CN205509626U - 一种双电源供电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种双电源供电装置。装置包括：USB供电模块、电池供电模块和电源管理模块；USB供电模块和电池供电模块均与电源管理模块相连；电源管理模块与外部控制端相连；电源管理模块，用于在电池供电模块和USB供电模块中选择供电模块，当接收到外部控制端输入的外部控制信号时，对选择出的供电模块提供的电压进行转换。本实用新型提供的供电设备可以减少损耗，提高电池利用率，增加了电池的使用时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种双电源供电装置。
背景技术
随着便携式设备日益广泛使用，电池的使用时间成为人们很关注的因素，供电系统的设计成为待机时间的关键。电池的输出电压会随着电量的减少而逐步减小，当电池电量减小到一定幅度通过供电系统输出不满足设备电压需求时，设备就不能正常工作。便携式设备一般都会支持USB供电和电池供电两种供电选择，如图1所示，传统供电系统的设计会采用二极管防止USB供电电路给电池供电电路反向充电，由于二极管本身具有0.3V左右的压降就会使输出电压降低0.3V左右，此时如果系统供电需求为3.3V时，电池电压低于3.6V就会导致系统供电不足，使设备不能正常工作。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种双电源供电装置。
本实用新型提供的一种双电源供电装置，包括：USB供电模块、电池供电模块和电源管理模块；
所述USB供电模块和所述电池供电模块均与所述电源管理模块相连，所述电源管理模块与外部控制端相连；电源管理模块，用于在电池供电模块和USB供电模块中选择供电模块并当接收到外部控制端输入的外部控制信号时，对选择出的供电模块提供的电压进行转换。
所述电源管理模块包括：电源选择模块、电压转换模块和电压转换控制模块；
所述电池供电模块的输出端和所述USB供电模块的输出端均与所述电源选择模块的输入端相连，所述电源选择模块的输出端与所述电压转换模块的输入端相连；所述电压转换控制模块的输入端与电源选择模块的输出端相连，所述电压转换控制模块的输出端与所述电压转换模块的输入端相连；所述电压转换控制模块的控制端和电压转换模块均与外部控制端相连。
所述电源选择模块用于在电池供电模块和USB供电模块中选择供电模块。
所述电压转换模块用于当接收到外部控制端输入的外部控制信号时，对电源选择模块选择出的供电模块提供的电压进行转换。
所述电压转换控制模块，用于控制电压转换模块是否通电。
所述电源选择模块具体包括：第一PMOS晶体管、第一二极管、第二二极管和第一电阻；第一PMOS晶体管的漏极与电池供电模块相连，第一二极管输入端和第二二极管的输入端均与USB供电模块相连，第一PMOS晶体管的栅极和第一二极管的输出端均与第一电阻相连，第一电阻的另一端接地，第一PMOS晶体管的源极与第二二极管的输出端相连作为电源选择模块的输出端。
所述电压转换模块具体包括：低压差线性稳压器；所述低压差线性稳压器的使能端与外部控制端相连。
所述电压转换控制模块具体包括：第二PMOS晶体管、第二电阻、第一NMOS晶体管和第三电阻；第二PMOS晶体管的源极和第二电阻均与电源选择模块相连，第二电阻的另一端与第二PMOS晶体管的栅极相连后与第一NMOS晶体管的漏极相连，第一NMOS晶体管的源极接地，在第一NMOS晶体管的源极与第一NMOS晶体管的栅极并联第三电阻，第二PMOS晶体管的漏极为电压转换控制模块的输出 端，第一NMOS晶体管的栅极为所述电压转换控制模块的控制端。
所述电压转换控制模块还可以具体包括：第二NMOS晶体管；第二NMOS晶体管的漏极与电源选择模块的输出端相连，第二NMOS晶体管的源极与电压转换模块的输入端相连，第二NMOS晶体管的栅极为电压转换控制模块的控制端。
电源管理模块包括电源选择模块、电压转换模块和电压转换控制模块；电源选择模块、电压转换模块和电压转换控制模块的连接方式还可以为：所述电池供电模块的输出端和所述USB供电模块的输出端均与所述电压转换模块的输入端相连，所述电压转换模块的输出端与所述电源选择模块的输入端相连，所述电压转换模块与外部控制端相连；所述电压转换控制模块的输入端与电压转换模块的输出端相连，电压转换模块的输出端与电源选择模块的输入端相连，所述电压转换控制模块的控制端和电压转换模块均与外部控制端相连。
