CN109038804A - 一种供电切换电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供电切换电路及电子设备，包括用于为可充电电池充电的充电电路、开关电路及防反二极管；其中：电子设备的外部电源的输出端分别与充电电路的输入端、开关电路的控制端及防反二极管的阳极连接，充电电路的输出端分别与可充电电池的正极和开关电路的第一端连接，可充电电池的负极接地，开关电路的第二端分别与防反二极管的阴极和设备负载的供电端连接；开关电路用于在外部电源的输出电压大于设备负载的需求电压时自身断开，使可充电电池处于闲置状态；反之，自身自动导通使可充电电池为设备负载供电。可见，本申请的供电切换电路的切换速度较快，不会导致设备出现重启的现象，从而提高了设备的稳定性及续航性能。

Description

一种供电切换电路及电子设备

技术领域

本发明涉及供电技术领域，特别是涉及一种供电切换电路及电子设备。

背景技术

目前，市场上大多数电子设备的内部都配有可充电电池，当为电子设备供电的外部电源断电或电压较低无法满足设备中负载的供电需求时，可切换至内部的可充电电池(内部电源)供电，从而增加了电子设备持续工作的时间，即增强其续航能力。现有技术中，通常采用手动开关的方式切换电子设备的外部电源和内部电源，但是，该手动切换方式的切换速度较慢，会导致设备出现重启的现象，从而影响了设备的稳定性及续航性能。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种供电切换电路及电子设备，与现有技术中的手动切换方式相比，本申请的自动切换方式的切换速度较快，不会导致设备出现重启的现象，从而提高了设备的稳定性及续航性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种供电切换电路，应用于包含可充电电池的电子设备，包括用于为所述可充电电池充电的充电电路、开关电路及防反二极管；其中：

所述电子设备的外部电源的输出端分别与所述充电电路的输入端、所述开关电路的控制端及所述防反二极管的阳极连接，所述充电电路的输出端分别与所述可充电电池的正极和所述开关电路的第一端连接，所述可充电电池的负极接地，所述开关电路的第二端分别与所述防反二极管的阴极和设备负载的供电端连接；

所述开关电路用于在所述外部电源的输出电压大于所述设备负载的需求电压时自身断开，使所述可充电电池处于闲置状态；反之，自身自动导通使所述可充电电池为所述设备负载供电。

优选地，所述开关电路包括调压电路和开关管；其中：

所述调压电路的第一端作为所述开关电路的控制端，所述调压电路的第二端与所述开关管的控制端连接，所述开关管的第一端及第二端对应作为所述开关电路的第一端及第二端；

所述调压电路用于调节所述外部电源输出至所述开关管的控制端的电压，使所述开关管的通断状态满足所述电子设备的供电切换条件。

优选地，所述开关管具体为PMOS管，所述PMOS管的栅极作为所述开关管的控制端，所述PMOS管的源极作为所述开关管的第一端，所述PMOS管的漏极作为所述开关管的第二端。

优选地，所述调压电路包括第一分压电阻和第二分压电阻；其中：

所述第一分压电阻的第一端作为所述调压电路的第一端，所述第一分压电阻的第二端与所述第二分压电阻的第一端连接，其公共端作为所述调压电路的第二端，所述第二分压电阻的第二端接地。

优选地，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻均具体为可调电阻。

优选地，所述充电电路具体为TP4054充电芯片。

优选地，该供电切换电路还包括：

第一端与所述开关电路的第二端连接、第二端分别与所述防反二极管的阴极和所述设备负载的供电端连接的拨动开关，用于利用自身通断状态相应控制所述可充电电池的选用情况。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电子设备，包括可充电电池和设备负载，还包括上述任一种供电切换电路。

本发明提供了一种供电切换电路，应用于包含可充电电池的电子设备，包括用于为可充电电池充电的充电电路、开关电路及防反二极管；其中：电子设备的外部电源的输出端分别与充电电路的输入端、开关电路的控制端及防反二极管的阳极连接，充电电路的输出端分别与可充电电池的正极和开关电路的第一端连接，可充电电池的负极接地，开关电路的第二端分别与防反二极管的阴极和设备负载的供电端连接；开关电路用于在外部电源的输出电压大于设备负载的需求电压时自身断开，使可充电电池处于闲置状态；反之，自身自动导通使可充电电池为设备负载供电。

