CN221380778U - 一种电源切换保护电路及电源系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例属于电路切换技术领域，涉及一种电源切换保护电路及电源系统，包括电源隔离模块、控制模块、稳压模块、电池电源输入端以及适配器电源输入端；电源隔离模块的第一端通过电池电源输入端与电池连接，电源隔离模块的第二端与控制模块连接，电源隔离模块的第三端与控制模块连接，用于将电池电源和适配器电源进行隔离，并将电源电压转换为输入电压；控制模块通过适配器电源输入端与适配器连接，用于驱动电源隔离模块的开启或关断；稳压模块分别与电源隔离模块的第二端和控制模块连接，用于将输入电压转换为输出电压进行输出。本申请提供的技术方案能够保证产品工作正常，简化电路，有效节省成本。

Description

一种电源切换保护电路及电源系统

技术领域

本申请涉及电路切换技术领域，更具体地，涉及一种电源切换保护电路及电源系统。

背景技术

目前的消费类电子产品中，便携式带电池的电子产品，例如智能手机、便携式音箱、平板电脑以及笔记本电脑等越来越受到消费者的青睐，这类产品在使用时，往往会有以下两种供电模式为产品工作提供电源，一是电池模式，二是适配器模式。当在电池供电模式下使用时，由电池给产品供电，在插入适配器后，产品就由适配器供电；当拔出适配器后，产品自然切换为电池供电。当这两种模式在切换过程中，电源出现波动，超出系统正常工作的供电范围时，产品就会出现工作异常或者损坏。

为了避免产品出现工作异常或者损坏，传统的切换电路通常使用一些宽电压范围的电源芯片来实现供电切换。但是，选择电源芯片通常具有较高的成本，同时还需要额外的元器件进行电路布局，使得电路结构复杂，生产成本也随之增加。

实用新型内容

本申请实施例所要解决的技术问题是传统的电源切换电路结构复杂、生产成本高，不适用于成本要求较严的产品。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种电源切换保护电路，采用了如下所述的技术方案：

包括电源隔离模块、控制模块、稳压模块、电池电源输入端以及适配器电源输入端；

所述电源隔离模块的第一端通过所述电池电源输入端与电池连接，所述电源隔离模块的第二端与所述控制模块连接，所述电源隔离模块的第三端与所述控制模块连接，用于将电池电源和适配器电源进行隔离，并将电源电压转换为输入电压；

所述控制模块通过所述适配器电源输入端与适配器连接，用于驱动所述电源隔离模块的开启或关断；

所述稳压模块分别与所述电源隔离模块的第二端和所述控制模块连接，用于将所述输入电压转换为输出电压进行输出。

进一步的，所述电源隔离模块包括MOS管和第一二极管，所述MOS管的漏极和所述第一二极管的阳极的公共连接点为所述电源隔离模块的第一端；所述MOS管的源极和所述第一二极管的阴极的公共连接点为所述电源隔离模块的第二端；所述MOS管的栅极为所述电源隔离模块的第三端。

进一步的，所述控制模块包括第二二极管和分压单元；

所述第二二极管的阳极与所述适配器电源输入端连接，所述第二二极管的阴极分别连接所述电源隔离模块的第二端和所述稳压模块；

所述分压单元的第一端与所述适配器电源输入端连接，所述分压单元的第二端与所述MOS管的栅极连接，所述分压单元的第三端接地。

进一步的，所述分压单元包括第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端为所述分压单元的第一端，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端的公共连接点为所述分压单元的第二端，所述第二电阻的第二端为所述分压单元的第三端。

进一步的，所述稳压模块包括低压差稳压芯片，所述低压差稳压芯片设置有输入端、输出端和接地端；所述输入端分别与所述MOS管的源极、所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阴极连接；所述输出端连接用电电路；所述接地端接地。

进一步的，所述电源切换保护电路还包括输入滤波模块，所述输入滤波模块包括第一电容和第二电容；

所述第一电容的第一端和所述第二电容的第一端分别与所述低压差稳压芯片的输入端连接；所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端分别接地。