所述电源选择模块还可以包括：第三二极管、第四二极管、第三NMOS晶体管和第四电阻；第三二极管和第四二极管的输出端与USB供电模块的地相连，第三NMOS晶体管的漏极与电池供电模块的地相连，第三NMOS晶体管的栅极和第三二极管的输出端均与第四电阻相连，第四电阻的另一端接高电平，第三NMOS晶体管的源极与第四二极管的输出端相连后接地。所述电压转换控制模块还包括，第四NMOS晶体管和第三PMOS晶体管；第四NMOS晶体管的源极与电源选择模块的输入端相连，第四NMOS晶体管的漏极与所述电压转换模块的输出端相连，第四NMOS晶体管的栅极与第三PMOS晶体管的源极相连，第三PMOS晶体管的漏极为所述电压转换控制模块的控制端，第三PMOS晶体管的栅极接地。
本实用新型与现有技术相比，本实用新型提供的供电设备可以减少损耗，提高电池利用率，增加了电池的使用时间。
附图说明
图1为传统的双电源供电装置的电路图。
图2为实施例1提供的双电源供电装置的方框图。
图3为实施例1提供的电源管理模块的电路图。
图4为实施例1提供的双电源供电装置的方框图。
图5为实施例1提供的电源管理模块的电路图。
图6为实施例1提供的电源管理模块的电路图。
图7为实施例2提供的双电源供电装置的方框图。
图8为实施例2提供的电源管理模块的电路图。
图9为实施例2提供的双电源供电装置的方框图。
图10为实施例2提供的电源管理模块的电路图。
具体实施方式
下面将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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
本实用新型提供一种双电源供电装置，如图2所示，包括电池供电模块11、USB供电模块12和电源管理模块S1；
电池供电模块11的输出端和USB供电模块12的输出端均与电源管理模块 S1的输入端相连。
电源管理模块S1，用于在电池供电模块11和USB供电模块12中选择供电模块，当接收到外部控制端输入的外部控制信号时，对选择出的供电模块提供的电压进行转换。
电源管理模块S1包括电源选择模块13和电压转换模块14。电池供电模块11的输出端与电源选择模块13的输入端相连，USB供电模块12的输出端与电源选择模块13的输入端相连，电源选择模块13的输出端与电压转换模块14的输入端相连，电压转换模块14与外部控制端相连。
电源选择模块13具体用于在电池供电模块11和USB供电模块12中选择供电模块。
电压转换模块14具体用于当接收到外部控制端输入的外部控制信号时，对电源选择模块13选择出的供电模块提供的电压进行转换。
如图3所示，电源选择模块13可以包括二极管D3、二极管D4、PMOS晶体管Q1和电阻R1。电压转换模块14可以包括低压差线性稳压器U1、电容C1、电容C2、电容C3和电容C4。
LDO(low dropout regulator低压差线性稳压器)是一种线性稳压器，使用在其线性区域内运行的晶体管，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。
电源选择模块具体为：PMOS晶体管Q1的漏极与电池供电模块11相连，二极管D3输入端和二极管D4的输入端均与USB供电模块12相连，PMOS晶体管Q1的栅极和电阻R1均与二极管D3的输出端相连，电阻R1的另一端端接地，PMOS晶体管的源极与二极管D4的输出端相连作为电源选择模块13的输出端。
当电池供电模块11单独供电时，PMOS晶体管Q1的栅极电压被拉低，PMOS 晶体管Q1被导通，通过电池供电模块供电。
当电池和USB同时供电时，PMOS晶体管Q1的栅极电压拉高，PMOS晶体管Q1被截止，通过USB供电模块进行供电，同时由于PMOS晶体管Q1截止，阻止了对电池供电模块的反向电流，本实施例中使用了PMOS晶体管，MOS晶体管本身内阻非常小，实用中的压降不会超过0.1V，如果系统供电需求为3.3V时，电池电压只要高于3.4V，电源就会给系统持续供电。
