CN218771777U - 供电电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种供电电路和电子设备，其中，供电电路包括开关电路、储能电路和阻抗切换电路，正常工作时，开关电路导通，供电电源为受电设备提供工作电源以及通过阻抗切换电路对储能电路进行充电，此时，阻抗切换电路输出预设阻抗，对储能电路进行充电限制，保护储能电路不被过大电流损坏，提高充电安全性，掉电时，阻抗切换电路切换至短路状态，对储能电路进行零阻抗释能放电，放电过程中无额外功耗损失，延长储能电路的放电时长，受电设备接收到所需的有效电能，受电设备仍能维持一段时间的工作状态，提高受电设备的工作可靠性。

Description

供电电路和电子设备

技术领域

本实用新型属于电源电路技术领域，尤其涉及一种供电电路和电子设备。

背景技术

在电子设备中，时钟芯片、存储器或者处理器等受电设备，在电源输入端通常配备开关电路和储能电路进行供电控制，正常工作时，开关电路导通，由外部电源输入工作电源为受电设备供电，同时，对储能电路进行充电储能，关机或者异常掉电时，外部电源停止输入，由储能电路进行释能放电，以保证受电设备有足够的时间对相关数据进行掉电保存。

其中，为了减少充电冲击，常规的储能电路通过具有固定阻抗的电阻进行限流充电，放电时，同样通过该电阻进行放电，因此放电过程中，电阻消耗了部分能耗，导致受电设备所接收到的有效电能减少。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种供电电路，旨在解决传统的充放电回路中采用固定阻抗的电阻进行充放电，导致受电设备接收到的有效电能减少的问题。

本实用新型实施例的第一方面提出了一种供电电路，包括：

开关电路，所述开关电路的输入端和受控端共接构成所述供电电路的电源输入端，所述开关电路的输出端构成所述供电电路的电源输出端，所述开关电路受所述供电电源触发导通及在未接收到所述供电电源时触发关断；

储能电路；

阻抗切换电路，连接于所述开关电路的输出端和所述储能电路之间，所述阻抗切换电路的受控端与所述开关电路的输入端共接，所述阻抗切换电路受所述供电电源触发输出预设阻抗至所述开关电路的输出端和所述储能电路之间，以及在未接收到所述供电电源时触发切换至短路状态。

可选地，所述开关电路包括：

第一电子开关管，所述第一电子开关管的第一端和第二端分别构成所述开关电路的输入端和输出端，所述第一电子开关管，受第一电平信号触发导通，以及受第二电平信号触发关断；

开关控制电路，所述开关控制电路的信号输入端与所述第一电子开关管的第一端连接，所述开关控制电路的信号输出端与所述第一电子开关管的控制端连接；

所述开关控制电路，受所述供电电源触发输出所述第一电平信号，以及在未接收到所述供电电源时触发输出所述第二电平信号，其中，所述第一电平信号和所述第二电平信号互为高低电平信号。

可选地，所述开关控制电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第二电子开关管；

所述第一电阻的第一端构成所述开关控制电路的信号输入端，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端和所述第二电子开关管的控制端连接，所述第二电阻的第二端和所述第二电子开关管的第一端接地，所述第二电子开关管的第二端和所述第三电阻的第一端共接构成所述开关控制电路的信号输出端，所述第三电阻的第二端与所述第一电子开关管的第二端连接。

可选地，所述第一电子开关管为PMOS管，所述第二电子开关管为NMOS 管或者NPN三极管。

可选地，所述开关控制电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、反相器和比较器；

所述第四电阻的第一端和所述第六电阻的第一端共接构成所述开关控制电路的信号输入端，所述第四电阻的第二端、所述第五电阻的第一端和所述比较器的正相输入端连接，所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第一端和所述比较器的反相输入端连接，所述第五电阻的第二端和所述第七电阻的第二端接地，所述比较器的输出端和所述反相器的输入端连接，所述反相器的输出端构成所述开关控制电路的信号输出端。

可选地，所述阻抗切换电路包括第八电阻和第三电子开关管；

所述第八电阻的第一端、所述第三电子开关管的第一端和所述开关电路的输出端共接，所述第八电阻的第二端、所述第三电子开关管的第二端和所述储能电路的第一端共接，所述第三电子开关管的控制端构成所述阻抗切换电路的受控端；

