CN218675973U - 一种智能切换的输出供电电路及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种智能切换的输出供电电路及电子设备，包括：调压回路、电源开关、USB连接器、以及接入检测回路；调压回路的输入端用于连接电源，调压回路的输出端与电源开关的输入端电气连接，电源开关的输出端与USB连接器的输入端电气连接，接入检测回路的控制端与USB连接器的接地端电气连接，接入检测回路的输入端与电源电气连接，接入检测回路的第一输出端与电源开关的使能端电气连接，接入检测回路的第二输出端与调压回路的使能端电气连接，USB连接器用于连接用电设备，解决了现有的设备在电池only关机模式下，接入USB用电设备无法自动充电、无法实现系统不开机就可以自动供电于USB用电设备以及实现USB用电设备满电后拔离时会产生能量损耗的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电力领域，特别涉及一种智能切换的输出供电电路及电子设备。
背景技术
智能移动终端类似手机和各种手持或可移动电子设备普及，对充电使用场景的体验要求提高，
传统的笔记本或电脑或整机系统，要么是电池only模式下关机后不能对上面类似设备做充电功能的支持(或者需要开机后才可以对外设进行充电，导致大部分的电池能量被机器开机运行所消耗)，要么需要额外增加价格高的方案做电池only模式下关机后对上面类似设备充电功能的支持，其在电池only关机模式下且在待充电设备未接入时，笔记本或电脑或整机系统同样会存在损耗耗能的现象。
有鉴于此，提出本申请。
实用新型内容
本实用新型公开了一种智能切换的输出供电电路及电子设备，旨在解决现有的笔记本或电脑或整机系统在电池only关机模式下要么无法供电于USB用电设备，要么因为笔记本或电脑或整机系统电池only已经处于关机模式下因为要供电USB设备需要再次开机后才实现供电但会带来额外不必要的能量损耗问题，要么系统自带电池on l y供电模式关机后可以随时供电USB设备功能但因系统关机后主板独立嵌入式控制器仍带电导致的持续能量损耗的问题。
本实用新型第一实施例提供了一种智能切换的输出供电电路,包括：调压回路、电源开关、USB连接器、以及接入检测回路；
所述调压回路的输入端用于连接电源，所述调压回路的输出端与所述电源开关的输入端电气连接，所述电源开关的输出端与所述USB连接器的输入端电气连接，所述接入检测回路的控制端与所述USB连接器的接地端电气连接，所述接入检测回路的输入端与所述电源电气连接，所述接入检测回路的第一输出端与所述电源开关的使能端电气连接，所述接入检测回路的第二输出端与所述调压回路的使能端电气连接，所述USB连接器用于连接用电设备；
所述接入检测回路配置为在所述用电设备接入所述USB连接器时，其控制端接地，能够控制所述调压回路和所述电源开关处于工作状态，以使得所述电源向所述用电设备充电；
所述接入检测回路配置为在所述用电设备从所述USB连接器移出时，控制所述调压回路和所述电源开关处于关断状态。
优选地，所述接入检测回路包括分压电路和控制电路；
其中，分压电路的控制端与所述USB连接器的接地端电气连接，所述分压电路的输入端与所述电源电气连接，所述分压电路的输出端与所述电源开关的使能端、所述控制电路的控制端电气连接，所述控制电路的输入端与所述电源电气连接，所述控制电路的输出端与所述调压回路的使能端电气连接。
优选地，所述分压电路配置为在所述用电设备未接入时向所述电源开关提供第一电压值，其中，所述第一电压值能够关断所述控制电路。
优选地，所述分压电路配置为在所述用电设备接入时向所述电源开关提供第二电压值，其中，所述第二电压值能够使用开启所述控制电路且能够使得所述电源开关处于工作状态。
优选地，所述分压电路包括第一电阻、以及第二电阻；
其中，所述第一电阻的第一端与所述电源电气连接，所述第一电阻的第二端通过所述第二电阻接地，所述第一电阻的第二端与所述USB连接器的接地端电气连接，所述第一电阻的第二端与所述USB连接器的使能端电气连接，所述第一电阻的第二端与所述控制电路的控制端电气连接。
优选地，所述控制电路包括：第三电阻、第一MOS管、第四电阻、以及第一二极管；