电压转换模块14具体为：电容C1和电容C2均并联于低压差线性稳压器U1的引脚VDD和引脚GND，电容C4与低压差线性稳压器U1的引脚Vout相连，电容C4的另一端接地，电容C3与电容C4并联；低压差线性稳压器U1的引脚CE与外部控制端相连，接收外部控制信号控制电压转换模块将USB供电模块12和电池供电模块11输入的电压进行转换。
优选的，如图4所示，电源管理模块S1还包括电压转换控制模块15。电压转换控制模块15，用于控制电压转换模块14是否通电。电压转换控制模块15的输入端与电源选择模块13的输出端相连，电压转换控制模块15的输出端与电压转换模块14的输入端相连；电压转换控制模块15的控制端与电压转换模块14相连。
如图5电压转换控制模块15可以包括，PMOS晶体管Q2、NMOS晶体管Q3、电阻R2以及电阻R3。
进一步的，PMOS晶体管Q2的源极和电阻R2的输入端均与电源选择模块13相连，电阻R2的输出端与PMOS晶体管Q2的栅极相连再与NMOS晶体管Q3的漏极相连，NMOS晶体管Q3的源极接地，在NMOS晶体管Q3的源极与NMOS晶体管Q3的栅极并联电阻R3，PMOS晶体管Q2的漏极是电压转换控制模块的输出端，NMOS晶体管Q3的栅极与电压转换模块14相连。
具体的，NMOS晶体管Q3的栅极为电压转换控制模块15的控制端，NMOS晶体管Q3的栅极与低压差线性稳压器U1的使能端LDO CE相连。
当低压差线性稳压器U1的引脚CE接收到外部控制端输入的外部控制信号为低电平时，NMOS晶体管Q3的栅极电压被拉低，NMOS晶体管Q3截止，PMOS晶体管Q2的栅极电压被拉高，PMOS晶体管Q2被截止，电压转换模块14没有电压输入，电压转换模块14没有产生功耗。
当低压差线性稳压器U1的引脚CE接收到的外部控制端输入的外部控制信号为高电平时，NMOS晶体管Q3的栅极电压被拉高，NMOS晶体管Q3被导通，PMOS晶体管Q2的栅极电压拉低，PMOS晶体管Q2被导通。通过增加电压转换控制模块15减少了由电压转换模块14产生的功耗。
如图6所示，电压转换控制模块15还可以包括NMOS晶体管Q4。
NMOS晶体管Q4的漏极与电源选择模块13的输出端相连，NMOS晶体管Q4的源极与电压转换模块14的输入端相连，NMOS晶体管Q4的栅极与电压转换模块相连。
具体的，NMOS晶体管Q4的栅极与低压差线性稳压器U1的使能端LDO CE相连。
当低压差线性稳压器U1的引脚CE接收到外部控制端输入的外部控制信号为低电平时，NMOS晶体管Q4的栅极电压被拉低，NMOS晶体管Q4被截止，电压转换模块14没有电压输入。电压转换模块14没有产生功耗。
当低压差线性稳压器U1的引脚CE接收到的外部控制端输入的外部控制信号为高电平时，NMOS晶体管Q4的栅极电压被拉高，NMOS晶体管Q4被导通，电压转换模块14有电压输入。
实施例2
本实用新型提供一种基于双电源供电装置，如图7所示，包括电池供电模块21、USB供电模块22和电源管理模块S2；
USB供电模块22的输出端和电池供电模块21的输出端均与电源管理模块S2的输入端相连；
电源管理模块S2，具体用于具体用于在电池供电模块21和USB供电模块22中选择供电模块，当接收到外部控制端输入的外部控制信号时，对选择出的的供电模块提供的电压进行转换。
电源管理模块S2包括电压转换模块23和电源选择模块24。电池供电模块21的输出端与电压转换模块23的输入端相连，USB供电模块22的输出端与电压转换模块23的输入端相连，电压转换模块23的输出端与电源选择模块24的输入端相连,电压转换模块23与外部控制端相连。
电源选择模块24具体用于在电池供电模块21和USB供电模块22中选择供电模块。
电压转换模块23具体用于当接收到外部控制端输入的外部控制信号时，对电源选择模块24选择出的的供电模块提供的电压进行转换。
如图8所示电压转换模块23可以包括低压差线性稳压器U1、电容C1、电容C2、电容C3和电容C4。电源选择模块24可以包括二极管D5、二极管D6、NMOS晶体管Q4和电阻R4。