本申请的供电切换电路在外部电源的输出电压大于设备负载的需求电压时，由外部电源为设备负载供电，此时可充电电池处于闲置状态；而在外部电源的输出电压不大于设备负载的需求电压时，可利用开关电路自动切换至可充电电池供电。与现有技术中的手动切换方式相比，本申请的自动切换方式的切换速度较快，不会导致设备出现重启的现象，从而提高了设备的稳定性及续航性能。

本发明还提供了一种电子设备，与上述供电切换电路具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明提供的一种供电切换电路的结构示意图；

图2为本发明提供的一种外部电源的结构示意图；

图3为本发明提供的另一种供电切换电路的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种供电切换电路及电子设备，与现有技术中的手动切换方式相比，本申请的自动切换方式的切换速度较快，不会导致设备出现重启的现象，从而提高了设备的稳定性及续航性能。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种供电切换电路的结构示意图。

该供电切换电路应用于包含可充电电池的电子设备，包括用于为可充电电池充电的充电电路1、开关电路2及防反二极管D；其中：

电子设备的外部电源的输出端分别与充电电路1的输入端、开关电路2的控制端及防反二极管D的阳极连接，充电电路1的输出端分别与可充电电池的正极和开关电路2的第一端连接，可充电电池的负极接地，开关电路2的第二端分别与防反二极管D的阴极和设备负载的供电端连接；

开关电路2用于在外部电源的输出电压大于设备负载的需求电压时自身断开，使可充电电池处于闲置状态；反之，自身自动导通使可充电电池为设备负载供电。

具体地，本申请的电子设备的供电电源包括外部电源和内部的可充电电池，在外部电源正常供电的情况下(外部电源的输出电压大于设备负载的需求电压，即外部电源可满足设备负载的供电需求)，设备负载由外部电源直接供电；在外部电源出现异常时(外部电源断电或者外部电源的输出电压较低，无法满足设备负载的供电需求)，设备负载转由内部的可充电电池供电。其中，设备负载的需求电压为设备所需要的最低电压，设备的供电电源的电压低于此最低电压时，设备无法正常工作。

基于此，本申请的供电切换电路包括充电电路1、开关电路2及防反二极管D，其工作原理为：在外部电源正常供电的情况下，一方面，外部电源通过充电电路1自动为可充电电池充电，直至其充满；另一方面，外部电源直接为设备负载(比如单片机、LED灯等)供电，且此时外部电源的输出电压使开关电路2处于断开状态，从而断开可充电电池与设备负载的供电连接，使可充电电池处于闲置状态。

当外部电源从正常转为异常的时刻，外部电源的输出电压的变化使开关电路2自动从断开状态转为导通状态，从而快速接通可充电电池与设备负载的供电连接，使可充电电池为设备负载供电。在该情况下，由于本申请在外部电源的输出端与设备负载的供电端连接一个防反二极管D，可以防止电流的反向，从而保护了外部电源。

同理，当外部电源从异常转为正常的时刻，一方面，外部电源通过充电电路1自动为可充电电池充电；另一方面，在外部电源继续为设备负载供电的同时，外部电源的输出电压的变化使开关电路2自动从导通状态转为断开状态，使可充电电池再次处于闲置状态。

可见，由于开关电路2的存在，本申请可以利用外部电源的电压值控制内部的可充电电池是否为设备负载供电，从而实现外部电源和内部电源的快速切换，进而不会出现因切换速度慢导致设备重启的情况。对于设备负载中的单片机及其他工作模块来说，均可继续正常工作，从而有效地提高了设备的稳定性及续航性能，同时提高了设备在市场上的竞争力。而且，由于开关电路2的存在，外部电源与内部的可充电电池之间在供电时可实现隔离，从而保护了供电电源。