其中，所述第一MOS管的G极与所述分压电路的输出端电气连接，所述电源通过所述第三电阻与所述第一MOS管的D极电气连接，所述第一MOS管的S极接地，所述第一MOS管的D极与所述第一二极管的正极电气连接，所述第一二极管的负极与所述调压回路的使能端电气连接，所述第一二极管的负极通过所述第四电阻接地。
优选地，所述调压回路包括：调压芯片、第一电容、第二电容、第三电容、第一电感、第五电阻、以及第六电阻；
其中，所述电源与所述调压芯片的输入端电气连接，所述电源通过所述第一电容接地，所述调压芯片的输出端通过所述第二电容与所述第一电感的第一端电气连接，所述调压芯片的控制脚与所述第一电感的第一端电气连接，所述第一电感的第二端通过所述第五电阻与所述调压芯片的反馈端电气连接，所述调压芯片的反馈端通过所述第六电阻接地，所述第一电感的第二端与所述电源开关的输入端电气连接，所述第一电感的第二端通过所述第三电容接地。
本实用新型第二实施例提供了一种电子设备，包括：电源及如上任意一项所述的一种智能切换的输出供电电路，所述电源与所述调压回路的输入端、接入检测回路的输入端电气连接。
基于本实用新型提供的一种智能切换的输出供电电路及电子设备，所述调压回路配置将电源电压调整至用于给用电设备充电的电压，在所述用电设备接在USB连接器上时，所述接入检测回路输出控制信号至所述调压回路和所述电源开关使其处于工作状态，使得调压回路向所述用电设备充电，在所述用电设备从所述USB连接器上被移除时，所述接入检测回路输出控制信号至所述调压回路和所述电源开关使其处于关断状态，避免这个电路对消耗能量，解决了现有的笔记本或电脑或整机系统在电池on l y关机模式下要么无法供电于USB用电设备，要么因为笔记本或电脑或整机系统电池on l y已经处于关机模式下因为要供电USB设备需要再次开机后才实现供电但会带来额外不必要的能量损耗问题，要么系统自带电池on l y供电模式关机后可以随时供电USB设备功能但因系统关机后主板独立嵌入式控制器仍带电导致的持续能量损耗的问题。
附图说明
图1是本实用新型第一实施例提供的一种智能切换的输出供电电路。
具体实施方式
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
以下结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。
本实用新型公开了一种智能切换的输出供电电路及电子设备，旨在解决现有的笔记本或电脑或整机系统在电池on l y关机模式下要么无法供电于USB用电设备，要么因为笔记本或电脑或整机系统电池on l y已经处于关机模式下因为要供电USB设备需要再次开机后才实现供电但会带来额外不必要的能量损耗问题，要么系统自带电池on l y供电模式关机后可以随时供电USB设备功能但因系统关机后主板独立嵌入式控制器仍带电导致的持续能量损耗的问题。
本实用新型第一实施例提供了一种智能切换的输出供电电路,包括：调压回路2、电源开关3、USB连接器4、以及接入检测回路1；
所述调压回路2的输入端用于连接电源，所述调压回路2的输出端与所述电源开关3的输入端电气连接，所述电源开关3的输出端与所述USB连接器4的输入端电气连接，所述接入检测回路1的控制端与所述USB连接器4的接地端电气连接，所述接入检测回路1的输入端与所述电源电气连接，所述接入检测回路1的第一输出端与所述电源开关3的使能端电气连接，所述接入检测回路1的第二输出端与所述调压回路2的使能端电气连接，所述USB连接器4用于连接用电设备；
所述接入检测回路1配置为在所述用电设备接入所述USB连接器4时，其控制端接地，能够控制所述调压回路2和所述电源开关3处于工作状态，以使得所述电源向所述用电设备充电；
所述接入检测回路1配置为在所述用电设备从所述USB连接器4移出时，控制所述调压回路2和所述电源开关3处于关断状态。
需要说明的是，实用新型人发现，在一些整机或者笔记本电脑上，其配置有电池onl y模式，也就是说在设备关机时，要么无法供电于USB用电设备，要么因为笔记本或电脑或整机系统电池on l y已经处于关机模式下因为要供电USB设备需要再次开机后才实现供电但会带来额外不必要的能量损耗问题，要么系统自带电池on l y供电模式关机后可以随时供电USB设备功能但因系统关机后主板独立嵌入式控制器仍带电导致的持续能量损耗的问题。