电压转换模块23具体为：电容C1和电容C2均并联于低压差线性稳压器U1的引脚VDD和引脚GND，电容C4与低压差线性稳压器U1的引脚Vout相连，电容C4的另一端接地，电容C3与电容C4并联；通过低压差线性稳压器U1的引脚CE接收外部控制端的外部控制信号控制电压转换模块23将USB供电模块22 和电池供电模块21输入的电压进行转换。
如图8所示，电源选择模块24具体为：二极管D5和二极管D6的输出端与USB供电模块22的地相连，NMOS晶体管Q4的漏极与电池供电模块21的地相连，NMOS晶体管Q4的栅极与电阻R4的输入端均与二极管D5的输出端相连，电阻R4的另一端接高电平，NMOS晶体管Q4的源极与二极管D6的输出端相连后接地。
当低压差线性稳压器U1的引脚CE接收到外部控制端输入的的外部控制信号为低电平时，低压差线性稳压器U1不工作。
当低压差线性稳压器U1的引脚CE接收到外部控制端输入的的外部控制信号的外部控制信号为高电平时，低压差线性稳压器U1开始工作：
当电池供电模块21和USB供电模块22同时供电时，二极管D6导通，二极管D5被截止，NMOS晶体管Q4的栅极电压被拉低，NMOS晶体管Q4截止，通过电池供电的回路被阻断，本系统只有USB供电模块22进行供电；
当电池供电模块21供电时，二极管D6截止，USB供电模块22通过USB供电的回路被阻断，二极管D5被导通，NMOS晶体管Q4的栅极电压被拉高，NMOS晶体管Q4被导通，本系统通过电池供电模块21进行供电。
优选的，如图9所示，电源管理模块S2还包括:电压转换控制模块25，电压转换控制模块25的输入端与电压转换模块23的输出端相连，电压转换控制模块25的控制端与电压转换模块23相连，电压转换控制模块25的输出端与电源选择模块24的输入端相连；电压转换控制模块25用于控制电压转换模块23是否通电。
参见图10，电压转换控制模块25包括：NMOS晶体管Q5和PMOS晶体管Q6。具体为NMOS晶体管Q5的源极与电源选择模块的输出端相连，NMOS晶体管Q5的漏极接地，NMOS晶体管Q5的栅极与PMOS晶体管Q6的源极相连，PMOS晶体管 Q6的漏极与电压转换模块相连，PMOS晶体管Q6的栅极接地。
具体的，，PMOS晶体管Q6的漏极为电压转换控制模块25的控制端，PMOS晶体管Q6的漏极与电压转换模块的低压差线性稳压器的使能端LDO CE相连。
当低压差线性稳压器U1的引脚CE接收到外部控制端输入的外部控制信号为低电平时，PMOS晶体管Q6被截止，NMOS晶体管Q5的栅极电压被拉低，NMOS晶体管Q5截止，电压转换模块没有构成回路，没有产生功耗。
当低压差线性稳压器U1的引脚CE接收到外部控制端输入的外部控制信号为高电平时，PMOS晶体管Q6导通，NMOS晶体管Q5的栅极电压被拉高，NMOS晶体管Q5导通，电流回路通过GND流向USB地或者电池地。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (12)
1.一种双电源供电装置，其特征在于，包括USB供电模块、电池供电模块和电源管理模块；
所述USB供电模块和所述电池供电模块均与所述电源管理模块相连，所述电源管理模块与外部控制端相连；
所述电源管理模块，用于在电池供电模块和USB供电模块中选择供电模块，当接收到外部控制端输入的外部控制信号时，对选择出的供电模块提供的电压进行转换。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源管理模块包括：电源选择模块和电压转换模块；
所述电池供电模块的输出端和所述USB供电模块的输出端均与所述电源选择模块的输入端相连，所述电源选择模块的输出端与所述电压转换模块的输入端相连，所述电压转换模块与外部控制端相连；
所述电源选择模块用于在电池供电模块和USB供电模块中选择供电模块；
所述电压转换模块用于当接收到外部控制端输入的外部控制信号时，对所述电源选择模块选择出的供电模块提供的电压进行转换。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电源选择模块具体包括：第一PMOS晶体管、第一二极管、第二二极管和第一电阻；