所述第三电子开关管，受所述供电电源触发关断，以及在未接收到所述供电电源时触发导通。

可选地，所述第三电子开关管为PMOS管。

可选地，所述储能电路为超级电容。

本实用新型实施例的第二方面提出了一种电子设备，包括受电设备和如上所述的供电电路，所述供电电路与所述受电设备电性连接。

可选地，所述受电设备为时钟芯片、存储器或者处理器中的至少一者。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的供电电路由开关电路、储能电路和阻抗切换电路组成，正常工作时，开关电路导通，供电电源为受电设备提供工作电源以及通过阻抗切换电路对储能电路进行充电，此时，阻抗切换电路输出预设阻抗，对储能电路进行充电限制，保护储能电路不被过大电流损坏，提高充电安全性，掉电时，阻抗切换电路切换至短路状态，对储能电路进行零阻抗释能放电，放电过程中无额外功耗损失，延长储能电路的放电时长，受电设备接收到所需的有效电能，受电设备仍能维持一段时间的工作状态，提高受电设备的工作可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的供电电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的供电电路的第一种电路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的供电电路的第二种电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型实施例的第一方面提出了一种供电电路1，正常工作时，为受电设备2提供稳定工作电源，以及关机或者异常掉电时，为受电设备2提供预设时长的工作电源，以保证受电设备2有足够的时间对相关数据进行掉电保存。

其中，如图1所示，供电电路1包括：

开关电路10，开关电路10的输入端和受控端共接构成供电电路1的电源输入端，开关电路10的输出端构成供电电路1的电源输出端，开关电路10，受供电电源VCC触发导通，以及在未接收到供电电源VCC时触发关断；

储能电路20；

阻抗切换电路30，阻抗切换电路30连接于开关电路10的输出端和储能电路20的第二端之间，阻抗切换电路30的受控端与开关电路10的输入端共接，阻抗切换电路30受供电电源VCC触发输出预设阻抗至开关电路10的输出端和储能电路20之间及在未接收到供电电源VCC时触发切换至短路状态。

本实施例中，开关电路10的输入端用于输入供电电源VCC，供电电源VCC 由外部设备输入，或者由电子设备内的电源模块输入，开关电路10的输出端用于输出工作电源至受电设备2，储能电路20用于上电储能或者掉电释能。

正常工作时，供电电源VCC输入至供电电路1，开关电路10在检测到供电电源VCC时，触发切换至导通状态，并将供电电源VCC传递至后端的阻抗切换电路30和储能电路20，受电设备2接收到供电电源VCC后保持正常工作状态，同时，阻抗切换电路30在检测到供电电源VCC时，切换至第一导通状态，并为储能电路20提供预设阻抗，储能电路20进行充电储能，预设阻抗对供电电源VCC进行充电限制，保护储能电路20不被过大电流损坏，提高充电安全性。

以及，当电子设备或者外部设备关机，或者供电电路1异常掉电时，供电电源VCC掉电，此时，开关电路10未检测到供电电源VCC，触发切换至关断状态，防止储能电路20的电量反向释放回供电电源VCC，储能电路20切换至释能放电状态，同时，阻抗切换电路30未检测到供电电源VCC，阻抗切换电路30切换至短路状态，即储能电路20与供电电路1的电源输出端之间等效为短路状态，储能电路20原存储的电能无损耗地释放至受电设备2，延长了储能电路20的放电时间，受电设备2仍能维持一段时间的工作状态，例如进行掉电前的数据存储工作，并当供电电路1的输出电压，即储能电路20的端电压小于受电设备2的工作电压下限值时，受电设备2停止工作，同时，储能电路20 截止放电，受电设备2在储能电路20放电过程中接收到所需的有效电能，提高了受电设备2的工作可靠性。

其中，开关电路10可采用具有受控通断的开关器件或者组合开关电路10，具体结构不限。

阻抗切换电路30可采用对应电阻或者电阻阵列，并搭配对应的开关器件实现阻抗切换工作，阻抗切换电路30的具体电路结构不限。

储能电路20可采用对应的储能电池、储能电容等，为了降低成本，可选地，如图2所示，储能电路20为超级电容C1，超级电容C1具有体积小、容量大、电压记忆特性好、可靠性高等特点，可储存较多电荷，故可在电子产品、工控设备、汽车工业等领域的一些产品中做后备电源和辅助电源。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的供电电路1 由开关电路10、储能电路20和阻抗切换电路30组成，正常工作时，开关电路 10导通，供电电源VCC为受电设备2提供工作电源以及通过阻抗切换电路30 对储能电路20进行充电，此时，阻抗切换电路30切换输出预设阻抗，对储能电路20进行充电限制，保护储能电路20不被过大电流损坏，提高充电安全性，关机或者掉电时，阻抗切换电路30切换至短路状态，对储能电路20进行零阻抗释能放电，放电过程中无额外功耗损失，延长储能电路20的放电时长，受电设备2接收到所需的有效电能，提高受电设备2的工作可靠性。

