CN101364745B - 可自动选择供电电源的电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种自动选择供电电源的电子装置，能够实现在多个供电电源之间自动选择一个电源为该电子装置供电。可供选择的三个供电电源包括一内部电池以及两个外部电源，该两个外部电源可为一市用电源适配器转换的直流电源和一接口电源或其他外部电源。电池电压至少大于其中一个外电源电压，在电压低于电池电压的外部电源接口和电池之间有一电源选择模块。同时有3个单向导通部件分别位于三个电源的电压正极端的输出路径中，其中在电池的电压正极端和单向导通部件之间还有一路径开关。通过单向导通部件、电源选择模块以及路径开关的作用，本发明中，三个供电电源选择的优先顺序分别为：电压较高的外电源、电压较低的外电源、内部电池。

Description

可自动选择供电电源的电子装置
技术领域
本发明涉及一种电子装置，特别涉及一种能够自动选择供电电源的电子装置。
背景技术
目前，一般的电子装置如手机、MP3播放器等手持设备大多有多种供电方式，比如电池供电、通过市电适配器供电以及通过USB接口电源供电等方式，当有外部电源时，可以通过外部电源如通过市用电源适配器、USB接口等供电，这样可以增加手持设备供电可选择的方式，从而可尽量避免手持设备出现无电的困扰。
而当有几个电源接口同时接入时，只能由一个电源供电，否则就会出现电压异常。在中国知识产权局2006年11月15日公告的一份专利号为“CN2838129Y”，名称为“多电源自动切换装置”的专利文件中，揭露了一种多电源自动切换装置，能够对多个电源进行供电选择。然而该装置多个电源的切换是通过前一级电源的置入或移除引起弹片开关开或关，从而控制下一级电源供应或切断，例如实现接口电源供电与停止供电是通过电池的取出与放入来实现的，然而，这样显然比较麻烦，因为在用接口电源供电时就必须取出电池，此外，弹片开关随着使用时间的增加，灵活度会下降。
发明内容
有鉴于此，提供一种通过简单的电路结构实现供电电源自动选择的装置，以解决现有技术中需要前一级电源移除才能选择下一级电源供电以及使用时间长而弹片开关灵活度会下降的问题。
一种能够自动选择供电电源的电子装置，该电子装置具有多个外电源接口、一电池座、一DC/DC转换器、一路径开关、一电源选择模块以及多个单向导通部件。该多个外电源接口以及电池座分别供外电源以及电池接入，其中至少有一个外电源低于该电池电压。该DC/DC转换器，包括一个输入端与一个输出端，该输入端用于输入由上述两个外电源接口以及电池座所接入电源的电压，该输出端输出的电源电压为经该DC/DC转换器转换的电子装置所需要的工作电压。该多个单向导通部件，分别位于每一外电源接口的电压正极端与DC/DC转换器的输入端之间的通路中及电池座的电压正极端与DC/DC转换器的输入端之间的通路中，分别单向导通从外电源以及电池到DC/DC转换器输入端的电流。该路径开关，位于电池座的电压正极端与该单向导通部件之间，当路径开关截止时，电池的供电路径被切断。该电源选择模块，位于电池座与电压小于该电池电压的外电源的外电源接口之间，当电池与电压小于电池电压的外电源分别接入电池座与外电源接口时，电源选择模块控制路径开关截止。
其中，当电压高于电池的外电源接入时，该电压高于电池的外电源与DC/DC转换器输入端的单向导通部件导通，该电池与DC/DC转换器输入端之间的单向导通部件截止。当电压低于电池电压的外电源接入时，通过一电源选择模块控制路径开关截止，从而电池的供电路径截止。而当两个外电源一起接入时，该电压高的外电源与DC/DC转换器之间的单向导通部件导通，该电压较低的外电源与DC/DC转换器之间的单向导通部件截止。
这样，该电子装置实现了供电优先级顺序为电压高的外电源、电压较低的外电源、电池。
从而，通过三个单向导通的部件、一个电源选择模块以及一路径开关实现在三个供电电源之间的自动选择，不需要前级电源例如电池移除才能选择其他电源供电，且不需要弹片开关等的作用。
附图说明
图1是可自动选择供电电源电子装置第一实施方式的电路架构图。
图2是可自动选择供电电源电子装置第一实施方式的具体电路图。
