端的供电切换电路，其特征在于：所述充电接口外接适配器，通过适配器连接交流电源，将交流电源转换成所述的供电电源传输至所述的充电接口。

9. 根据权利要求1至6中任一项所述的手持终端的供电切换电路，其特征在于：所述电源管理模块为一颗具有电源路径动态管理功能的电源管理芯片。

10. 一种手持终端，其特征在于：内部设置有用电负载以及如权利要求1至9中任一项权利要求所述的手持终端的供电切换电路。