第一PMOS晶体管的漏极与电池供电模块相连，第一二极管输入端和第二二极管的输入端均与USB供电模块相连，第一PMOS晶体管的栅极和第一二极管的输出端均与第一电阻相连，第一电阻的另一端接地，第一PMOS晶体管的源极与第二二极管的输出端相连作为电源选择模块的输出端。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电压转换模块具体包括低压差线性稳压器；所述低压差线性稳压器的使能端与外部控制端相连。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括电压转换控制模块；
所述电压转换控制模块的输入端与电源选择模块的输出端相连，所述电压转换控制模块的输出端与所述电压转换模块的输入端相连；所述电压转换控制模块的控制端和电压转换模块均与外部控制端相连；
所述电压转换控制模块，用于控制电压转换模块是否通电。
6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述电压转换控制模块的控制端和电压转换模块均与外部控制端相连，具体为，所述电压转换控制模块的控制端和低压差线性稳压器的使能端均与外部控制端相连。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电压转换控制模块具体包括：第二PMOS晶体管、第二电阻、第一NMOS晶体管和第三电阻；
第二PMOS晶体管的源极和第二电阻均与电源选择模块相连，第二电阻的另一端与第二PMOS晶体管的栅极相连后与第一NMOS晶体管的漏极相连，第一NMOS晶体管的源极接地，在第一NMOS晶体管的源极与第一NMOS晶体管的栅极并联第三电阻，第二PMOS晶体管的漏极为电压转换控制模块的输出端，第一NMOS晶体管的栅极为所述电压转换控制模块的控制端。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电压转换控制模块具体包括：第二NMOS晶体管；第二NMOS晶体管的漏极与电源选择模块的输出端相连，第二NMOS晶体管的源极与电压转换模块的输入端相连，第二NMOS晶体管的栅极为电压转换控制模块的控制端。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源管理模块包括：电源选择模块和电压转换模块；
所述电池供电模块的输出端和所述USB供电模块的输出端均与所述电压转换模块的输入端相连，所述电压转换模块的输出端与所述电源选择模块的输入 端相连，所述电压转换模块与外部控制端相连；
所述电源选择模块用于在电池供电模块和USB供电模块中选择供电模块；
所述电压转换模块用于当接收到外部控制端输入的外部控制信号时，对所述电源选择模块选择出的的供电模块提供的电压进行转换。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述电源选择模块包括：第三二极管、第四二极管、第三NMOS晶体管和第四电阻；
第三二极管和第四二极管的输出端与USB供电模块的地相连，第三NMOS晶体管的漏极与电池供电模块的地相连，第三NMOS晶体管的栅极和第三二极管的输出端均与第四电阻相连，第四电阻的另一端接高电平，第三NMOS晶体管的源极与第四二极管的输出端相连后接地。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述电源管理模块还包括电压转换控制模块；
所述电压转换控制模块的输入端与电压转换模块的输出端相连，电压转换模块的输出端与电源选择模块的输入端相连，所述电压转换控制模块的控制端和电压转换模块均与外部控制端相连；
所述电压转换控制模块，用于控制电压转换模块是否通电。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述电压转换控制模块具体包括，第四NMOS晶体管和第三PMOS晶体管；
第四NMOS晶体管的源极与电源选择模块的输入端相连，第四NMOS晶体管的漏极与所述电压转换模块的输出端相连，第四NMOS晶体管的栅极与第三PMOS晶体管的源极相连，第三PMOS晶体管的漏极为所述电压转换控制模块的控制端，第三PMOS晶体管的栅极接地。
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