进一步的，所述电源切换保护电路还包括输出滤波模块，所述输出滤波模块包括第三电容和第四电容；

所述第三电容的第一端和所述第四电容的第一端分别与所述低压差稳压芯片的输出端连接；所述第三电容的第二端和所述第四电容的第二端分别接地。

进一步的，所述第一二极管为续流二极管。

进一步的，所述第一二极管的正向压降小于所述第二二极管的正向压降。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种电源系统，该电源系统包括电池、适配器、如上所述的电源切换保护电路以及用电电路；

所述电源切换保护电路分别通过电池电源输入端与所述电池连接、通过适配器电源输入端与所述适配器连接以及与所述用电电路电连接。

与现有技术相比，本申请主要有以下有益效果：

本申请提供了一种电源切换保护电路，包括电源隔离模块、控制模块、稳压模块、电池电源输入端以及适配器电源输入端，通过电源隔离模块将电池和适配器的供电电源进行隔离，并通过电源隔离模块和控制模块的配合实现电源切换，并由稳压模块将电源电压转换为稳定的输出电压进行输出，能够保证产品工作正常不受电源供电模式切换影响，同时简化电路，有效节省成本，更适用于成本要求较严的产品。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的电源切换保护电路的一种实施例的结构框图；

图2是本申请提供的电源切换保护电路的一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

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。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请实施例提供一种电源切换保护电路，参见图1所示，电源切换保护电路包括电源隔离模块10、控制模块20、稳压模块30、电池电源输入端VCC_Vin以及适配器电源输入端USB_Vin。

电源隔离模块10的第一端通过电池电源输入端VCC_Vin与电池BAT连接，电源隔离模块10的第二端与控制模块20连接，电源隔离模块10的第三端与控制模块20连接，用于将电池电源和适配器电源进行隔离，并将电源电压转换为输入电压；控制模块20通过适配器电源输入端USB_Vin与适配器连接，用于驱动电源隔离模块10的开启或关断；稳压模块30分别与电源隔离模块10的第二端和控制模块20连接，用于将输入电压转换为输出电压进行输出。

在一些实施例中，参见图2所示，电源隔离模块10包括MOS管Q1和第一二极管D1，MOS管Q1的漏极D和第一二极管D1的阳极的公共连接点为电源隔离模块10的第一端；MOS管Q1的源极S和第一二极管D1的阴极的公共连接点为电源隔离模块10的第二端；MOS管Q1的栅极G为电源隔离模块10的第三端。

具体地，MOS管Q1的漏极D与第一二极管D1的阳极连接，MOS管Q1的源极S与第一二极管D1的阴极连接。

在一些实施例中，控制模块20包括第二二极管D2和分压单元21；第二二极管D2的阳极与适配器电源输入端USB_Vin连接，第二二极管D2的阴极分别连接电源隔离模块10的第二端和稳压模块30；分压单元21的第一端与适配器电源输入端USB_Vin连接，分压单元21的第二端与MOS管的栅极G连接，分压单元的第三端接地。

在一些实施例中，分压单元21包括第一电阻R1和第二电阻R2；第一电阻R1的第一端为分压单元21的第一端，第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第一端的公共连接点为分压单元21的第二端，第二电阻R2的第二端为分压单元21的第三端。

具体地，第一电阻R1的第一端连接适配器电源输入端USB_Vin，第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第一端的公共连接点连接MOS管Q1的栅极G，第二电阻R2的第二端接地。

在一些实施例中，稳压模块30包括低压差稳压芯片U1，低压差稳压芯片U1设置有输入端VIN、输出端VOUT和接地端GND；输入端VIN分别与MOS管Q1的源极S、第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极连接；输出端GND通过电源输出端Vout连接用电电路(图中未示出)；接地端GND接地。

