CN218124369U - 一种供电切换电路及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及充电技术领域，公开了一种供电切换电路及用电装置，该电路包括：包括充电单元、供电单元和储电单元；所述充电单元的输入端用于与外接电源电连接，所述充电单元的输出端与所述储电单元电连接；所述供电单元包括二极管和场效应管；所述二极管的正极用于与所述外接电源电连接，所述二极管的负极用于与外部用电设备电连接；所述场效应管的漏极与所述储电单元电连接，所述场效应管的栅极与所述二极管的正极电连接，所述场效应管的源极用于与所述外部用电设备电连接。通过上述电路，本申请实施例解决了由于电子设备内部功耗较高，当电池给设备供电时，导致设备由于供电不足而工作异常的问题。

Description

一种供电切换电路及用电装置

技术领域

本申请实施例涉及充电技术领域，具体涉及一种供电切换电路及用电装置。

背景技术

随着CMOS技术不断向深亚微米发展，高度集成的电路同电池续航能力方面的显著进步共同迎来了消费类电子设备的新时代，并开创了无限的可能性。要实现高度集成，就需要我们采用先进的电源与系统管理技术在更小型的封装中处理更高的电流以及更低的系统电压，这进一步加大了对散热管理的要求。随着越来越多的系统实现了便携性，电池供电的重要性也日益提高。

现在电子设备越来越小巧轻便，为了方便移动使用，这类设备大多内置了电池。目前，在给内置电池的电子设备供电的方式中，由于电子设备内部功耗较高，当电池给设备供电时，导致设备由于供电不足而工作异常。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种供电切换电路及用电装置，用于解决现有技术中存在的上述的问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种供电切换电路，所述电路包括：

包括充电单元、供电单元和储电单元；

所述充电单元的输入端用于与外接电源电连接，所述充电单元的输出端与所述储电单元电连接；所述供电单元包括二极管和场效应管；所述二极管的正极用于与所述外接电源电连接，所述二极管的负极用于与外部用电设备电连接；所述场效应管的漏极与所述储电单元电连接，所述场效应管的栅极与所述二极管的正极电连接，所述场效应管的源极用于与所述外部用电设备电连接；

当外接电源接入时，所述充电单元向所述储电单元充电；所述二极管导通，用于向所述外部用电设备供电；所述场效应管处于截止状态；当外接电源断开时，所述二极管处于截止状态；所述储电单元向所述场效应管的漏极放电，使所述场效应管处于导通状态，向所述外部用电设备供电。

在一种可选的方式中，所述充电单元包括充电管理芯片和限流电阻；所述充电管理芯片的输入端用于与所述外接电源电连接；所述充电管理芯片的输出端与所述储电单元电连接；所述限流电阻与所述充电管理芯片的电流设定端电连接，用于对所述充电管理芯片的输出端的输出电流进行调节。

在一种可选的方式中，所述充电单元还包括第一滤波电容；所述第一滤波电容用于与所述充电管理芯片的输入端电连接。

在一种可选的方式中，所述充电单元还包括第二滤波电容；所述第二滤波电容用于与所述充电管理芯片的输出端电连接。

在一种可选的方式中，所述供电单元还包括寄生二极管；所述寄生二极管的正极与所述场效应管的漏极电连接，所述寄生二极管的负极与所述场效应管的源极电连接。

在一种可选的方式中，所述供电单元还包括第一降压电阻和第二降压电阻；所述第一降压电阻用于与外接电源电连接；所述第二降压电阻一端与所述二极管的正极电连接，所述第二降压电阻另一端与所述场效应管的栅极电连接。

在一种可选的方式中，所述供电单元还包括第三滤波电容；所述第三滤波电容用于与所述二极管的负极电连接。

在一种可选的方式中，所述供电单元还包括第四滤波电容；所述第四滤波电容用于与所述外部用电设备电连接。

在一种可选的方式中，所述储电单元为锂离子电池。

根据本申请实施例的另一方面，提供了一种用电装置，该装置包括上述实施例中提供的一种的供电切换电路。

本申请实施例通过把给设备供电与给电池充电分为两条支路，实现外接电源给外部用电设备供电的同时可以给电池充电。当外部电源接入时，外部电源通过二极管给设备供电，同时，通过充电管理芯片给电池充电；当外部电源断开时，电池通过场效应管给设备供电。通过采用上述供电切换电路，把给设备供电与给电池充电分开，同时，通过场效应管来控制向电池充电和电池对外放电之间的切换，降低了电子设备内部的能量损耗，解决了设备供电不足的问题，保证设备的正常工作。

