CN215956097U

CN215956097U - 一种电源切换电路

Info

Publication number: CN215956097U
Application number: CN202121530700.3U
Authority: CN
Inventors: 李立; 邓锋; 杨磊
Original assignee: Zhaoxun Hengda Technology Co ltd
Current assignee: Zhaoxun Hengda Technology Co ltd
Priority date: 2021-07-06
Filing date: 2021-07-06
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2031-07-06

Abstract

本实用新型公开了一种电源切换电路，包括至少两个电源输入端口、一个电源输出端口、衬底电压电路，与电源输入端口相同数量的场效应管；每个电源输入端口各自对应连接一个场效应管的漏极，所有场效应管的源极都与电源输出端口相连；衬底电压电路与每个电源输入端口分别相连，与每个场效应管的衬底相连，用于筛选第一最高电压，并将第一最高电压输出给每个场效应管的衬底；预定的场效应管的栅极与衬底电压电路相连；除预定的场效应管以外，每个场效应管的栅极分别与各自的源极相连。本实用新型提供的电源切换电路具有更高的集成度，特别适合在集成电路芯片中使用。

Description

一种电源切换电路

技术领域

本实用新型涉及一种电源切换电路，属于电子技术领域。

背景技术

实际应用中，经常会出现需要多个电源切换供电的情况。例如，笔记本电脑的主板为了保证BIOS(Basic Input Output System，基本输入输出系统)不会在断电时丢失，在未接外接电源且锂电池耗尽时，用银锌电池供电；若锂电池有电，但未接外接电源时，切换成可重复充电的锂电池为主板供电；若接入外接电源，则主板切换成外接电源供电。

现有技术中，电源切换电路需要占据一定电路板空间，这样会降低整个电路的集成度。如何提高电源切换电路的集成度，仍然是本领域需要解决的技术问题之一。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种集成度更高的电源切换电路。

为实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

一种电源切换电路，包括至少两个电源输入端口、一个电源输出端口、衬底电压电路，与所述电源输入端口相同数量的P型场效应管；

每个所述电源输入端口各自对应连接一个所述P型场效应管的漏极，所有所述P型场效应管的源极都与所述电源输出端口相连；

所述衬底电压电路与每个所述电源输入端口分别相连，与每个所述P型场效应管的衬底相连，用于筛选所有电源输入端口输入的第一最高电压，并将所述第一最高电压输出给每个所述P型场效应管的衬底；

预定的P型场效应管的栅极与所述衬底电压电路相连；除预定的 P型场效应管以外，每个所述P型场效应管的栅极分别与各自的源极相连。

其中较优地，若所述电源输入端口的总数为两个，则预定的P型场效应管的栅极与预定的P型场效应管的漏极连接之外的另一个电源输入端口和相连。

其中较优地，若所述电源输入端口的总数大于两个，则所述衬底电压电路还用于筛选出除预定的P型场效应管对应连接的电源输入端口之外的其余所有电源输入端口输入的第二最高电压，并将所述第二最高电压输出给预定的P型场效应管的栅极。

其中较优地，所述衬底电压电路包括至少一个子电路；每个所述子电路包括三个P型场效应管和三个端口；其中，

三个P型场效应管分别为第一P型场效应管、第二P型场效应管和第三P型场效应管，三个端口分别为第一端口、第二端口和第三端口；

所述第一端口与所述第一P型场效应管的漏极、所述第二P型场效应管的漏极和所述第三P型场效应管的漏极相连，所述第二端口与所述第二P型场效应管的栅极和所述第三P型场效应管的漏极相连，所述第三端口与所述第三端口与所述第一P型场效应管的衬底、所述第一P型场效应管的源极、所述第一P型场效应管的栅极、所述第二 P型场效应管的衬底、所述第二P型场效应管的源极、所述第三P型场效应管的衬底、第三P型场效应管的源极相连。