在本实施例中，低压差稳压芯片U1采用LDO(Low Dropout Regulator，低压差稳压器)芯片，作用是将高电压输入转换为稳定的低电压输出。

在一些实施例中，电源切换保护电路还包括输入滤波模块40，输入滤波模块40包括第一电容C1和第二电容C2；第一电容C1的第一端和第二电容C2的第一端分别与低压差稳压芯片U1的输入端VIN连接；第一电容C1的第二端和第二电容C2的第二端分别接地。

输入滤波模块40用于对输入低压差稳压芯片U1的电压进行滤波，排除干扰。

在一些实施例中，电源切换保护电路还包括输出滤波模块50，输出滤波模块50包括第三电容C3和第四电容C4；第三电容C3的第一端和第四电容C4的第一端分别与低压差稳压芯片U1的输出端VOUT连接；第三电容C3的第二端和第四电容C4的第二端分别接地。

输出滤波模块50用于低压差稳压芯片U1的输出电压进行滤波，进一步保证输出电压的稳定性。

在一些实施例中，第一二极管D1为续流二极管。其中，续流二极管可以选择快恢复二极管或肖特基二极管，优先选择肖特基二极管。

在一些实施例中，第一二极管D1的正向压降小于第二二极管D2的正向压降。

在适配器供电时突然断电或拔出时，若适配器的电压处于缓慢放电，一般适配器内部都是有较大的电解滤波容器的，实际情况会存在缓慢放电的过程，缓慢放电时，适配器的电源电压经第二二极管D2和第一电阻R1分别为MOS管Q1的栅极G和源极S施加电压，只有在源极S的电压高于栅极G的电压时，MOS管Q1才能导通，在此过程中，如果没有第一二极管D1，则无法为后续用电电路提供正常工作电压，导致产品工作异常或关机。当设置了第一二极管D1时，第一二极管D1会优先于MOS管Q1导通，充当着主要的续流作用，能够保证在电源切换过程中，产品正常工作。

应当理解，本申请中使用到的电阻、电容、二极管以及MOS管等，可以根据实际需要选择合适参数的对应器件，在此不做限制。

下面通过具体实施例对电源切换保护电路的工作原理进行进一步解释说明。

假设电池BAT输入电池电源输入端VCC_Vin的电压为3.8V，适配器输入适配器电源输入端USB_Vin的电压为5V，通过低压差稳压芯片U1的输出端VOUT的输出电压为3.3V，第一二极管D1的正向压降为0.5V，第二二极管D2的正向压降为0.7V，第一电阻R1的电阻值为10kΩ，第二电阻R2的电阻值为100kΩ，MOS管Q1采用P沟道MOS管。

在适配器没有插入的情况下，系统工作电源由电池BAT提供。假设单节电池BAT电压在3.3V～4.2V范围，电池BAT输出电压由DC-DC转换至3.8V后通过电池电源输入端VCC_Vin传输到电源切换保护电路，经MOS管Q1导通后提供给低压差稳压芯片，再由低压差稳压芯片U1降压至3.3V后提供给系统内各单元电路(即用电电路)。由于MOS管Q1处于导通状态的等效电阻是非常小的，一般为几十毫欧姆，提高了电池的使用效率，由于无用功比较小，因此电子产品的发热也比较小。

在插入适配器后，系统工作电源由适配器提供。适配器输入5V电源，经过第二二极管D2后降压至4.3V，此电压高于电池BAT转换后的电压(3.8V)，第一二极管D1截止。由于源极S极和栅极G极之间的电压小于导通阈值Vgs，MOS管Q1处于截止状态，4.3V电压由低压差稳压芯片U1降压至3.3V后提供给系统内各单元电路。此时，MOS管Q1处于截止状态，能够截止适配器的电流流向电池BAT给电池BAT充电，保护电池，提高电池使用寿命。

当适配器突然断电或拔出时，MOS管Q1需要等到适配器输入的5V电压掉电至3.0V时才可以导通，此时如没有第一二极管D1，产品会因为供电电压低于工作电压范围而导致产品工作异常或者关机。加入了第一二极管D1，此时第一二极管D1会优先于MOS管Q1导通，当低压差稳压芯片U1的输入电压跌落至3.45V时，第一二极管D1即可导通，供电模式自动切换为电池模式供电，3.45V电压经低压差稳压芯片U1稳压至3.3V后提供给系统内各单元电路。

