TWI446686B - 電源切換電路及採用此電源切換電路之電子裝置 - Google Patents

Description

電源切換電路及採用此電源切換電路之電子裝置

本發明有關於一種電源切換電路，且特別是一種具有穩壓單元之電源切換電路及採用此電源切換電路之電子裝置。

目前之一般電子裝置，例如行動電子裝置，會因應使用需求而具有兩個以上的電源來源以作切換，其電源來源通常分別為來自於家用電源與電池的電源。當電子裝置透過電源轉換器(其中電源轉換單元例如包括整流電路、濾波電路與變壓器)連接至家用電源時，則電源切換電路會將由電源轉換器所提供的電源提供給電子裝置，而選擇不使用電池所提供的電源。然而，當電子裝置因使用狀態改變或無法透過電源轉換器來連接家用電源時，則電源切換電路將會選擇提供電池的電源給電子裝置。

請參閱圖1，圖1是傳統電源切換電路的電路圖。電源切換電路1包括有至少兩個電源輸入端11、12、電源輸出端13、電源切換單元14，其中電源切換單元14更包括電晶體141與142。電晶體141具有輸入端143、控制端145與輸出端147，且同樣地，電晶體142具有輸入端144、控制端146與輸出端148。電源輸入端11與12分別電性連接輸入端143與144，而電源輸出端13則電性連接輸出端147與148。

電源輸入端11與12分別接收兩個不同來源的電源信號，且此兩個不同來源的電源信號例如為電池的電源信號與電源轉換器轉換家用電源後的電源信號。於圖1 中，控制端145與146接收至少一控制信號，而且此控制信號用以控制電晶體141與142，以使電晶體141與142的其中之一被開啟。如此，傳統電源切換電路1將可以依照控制信號選擇性地輸出兩個不同來源之電源信號的其中之一至電源輸出端13，亦即選擇兩個電源信號的其中之一作為電源輸出信號。

於圖1的傳統電源切換電路1中，因為電晶體141與142本身為電壓隨耦器，因此當所選擇的電源信號之電壓值升高時，則電源輸出信號的電壓值會對應地升高。當電源輸入端11與12所分別接收電源信號具有高電壓值，則被開啟的電晶體141或142也將會承受此高電壓值，且電源輸出端13所連接的晶片系統也會一起承受此高電壓值。然而，一般電子元件的耐壓能力不佳，因此所述高電壓值將可能導致晶片系統、電晶體141與142受損，從而降低晶片系統或傳統電源切換電路1的使用壽命與可靠度。

本發明實施例提供一種電源切換電路，此電源切換電路包括穩壓單元、控制信號產生單元與電源切換單元，其中控制信號產生單元電性連接穩壓單元，且電源切換單元電性連接穩壓單元與控制信號產生單元。穩壓單元用以接收第一電源信號，並根據第一電源信號產生固定電壓信號。控制信號產生單元用以接收第二電源信號與固定電壓信號，以產生至少一控制信號。電源切換單元受控於控制信號，以選擇固定電壓信號或第二電源信號作為電源輸出信號。

在本發明其中一個實施例中，上述之固定電壓信號係於第一電源信號大於特定門檻值時所產生，且固定電壓信號的電壓值為固定的電壓值。

在本發明其中一個實施例中，於上述固定電壓信號的電壓值大於第二電源信號的電壓值時，電源切換單元選擇固定電壓信號作為電源輸出信號；而當第二電源信號的電壓值大於固定電壓信號的電壓值時，電源切換單元則會選擇第二電源信號作為電源輸出信號。

本發明實施例還提供一種電子裝置，所述電子裝置包括晶片系統與上述電源切換電路，其中電源切換電路電性連接晶片系統，且用以提供輸出電源信號給晶片系統。

綜上所述，本發明實施例提供一種電源切換電路，此電源切換電路之穩壓單元會將所輸入之電源信號轉換成固定電壓信號，如此，當電源信號之電壓值升高時，電源切換單元之電源輸出信號之電壓值不會相對應地升高。如此，可避免當電源信號為高電壓值時，所可能導致的晶片系統與電源切換單元受損，從而降低晶片系統或電源切換單元的使用壽命與可靠度。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