图3是可自动选择供电电源电子装置第二实施方式的电路架构图。
具体实施方式
请参阅图1所示，为可自动选择供电电源电子装置第一实施方式的电路架构图。该电子装置为手机、媒体播放器或电子玩具等电子装置。该电子装置包括一外电源接口10、一电池座20、一外电源接口30、一电源选择模块40、一DC/DC转换器50、一路径开关60、以及三个单向导通部件D1、D2、D3。
其中，该DC/DC转换器50用于将输入端输入的电压转换成电子装置所需要的工作电压。
在本实施方式中，电池座20接入的电池的电压位于两个外电源接口10、30接入的外电源电压之间，即高于其中一个外电源电压而低于另一个外电源电压。为了方便描述，以下假设该外电源接口10接入的外电源电压高于电池座20接入的电池电压，电池电压高于该外电源接口30接入的外电源。外电源接口10的电压正极端经过单向导通部件D1与DC/DC转换器50的输入端相连。该电池座20的电压正极端经过路径开关60以及单向导通部件D2与DC/DC转换器50的输入端相连。外电源接口30的电压正极端经过单向导通部件D3与DC/DC转换器50的输入端相连。DC/DC转换器50将从输入端输入的不同电压值转换成电子装置如手机等需要的工作电压，例如3.7V。该电源选择模块40位于电压低于电池电压的外电源的接口与电池座20之间，有一输出端401与路径开关60的控制端601相连，在本实施方式中该电源选择模块40位于外电源接口30和电池座20之间。
当外电源接口10、外电源接口30均接入一外电源，由于外电源接口10接入的外电源的输出电压高于外电源接口30接入的外电源输出电压以及电池的输出电压，则D1导通，D2和D3截止，即电压最高的外电源接口10接入的外电源的输出电压接到DC/DC转换器50为电子装置供电。
当外电源接口10未接入外电源，而外电源接口30接入了外电源以及电池座20接入电池时，电源选择模块40输出端401发送一切断信号至路径开关60的控制端601来截止路径开关60，从而切断电池的供电路径，因此，自动选择供电电源装置选择外电源接口30接入的外电源的输出电压接到DC/DC转换器50为电子装置供电。
当外电源接口30未接入外电源，只有电池接入电池座20时，电源选择模块40的输出端401发送一导通信号至路径开关60的控制端601将路径开关60导通，通过电池的输出电压接到DC/DC转换器50为设备供电。
因此，电压较高的外电源的供电优先级别高于电压较低的外电源供电优先级别，电压较低的外电源供电优先级别高于电池的供电优先级别。通过该自动选择供电电源的装置，当有两种以上电源一起供电时，该自动选择供电电源的电子装置按照优先级顺序来选择供电电源，这样可以尽量采用外部电源供电，延长设备的供电时间，并减少电池的使用及充放电时间，提高电池使用寿命。
请参阅图2所示，为可自动选择供电电源电子装置第一实施方式的具体电路图。其中，在该具体电路中，外电源接口10以市电适配器插座10为例，外电源接口30以USB接口插座30为例，该外电源接口30也可以为符合IEEE1394等接口标准的接口。此外，具体电路中该单向导通的部件D1、D2、D3为二极管，且二极管D1的阳极与市电适配器插座10的电压正极端相连，二极管D2的阳极通过一路径开关60与电池座20的电压正极端相连，二极管D3的阳极与USB接口插座的电压正极端相连；二极管D1、D2、D3的阴极均连接到DC/DC转换器50的输入端。
在本该具体电路中，市电适配器的输出电压为12V，电池的输出电压为7.2V，USB接口电源的输出电压为5V。DC/DC转换器50至少能将输入值为12V、7.2V和5V的输入电压转化为3.7V的输出电压给电子装置供电。
当市电适配器插座10接入了市电适配器后，二极管D1导通，二极管D2、D3截止，则此时选择市电适配器10对***供电。
当没有市电适配器接入市电适配器插座10，而USB接口电源接入USB接口插座30且电池接入电池座20时，该自动选择供电电源的电子装置通过一电源选择模块40控制路径开关60截止，从而切断电池的供电路径，选择USB接口电源供电。若USB接口电源未接入USB接口插座30，仅有电池接入电池座20，才选择电池作为电源供电。