其中较优地，所述电源输入端口包括第一电源输入端口，第二电源输入端口；所述衬底电压电路包括第二子电路和第三子电路；与所述电源输入端口相同数量的P型场效应管为第四P型场效应管和第五 P型场效应管，预定的P型场效应管为所述第四P型场效应管。

其中较优地，第一子电路的第三端口与所述第四P型场效应管的衬底、所述第五P型场效应管的衬底相连；所述第一子电路的第一端口与所述第一电源输入端口相连，所述第一子电路的第二端口与所述第二电源输入端口相连。

其中较优地，所述电源输入端口包括第三电源输入端口，第四电源输入端口和第五电源输入端口；所述衬底电压电路包括第二子电路和第三子电路，所述与所述电源输入端口相同数量的P型场效应管为第六P型场效应管、第七P型场效应管、第八P型场效应管，预定的 P型场效应管为所述第六P型场效应管。

其中较优地，所述第二子电路的第一端口与所述第二电源输入端口相连，所述第三子电路的第一端口与所述第三电源输入端口相连，所述第三子电路的第二端口与所述第四电源输入端口相连；所述第二子电路的第三端口与所述第六P型场效应管的衬底、所述第七P型场效应管的衬底、所述第八P型场效应管的衬底相连；所述第三子电路的第三端口与所述第六P型场效应管的栅极相连。

其中较优地，所述第二子电路的第二端口与所述第三子电路的第三端口相连。

与现有技术相比较，本实用新型所提供的电源切换电路具有更高的集成度，特别适合在集成电路芯片中使用。其中的衬底电压电路能够在两个输入的电压中选取较高的输出，因而能够用于提供衬底电压，使衬底电压高于或等于输入到场效应管的漏极的电压，更好地防止漏电。

附图说明

图1(a)为本实用新型实施例提供的包含两个电源输入端口的电源切换电路的原理图；

图1(b)本实用新型实施例提供的包含多于两个电源输入端口的电源切换电路的原理图；

图2为本实用新型实施例二提供的包含一个子电路的衬底电压电路的原理图；

图3为本实用新型实施例三提供的电源切换电路的原理图；

图4为本实用新型实施例四提供的电源切换电路的原理图；

图5为本实用新型实施例五提供的电源切换电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术内容进行详细具体的说明。

＜第一实施例>

图1(a)为本实用新型实施例提供的包含两个电源输入端口的电源切换电路的原理图，当电源输入端口的总数等于2时，预定的P型场效应管(也称为NPN型场效应管或者场效应管)G1的栅极电压由该 P型场效应管G1的漏极连接之外的另一个电源输入端口输入的电压(例如锂电池电源B的电压，锂电池电源B的电压大于备用电池电源 A的电压)决定。这样若锂电池电源B没电，预定的P型场效应管G1 的栅极电压接近0，则该P型场效应管G1导通，备用电池电源A与电源输出端口相连，整个电源切换电路切换到备用电池A供电。若锂电池电源B有电，预定的P型场效应管G1会断开备用电池A与电源输出端口之间的联系，备用电池A不供电。另一个电源输入端口输入的电压(即锂电池电源B的电压)大于与之相连的场效应管G2(该场效应管的栅极与源极相连，相当于一个性能较好的二极管)的PN结的电压，场效应管G2导通，锂电池电源B与电源输出端口相连，锂电池电源B 供电。

图1(b)本实用新型实施例提供的包含多于两个电源输入端口的电源切换电路的原理图。当电源输入端口的总数大于2时，例如电源输入端口是3个，分别连接备用电池电源A，锂电池电源B和外接电源C，备用电池电源A连接预定的P型场效应管G1的漏极，锂电池电源B连接P型场效应管G2的漏极，外接电源C连接P型场效应管G3 的漏极，P型场效应管G2的源极与栅极相连，P型场效应管G3的源极与栅极相连，P型场效应管G2和P型场效应管G3都相当于性能较好的二极管。

