CN218514134U - 电池与外部电源共用的供电电路和具有该电路的电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池与外部电源共用的供电电路和具有该电路的电子设备，包括电池、外部电源、PNP三极管、第一二极管、第二二极管、电阻和用电模块，所述PNP三极管的集电极与所述的电池的正极与所述第一二极管的正极连接，所述PNP三极管的基极与所述的外部电源的正极、所述电阻的一端和所述第二二极管的正极连接，所述PNP三极管的发射级与所述第一二极管的负极、所述第二二极管的负极和所述的用电模块的正极连接，所述电池的负极、外部电源的负极、所述电阻的另一端和所述用电模块的负极接地，所述外部电源的电压减去第二二极管压降的值大于所述电池的电压减去第一二极管压降的值。本实用新型可以实现供电控制和避免后面连接的电路重启。

Description

电池与外部电源共用的供电电路和具有该电路的电子设备

技术领域

本实用新型涉及电子电路及电子设备领域，尤其涉及一种电池与外部电源共用的供电电路和具有该电路的电子设备。

背景技术

为了实现电子设备的可靠供电，一般采用双供电的方式。双供电一般包含内部的电池供电和外部电源供电，外部电源可以是直流电源供电或者外部的太阳能电池供电，而后将两个供电的电压提供给电子设备内部的用电模块使用。由于电池的电量是有限的，这样就需要优先使用外部电源。为了实现对外部电源的优先使用，则需要对两个供电的电源进行控制，需要一个选择控制电路对两个电源进行选择控制。

最简单的控制电路如图1所示，通过两个二极管进行连接，这样当外部电源有电时，外部电源的电压大于电池电压，外部电源所连接的二极管导通，电池连接的二极管截止，实现外部电源的供电。而外部电源没电的时候，太阳能所连接的二极管截止，电池连接的二极管导通，实现电池的供电。这种结构很简单，正常使用时候也没有问题。但是在外部电源没电时且在电池快没电的时候，此时电池电压下降，用电模块的芯片由于电压低于正常工作电压，则会进行关机保护，电池就会没有消耗电能，而电池电压也会缓慢上升，刚上升到用电模块内的芯片开机，则电池电压又会被快速降低，用电模块内的芯片又自动关机，即存在芯片快速频繁的开机关机，开机时间太过短暂，使得用电模块的芯片无法完成基本工作，甚至可能芯片的工作异常。

此时为了实现设备的可靠供电，则要对电池过低的时候进行导通控制。一般采用三极管或者MOS管进行控制，在电池电压过低的时候则三极管或者MOS管无法导通，从而实现在电池低电压时不进行供电的控制。申请人在本申请以前采用如图2的电路进行控制。通过一个PNP三极管进行控制，当外部电源有电时，三极管不导通，外部电源通过二极管给用电模块进行供电。当外部电源没有电时，三极管控制端被二极管下拉导通，则电池电流通过三极管流到后面的用电模块进行供电。而电池电压过低时，三极管截止，则电池无法继续放电，避免了低电压继续放电的问题。但是申请人在使用时发现，该电路在外部电源断开的时候，后面的用电模块会出现短暂重启的情况。

发明内容

为此，需要提供一种电池与外部电源共用的供电电路和具有该电路的电子设备，解决通过单个三极管实现电池与外部电源共用控制时，在外部电源断电时会出现短暂重启的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电池与外部电源共用的供电电路，包括电池、外部电源、PNP三极管、第一二极管、第二二极管、电阻和用电模块，所述PNP三极管的集电极与所述的电池的正极与所述第一二极管的正极连接，所述PNP三极管的基极与所述的外部电源的正极、所述电阻的一端和所述第二二极管的正极连接，所述PNP三极管的发射级与所述第一二极管的负极、所述第二二极管的负极和所述的用电模块的正极连接，所述电池的负极、外部电源的负极、所述电阻的另一端和所述用电模块的负极接地，所述外部电源的电压减去第二二极管压降的值大于所述电池的电压减去第一二极管压降的值。

在一些实施例中，所述第一二极管为肖特基二极管。

在一些实施例中，所述用电模块包括单片机芯片，所述单片机芯片的电源端与所述PNP三极管的发射级连接。

在一些实施例中，还包括电压转换芯片，所述单片机芯片的电源端通过所述电压转换芯片与所述PNP三极管的发射级连接。

在一些实施例中，所述电压转换芯片为LDO芯片。

在一些实施例中，所述单片机芯片包括电压检测引脚，所述电压检测引脚与所述的外部电源的正极。

在一些实施例中，所述第一二极管为5817二极管或者所述第二二极管为4148二极管或者所述电池为两节1.5V电池或者所述外部电源为5V外部电源。

在另一方面，本实用新型还提供一种具有供电电路的电子设备，包括供电电路和用电模块，所述供电电路与用电模块连接，所述供电电路为本实用新型实施例任意一项所述的电池与外部电源共用的供电电路。