请继续参阅图2，可选地，开关电路10包括：

第一电子开关管Q1，第一电子开关管Q1的第一端和第二端分别构成开关电路10的输入端和输出端，第一电子开关管Q1，受第一电平信号触发导通，以及受第二电平信号触发关断；

开关控制电路11，开关控制电路11的信号输入端与第一电子开关管Q1 的第一端连接，开关控制电路11的信号输出端与第一电子开关管Q1的控制端连接；

开关控制电路11，受供电电源VCC触发输出第一电平信号，以及在未接收到供电电源VCC时触发输出第二电平信号，其中，第一电平信号和第二电平信号互为高低电平信号。

本实施例中，正常工作时，供电电源VCC输入至供电电路1，开关控制电路11在检测到供电电源VCC时，触发输出第一电平信号至第一电子开关管Q1，第一电子开关管Q1受控导通，并将供电电源VCC传递至后端的阻抗切换电路 30和储能电路20，受电设备2接收到供电电源VCC后切换至工作状态。

以及，当电子设备或者外部设备关机，或者供电电路1异常掉电时，供电电源VCC掉电，此时，开关控制电路11未检测到供电电源VCC，触发输出第二电平信号至第一电子开关管Q1，第一电子开关管Q1切换至关断状态，防止储能电路20的电量反向释放回供电电源VCC，此时，储能电路20切换至释能放电状态。

同时，第一电子开关管Q1直接连接于供电电路1的电源输入端和电源输出端之间，供电电源VCC与受电设备2之间无额外元器件的设置，即供电电源 VCC与受电设备2之间无额外的压降损失，可保证超级电容C1最后充满电的电压接近供电电源VCC的电压，提高超级电容C1的存储电量，同时，放电时，提高了超级电容C1的放电电量和受电设备2掉电时可维持正常工作的总时间。

其中，第一电子开关管Q1可选择对应类型的场效应管等，同时，对应于第一电子开关管Q1的类型，第一电平信号和第二电平信号互为高低电平信号中的一者。

开关控制电路11可采用电压检测电路、比较器U1、控制器或者开关结构中的一者或者多者，请继续参阅图2，为了简化线路结构和降低设计成本，可选地，开关控制电路11包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第二电子开关管Q2；

第一电阻R1的第一端构成开关控制电路11的信号输入端，第一电阻R1 的第二端、第二电阻R2的第一端和第二电子开关管Q2的控制端连接，第二电阻R2的第二端和第二电子开关管Q2的第一端接地，第二电子开关管Q2的第二端和第三电阻R3的第一端共接构成开关控制电路11的信号输出端，第三电阻R3的第二端与第一电子开关管Q1的第二端连接。

本实施例中，正常工作时，供电电源VCC输入至供电电路1，第一电阻 R1和第二电阻R2的连接节点的电压为高电平，第二电子开关管Q2导通，并输出低电平的第一电平信号至第一电子开关管Q1，第一电子开关管Q1接收到第一电平信号后触发导通，并将供电电源VCC传递至后端的阻抗切换电路30 和储能电路20，受电设备2接收到供电电源VCC后切换至工作状态。

以及，当电子设备或者外部设备关机，或者供电电路1异常掉电时，供电电源VCC截止输入至供电电路1，此时，第一电阻R1和第二电阻R2的连接节点的电压为低电平，第二电子开关管Q2关断，并通过第三电阻R3输出高电平的第二电平信号至第一电子开关管Q1，第一电子开关管Q1接收到第二电平信号后触发关断，并截止输出供电电源VCC至后端的阻抗切换电路30和储能电路20，此时，储能电路20切换至释能放电状态。