衬底电压电路确定锂电池电源B的电压高还是外接电源C的电压高，将较高的电压(即第二最高电压)输出到预定的P型场效应管G1 的栅极。若锂电池电源B没电，且外接电源也没电，则输出到预定的 P型场效应管G1的栅极的第二最高电压接近0，整个电源切换电路切换到备用电池A供电，理由与上文中的理由相同。其他情况，都不是备用电池A供电，若锂电池电源B的电压高于外接电源C的电压，则 P型场效应管G2导通，P型场效应管G3断开，锂电池电源B供电；反之，P型场效应管G2断开，P型场效应管G3导通，外接电源C供电。若锂电池电源B的电压与外接电源C的电压相等，则P型场效应管G2 和P型场效应管G3均导通，锂电池电源B与外接电源C共同供电。

上述衬底电压电路通常具有两个功能：

功能一：确定出所有电源输入端口输入的最大电压(即第一最高电压)，并用该电压给所有的场效应管供电。这样可以防止出现某个电源输入端口在场效应管的漏极输入的电压比该场效应管的衬底的电压高的情况，避免出现漏电的问题。

功能二：若电源输入端口的数量大于2，还可以用于确定第二最高电压，以便用第二电压控制预定的P型场效应管的栅极。当然，若电源输入端口的数量等于2，直接用另外的电源控制预定的P型场效应管的栅极即可，无需另行确定第二最高电压。

需要说明的是，上述电源输入端口和电源输出端口可以是集成电路芯片的某个引脚。用于连接电源输入端口的电源通常有几个类型，可充电电池，银锌电池，外接电源等。多个电源输入的电压通常是不同的，例如银锌电池的电压＜可充电电池＜外接电压。预定的P型场效应管所连接的电源输入端口，通常用于连接不可充电的备用电池(例如银锌电池)。是否利用备用电池供电，由预定的P型场效应管的栅极电压决定。

＜第二实施例>

图2为本实用新型实施例二提供的一种包含一个子电路的衬底电压电路的原理图。具体地说，第一端口输入电压1，第二端口输入电压2，若电压1＜电压2，则第三P型场效应管导通，第二P型场效应管断开，第三端口与第二端口相连，第三端口输出较高的电压2；反之，第三P型场效应管断开，第二P型场效应管导通，第三端口输出较高的电压1。因此，子电路可以从输入的两个电源中选择电压较高的输出。另外，当电压1接近电压2时(通常是瞬态，之后电压2会稳定的大于电压1)，由于第二P型场效应管和第三P型场效应管导通或断开的情况不定，第三端口输出的电压不定，这时第一P型场效应管可以稳定导通，控制第三端口输出电压1。

本实施例提供了一种能够应用于芯片的电源切换电路的衬底电压电路。该衬底电压电路能够在两个输入的电压中选取较高的输出，因而能够用于提供衬底电压，使衬底电压高于或等于输入到场效应管的漏极的电压，更好地防止漏电。

＜第三实施例>

图3为本实用新型实施例三提供的电源切换电路的原理图。其中，第一子电路能够选取第一端口连接的第一电源输入端口和第二端口连接的第二电源输入端口中电压较高的，输出到第三端口。第三端口提供了第四P型场效应管的衬底、第五P型场效应管的衬底的衬底电压，能够防止第四P型场效应管和第五P型场效应管漏电。

本实施例提供的电源切换电路，用于在两个电源之间实现切换，具有更高的集成度，特别适合在集成电路芯片中使用。

＜第四实施例>

图4为本实用新型实施例四提供的电源切换电路的原理图。其中，第二子电路用于确定第三电源输入端口和第四电源端口中输入的较高电压，输出到第一子电路，第一子电路将较高电压与第二输入端口的电压相比较，确定第二电源输入端口、第三电源输入端口和第四电源输入端口中最高的电压，输出到场效应管的漏极，防止场效应管漏电。另外，第三子电路还用于把较高电压输出到预定的P型场效应管的栅极，用于控制该P型场效应管的通断。