在本实施例中，所述调压回路2配置将电源电压调整至用于给用电设备充电的电压，其中，所述调压回路2可以是升压电路，也可以是降压电路，还可以是降升压设计，其可以根据实际情况对应配置，本实施例中，在所述用电设备接在USB连接器4上时，所述接入检测回路1会通过USB连接器4的接地端感知到(其中，本实施例中的这个USB连接器定义的接地Pi n在本实施例实施时非接地端，仅接入检测回路，USB用电设备接入时，借助公母座的外壳相连后，才等同接地电气连接端)，并输出控制信号至所述调压回路2和所述电源开关3使其处于工作状态，使得调压回路2向所述用电设备充电，在所述用电设备从所述USB连接器4上被移除时，所述接入检测回路1输出控制信号至所述调压回路2和所述电源开关3使其处于关断状态，避免这个电路对消耗能量，解决了现有的笔记本或电脑或整机系统在电池on ly关机模式下，针对供电USB设备，要么无法供电于USB用电设备，要么因为笔记本或电脑或整机系统电池on l y已经处于关机模式下因为要供电USB设备需要再次开机后才实现供电但会带来额外不必要的能量损耗问题，要么系统自带电池on ly供电模式关机后可以随时供电USB设备功能但因系统关机后主板独立嵌入式控制器仍带电导致的持续能量损耗的问题。
需要说明的是，传统笔记本或电脑或电路系统整机中对外输出5V的限流控制电源开关3器件，因不同的规格选型或设计要求有差异，标准的USB2.0/USB3.0的设计要求分别是5V0.5A/5V0.9A，差异化的设计可能会要求到5V1.5A甚至更高的一个输出规格。其中，所述电源开关3的对外输出有效enab l e信号，选用低有效的逻辑电平控制器件。视设计需求，也可以选用高有效的逻辑电平控制器件，对应线路设计做对应改动即可。
需要说明的是，USB连接器4为USB2.0或USB3.0连接器，这里基于传统的设计做下巧妙的改动和差异化设计。通常情况的USB连接器4的Pi n4在笔记本或电脑或电路系统整机设计中，是直接和所用的PCBA主板地网络是相连的。本实施例中，抛弃和地网络直接相连的做法，而是单独连接到的接入检测回路1上，作为一个外部USB设备接入或移除的一个指示信号。
在本实用新型一个可能的实施例中，所述接入检测回路1包括分压电路12和控制电路11；
其中，分压电路12的控制端与所述USB连接器4的接地端电气连接，所述分压电路12的输入端与所述电源电气连接，所述分压电路12的输出端与所述电源开关3的使能端、所述控制电路11的控制端电气连接，所述控制电路11的输入端与所述电源电气连接，所述控制电路11的输出端与所述调压回路2的使能端电气连接。
其中，所述分压电路12配置为在所述用电设备未接入时向所述电源开关3提供第一电压值，其中，所述第一电压值能够关断所述控制电路11。
需要说明的是，在本实施例中，所述电源开关3的使能端低电平有效，也就是说，在用电设备未接入时，所述USB连接器4的器Pi n4并没有直接连接到地，此时，所述分压回路输出的电压，可以使得USB连接器4的使能端处于高电平状态，且可以使得控制电路11导通，进而使得调压回路2无法接收到高电平信号，处于关断状态，其中，调压回路2的调压芯片高电平有效。
其中，所述分压电路12配置为在所述用电设备接入时向所述电源开关3提供第二电压值，其中，所述第二电压值能够使用开启所述控制电路11且能够使得所述电源开关3处于工作状态。
需要说明的是，在本实施例中，在用电设备接入时，所述USB连接器4的器Pi n4通过用电设备连接到地，此时，拉低所述电源开关3的使能端使其处于工作状态，同时，控制回路关断，所述调压回路2接收到高电平信号亦处于高电平状态。
在本实用新型一个可能的实施例中，所述分压电路12包括第一电阻R1、以及第二电阻R2；
其中，所述第一电阻R1的第一端与所述电源电气连接，所述第一电阻R1的第二端通过所述第二电阻R2接地，所述第一电阻R1的第二端与所述USB连接器4的接地端电气连接，所述第一电阻R1的第二端与所述USB连接器4的使能端电气连接，所述第一电阻R1的第二端与所述控制电路11的控制端电气连接。
需要说明的是，所述第一电阻R1和所述第二电阻R2为预置连接USB连接器4Pi n4的信号分压设定的分压电阻，其中，R1＝10*R2,用于确定控制电路11中第一MOS管Q1的Gate电压为：Vgq2＝+Vi n_sys*10/11。