进一步地，外部电源输出电压的大小根据设备负载的具体供电需求而定。请参照图2，图2为本发明提供的一种外部电源的结构示意图。外部电源的输出电压的获取过程为：首先将输入的220V交流电经过变压器降压、整流桥整流、斩波电路(由第一电容C1和第二电容C2组成)斩波滤波后，再经LM2596芯片稳压、LC滤波电路(由储能电感L和第三电容C3组成)滤波，从而为设备提供一个稳定的外部直流电源。

本发明提供了一种供电切换电路，应用于包含可充电电池的电子设备，包括用于为可充电电池充电的充电电路、开关电路及防反二极管；其中：电子设备的外部电源的输出端分别与充电电路的输入端、开关电路的控制端及防反二极管的阳极连接，充电电路的输出端分别与可充电电池的正极和开关电路的第一端连接，可充电电池的负极接地，开关电路的第二端分别与防反二极管的阴极和设备负载的供电端连接；开关电路用于在外部电源的输出电压大于设备负载的需求电压时自身断开，使可充电电池处于闲置状态；反之，自身自动导通使可充电电池为设备负载供电。

本申请的供电切换电路在外部电源的输出电压大于设备负载的需求电压时，由外部电源为设备负载供电，此时可充电电池处于闲置状态；而在外部电源的输出电压不大于设备负载的需求电压时，可利用开关电路自动切换至可充电电池供电。与现有技术中的手动切换方式相比，本申请的自动切换方式的切换速度较快，不会导致设备出现重启的现象，从而提高了设备的稳定性及续航性能。

请参照图3，图3为本发明提供的另一种供电切换电路的结构示意图。该供电切换电路在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，开关电路2包括调压电路和开关管Q；其中：

调压电路的第一端作为开关电路2的控制端，调压电路的第二端与开关管Q的控制端连接，开关管Q的第一端及第二端对应作为开关电路2的第一端及第二端；

调压电路用于调节外部电源输出至开关管Q的控制端的电压，使开关管Q的通断状态满足电子设备的供电切换条件。

具体地，本申请的开关电路2包括调压电路和开关管Q，其工作原理为：考虑到开关管Q的导通电压值通常与设备所需要的最低电压值不同，所以开关电路2不仅包括开关管Q，还包括调压电路，用来调节开关管Q的控制端的输入电压，使开关管Q的导通电压值和设备所需要的最低电压值达到一致，从而保证开关管Q的通断状态满足电子设备的供电切换条件，即在外部电源的输出电压刚达不到设备所需的最低电压的时刻，开关管Q瞬间导通，快速切换至内部电源供电；在外部电源的输出电压重新达到设备所需的最低电压的时刻，开关管Q瞬间截止，内部电源停止为设备负载供电，重新快速切换至外部电源供电，进而防止了在外部电源已经低于设备所需的最低电压时开关管Q还未导通，内部电源无法为设备供电的情况。

作为一种优选地实施例，开关管Q具体为PMOS管，PMOS管的栅极作为开关管Q的控制端，PMOS管的源极作为开关管Q的第一端，PMOS管的漏极作为开关管Q的第二端。

进一步地，本申请的开关管Q可选用PMOS管(低电压导通场效应管)，以实现外部电源和内部电源的快速切换。

作为一种优选地实施例，调压电路包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；其中：

第一分压电阻R1的第一端作为调压电路的第一端，第一分压电阻R1的第二端与第二分压电阻R2的第一端连接，其公共端作为调压电路的第二端，第二分压电阻R2的第二端接地。

具体地，为了使PMOS管的导通电压值和设备所需要的最低电压值达到一致，本申请的调压电路包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，利用分压原理达到二者一致。比如，设备所需要的最低电压为3.7V，PMOS管的门限电压V_G＝2.5V(其栅极电压小于或等于门限电压时导通)。根据分压公式：得出当外部电源的输出电压V_out＝3.7V，V_G＝2.5V时，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的阻值比约为1/2，所以只需要按照此比例相应选择第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的电阻值即可。

可见，针对不同的设备(指的是所需最低电压不同的设备)和/或不同的PMOS管(指的是门限电压不同的PMOS管)，只需改变第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的阻值比，就可以达到PMOS管导通电压值和设备所需最低电压值的一致。因此，本申请的供电切换电路可以通过改变调压电路中两电阻的阻值比例来适应不同的设备产品，且供电切换电路所使用的元器件较少，电路成本较低，从而具有较显著的市场价值和实用价值。