上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

附图仅用于示出实施方式，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本申请实施例提供的供电切换电路的结构框图；

图2示出了本申请实施例提供的供电切换电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。

消费类电子产品，是通常在私人住宅中用于日常使用的电子设备。消费类电子产品包括用于娱乐、通信和娱乐的设备。随着科技的发展，消费类电子产品包括新兴消费电子产品和智能互联互通消费电子产品。其中，新兴消费电子产品包括数码相机、手机、随身听、家用游戏机、台式电脑等比较便捷的，顺应一定的娱乐时尚需求下产生的消费电子产品。智能互联互通消费电子产品包括智能手机、智能家居、智能安防、智能可穿戴设备、智能平板、智能车载电子产品等。

电子设备型号不同，标准不同，供电方式都多少都会有些差异，依据常见的电子设备供电方式大概可以分为两大类：直接供电和电池供电。为了方便移动使用，电子设备大多内置了电池，根据内置电池是否可更换使用，将电池供电方式分为电池可更换和电池不可更换两种情况。随着密度提升与重量下降的电池的推出，电子设备厂商在设计和制造时开始采用不可替换电池。这类设备在电池电量充足时，可以不使用电源供应器，直接使用内置电池供电。

目前，给内置电池的电子设备供电包括通过外部电源给设备供电和通过内部电池给设备供电这两种方式，本申请人发现，目前缺少一种有效的能够在对内部电池进行充电的同时，也能够对电子设备进行供电的方案，特别是当电池给设备供电时，当电池电量低时，由于电子设备内部功耗过大，造成能量的损耗，更进一步导致设备无法得到有效的供电，从而导致电子设备工作异常。

在本实用新型的实施例中，针对上述问题，本申请人在供电电路中把给设备供电与给电池充电分为两条支路，即在电子设备外接外部电源时，外部电源给设备供电，同时外部电源给内置电池充电。当外部电源接入时，外部电源通过二极管给设备供电，同时，通过充电管理芯片给电池充电；当外部电源断开时，电池通过场效应管给设备供电。通过采用上述供电切换电路，把给设备供电与给电池充电分开，同时，通过场效应管来控制向电池充电和电池对外放电之间的切换，大大降低了电子设备内部的能量损耗，解决了设备供电不足的问题，保证设备的正常工作。

本实用新型的提供的供电切换电路可以但不限于用于笔记本电脑、蓝牙耳机、手机、平板和手环等消费类电子产品。可以使用具备本申请公开的供电切换电路、用电装置，这样外部电源接入时，给设备进行供电的同时，可以给电池进行充电；外部电源断开时，电池通过场效应管给设备供电。通过上述供电切换电路，就可以有效解决由于内部能量损耗，导致设备供电不足的问题，保证设备的正常工作。

为了解决在外接电源对电子设备供电的同时，能够方便的对内部电池进行充电，同时，方便内部电池在充电和对外供电之间的切换，降低内部能量损耗，本申请实施例提出了一种供电切换电路。

图1示出了本申请实施例提供的供电切换电路的结构框图，如图1所示，供电切换电路100包括充电单元200、供电单元300和储电单元400。充电单元200的输入端用于与外接电源10电连接，充电单元200的输出端与储电单元400电连接；供电单元300包括二极管301和场效应管302；二极管301的正极用于与所述外接电源10电连接，二极管301的负极用于与外部用电设备20电连接；场效应管302的漏极与储电单元400电连接，场效应管302的栅极与二极管301的正极电连接，场效应管302的源极用于与外部用电设备20电连接。

在本申请实施例中，外接电源10可以为USB电源、适配器电源等，储电单元400可以为锂电池、锂离子电池等二次充电电池，本申请实施例对此不作特殊限制。其中，充电单元200的输入端与外接电源10连接，输出端与储电单元400的充电端相连接，当外接电源10通电时，通过充电单元200对储电单元400进行充电。所述充电单元200的输出端与场效应管302的漏极连接，通过充电单元200的输出端对场效应管302的通断进行控制。

二极管301的正极与外接电源10和场效应管302的栅极连接，负极与外部用电设备20和场效应管302的源极连接，在外接电源10接入时，可以通过充电单元200给储电单元400充电，同时又通过二极管301给外部用电设备20供电。