在本实用新型一个可能的实施例中，所述控制电路11包括：第三电阻R3、第一MOS管Q1、第四电阻R4、以及第一二极管D1；
其中，所述第一MOS管Q1的G极与所述分压电路12的输出端电气连接，所述电源通过所述第三电阻R3与所述第一MOS管Q1的D极电气连接，所述第一MOS管Q1的S极接地，所述第一MOS管Q1的D极与所述第一二极管D1的正极电气连接，所述第一二极管D1的负极与所述调压回路2的使能端电气连接，所述第一二极管D1的负极通过所述第四电阻R4接地。
需要说明的是，在外部用电设备(外部USB充电需求设备)接入时，所述第一MOS管Q1的关断，所述调压回路2的使能端接收到高电平信号，开始工作，在外部用电设备(外部USB充电需求设备)被移除时，所述第一MOS管Q1被重新导通，所述调压回路2的使能端接收到低电平信号，调压回路2关断，降低能耗。
在本实用新型一个可能的实施例中，所述调压回路2包括：调压芯片、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电感L1、第五电阻R5、以及第六电阻R6；
其中，所述电源与所述调压芯片的输入端电气连接，所述电源通过所述第一电容C1接地，所述调压芯片的输出端通过所述第二电容C2与所述第一电感L1的第一端电气连接，所述调压芯片的控制脚与所述第一电感L1的第一端电气连接，所述第一电感L1的第二端通过所述第五电阻R5与所述调压芯片的反馈端电气连接，所述调压芯片的反馈端通过所述第六电阻R6接地，所述第一电感L1的第二端与所述电源开关3的输入端电气连接，所述第一电感L1的第二端通过所述第三电容C3接地。
需要说明的是，所述第一电容C1为输入滤波储能电容，所述第一电感L1和第三电容C3为输出滤波储能功能器件。
以下简述本案工作原理：
a)USB连接器4没有对应的USB充电需求设备接入时，此时USB连接器4Pi n4并没有直接连接到地，而此时的电压值是：
Vgq2＝+Vi n_sys*10/11,并确保此电压电平值大于有效关断不工作使能控制信号电平电压值，同时信号通过第一MOS管Q1反相处理后的D级电压值，确保小于调压芯片供电使能控制信号的最小输入高有效电平电压值，调压芯片等器件功能模块处于关断的零功耗状态。
b)当外部USB充电需求设备接入USB连接器4时，笔记本或电脑或电路系统整机设计USB连接器4的Pi n4通过外部接入的USB外设和充电设备的连接器Pi n4接到地，从而拉低，而此时的电压值是：Vgq2接近或等于0V，从而调压芯片/电源开关3的对应输出有效控制enab l e信号都是asserted状态，从而正常输出5V的供电电压至USB连接器4给外部设备做充电使用。
c)上面的a)---b)----a)……的多次循环切换，不需要笔记本或电脑或电路系统整机切换到开机或正常工作模式，就可以完成USB连接器4的自动切换的智能控制输出电路进而对USB设备供电的设计需求。
本实用新型第二实施例提供了一种电子设备，包括：电源及如上任意一项所述的一种智能切换的输出供电电路，所述电源与所述调压回路的输入端、接入检测回路的输入端电气连接。
基于本实用新型提供的一种智能切换的输出供电电路及电子设备，所述调压回路配置将电源电压调整至用于给用电设备充电的电压，在所述用电设备接在USB连接器上时，所述接入检测回路输出控制信号至所述调压回路和所述电源开关使其处于工作状态，使得调压回路向所述用电设备充电，在所述用电设备从所述USB连接器上被移除时，所述接入检测回路输出控制信号至所述调压回路和所述电源开关使其处于关断状态，避免这个电路对消耗能量，解决了现在电脑或笔记本或整机系统，电池on l y关机模式下，要么无法供电于USB用电设备，要么因为笔记本或电脑或整机系统电池on l y已经处于关机模式下因为要供电USB设备需要再次开机后才实现供电但会带来额外不必要的能量损耗问题，要么系统自带电池on l y供电模式关机后可以随时供电USB设备功能但因系统关机后主板独立嵌入式控制器仍带电导致的持续能量损耗的问题。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种智能切换的输出供电电路,其特征在于，包括：调压回路、电源开关、USB连接器、以及接入检测回路；