作为一种优选地实施例，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2均具体为可调电阻。

进一步地，本申请的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2均可以选用可调电阻，从而无需拆卸调压电路中的两电阻也可以改变两电阻的阻值比例。

作为一种优选地实施例，充电电路1具体为TP4054充电芯片。

具体地，本申请的充电电路1可以选用TP4054充电芯片，可保证可充电电池不会过充，从而提高了可充电电池的寿命。另外，TP4054芯片的第5管脚接下拉电阻R3，从而更有效接地。

作为一种优选地实施例，该供电切换电路还包括：

第一端与开关电路2的第二端连接、第二端分别与防反二极管D的阴极和设备负载的供电端连接的拨动开关K，用于利用自身通断状态相应控制可充电电池的选用情况。

进一步地，本申请的供电切换电路还包括拨动开关K，若拨动开关K断开，就算外部电源的输出电压低于设备所需的最低电压，内部电源也无法为设备负载供电；反之，若拨动开关K闭合，内部电源便可正常使用，即在外部电源的输出电压低于设备所需的最低电压时正常为设备负载供电。可见，设备使用者可通过此拨动开关K选择是否选用内部电源，从而满足设备使用者的多方面要求。此外，针对地的连接，外部电源的地、内部电源的地及整个设备中各模块的地是直接共地的，从而增加了设备的稳定性。

本发明还提供了一种电子设备，包括可充电电池和设备负载，还包括上述任一种供电切换电路。

本发明提供的电子设备的介绍请参考上述供电切换电路的实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种供电切换电路，其特征在于，应用于包含可充电电池的电子设备，包括用于为所述可充电电池充电的充电电路、开关电路及防反二极管；其中：

所述电子设备的外部电源的输出端分别与所述充电电路的输入端、所述开关电路的控制端及所述防反二极管的阳极连接，所述充电电路的输出端分别与所述可充电电池的正极和所述开关电路的第一端连接，所述可充电电池的负极接地，所述开关电路的第二端分别与所述防反二极管的阴极和设备负载的供电端连接；

所述开关电路用于在所述外部电源的输出电压大于所述设备负载的需求电压时自身断开，使所述可充电电池处于闲置状态；反之，自身自动导通使所述可充电电池为所述设备负载供电。

2.如权利要求1所述的供电切换电路，其特征在于，所述开关电路包括调压电路和开关管；其中：

所述调压电路的第一端作为所述开关电路的控制端，所述调压电路的第二端与所述开关管的控制端连接，所述开关管的第一端及第二端对应作为所述开关电路的第一端及第二端；

所述调压电路用于调节所述外部电源输出至所述开关管的控制端的电压，使所述开关管的通断状态满足所述电子设备的供电切换条件。

3.如权利要求2所述的供电切换电路，其特征在于，所述开关管具体为PMOS管，所述PMOS管的栅极作为所述开关管的控制端，所述PMOS管的源极作为所述开关管的第一端，所述PMOS管的漏极作为所述开关管的第二端。

4.如权利要求3所述的供电切换电路，其特征在于，所述调压电路包括第一分压电阻和第二分压电阻；其中：

所述第一分压电阻的第一端作为所述调压电路的第一端，所述第一分压电阻的第二端与所述第二分压电阻的第一端连接，其公共端作为所述调压电路的第二端，所述第二分压电阻的第二端接地。

5.如权利要求4所述的供电切换电路，其特征在于，所述第一分压电阻和所述第二分压电阻均具体为可调电阻。

6.如权利要求4所述的供电切换电路，其特征在于，所述充电电路具体为TP4054充电芯片。

7.如权利要求1-6任一项所述的供电切换电路，其特征在于，该供电切换电路还包括：

第一端与所述开关电路的第二端连接、第二端分别与所述防反二极管的阴极和所述设备负载的供电端连接的拨动开关，用于利用自身通断状态相应控制所述可充电电池的选用情况。

8.一种电子设备，其特征在于，包括可充电电池和设备负载，还包括如权利要求1-7任一项所述的供电切换电路。