本申请还提供一种电源系统，该电源系统包括电池BAT、适配器、如上所述的电源切换保护电路以及用电电路；电源切换保护电路分别与电池BAT、适配器连接以及用电电路电连接，具体的，通过电池电源输入端与电池BAT连接，通过适配器电源输入端与适配器连接，通过稳压模块30与用电电路连接。

本申请的电源切换保护电路及电源系统，能够保证电子产品不受电源供电模式切换影响，工作正常，同时简化电路，有效节省成本，更适用于成本要求较严的电子产品。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式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效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电源切换保护电路，其特征在于，包括：

电源隔离模块、控制模块、稳压模块、电池电源输入端以及适配器电源输入端；

所述电源隔离模块的第一端通过所述电池电源输入端与电池连接，所述电源隔离模块的第二端与所述控制模块连接，所述电源隔离模块的第三端与所述控制模块连接，用于将电池电源和适配器电源进行隔离，并将电源电压转换为输入电压；

所述控制模块通过所述适配器电源输入端与适配器连接，用于驱动所述电源隔离模块的开启或关断；

所述稳压模块分别与所述电源隔离模块的第二端和所述控制模块连接，用于将所述输入电压转换为输出电压进行输出。

2.根据权利要求1所述的电源切换保护电路，其特征在于，所述电源隔离模块包括MOS管和第一二极管，所述MOS管的漏极和所述第一二极管的阳极的公共连接点为所述电源隔离模块的第一端；所述MOS管的源极和所述第一二极管的阴极的公共连接点为所述电源隔离模块的第二端；所述MOS管的栅极为所述电源隔离模块的第三端。

3.根据权利要求2所述的电源切换保护电路，其特征在于，所述控制模块包括第二二极管和分压单元；

所述第二二极管的阳极与所述适配器电源输入端连接，所述第二二极管的阴极分别连接所述电源隔离模块的第二端和所述稳压模块；

所述分压单元的第一端与所述适配器电源输入端连接，所述分压单元的第二端与所述MOS管的栅极连接，所述分压单元的第三端接地。

4.根据权利要求3所述的电源切换保护电路，其特征在于，所述分压单元包括第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端为所述分压单元的第一端，所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端的公共连接点为所述分压单元的第二端，所述第二电阻的第二端为所述分压单元的第三端。

5.根据权利要求3所述的电源切换保护电路，其特征在于，所述稳压模块包括低压差稳压芯片，所述低压差稳压芯片设置有输入端、输出端和接地端；所述输入端分别与所述MOS管的源极、所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阴极连接；所述输出端连接用电电路；所述接地端接地。

6.根据权利要求5所述的电源切换保护电路，其特征在于，所述电源切换保护电路还包括输入滤波模块，所述输入滤波模块包括第一电容和第二电容；

所述第一电容的第一端和所述第二电容的第一端分别与所述低压差稳压芯片的输入端连接；所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端分别接地。

7.根据权利要求5所述的电源切换保护电路，其特征在于，所述电源切换保护电路还包括输出滤波模块，所述输出滤波模块包括第三电容和第四电容；

所述第三电容的第一端和所述第四电容的第一端分别与所述低压差稳压芯片的输出端连接；所述第三电容的第二端和所述第四电容的第二端分别接地。

8.根据权利要求2所述的电源切换保护电路，其特征在于，所述第一二极管为续流二极管。

9.根据权利要求3所述的电源切换保护电路，其特征在于，所述第一二极管的正向压降小于所述第二二极管的正向压降。

10.一种电源系统，其特征在于，包括电池、适配器、如权利要求1至9任一项所述的电源切换保护电路以及用电电路；

所述电源切换保护电路分别通过电池电源输入端与所述电池连接、通过适配器电源输入端与所述适配器连接以及与所述用电电路电连接。