〔電源切換電路的實施例〕

請參考圖2A所示，圖2A是本發明實施例之電源切換電路的電路圖。電源切換電路2包括至少兩個電源輸入端( 例如第一電源輸入端21、第二電源輸入端22)、電源輸出端23、電源切換單元24控制信號產生單元25以及穩壓單元26信號。穩壓單元26之輸出端262電性連接至控制信號產生單元25之輸入端251與電源切換單元24之輸入端243，且第一電源輸入端21則電性連接至穩壓單元26之輸入端261。第二電源輸入端22電性連接至控制信號產生單元25之輸入端252與電源切換單元24之輸入端244。控制信號產生單元25之輸出端253、254分別電性連接至電源切換單元24之控制端245、246。電源切換單元之輸出端247、248則電性連接至電源輸出端23。

穩壓單元26用以接收第一電源輸入端21之第一電源信號，並根據第一電源信號輸出第一固定電壓信號至控制信號產生單元25之輸入端251與電源切換單元24之輸入端243。第一固定電壓信號係於第一電源信號大於特定門檻值時產生，且第一固定電壓信號的電壓值為固定電壓值。換言之，穩壓單元26只有在第一電源信號大於特定門檻值時，才會輸出第一固定電壓信號，且接著，即使第一電源信號上升，第一固定電壓信號的電壓值也不會隨著改變。

控制信號產生單元25之輸入端252與電源切換單元24之輸入端244則接收第二電源輸入端22之第二電源信號。控制信號產生單元25根據第一固定電壓信號與第二電源信號之電壓值產生第一與第二控制信號並分別輸出至電源切換單元24之控制端245、246。電源切換單元24則依據此第一與第二控制信號選擇第一固定電壓信號或第二電源信號作為電源輸出信號，並將此電源輸出信號輸出至電源輸出端23。

更詳細地說，於此實施例中，當第一固定電壓信號的電壓值大於第二電源信號的電壓值時，電源切換單元24會選擇第一固定電壓信號作為電源輸出信號。然而，當第二電源信號的電壓值大於第一固定電壓信號的電壓值時，電源切換單元24會選擇第二電源信號作為電源輸出信號。

接著，針對控制信號產生單元25的結構進一步說明。控制信號產生單元25更包括比較器255與反向器256。比較器255具有正輸入端、負輸入端與輸出端，其中比較器255的正、負輸入端分別電性連接控制信號產生單元255的輸入端252、251，且比較器255的輸出端電性連接控制信號產生單元25的輸出端253。反向器256的輸入端與輸出端則分別電性連接電性連接控制信號產生單元25的輸出端253與254。

比較器255的正、負輸入端分別用以接收第二電源信號與第一固定電壓信號，並比較第二電源信號與第一固定電壓信號，以輸出第一控制信號。反向器256接收此第一控制信號並輸出第二控制信號，此第二控制信號即為第一控制信號之反向信號。

當第二電源信號的電壓值大於第一固定電壓信號的電壓值時，第一控制信號為邏輯高準位，且第二控制信號為邏輯低準位。相反地，當第二電源信號的電壓值小於第一固定電壓信號的電壓值時，第一控制信號為邏輯低準位，且第二控制信號為邏輯高準位。

接著，針對電源切換單元24的細節進行說明。電源切換單元24包括第一電晶體241與第二電晶體242，其中第一電晶體241具有輸入端243、控制端245與輸出端247，且第 二電晶體242具有輸入端244、控制端246與輸出端248。控制端245、246分別電性連接信號產生單元25的控制端253、254，輸入端243、244分別電性連接穩壓單元26的輸出端262與第二電源輸入端22。另外，輸出端247、248電性連接電源輸出端23。

控制端245、246用以接收第一與第二控制信號，輸入端243、244則分別接收第一固定電壓信號與第二電源信號。第一電晶體241與第二電晶體242分別受控於第一與二控制信號。當第一電晶體241被開啟時，第二電晶體242會被關閉，而當第一電晶體241被關閉時，第二電晶體242會被開啟。因此，依據第一與第二控制信號的控制，電源切換單元24僅會將第一固定電壓信號與第二電源信號的其中之一輸出至電源輸出端23作為電源輸出信號。