该电源选择模块40包括一第一开关部件401和第二开关部件402，该第一、第二开关部件以及路径开关60分别包括一控制端与第一及第二导通端，其中，当该第一开关部件401的控制端以及路径开关60的控制端为低电平时，该第一开关部件401以及路径开关60处于导通状态，否则截止；当该第二开关部件402控制端为高电平时，该第二开关部件402处于导通状态，否则截止。
本实施方式中该第一开关部件401、第二开关部件402以及路径开关60分别采用MOS管Q1、Q2以及Q3作为示范进行说明，该第一、第二开关部件以及路径开关60的控制端对应MOS管的栅极，第一导通端对应MOS管的源极，第二导通端对应MOS管的漏极。且作为第一开关部件401和路径开关60的Q1和Q3采用PMOS管，作为第二开关部件的Q2采用NMOS管。
下面，第一开关部件401、第二开关部件401以及路径开关60分别采用PMOS管Q1、NMOS管Q2、PMOS管Q3为例，对电源选择模块的连接结构以及工作状态进行说明。
设NMOS管Q2的栅极为A，连接到USB接口插座30的电压正极端，栅极A还通过一电阻R3与接地点E连接；Q2的漏极为D，与PMOS管Q1的栅极相连，该Q2的漏极D还通过一电阻R1连接到电池座20的电压正极端；设接地点为E，Q2的源极直接与该接地点E相连。该PMOS管Q1的源极设为B，连接到电池座20的电压正极端；Q1的漏极为C，连接到PMOS管Q3的栅极。PMOS管Q3的栅极通过一电阻R2与接地点E相连，Q3的源极连接到电池座20的电压正极端，Q3的漏极连接到二极管D2的阳极。
在上述的连接方式下，在USB接口电源接入USB接口插座30以及同时电池接入电池座20时，NMOS管Q2的栅极A处于高电平，NMOS管Q2导通，导致PMOS管Q1的栅极通过导通的NMOS管短接到地而处于低电平，则PMOS管Q1也导通，因此PMOS管Q3的栅极与电池座20的电压正极端短接而处于高电平，使得PMOS管Q3截止，因而截断电池供电路径。USB接口电源的5V电压通过二极管D3传到DC/DC转换器50的输入端，再经过DC/DC转换器30将5V电压转换成3.7V电压给电子装置供电。
当USB接口电源未接入USB接口插座30而仅有电池接入电池座20时，电池座20的电压正极端有一高电平输出，而NMOS管Q2的栅极A通过电阻R3与接地点E相连而为低电平，从而NMOS管Q2截止，此时PMOS管Q1的栅极通过电阻R1与电池座20的电压正极端相连而获得一个高电平，从而PMOS管Q1也截止，在这种情况下，PMOS管Q3的栅极通过电阻R2与接地点E相连而获得一个低电平，则PMOS管Q3导通，电池供电路径导通，电池7.2V电压通过二极管D2被传送到DC/DC转换器50的输入端，再经过DC/DC转换器50转换成3.7V电压给电子装置供电。
该第一、第二开关部件401、402以及路径开关60还可为三极管，该第一、第二开关部件401、402以及路径开关60的控制端对应三极管的基极，第一导通端对应三极管的发射极，第二导通端对应三极管的集电极，且第一开关部件401和路径开关60为PNP型三极管，第二开关部件402为NPN型三极管。
其中，该外电源接口10并不一定为该市电适配器插座，该外电源接口30并不一定为该USB接口电源插座。外电源接口10对应的是一电压较高的外电源的接口，外电源接口30对应的是一电压较低的外电源的接口，如果市电适配器电压低于该USB接口电源电压，则外电源接口10为USB接口电源接口，外电源接口30为市电适配器插座。而电源选择模块40总是位于电压较低的外电源接口与电池座30之间。
请参阅图3所示，为可自动选择供电电源电子装置第二实施方式的电路架构图。在第二实施方式中，由于外电源接口10和外电源接口30接入的外电源电压均低于电池电压。则在电池座与该两个外电源之间均有一电源选择模块，第一实施方式相比，在外电源接口10和电池座20之间增加了一电源选择模块70，该电源选择模块70与图2中的电源选择模块40的内部结构一样，同样该电源选择模块70的输出端701与路径开关60的控制端601相连。这样如果外电源接口10接入了外电源，则电源选择模块70会控制路径开关60截止，如果外电源接口30接入了外电源，则电源选择模块40会控制路径开关60截止。这样如果电池和至少一个电压小于电池电压的外电源同时接入，该可自动选择供电电源的电子装置截止电池供电路径而选择外电源供电。而当有两个外电源同时接入时，通过单向导通部件的导通性质选择电压高的外电源首先供电。这样，该自动选择供电电源的电子装置选择供电电源的顺序仍然为：电压较高的外电源，电压较低的外电源以及电池。