当外接电源10接入时，外接电源10通过利用二极管301的正向导电性给外部用电设备20供电。与此同时，由于外接电源给场效应管302的栅极提供高电平，使场效应管302的漏极与源极处于截止状态，储电单元400的供电端与外部与用电设备之间被场效应管302断开，不能通过场效应管302给外部用电设备20供电，而是外接电源通过充电单元200向储电单元400充电，通过充电单元200可以调节外接电源10对储电单元400的充电电流。通过对场效应管302的控制，可以实现通过外接电源一边对外部与用电设备供电，一边对储电单元400进行充电，由于在对储电单元400进行充电时，储电单元400与外部用电设备20之间的连接是断开的，因此，外接电源10对外部用电设备20的供电与外接电源对储电单元400的充电之间可以互不干扰。

当外接电源10断开时，此时，二极管301处于截止状态，外接电源10无法对外部用电设备20供电。同时，由于场效应管302的栅极处于低电平，使场效应管302处于导通状态，因此，储电单元400处于放电状态，可以通过场效应管302给外部用电设备20供电。

可以理解的是场效应管302不仅限于上面的描述，也可以是其它具有相同控制效果的装置，本申请实施例对此不作特殊限制。通过上述方式，外接电源给外部用电设备供电的同时可以给储电单元充电，并且，由于场效应管是电压控制型器件，不向信号源索取电流，有很高的输入电阻，而且噪声小、功耗低、热稳定性好，当储电单元400通过场效应管302给外部用电设备20供电时，能量损耗低，保证了外部用电设备20的正常供电，避免了设备工作异常的问题。

图2示出了本申请实施例提供的供电切换电路的电路原理图，如图2所示。

为了实现对电池充电的管理，根据本申请的一些实施例，可选地，充电单元200包括充电管理芯片201和限流电阻202；充电管理芯片201的输入端与外接电源10电连接；充电管理芯片201的输出端与储电单元400电连接；限流电阻202与充电管理芯片201的电流设定端电连接，用于对充电管理芯片201的输出端的输出电流进行调节。

本申请实施例中，充电管理芯片201可以为线性充电器，也可以是其它具有电流调节的充电装置，本申请实施例对此不作特殊限制。其中，充电管理芯片201的输入端与外接电源10连接，输出端与储电单元400的正极连接；充电管理芯片201的电流设定端电与限流电阻202的一端连接。

当外接电源10通过充电管理芯片201对储电单元400进行充电时，通过限流电阻202对充电电流进行设定，即限流电阻202可以对充电管理芯片201输出端的输出电流进行调节，通过这种方式，可以实现对电池进行预充、恒电流和恒电压的充电模式。同时，充电管理芯片201可以对输出端的电压进行监控，根据该电压可以确定是否对电池进行充电，由此可以避免对电池进行反复充电，有效延长电池的使用寿命。

为了保证充电管理芯片给电池供电电路正常工作，根据本申请的一些实施例，可选地，充电单元200还包括第一滤波电容203；第一滤波电容203用于与充电管理芯片201的输入端电连接。

本申请实施例中，第一滤波电容203的正极与外接电源10和充电管理芯片201的输入端连接，当外接电源10接入时，第一滤波电容203可以对充电管理芯片201的输入端的电压进行滤波处理，减小电源纹波的幅值，从而保证外接电源通过充电管理芯片给电池充电的电路正常进行。

为了保证充电管理芯片对电池正常充电，根据本申请的一些实施例，可选地，充电单元200还包括第二滤波电容204；第二滤波电容204用于与充电管理芯片201的输出端电连接。

本申请实施例中，第二滤波电容204与充电管理芯片201的输出端和储电单元400的正极连接，当外接电源10接入时，第二滤波电容204可以对充电管理芯片201的输出端的电压进行滤波，使输出端的电压为稳定的直流电压，保证充电管理芯片对电池正常充电。

为了保证场效应管的正常工作，根据本申请的一些实施例，可选地，供电单元300还包括寄生二极管303；寄生二极管303的正极与场效应管302的漏极电连接，寄生二极管303的负极与场效应管302的源极电连接。

本申请实施例中，寄生二极管303的正极与场效应管302的漏极连接，负极与场效应管302的源极连接，当电路中产生很大的瞬时电流时，寄生二极管可以保护场效应管不被击穿，保证场效应管的正常工作。

为了实现电池通过场效应管对外部用电设备的正常供电，根据本申请的一些实施例，可选地，供电单元300还包括第一降压电阻304和第二降压电阻305；第一降压电阻304用于与外接电源10电连接；第二降压电阻305一端与二极管301的正极电连接，第二降压电阻305另一端与场效应管302的栅极电连接。

