CN207743749U - 电源切换电路及电子装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及设置于电子装置中的电源切换电路，包括供外部电源接入的外部电源接口、供电池电源接入的电池电源接口、将外部电源接口所提供的外部电源转换为适合主机工作的系统电压的电源芯片及切换开关。该电源芯片包括与外部电源接口相连的输入端及与主机工作的等效负载电阻相连的输出端。切换开关包括第一输入端、第二输入端及导通端。该第一输入端与外部电源接口相连，第二输入端与电池电源接口相连，导通端与等效负载电阻相连。当外部电源接口与外部电源相连时，切换开关处于截止状态，第一输入端、第二输入端与导通端之间的电流通路被切断，电源芯片的输入端与输出端处于导通状态使外部电源接口与等效负载电阻之间的电路被导通。

Description

电源切换电路及电子装置

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，具体涉及一种电源切换电路及使用该电源切换电路的电子装置。

背景技术

现有的电子装置如智能手机、电子书、平板电脑、视频或音频播放器等大多有至少两种供电方式，比如电池供电或通过USB接口、市电适配器等外部电源供电。

为了提高电池的使用寿命，有必要减少电池充放电的次数，在有外部电源时，通常会选择外部电源给电子装置供电并同时给电池充电。当外部电源不存在的情况下，则需要使用电池为电子装置供电。由于电子设备在运行过程中不能掉电，因此电子装置需要借助电源切换电路对供电电源做出适当的选择，以保障在外部电源上电的瞬间电池可以瞬间关闭停止供电，在外部电源掉电的瞬间电池可以瞬间打开供电，防止系统新瞬间供电不足关闭。

现有的电源选择方式通常为在电池、外部电源与公共输出端之间加各加一二极管，然后根据电压的高低自动选择供电的电源。由于电池的电压通常为4.2V，USB接口的电压通常为5V，市电适配器的电源电压通常为12V，从而可以根据电压的不同选择电池、USB接口以及市电适配器等电源供电。

然而，由于二极管导通时具有导通降压的作用，故此，上述电源选择方式将缩小电池的可用电量，影响电子装置的待机时间。另外，电子装置在工作时，二极管将损耗一定的电能，所损耗的电能在二极管上将通过发热的形式散发，如此，将导致电子装置过热。

因此，有必要对现有技术中的电源切换电路进行改进。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的实施例公开了一种功率损耗低的电源切换电路及使用该电源切换电路的电子装置，可降低电源切换电路的电能损耗及延迟电子设备的待机时长。

本实用新型实施例所公开的电源切换电路，设置于电子装置中，为所述电子装置选择供电电源，所述电源切换电路包括供外部电源接入的外部电源接口及供电池电源接入的电池电源接口，所述电源切换电路还包括：

一电源芯片，用于将所述外部电源接口所提供的外部电源转换为适合所述主机工作的系统电压，包括输入端与输出端，所述输入端与所述外部电源接口相连，所述输出端与所述电子装置的主机工作的等效负载电阻相连；

一切换开关，包括第一输入端、第二输入端及导通端，所述第一输入端与所述外部电源接口相连，所述第二输入端与所述电池电源接口相连，所述导通端与所述主机工作的等效负载电阻相连；

其中，当所述外部电源接口与外部电源相连时，所述切换开关处于截止状态，所述第一输入端、所述第二输入端与所述导通端之间的电流通路被切断，所述电源芯片的输入端与输出端处于导通状态使所述外部电源接口与所述主机工作的等效负载电阻之间的电路被导通。

在一些实施例中，所述切换开关包括低电平导通开关、第一高电平导通开关及第二高电平导通开关。

在一些实施例中，所述低电平导通开关为PMOS管，所述第一高电平导通开关及所述第二高电平导通开关为NPN型三极管。

在一些实施例中，所述第一NPN型三极管的基极对应所述第一输入端，通过第一偏置电阻形成与所述外部电源接口相连；所述第一NPN型三极管的集电极与所述电池电源开关相连；所述第一NPN型三极管的发射极接地；所述PMOS管的源极对应所述切换开关的第二输入端，所述PMOS管的漏极对应所述切换开关的导通端，所述PMOS管的栅极分为两路，其中一路通过第一下拉电阻与所述外部电源接口相连；另一路与所述第二NPN型三极管的集电极相连；所述第二NPN型三极管的基极与所述电池电源接口相连；所述第二NPN型三极管的发射极接地。

在一些实施例中，所述第一NPN型三极管的集电极通过第一上拉电阻与所述电池电源接口相连，所述第二NPN型三极管的基极通过第二偏置电阻与所述第一上拉电阻相连，所述第二NPN型三极管的基极与发射极之间设有第三下拉电阻。