Claims (6)

1.一种可自动选择供电电源的电子装置，包括多个外电源接口及一电池座，分别供外电源以及电池接入，其中至少有一个外电源低于该电池电压，其特征在于该可自动选择供电电源的电子装置还包括：
一DC/DC转换器，包括一个输入端与一个输出端，该输入端用于输入由上述多个外电源接口以及电池座所接入电源的电压，该输出端输出的电源电压为经该DC/DC转换器转换的电子装置所需要的工作电压；
多个单向导通部件，分别位于每一外电源接口的电压正极端与DC/DC转换器的输入端之间的通路中及电池座的电压正极端与DC/DC转换器的输入端之间的通路中，分别单向导通从外电源以及电池到DC/DC转换器输入端的电流；
一路径开关，位于电池座的电压正极端与该位于电池座的电压正极端与DC/DC转换器的输入端之间的单向导通部件之间，所述路径开关包括控制端、第一导通端以及第二导通端，所述第一导通端连接到电池座的电压正极端，第二导通端通过位于电池座的电压正极端与DC/DC转换器的输入端之间的单向导通部件单向导通至DC/DC转换器的输入端，所述控制端通过一第一电阻与接地点相连；
一电源选择模块，位于电池座与电压小于该电池电压的外电源的外电源接口之间，所述电源选择模块包括一第一、第二开关部件，所述第一、第二开关部件分别包括一控制端与第一及第二导通端，所述第二开关部件的控制端接到该电压小于电池电压的外电源接口的电压正极端，该控制端还通过一第二电阻与接地点连接，第二导通端与第一开关部件的控制端相连，该第二导通端还通过一第三电阻连接到电池座的电压正极端，第一导通端直接接地；所述第一开关部件的第一、第二导通端分别连接到电池座的电压正极端与路径开关的控制端；当电池与电压小于电池电压的外电源分别接入电池座与外电源接口时，电源选择模块控制路径开关截止。
2.如权利要求1所述的可自动选择供电电源的电子装置，其特征在于，所述单向导通部件为二极管。
3.如权利要求1所述的可自动选择供电电源的电子装置，其特征在于，其中该第一开关部件和路径开关的控制端为低电平时，该第一开关部件和该路径开关处于导通状态，否则截止，该第二开关部件控制端为高电平时，该第二开关部件处于导通状态，否则截止。
4.如权利要求3所述的可自动选择供电电源的电子装置，其特征在于，当该电压小于电池电压的外电源接入外电源接口且电池接入电池座时，该第二开关部件控制端处于高电平，则第二开关部件导通，同时第一开关部件的控制端通过导通的第二开关部件短接到地而处于低电平，则第一开关部件也处于导通状态，这样路径开关的控制端通过导通的第一开关部件短接到电池的电压正极端，则该路径开关的控制端处于高电平，从而该路径开关截止，则电池供电路径被截断，由该电压小于电池电压的外电源供电；当该电压小于电池电压的外电源未接入外电源接口而仅有电池接入电池座时，第二开关部件控制端通过电阻短接到地而处于低电平，则第二开关部件处于截止状态，第一开关部件的控制端通过电阻与电池的电压正极端短接而获得一高电平，从而第一开关部件截止，这时路径开关的控制端通过电阻短接到地而获得一低电平，从而路径开关导通，由电池供电。
5.如权利要求1所述的可自动选择供电电源的电子装置，其特征在于，所述第一开关部件与路径开关为PMOS管，第二开关部件为NMOS管，其中该第一、第二开关部件以及路径开关的控制端、第一导通端、第二导通端分别对应MOS管的栅极、源极、漏极。
6.如权利要求1所述的可自动选择供电电源的电子装置，其特征在于，所述第一开关部件与路径开关为PNP三极管，第二开关部件为NPN三极管，其中该第一、第二开关部件以及路径开关的控制端、第一导通端、第二导通端分别对应三极管的基极、发射极、集电极。
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