所述调压回路的输入端用于连接电源，所述调压回路的输出端与所述电源开关的输入端电气连接，所述电源开关的输出端与所述USB连接器的输入端电气连接，所述接入检测回路的控制端与所述USB连接器的接地端电气连接，所述接入检测回路的输入端与所述电源电气连接，所述接入检测回路的第一输出端与所述电源开关的使能端电气连接，所述接入检测回路的第二输出端与所述调压回路的使能端电气连接，所述USB连接器用于连接用电设备；
所述接入检测回路配置为在所述用电设备接入所述USB连接器时，其控制端接地，能够控制所述调压回路和所述电源开关处于工作状态，以使得所述电源向所述用电设备充电；
所述接入检测回路配置为在所述用电设备从所述USB连接器移出时，控制所述调压回路和所述电源开关处于关断状态。
2.根据权利要求1所述的一种智能切换的输出供电电路,其特征在于，所述接入检测回路包括分压电路和控制电路；
其中，分压电路的控制端与所述USB连接器的接地端电气连接，所述分压电路的输入端与所述电源电气连接，所述分压电路的输出端与所述电源开关的使能端、所述控制电路的控制端电气连接，所述控制电路的输入端与所述电源电气连接，所述控制电路的输出端与所述调压回路的使能端电气连接。
3.根据权利要求2所述的一种智能切换的输出供电电路,其特征在于，所述分压电路配置为在所述用电设备未接入时向所述电源开关提供第一电压值，其中，所述第一电压值能够关断所述控制电路。
4.根据权利要求3所述的一种智能切换的输出供电电路,其特征在于，所述分压电路配置为在所述用电设备接入时向所述电源开关提供第二电压值，其中，所述第二电压值能够使用开启所述控制电路且能够使得所述电源开关处于工作状态。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种智能切换的输出供电电路,其特征在于，所述分压电路包括第一电阻、以及第二电阻；
其中，所述第一电阻的第一端与所述电源电气连接，所述第一电阻的第二端通过所述第二电阻接地，所述第一电阻的第二端与所述USB连接器的接地端电气连接，所述第一电阻的第二端与所述USB连接器的使能端电气连接，所述第一电阻的第二端与所述控制电路的控制端电气连接。
6.根据权利要求2所述的一种智能切换的输出供电电路,其特征在于，所述控制电路包括：第三电阻、第一MOS管、第四电阻、以及第一二极管；
其中，所述第一MOS管的G极与所述分压电路的输出端电气连接，所述电源通过所述第三电阻与所述第一MOS管的D极电气连接，所述第一MOS管的S极接地，所述第一MOS管的D极与所述第一二极管的正极电气连接，所述第一二极管的负极与所述调压回路的使能端电气连接，所述第一二极管的负极通过所述第四电阻接地。
7.根据权利要求1所述的一种智能切换的输出供电电路,其特征在于，所述调压回路包括：调压芯片、第一电容、第二电容、第三电容、第一电感、第五电阻、以及第六电阻；
其中，所述电源与所述调压芯片的输入端电气连接，所述电源通过所述第一电容接地，所述调压芯片的输出端通过所述第二电容与所述第一电感的第一端电气连接，所述调压芯片的控制脚与所述第一电感的第一端电气连接，所述第一电感的第二端通过所述第五电阻与所述调压芯片的反馈端电气连接，所述调压芯片的反馈端通过所述第六电阻接地，所述第一电感的第二端与所述电源开关的输入端电气连接，所述第一电感的第二端通过所述第三电容接地。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：电源及如权利要求1至7任意一项所述的一种智能切换的输出供电电路，所述电源与所述调压回路的输入端、接入检测回路的输入端电气连接。
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Cited By (1)
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| CN115756133A (zh) * | 2022-11-03 | 2023-03-07 | 南京微智新科技有限公司 | 一种智能切换的输出供电电路及电子设备 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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