对应于第一电子开关管Q1和第二电子开关管Q2的通断方式，可选地，第一电子开关管Q1为PMOS管，PMOS管的漏极为第一电子开关管Q1的第一端，PMOS管的源极为第一电子开关管Q1的第二端，PMOS管的栅极为第一电子开关管Q1的控制端，PMOS管在接收到低电平时触发导通，以及接收到高电平触发关断。

第二电子开关管Q2为NMOS管或者NPN三极管，NMOS管的栅极或者 NPN三极管的基极为第二电子开关管Q2的控制端，NMOS管的漏极或者NPN 三极管的集电极为第二电子开关管Q2的第二端，NMOS管的源极或者NPN三极管的发射极为第二电子开关管Q2的第一端，NMOS管或者NPN三极管在接收到高电平触发导通，以及接收到低电平触发关断。

如图3所示，在另一实施例中，开关控制电路11包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、反相器U2和比较器U1；

第四电阻R4的第一端和第六电阻R6的第一端共接构成开关控制电路11 的信号输入端，第四电阻R4的第二端、第五电阻R5的第一端和比较器U1的正相输入端连接，第六电阻R6的第二端、第七电阻R7的第一端和比较器U1 的反相输入端连接，第五电阻R5的第二端和第七电阻R7的第二端接地，比较器U1的输出端和反相器U2的输入端连接，反相器U2的输出端构成开关控制电路11的信号输出端。

本实施例中，第四电阻R4和第五电阻R5构成一电阻分压电路，第六电阻 R6和第七电阻R7构成另一电阻分压电路，正常工作时，供电电源VCC输入至供电电路1，第四电阻R4和第五电阻R5分压输出第一电压，第六电阻R6 和第七电阻R7分压输出第二电压，其中，

因此，第一电压大于第二电压，此时，比较器U1输出高电平，高电平经反相器U2反相后输出低电平的第一电平信号至第一电子开关管Q1，第一电子开关管Q1接收到第一电平信号后触发导通，并将供电电源VCC传递至后端的阻抗切换电路30和储能电路20，受电设备2接收到供电电源VCC后切换至工作状态。

以及，当电子设备或者外部设备关机，或者供电电路1异常掉电时，供电电源VCC掉电，此时，第四电阻R4和第五电阻R5分压输出零电压，第六电阻R6和第七电阻R7分压输出零电压，比较器U1输出低电平，低电平经反相器U2反相后输出高电平的第二电平信号至第一电子开关管Q1，第一电子开关管Q1接收到第二电平信号后触发关断，防止储能电路20的电量反向释放回供电电源VCC，此时，储能电路20切换至释能放电状态，其中，比较器U1和反相器U2由供电电路的输出端提供工作电源，从而在供电电源VCC掉电时，比较器U1和反相器U2仍能通过储能电路20获取工作电源，维持正常的工作状态。

请继续参阅图2和图3，可选地，阻抗切换电路30包括第八电阻R8和第三电子开关管Q3；

第八电阻R8的第一端、第三电子开关管Q3的第一端和开关电路10的输出端共接，第八电阻R8的第二端、第三电子开关管Q3的第二端和储能电路 20的第一端共接，第三电子开关管Q3的受控端构成阻抗切换电路30的受控端；

第三电子开关管Q3，受供电电源VCC触发关断，以及在未接收到供电电源VCC时触发导通。

本实施例中，正常工作时，第三电子开关管Q3接收到供电电源VCC的高电平时，第三电子开关管Q3关断，此时，第八电阻R8与超级电容C1串接，第八电阻R8具有预设阻抗，并为储能电路20提供预设阻抗的充电回路，第八电阻R8对供电电源VCC进行充电限制，保护储能电路20不被过大电流损坏，提高充电安全性。

以及，当电子设备或者外部设备关机，或者供电电路1异常掉电时，第三电子开关管Q3未接收到供电电源VCC的高电平，第三电子开关管Q3切换至导通状态，并短接第八电阻R8，阻抗切换电路30切换至短路状态，并为储能电路20提供零阻抗的放电回路，储能电路20原存储的电能通过第三电子开关管Q3无损耗地释放至受电设备2，延长了储能电路20的放电时长，受电设备 2仍能维持一段时间的工作状态，例如进行掉电前的数据存储工作，受电设备2 在储能电路20放电过程中接收到所需的有效电能，提高了受电设备2的工作可靠性。