在一些实施例中，所述电源切换电路还包括电压调节电阻，所述电压调节电阻的一端与所述第一上拉电阻相连，另一端接地。

在一些实施例中，所述外部电源接口为USB接口或外部电源适配器接口。

此外，本实用新型还提供了一种包括上述电源切换电路的电子装置。

本实用新型实施例中的电源切换电路及电子装置通过采用MOS管作为电源切换电路，由于其导通电阻极其小，故此，该电源切换电路的几乎无功耗损失。另外，该MOS管通过两个三极管作为栅极的控制电路，可瞬间完成 MOS管的导通与关闭，满足电源切换的快速响应。此外，该电路还同时提供了对电池的低电保护，可防止电池低电时继续放电导致的电池损坏的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施方式中的电源切换电路的示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

请参见图1，所示为本实用新型一实施例中的电源切换电路的电路结构示意图。该电源切换电路设置于电子装置中为所述电子装置选择供电电源，即将电子装置的系统电源切换至外部电源或电子装置内部的电池电源。其中，该电子装置可以为手机、个人数字助理、MP3等终端设备。

如图1所示，该电源切换电路100，设置于电子装置(图未示)中，为所述电子装置选择供电电源。所述电子装置包括一电池(图未示)及与所述电池电连接的电池电源接口20。所属电池电源接口20用于将所述电池的电源接入(输入)给所述电子装置的主机，并未主机提供工作所需的系统电压或电流。

所述电源切换电路100包括一电源芯片10、切换开关20、电池电源接口 30及外部电源接口40。其中，所述外部电源接口40用于将外部电源接入到电子装置中，并为电子装置的主机工作提供必要的系统电压或电流。在一具体的实施方式中，所述外部电源接口40为USB接口、市电适配器接口、 IEEE1394接口等。

所述电源芯片10用于将所述外部电源接口所提供的外部电源转换为适合所述主机工作的系统电压，包括输入端11、输出端12及接地端13。所述输入端11与所述外部电源接口40相连，所述输出端12与所述电子装置的主机工作的等效负载电阻电阻R8相连。在本实施方式中，所述电源芯片10为单向导通管或单向导通开关。在另一实施方式中，所述电源芯片10为二极管。

所述切换开关20，包括第一输入端21、第二输入端22及导通端23。所述第一输入端21与所述外部电源接口40相连，所述第二输入端22与所述电池电源接口30相连，所述导通端23与所述主机工作的等效负载电阻R8相连。

在本实用新型的实施方式中，当所述外部电源接口40与一外部电源相连时，所述切换开关20处于截止状态，所述第一输入端21、所述第二输入端 22与所述导通端23之间的电流通路被切断，所述电源芯片10的输入端11与输出端12处于导通状态使所述外部电源接口40与所述主机工作的等效负载电阻R8之间的电路被导通。如此，外部电源可通过外部电源接口40为电子装置提供必要的工作电源或电流。也即，电源切换电路100选择外部电源给所述电子装置供电。

在本实施方式中，所述切换开关100包括一低电平导通开关Q3、第一高电平导通开关Q1及第二高电平导通开关Q2。具体的，所述低电平导通开关 Q3为PMOS管，所述第一高电平导通开关Q1及所述第二高电平导通开关Q3 为NPN型三极管。

所述第一NPN型三极管Q1的基极b1对应所述第一输入端21，通过第一偏置电阻R1形成与所述外部电源接口40相连；所述第一NPN型三极管 Q1的集电极c1与所述电池电源开关30相连；所述第一NPN型三极管Q1的发射极e1接地。所述PMOS管Q3的源极S对应所述切换开关20的第二输入端22，所述PMOS管Q3的漏极D对应所述切换开关20的导通端23，所述PMOS管Q3的栅极G分为两路，其中一路通过第一下拉电阻R7与所述外部电源接口40相连；另一路与所述第二NPN型三极管Q2的集电极c2相连；所述第二NPN型三极管Q2的基极b2与所述电池电源接口30相连；所述第二NPN型三极管Q2的发射极e2接地。

在一些实施例中，所述第一NPN型三极管Q1的集电极c1通过第一上拉电阻R3与所述电池电源接口30相连，所述第二NPN型三极管Q2的基极b2 通过所述第二偏置电阻R4与所述第一上拉电阻R3相连，所述第二NPN型三极管Q2的基极b2与发射极e2之间设有第三下拉电阻R6。

在一些实施例中，所述电源切换电路100还包括一电压调节电阻R5。所述电压调节电阻R5的一端与所述第一上拉电阻R3相连，另一端接地。

在本实用新型的实施方式中，所述第一下拉电阻R7为10K欧姆，第一上拉电阻R3为10k欧姆，所述第二偏置电阻R4为5.6k欧姆；所述第三下拉电阻R6为6.8K欧姆，所述电压调节电阻R5为5.6K欧姆。