於此實施例中，第一電晶體241與第二電晶體242可以分別是P型場效電晶體，且特別可以是具有較高耐壓能力的P型場效電晶體，其中輸入端243、244為源極端，控制端245、246為閘極端，且輸出端247、248為汲極端。然而，要說明的是，本發明並不以此為限。第一電晶體241與第二電晶體242亦可以是其他種類的電晶體，例如接面場效電晶體、金屬氧化物半導體場效電晶體或雙極接面電晶體。

值得一提的是，上述控制信號產生單元25的實現方式亦非用以限制本發明。於其他實施例中，控制信號產生單元25可以使用數個電晶體或控制信號譯碼器來實現。除此之外，上述電源切換單元24的實現方式亦非用以限制本發明，舉例來說，電源切換單元24可以使用多工器來實現。

於上述之實施例中，雖然電源切換電路2是以兩個電 源信號為例進行說明，但本發明實施例的電源切換電路2不限定於僅接收兩個電源信號。換言之，只要針對電源切換電路2中的控制信號產生單元25與電源切換單元24進行設計與修改，電源切換電路2將可以接收兩個以上的電源信號。

〔電源切換電路的另一實施例〕

請參考圖2B所示，圖2B是本發明另一實施例的電源切換電路的電路圖。相較於圖2A的電源切換電路2，圖2B的電源切換電路2’更包括致能電路27，其中穩壓單元26的輸出端262更電性連接至致能電路27的輸入端272，第二電源輸入端22更電性連接至致能電路27的輸入端273，且致能電路27的輸出端271電性連接至比較器255的電源供應端。

致能電路27分別接收上述之第一固定電壓信號與第二電源信號，並且根據第一固定電壓信號與第二電源信號致能控制信號產生單元25。換句話說，在沒有第一固定電壓信號與第二電源信號的情況下(亦即第一電源信號的電壓值小於特定門檻值且第二電源信號的電壓值小於另一特定門檻值時)，致能電路27將禁能控制信號產生單元25，如此，將可以減少不必要的電能消耗。僅有在第一固定電壓信號與第二電源信號的至少其中之一被提供的情況下(亦即第一電源信號的電壓值大於特定門檻值或第二電源信號的電壓值大於另一特定門檻值時)，致能電路27才會致能控制信號產生單元25(例如致能比較器255)。

致能電路27包括兩個單向開關274與275，其中單向開關274的輸入端與輸出端分別電性連接致能電路27之輸 入端272與輸出端271，且單向開關275的輸入端與輸出端分別電性連接致能電路27之輸入端273與輸出端271。如此，致能電路27則因單向開關之特性於第一固定電壓信號與第二電源信號擇一輸出。例如，當第一固定電壓信號之電壓值大於第二電源信號，單向開關274導通且單向開關275斷路，並且致能電路27輸出第一固定電壓信號；反之，當第二電源信號之電壓值大於第一固定電壓信號，單向開關274斷路且單向開關275導通並致使致能電路27輸出第二電源信號。據此，使用單向開關274與275來設計致能電路27，將可以不必將第一固定電壓信號與第二電源信號短路來致能控制信號產生單元25。

於此實施例中，單向開關274與單向開關275可以分別是二極體，其中輸入端271、272為陽極、輸出端273為陰極。然而，要說明的是，本發明並不以此為限。單向開關274與單向開關275亦可以是其他種類的二極體，例如，PN接面二極體、蕭特基二極體或齊納二極體。除此之外致能電路27的實現方式非用以限制本發明，舉例來說，致能電路27可以使用開關電晶體或選擇器來實現。

〔電源切換電路的另一實施例〕

請參考圖2C所示，圖2C是本發明另一實施例的電源切換電路的電路圖。相較於圖2A的電源切換電路2，圖2C的電源切換電路2”更包括穩壓單元28，其中穩壓單元28之輸入端281電性連接至第二電源輸入端22，而穩壓單元28之輸出端282則電性連接至控制信號產生單元25之輸入端252與電源切換單元24之輸入端244。