本申请实施例中，第一降压电阻304的一端与外接电源10和二极管301的正极连接，第二降压电阻305的一端与二极管301的正极连接，另一端与场效应管302的栅极连接。当外接电源断开时，所述场效应管302通过第一降压电阻304和第二降压电阻305接地，使场效应管302的栅极处于低电平，此时，由于储电单元400的电压输出端与所述场效应管的漏极连接，为高电平，因此，此时场效应管302处于导通状态，储电单元400可以通过场效应管302对外部用电设备进行供电。当外接电源接入时，外接电源通过第二降压电阻305给场效应管302的栅极提供高电平，使场效应管302的漏极和源极处于截止状态。

为了滤除外部用电设备的供电电压中的低频干扰，根据本申请的一些实施例，可选地，供电单元300还包括第三滤波电容306；第三滤波电容306用于与二极管301的负极电连接。

本申请实施例中，第三滤波电容306的正极与二极管301的负极和场效应管302的源极连接。通过第三滤波电容306，可以滤除二极管和场效应管输出的电压中的低频干扰成分，使外部用电设备的供电更加稳定。

为了滤除外部用电设备的供电电压中的高频干扰，根据本申请的一些实施例，可选地，供电单元300还包括第四滤波电容307；第四滤波电容307用于与外部用电设备20电连接。

本申请实施例中，第四滤波电容307的正极与外部用电设备和第三滤波电容306的正极连接。通过第四滤波电容307，可以滤除二极管和场效应管输出的电压中的高频干扰成分，使外部用电设备的供电更加稳定。

为了提高电池给外部用电设备的供电效率，根据本申请的一些实施例，可选地，储电单元400为锂离子电池。锂离子电池具有平均输出电压高、循环性能优越、可快速充放电和使用寿命长等优点，在本申请实施例中，采用锂离子电池作为储电单元，可以提高外接电源给电池充电的效率和电池给外部用电设备的供电效率。

根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种用电装置，包括上述任一实施例提供的供电切换电路100。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。

本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。

Claims (10)

1.一种供电切换电路，其特征在于，所述电路包括：

包括充电单元、供电单元和储电单元；

所述充电单元的输入端用于与外接电源电连接，所述充电单元的输出端与所述储电单元电连接；

所述供电单元包括二极管和场效应管；

所述二极管的正极用于与所述外接电源电连接，所述二极管的负极用于与外部用电设备电连接；

所述场效应管的漏极与所述储电单元电连接，所述场效应管的栅极与所述二极管的正极电连接，所述场效应管的源极用于与所述外部用电设备电连接；

当外接电源接入时，所述充电单元向所述储电单元充电；所述二极管导通，用于向所述外部用电设备供电；所述场效应管处于截止状态；

当外接电源断开时，所述二极管处于截止状态；所述储电单元向所述场效应管的漏极放电，使所述场效应管处于导通状态，向所述外部用电设备供电。

2.根据权利要求1所述的供电切换电路，其特征在于，所述充电单元包括充电管理芯片和限流电阻；

所述充电管理芯片的输入端用于与所述外接电源电连接；所述充电管理芯片的输出端与所述储电单元电连接；

所述限流电阻与所述充电管理芯片的电流设定端电连接，用于对所述充电管理芯片的输出端的输出电流进行调节。

3.根据权利要求2所述的供电切换电路，其特征在于，所述充电单元还包括第一滤波电容；

所述第一滤波电容用于与所述充电管理芯片的输入端电连接。

4.根据权利要求3所述的供电切换电路，其特征在于，所述充电单元还包括第二滤波电容；

所述第二滤波电容用于与所述充电管理芯片的输出端电连接。

5.根据权利要求1所述的供电切换电路，其特征在于，所述供电单元还包括寄生二极管；

所述寄生二极管的正极与所述场效应管的漏极电连接，所述寄生二极管的负极与所述场效应管的源极电连接。

6.根据权利要求5所述的供电切换电路，其特征在于，所述供电单元还包括第一降压电阻和第二降压电阻；

所述第一降压电阻用于与外接电源电连接；

所述第二降压电阻一端与所述二极管的正极电连接，所述第二降压电阻另一端与所述场效应管的栅极电连接。

7.根据权利要求6所述的供电切换电路，其特征在于，所述供电单元还包括第三滤波电容；

所述第三滤波电容用于与所述二极管的负极电连接。

8.根据权利要求7所述的供电切换电路，其特征在于，所述供电单元还包括第四滤波电容；

所述第四滤波电容用于与所述外部用电设备电连接。

9.根据权利要求1所述的供电切换电路，其特征在于，所述储电单元为锂离子电池。

10.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的供电切换电路。

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