下面再结合图1详细说明本实用新型所提供的电源切换电路100的工作过程。

当外部电源接口40连接有一外部电源时，也即外部电源接口40能给电子装置提供5V或大于5V的电压，第一NPN型三极管Q1导通。第一NPN 型三极管Q1导通时，PMOS管Q3的栅极G通过第一下拉电阻R7从外部电源接口40获得一高电平，从而所述PMOS管Q3处于截止状态。当所述PMOS 管Q3处于截止状态时，所述第二NPN型三极管Q2处于截止状态。当所述外部电源接口40能给电子装置提供5V或大于5V的电压时，所述电源芯片 10的输入端11与输出端12处于导通状态，如此，所述电源切换电路100选择外部电源接口40通过电源芯片10给电子装置的系统工作的负责电阻R8供电。

此外，由于PMOS管Q3内部有反向二极管存在，故此，当电池电压低于3.4V时，PMOS管Q3会反向导通，此时MOS管反向导通产生小电流为电池充电。锂电池特性为在3.6V以下充电时，只需要很小的电流很快会冲至3.6V 随后充电电流加大。因此，此时PMOS管33导通会很快会以很小的电路将电池的电压提高至高于3.4V，而不会对电池造成损坏，可提高电池的使用安全。

当外部电源接口40与外部电源的连接断开时即此时电池电源接头30通过电池为所述电子装置的主机系统供电时，该电池电压经下拉电阻R7与第二偏置电阻R4的分压作用于第二NPN型三极管Q2的基极b2。若电池电压大于3.4V时，第二NPN型三极管Q2的基极b2电压大于0.5V，第二NPN型三极管Q2导通。当第二NPN型三极管Q2导通时，PMOS管Q3的栅极G的电压会被拉低位于低电平，此时，PMOS管Q3导通，并为电子装置的主机工作供电。

此外，随电池供电时间加长，电池电压会缓慢下降，当电池电压低于3.4V 时，所述第二NPN型三极管Q2的基极b2de电压低于0.5V,此时，所述第二NPN型三极管Q2断开，当所述第二NPN型三极管Q2断开时，所述PMOS 管Q3处于截止，所述电池停止供电并进入低电保护状态。

相对于现有技术，本实用新型所提供的电源切换电路及电子装置通过采用MOS管作为电源切换电路，由于其导通电阻极其小，故此，该电源切换电路的几乎无功耗损失。另外，该MOS管通过两个三极管作为栅极的控制电路，可瞬间完成MOS管的导通与关闭，满足电源切换的快速响应。此外，该电路还同时提供了对电池的低电保护，可防止电池低电时继续放电导致的电池损坏的问题。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (8)

1.一种电源切换电路，设置于电子装置中，为所述电子装置选择供电电源，所述电源切换电路包括供外部电源接入的外部电源接口及供电池电源接入的电池电源接口，其特征在于，所述电源切换电路还包括：

一电源芯片，用于将所述外部电源接口所提供的外部电源转换为适合主机工作的系统电压，包括输入端与输出端，所述输入端与所述外部电源接口相连，所述输出端与所述电子装置的主机工作的等效负载电阻相连；

一切换开关，包括第一输入端、第二输入端及导通端，所述第一输入端与所述外部电源接口相连，所述第二输入端与所述电池电源接口相连，所述导通端与所述主机工作的等效负载电阻相连；

其中，当所述外部电源接口与外部电源相连时，所述切换开关处于截止状态，所述第一输入端、所述第二输入端与所述导通端之间的电流通路被切断，所述电源芯片的输入端与输出端处于导通状态使所述外部电源接口与所述主机工作的等效负载电阻之间的电路被导通。

2.如权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述切换开关包括低电平导通开关、第一高电平导通开关及第二高电平导通开关。

3.如权利要求2所述的电源切换电路，其特征在于，所述低电平导通开关为PMOS管，所述第一高电平导通开关及所述第二高电平导通开关为NPN型三极管。

4.如权利要求3所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一NPN型三极管的基极对应所述第一输入端，通过第一偏置电阻形成与所述外部电源接口相连；所述第一NPN型三极管的集电极与所述电池电源接口相连；所述第一NPN型三极管的发射极接地；所述PMOS管的源极对应所述切换开关的第二输入端，所述PMOS管的漏极对应所述切换开关的导通端，所述PMOS管的栅极分为两路，其中一路通过第一下拉电阻与所述外部电源接口相连；另一路与所述第二NPN型三极管的集电极相连；所述第二NPN型三极管的基极与所述电池电源接口相连；所述第二NPN型三极管的发射极接地。

5.如权利要求4所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一NPN型三极管的集电极通过第一上拉电阻与所述电池电源接口相连，所述第二NPN型三极管的基极通过第二偏置电阻与所述第一上拉电阻相连，所述第二NPN型三极管的基极与发射极之间设有第三下拉电阻。

6.如权利要求5所述的电源切换电路，其特征在于，还包括电压调节电阻，所述电压调节电阻的一端与所述第一上拉电阻相连，另一端接地。

7.如权利要求5所述的电源切换电路，其特征在于，所述外部电源接口为USB接口或外部电源适配器接口。

8.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的电源切换电路。