对应于第三电子开关管Q3的通断方式，可选地，第三电子开关管Q3为 PMOS管，PMOS管的源极为第三电子开关管Q3的第一端，PMOS管的漏极为第三电子开关管Q3的第二端，PMOS管的栅极为第三电子开关管Q3的控制端，PMOS管在接收到低电平时触发导通，以及接收到高电平触发关断。

本实用新型实施例的第二方面提出了一种电子设备，如图1所示，该电子设备包括受电设备2和供电电路1，该供电电路1的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，供电电路 1与受电设备2电性连接。

本实施例中，正常工作时，供电电路1为受电设备2提供稳定工作电源，以及关机或者异常掉电时，为受电设备2提供预设时长的工作电源，受电设备 2仍能维持一段时间的工作状态。

正常工作时，供电电源VCC通过供电电路1为受电设备2提供工作电源，同时，供电电路1进行充电储能，关机或者掉电时，供电电路1释能放电，且放电过程中无额外地功耗损失，受电设备2接收到所需的有效电能，提高受电设备2的工作可靠性。

受电设备2可为对应芯片结构，可选地，受电设备2为时钟芯片、存储器或者处理器中的至少一者。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供电电路，其特征在于，包括：

开关电路，所述开关电路的输入端和受控端共接构成所述供电电路的电源输入端，所述开关电路的输出端构成所述供电电路的电源输出端，所述开关电路受所述供电电源触发导通及在未接收到所述供电电源时触发关断；

储能电路；

阻抗切换电路，连接于所述开关电路的输出端和所述储能电路之间，所述阻抗切换电路的受控端与所述开关电路的输入端共接，所述阻抗切换电路受所述供电电源触发输出预设阻抗至所述开关电路的输出端和所述储能电路之间及在未接收到所述供电电源时触发切换至短路状态。

2.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述开关电路包括：

第一电子开关管，所述第一电子开关管的第一端和第二端分别构成所述开关电路的输入端和输出端，所述第一电子开关管，受第一电平信号触发导通，以及受第二电平信号触发关断；

开关控制电路，所述开关控制电路的信号输入端与所述第一电子开关管的第一端连接，所述开关控制电路的信号输出端与所述第一电子开关管的控制端连接；

所述开关控制电路，受所述供电电源触发输出所述第一电平信号，以及在未接收到所述供电电源时触发输出所述第二电平信号，其中，所述第一电平信号和所述第二电平信号互为高低电平信号。

3.如权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述开关控制电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第二电子开关管；

所述第一电阻的第一端构成所述开关控制电路的信号输入端，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端和所述第二电子开关管的控制端连接，所述第二电阻的第二端和所述第二电子开关管的第一端接地，所述第二电子开关管的第二端和所述第三电阻的第一端共接构成所述开关控制电路的信号输出端，所述第三电阻的第二端与所述第一电子开关管的第二端连接。

4.如权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述第一电子开关管为PMOS管，所述第二电子开关管为NMOS管或者NPN三极管。

5.如权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述开关控制电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、反相器和比较器；

所述第四电阻的第一端和所述第六电阻的第一端共接构成所述开关控制电路的信号输入端，所述第四电阻的第二端、所述第五电阻的第一端和所述比较器的正相输入端连接，所述第六电阻的第二端、所述第七电阻的第一端和所述比较器的反相输入端连接，所述第五电阻的第二端和所述第七电阻的第二端接地，所述比较器的输出端和所述反相器的输入端连接，所述反相器的输出端构成所述开关控制电路的信号输出端。

6.如权利要求1～5任一项所述的供电电路，其特征在于，所述阻抗切换电路包括第八电阻和第三电子开关管；

所述第八电阻的第一端、所述第三电子开关管的第一端和所述开关电路的输出端共接，所述第八电阻的第二端、所述第三电子开关管的第二端和所述储能电路的第一端共接，所述第三电子开关管的控制端构成所述阻抗切换电路的受控端；

所述第三电子开关管，受所述供电电源触发关断，以及在未接收到所述供电电源时触发导通。

7.如权利要求6所述的供电电路，其特征在于，所述第三电子开关管为PMOS管。

8.如权利要求1～5任一项所述的供电电路，其特征在于，所述储能电路为超级电容。

9.一种电子设备，其特征在于，包括受电设备和如权利要求1～8任一项所述的供电电路，所述供电电路与所述受电设备电性连接。

10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述受电设备为时钟芯片、存储器或者处理器中的至少一者。

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