＜第五实施例>

图5为本实用新型实施例五提供的电源切换电路的原理图。其中，该电源切换电路有N个(N>3)电源输入端口(图5中V1～VN)，一个电源输出端口(VOUT)，N个P型场效应管(M1～MN，其中M1为预定的P型场效应管)衬底电压电路包括N-1个子电路(每个子电路包括三个P型场效应管，例如输入M1和M2之间的子电路包含MS 1～MS3)。最右端的子电路确定最右端两个电源输入端口中，哪个电压较高，并把较高的电压向左边传送，经过一级一级的比较，最终能够确定出N 个电源输入端口中，哪个电压最高，将最高电压作为与电源输入端口相连的P型场效应管的衬底电压，防止漏电(为了让附图更加清晰，图5中省去每个P型场效应管的衬底以及衬底与其他器件的连接线)。将确定除了预定的P型场效应管之外所有电压输入端口输入的最高电压输出到预定的P型场效应管的栅极。

上面对本实用新型所提供的电源切换电路进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本实用新型实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本实用新型专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims

1.一种电源切换电路，其特征在于包括至少两个电源输入端口、一个电源输出端口、衬底电压电路，与所述电源输入端口相同数量的P型场效应管；

预定的P型场效应管的栅极与所述衬底电压电路相连；除预定的P型场效应管以外，每个所述P型场效应管的栅极分别与各自的源极相连。

2.如权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于：

若所述电源输入端口的总数为两个，则预定的P型场效应管的栅极与预定的P型场效应管的漏极连接之外的另一个电源输入端口和相连。

3.如权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于：

若所述电源输入端口的总数大于两个，则所述衬底电压电路还用于筛选出除预定的P型场效应管对应连接的电源输入端口之外的其余所有电源输入端口输入的第二最高电压，并将所述第二最高电压输出给预定的P型场效应管的栅极。

4.如权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于：

所述衬底电压电路包括至少一个子电路；每个所述子电路包括三个P型场效应管和三个端口；其中，

所述第一端口与所述第一P型场效应管的漏极、所述第二P型场效应管的漏极和所述第三P型场效应管的漏极相连，所述第二端口与所述第二P型场效应管的栅极和所述第三P型场效应管的漏极相连，所述第三端口与所述第三端口与所述第一P型场效应管的衬底、所述第一P型场效应管的源极、所述第一P型场效应管的栅极、所述第二P型场效应管的衬底、所述第二P型场效应管的源极、所述第三P型场效应管的衬底、第三P型场效应管的源极相连。

5.如权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于：

所述电源输入端口包括第一电源输入端口，第二电源输入端口；所述衬底电压电路包括第二子电路和第三子电路；与所述电源输入端口相同数量的P型场效应管为第四P型场效应管和第五P型场效应管，预定的P型场效应管为所述第四P型场效应管。

6.如权利要求5所述的电源切换电路，其特征在于：

第一子电路的第三端口与所述第四P型场效应管的衬底、所述第五P型场效应管的衬底相连；所述第一子电路的第一端口与所述第一电源输入端口相连，所述第一子电路的第二端口与所述第二电源输入端口相连。

7.如权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于：

所述电源输入端口包括第三电源输入端口，第四电源输入端口和第五电源输入端口；所述衬底电压电路包括第二子电路和第三子电路，所述与所述电源输入端口相同数量的P型场效应管为第六P型场效应管、第七P型场效应管、第八P型场效应管，预定的P型场效应管为所述第六P型场效应管。

8.如权利要求7所述的电源切换电路，其特征在于：

所述第二子电路的第一端口与第二电源输入端口相连，所述第三子电路的第一端口与所述第三电源输入端口相连，所述第三子电路的第二端口与所述第四电源输入端口相连；所述第二子电路的第三端口与所述第六P型场效应管的衬底、所述第七P型场效应管的衬底、所述第八P型场效应管的衬底相连；所述第三子电路的第三端口与所述第六P型场效应管的栅极相连。

9.如权利要求8所述的电源切换电路，其特征在于：

所述第二子电路的第二端口与所述第三子电路的第三端口相连。