穩壓單元28接收第二電源信號，並且根據第二電源信 號產生第二固定電壓信號。接著，穩壓單元28將所產生之第二固定電壓信號傳送至控制信號產生單元25與電源切換單元24。第二固定電壓信號係於第二電源信號大於特定門檻值時產生，且第二固定電壓信號的電壓值為固定電壓值。換言之，穩壓單元28只有在第二電源信號大於特定門檻值時，才會輸出第二固定電壓信號，且接著，即使第二電源信號上升，第二固定電壓信號的電壓值也不會隨著改變。

控制信號產生單元25根據第一固定電壓信號與第二固定電壓信號之電壓值產生第一與第二控制信號，並將第一與第二控制信號分別輸出至電源切換單元24。電源切換單元24依據第一與第二控制信號選擇第一固定電壓信號或第二固定電壓信號作為電源輸出信號，並將此電源輸出信號輸出至電源輸出端23。當第一固定電壓信號的電壓值大於第二固定電壓信號的電壓值時，電源切換單元24會選擇第一固定電壓信號作為電源輸出信號。然而，當第二固定電壓信號的電壓值大於第一固定電壓信號的電壓值時，電源切換單元24會選擇第二固定電壓信號作為電源輸出信號。

〔電子裝置的實施例〕

請接著參照圖3，圖3是本發明實施例的電子裝置之方塊圖。電子裝置3包括電源轉換單元31、電池電源單元32、電源切換電路33與晶片系統34，其中電源轉換單元31與電池電源單元32電性連接電源切換電路33，且電源切換電路33電性連接晶片系統34。

電源轉換單元31(包括整流電路、濾波電路與變壓器)可連接至家用電源，並對家用電源進行整流、降壓與濾波，以產生第一電源信號給電源切換電路33。電池電源單元 32則用以提供第二電源信號給電源切換電路33。

電源切換電路33可以是上述實施例的其中一種的電源切換電路。電源切換電路33依據接收的第一與第二電源信號來選擇第二電源信號(或第二固定電壓信號)與第一固定電壓信號的其中之一作為輸出電源信號給晶片系統34作為供應電源。如此，晶片系統34便可以根據接收的供應電源進行運算或操作。

一般來說，相較於電池電源單元32所提供的第二電源信號，電源轉換單元31所提供的第一電源信號比較容易有所波動，而使得所提供的第一電源信號的電壓值忽然上升。然而，透過本發明實施例的電源切換電路33，第一電源信號會便轉換為具有固定電壓值的第一固定電壓信號，因此，電源切換電路33之後的晶片系統34得以避免承受高電壓值，而提升其使用壽命與可靠度。

另外，於此實施例中，電子裝置3可為具有兩個或兩個以上電源輸入源之電子裝置，例如行動電子裝置。然而，要說明的是，本發明實施例的電子裝置3之種類與類型並非用以限制本發明。

綜上所述，本發明實施例所提供的電源切換電路可先經由其電壓穩壓單元將所輸入之電源轉換為系統可承受之穩壓電源，如此，可確保電源切換電路內部元件之使用壽命與可靠度，同時亦可保護電子裝置內部晶片系統之使用壽命與可靠度。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