区别于现有技术，上述技术方案通过在PNP三极管的发射级和集电极之间接入第一二极管，在外部电源掉电的时候，此时三极管发射级和基极的电压快速降低，在降低到小于电池电压减去第一二极管压降的值时，第一二极管导通，马上给三极管的发射级以及后面的用电模块提供电流，避免了后面用电模块掉电重启的问题。而后三极管的基极在电阻的作用下拉低，正常导通，实现了PNP三极管的电路导通，使得电池的电量可以通过PNP三极管提供给后续的用电模块。

附图说明

图1为背景技术所述现有技术的控制电路的电路结构图；

图2为本实用新型的改进前的电路结构图；

图3为本实用新型供电电路一公开实施例的电路结构图；

图4为本实用新型供电电路中用电模块的电路结构图；

图5为本实用新型供电电路另一公开实施例的电路结构图。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。

除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本申请。

在本申请的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，表示：存在A，存在B，以及同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。

在本申请中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。

在没有更多限制的情况下，在本申请中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。

与《审查指南》中的理解相同，在本申请中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上（包括两个），与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，所使用的与空间相关的表述，诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等，所指示的方位或位置关系是基于具体实施例或附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的具体实施例或便于读者理解，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

除非另有明确的规定或限定，在本申请实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本申请所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图3到图5，本实用新型提供一种电池与外部电源共用的供电电路，包括电池BAT、外部电源DC、PNP三极管Q8、第一二极管D6、第二二极管D4、电阻R4和用电模块（图3中以电压转换芯片SOT23为例，SOT23即起到标识作用，也代表该电压转换芯片的封装类型为SOT23），本实用新型中，用电模块的电源部分即接在PNP三极管Q8的发射级。所述PNP三极管Q8的集电极与所述的电池BAT的正极与所述第一二极管D6的正极连接，所述PNP三极管Q8的基极与所述的外部电源DC的正极、所述电阻R4的一端和所述第二二极管D4的正极连接，所述PNP三极管Q8的发射级与所述第一二极管D6的负极、所述第二二极管D4的负极和所述的用电模块的正极连接，所述电池BAT的负极、外部电源DC的负极、所述电阻R4的另一端和所述用电模块的负极接地，所述外部电源的电压减去第二二极管压降的值大于所述电池的电压减去第一二极管压降的值。

本实用新型工作原理如下：正常接入电池BAT和外部电源DC电压，此时由于所述外部电源DC的电压减去第二二极管D4压降的值大于所述电池BAT的电压减去第一二极管D6压降的值，即外部电源DC在所述PNP三极管Q8的发射级即电路的输出端处的电压大于电池BAT在此处的电压，则第二二极管D4导通，第一二极管D6截止。此时所述PNP三极管Q8的基极也被外部电源上拉到高电平，则所述PNP三极管Q8截止。此时外部电源DC的电量提供给后面的用电模块使用，而电池BAT并不提供电量给后面的用电模块使用。而在外部电源DC没有电时（如没有接入或者太阳能模块没有太阳时），则外部电源没有电压，所述PNP三极管Q8的集电极被电阻R4拉低到低电平，则所述PNP三极管Q8导通，实现了所述电池BAT提供电量给后面的用电模块使用。而在由外部电源DC切换到电池供电BAT的切换过程中，在外部电源掉电的时候，此时三极管发射级和基极的电压快速降低，如果没有第一二极管D6，则电压要降到很低的情况下PNP三极管Q8才能导通，此时存在短暂的失电情况，会造成后面电路的重启。而通过在PNP三极管Q8的发射级和集电极之间接入第一二极管D6，在降低到小于电池BAT电压减去第一二极管D6压降的值时，第一二极管D6马上导通，马上给PNP三极管Q8的发射级以及后面的用电模块提供电流，避免了后面用电模块掉电重启的问题。而后三极管的基极在电阻的作用下拉低，正常导通，实现了PNP三极管Q8的电路导通，使得电池的电量可以通过PNP三极管Q8提供给后续的用电模块。从而实现了供电电路的切换以及避免了在切换过程中后面的用电模块掉电重启的问题。

由于本实用新型在工作的时候，第一二极管D6要起到切换的作用，所以需要其要较快的切换速度。则优选地，在一些实施例中，所述第一二极管为肖特基二极管。肖特基二极管与普通的硅二极管的区别是普通硅二极管的耐压可以做得较高，但是它的恢复速度低，只能用在低频的整流上，如果是高频的就会因为无法快速恢复而发生反向漏电，最后导致管子严重发热烧毁。肖特基二极管的耐压能常较低，但是它的恢复速度快，可以用在高频场合，故开关电源采用此种二极管作为整流输出用，而在本实用新型中，在电源切换的时候，肖特基二极管可以快速导通以及给后面的用电模块提供电量，避免后面的用电模块掉电重启的问题。

本实用新型并不限定用电模块具体实现形式，优选地，用电模块的带有处理能力的逻辑电路，因为逻辑电路对电压的稳定性要求更高，一旦电路掉电就可能存在重启的情况，而本实用新型的电路可以更好地解决该问题。具体的实施例中，如图4所示，所述用电模块包括单片机芯片U1（如可以是STC单片机或者STM32单片机等），所述单片机芯片U1的电源端与所述PNP三极管Q8的发射级连接。当然，单片机芯片U1的电源接地端要与电路的接地端连接。单片机芯片U1可以实现较多的控制功能，如在本实用新型的图3实施例中，单片机芯片U1可以与显示屏接口LCD1连接，这样可以控制显示屏显示，实现显示功能，具体地，可以显示时间温度等。