1、2、2’、2”‧‧‧電源切換電路

11、12、21、22‧‧‧電源輸入端

13、23‧‧‧電源輸出端

14、24‧‧‧電源切換單元

141、142、241、242‧‧‧電晶體

143、144、243、244‧‧‧輸入端

145、146、245、246‧‧‧控制端

147、148、247、248‧‧‧輸出端

25‧‧‧控制信號產生單元

251、252‧‧‧輸入端

253、254‧‧‧輸出端

255‧‧‧比較器

256‧‧‧反向器

26、28‧‧‧穩壓單元

261、281‧‧‧輸入端

262、282‧‧‧輸出端

27‧‧‧致能電路

271‧‧‧輸入端

272‧‧‧輸入端

273‧‧‧輸出端

274、275‧‧‧單向開關

3‧‧‧電子裝置

31‧‧‧電源轉換單元

32‧‧‧電池電源單元

33‧‧‧電源切換電路

34‧‧‧晶片系統

圖1是傳統電源切換電路的電路圖。

圖2A是本發明實施例提供的電源切換電路之電路圖。

圖2B是本發明另一實施例提供的電源切換電路之電路圖。

圖2C是本發明又一實施例提供的電源切換電路之電路圖。

圖3是本發明實施例提供的採用該電源切換線路之電子裝置之方塊圖。

2‧‧‧電源切換電路

21、22‧‧‧電源輸入端

23‧‧‧電源輸出端

24‧‧‧電源切換單元

241、242‧‧‧電晶體

243、244‧‧‧輸入端

245、246‧‧‧控制端

247、248‧‧‧輸出端

25‧‧‧控制信號產生單元

251、252‧‧‧輸入端

253、254‧‧‧輸出端

255‧‧‧比較器

256‧‧‧反向器

26‧‧‧穩壓單元

261‧‧‧輸入端

262‧‧‧輸出端

Claims (10)

1. 一種電源切換電路，包括：一第一穩壓單元，用以接收一第一電源信號，並根據該第一電源信號產生一第一固定電壓信號；一控制信號產生單元，電性連接該第一穩壓單元，用以接收一第二電源信號與該第一固定電壓信號，以產生至少一控制信號；以及一電源切換單元，電性連接該第一穩壓單元與該控制信號產生單元，受控於該控制信號，以選擇該第一固定電壓信號或該第二電源信號作為一電源輸出信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源切換電路，其中該第一固定電壓信號係於該第一電源信號大於一特定門檻值時產生，且該第一固定電壓信號的電壓值為固定電壓值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電源切換電路，其中當該第一固定電壓信號的電壓值大於該第二電源信號的電壓值時，該電源切換單元選擇該第一固定電壓信號作為該電源輸出信號，當該第二電源信號的電壓值大於該第一固定電壓信號的電壓值時，該電源切換單元選擇該第二電源信號作為該電源輸出信號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電源切換電路，其中該控制信號產生單元包括：一比較器，其具有一正輸入端、一負輸入端與一輸出端，該正、負輸入端分別用以接收該第二電源信號與該第一固定電壓信號，並據此輸出該控制信號；以及一反向器，用以接收該控制信號，並據此輸出一反向控制信號；其中該電源切換單元受控於該控制信號與該反向控制信號。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電源切換電路，其中該電源切換單元包括：一第一電晶體，其具有一第一控制端、一第一輸入端與一第一輸出端；一第二電晶體，其具有一第二控制端、一第二輸入端與一第二輸出端；以及一電源輸出端，用以輸出該電源輸出信號；其中該第一與第二控制端分別用以接收該控制信號與該反向控制信號，該第一與第二輸入端分別用以接收該第一固定電壓信號與該第二電源信號，且該第一與第二輸出端連接該電源輸出端。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電源切換電路，更包括：一第二穩壓單元，用以接收一第三電源信號，以根據該第三電源信號產生該第二電源信號，其中該第二電源信號為一第二固定電壓信號。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電源切換電路，更包括：一致能電路，用以接收該第一固定電壓信號與該第二電源信號，並根據該第一固定電壓信號與該第二電源信號致能該控制信號產生單元。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電源切換電路，其中該致能電路包括：一第一單向開關，用以接收該第一固定電壓信號；一第二單向開關，用以接收該第二電源信號；其中根據該第一固定電壓信號與該第二電源信號，該第一與該第二單向開關僅有其中一個導通或者全部關閉。
9. 一種具有兩個以上電源輸入源的電子裝置，包括： 一晶片系統；一電源切換電路，電性連接該晶片系統，用以提供一輸出電源㊣信號給該晶片系統，且包括：一第一穩壓單元，用以接收一第一電源信號，並根據該第一電源信號產生一第一固定電壓信號；一控制信號產生單元，電性連接該第一穩壓單元，用以接收一第二電源信號與該第一固定電壓信號，以產生至少一控制信號；以及一電源切換單元，電性連接該第一穩壓單元與該控制信號產生單元，受控於該控制信號，以選擇該第一固定電壓信號或該第二電源信號作為該電源輸出信號。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電子裝置，更包括：一電池電源單元，用以提供該第二電源信號；以及一電源轉換單元，用以接收一第三電源信號，並將該第三電源信號轉換為該第一電源信號。