在一些实施例中，为了实现单片机芯片U1的电压的稳定，本实用新型还包括电压转换芯片，所述单片机芯片的电源端通过所述电压转换芯片SOT23与所述PNP三极管Q8的发射级连接。电压转换芯片SOT23中的Vin为电压输入引脚，Vout为电压输出引脚，可以输出相对稳定的电压给单片机芯片U1使用，保证单片机芯片U1的正常工作。同时为了对电源电压进行滤波，还可以通过在单片机芯片U1的电源端和接地端连接电容的方式，如图4中的电容C27。

在一些实施例中，所述电压转换芯片为LDO芯片，LDO为low dropout regulator，是一种低压差线性稳压器。当然，在某些实施例中，电压转换芯片也可以是DC-DC开关转换芯片。LDO芯片的优势在于电路简单，DC-DC开关转换芯片的优势在于转换效率较高。

在一些实施例中，如图5所示，为了实现对外部电源DC的检测，所述单片机芯片U1包括电压检测引脚DC_IN，所述电压检测引脚与所述的外部电源DC的正极。如果所述单片机芯片U1的检测引脚耐压大于所述外部电源DC的电压，则可以将所述单片机芯片U1的检测引脚直接与所述外部电源DC进行连接。如果所述单片机芯片U1的检测引脚耐压小于所述外部电源DC的电压，则需要对外部电源DC的电压进行降压，优选地采用分压电路进行降压，如图5所示，通过电阻R34和电阻R35对外部电源DC进行降压后再与所述单片机芯片U1的电压检测引脚DC_IN连接，当外部电源DC接入时，所述单片机芯片U1的电压检测引脚DC_IN拉高实现检测。对于外部电源DC的检测可以知道外部电源DC接入，可以实现一些高能耗的动作，比如加大对外发送信息的频率等。而外部电源DC没有接入时，可以进入节省能耗的动作，比如减少对外发送信息的频率等。

在一些实施例中，常见的电子设备中，电池可以为两节1.5V电池，这样可以实现3V多（这是由于正常的电池电压会略高与1.5V）的电池电压输入。此时外部电源可以为5V外部电源。以及所述第一二极管为5817二极管或者所述第二二极管为4148二极管，可以实现电路的良好工作。对于不同的电池和外部电源电压，可以根据本实施例的选型思路选择相应的第一二极管型号和第二二极管型号。

在另一方面，本实用新型还提供一种具有供电电路的电子设备，包括供电电路和用电模块，所述供电电路与用电模块连接，所述供电电路为本实用新型实施例任意一项所述的电池与外部电源共用的供电电路。采用本实用新型供电电路的电子设备在外部电源掉电以及切换到内部电池的过程中，会实现稳定的供电切换，避免了后面用电模块掉电重启的问题。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电池与外部电源共用的供电电路，其特征在于：包括电池、外部电源、PNP三极管、第一二极管、第二二极管、电阻和用电模块，所述PNP三极管的集电极与所述的电池的正极与所述第一二极管的正极连接，所述PNP三极管的基极与所述的外部电源的正极、所述电阻的一端和所述第二二极管的正极连接，所述PNP三极管的发射级与所述第一二极管的负极、所述第二二极管的负极和所述的用电模块的正极连接，所述电池的负极、外部电源的负极、所述电阻的另一端和所述用电模块的负极接地，所述外部电源的电压减去第二二极管压降的值大于所述电池的电压减去第一二极管压降的值。

2.根据权利要求1所述的一种电池与外部电源共用的供电电路，其特征在于：所述第一二极管为肖特基二极管。

3.根据权利要求1或2所述的一种电池与外部电源共用的供电电路，其特征在于：所述用电模块包括单片机芯片，所述单片机芯片的电源端与所述PNP三极管的发射级连接。

4.根据权利要求3所述的一种电池与外部电源共用的供电电路，其特征在于：还包括电压转换芯片，所述单片机芯片的电源端通过所述电压转换芯片与所述PNP三极管的发射级连接。

5.根据权利要求4所述的一种电池与外部电源共用的供电电路，其特征在于：所述电压转换芯片为LDO芯片。

6.根据权利要求3所述的一种电池与外部电源共用的供电电路，其特征在于：所述单片机芯片包括电压检测引脚，所述电压检测引脚与所述的外部电源的正极。

7.根据权利要求1所述的一种电池与外部电源共用的供电电路，其特征在于：所述第一二极管为5817二极管或者所述第二二极管为4148二极管或者所述电池为两节1.5V电池或者所述外部电源为5V外部电源。

8.一种具有供电电路的电子设备，其特征在于：包括供电电路和用电模块，所述供电电路与用电模块连接，所述供电电路为权利要求1到7任意一项所述的电池与外部电源共用的供电电路。

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