CN116191640A - 供电切换电路、装置及*** - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种供电切换电路、装置及***，所述供电切换电路与多个供电电源连接；所述电路包括控制模块以及多个开关模块，各开关模块的输入端分别对应与一个供电电源的输出端连接，各开关模块的输出端作为供电切换电路的输出端，各供电切换电路的控制端分别与控制模块的一个输出端连接。通过分离设置控制模块与开关模块，经由控制模块来响应用户的控制指令，并基于用户控制指令来对开关模块的连通状态进行控制，由于控制模块本身并未参与到电源的连通中，从而避免了对于控制模块的承受大电流要求，无需采用较大尺寸的控制模块，减小了占用空间，同时，通过开关模块实现电源连通，避免因机械开关拨动产生电压过冲，对电路造成伤害。

Description

供电切换电路、装置及***
技术领域
本发明涉及设备供电领域，尤其涉及一种供电切换电路、装置及***。
背景技术
通信模块广泛应用于POS、电网、车联网等IOT行业，同时也应用于PC、CPE等MBB市场。通信模块作为物联网行业中连接的纽带，为万物互联提供助力。通信模块作为标准件或者定制件，需要通过EVB(Evaluation Board，评估板)进行各种功能，性能测试验证。同时EVB在供电时要便于客户应用，需要支持多种供电方式，如外接程控电源，USB或电源适配器供电，并能够在不同的供电方式之间进行切换；现有的切换方案多采用拨动开关来切换不同的电源供电，而由于要支持高达5A的供电，拨动开关必然选用大尺寸，占用较多EVB板空间，同时，直接用拨动开关切换电源供电，会产生电压过冲，对电路造成伤害。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种供电切换电路、装置及***，旨在解决现有技术通过拨动开关来切换不同的电源供电占用较多EVB板空间，同时会对电路造成伤害的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种供电切换电路，所述供电切换电路与多个供电电源连接；所述电路包括控制模块以及多个开关模块，各所述开关模块的输入端分别对应与一个所述供电电源的输出端连接，各所述开关模块的输出端作为所述供电切换电路的输出端，各所述供电切换电路的控制端分别与所述控制模块的一个输出端连接；其中：
所述控制模块，用于根据控制指令发送连通信号至与所述控制指令对应的开关模块；
所述开关模块，用于在接收到所述连通信号时，通过连接的供电电源输出电能。
可选地，所述开关模块包括第一开关管以及防倒灌单元；其中，所述第一开关管的输入端作为所述开关模块的输入端，所述第一开关管的输出端与所述防倒灌单元的输入端连接，所述防倒灌单元的输出端作为所述开关模块的输出端，所述第一开关管的控制端与所述防倒灌单元的控制端作为所述开关模块的控制端。
可选地，所述第一开关管为PMOS管，其中：所述第一开关管的输入端为所述PMOS管的源极，所述第一开关管的输出端为所述PMOS管的漏极，所述第一开关管的控制端为所述PMOS管的栅极。
可选地，所述防倒灌单元包括第二开关管；所述第二开关管的输入端作为所述防倒灌单元的输入端，所述第二开关管的输出端作为所述防倒灌单元的输出端，所述第二开关管的控制端作为所述防倒灌单元的控制端，其中：所述第二开关管为PMOS管，所述第二开关管的输出端为所述PMOS管的源极，所述第二开关管的输入端为所述PMOS管的漏极，所述第二开关管的控制端为所述PMOS管的栅极。
可选地，所述控制模块包括指令触发单元以及信号单元；其中，所述信号单元的输入端分别与各所述供电电源的输出端连接，所述信号单元的输出端与所述指令触发单元连接，所述指令触发单元的输出端作为所述控制模块的输出端。
可选地，所述指令触发单元包括拨动开关，所述拨动开关包括动触点以及多个静触点，各所述静触点分别对应与所述开关模块的控制端连接，各所述静触点还与所述信号单元的输出端连接，所述动触点接地。
可选地，所述信号单元包括多个第一电阻，各所述第一电阻的第一端相互连接，并与各所述供电电源的输出端连接，各所述第一电阻的第二端分别与所述指令触发单元的输出端对应连接。
可选地，所述信号单元还包括多个第二二极管，每个所述第二二极管分别连接在一个所述供电电源的输出端与所述第一电阻的第一端之间；其中：
所述第二二极管的正极与所述供电电源的输出端连接，所述第二二极管的负极与所述第一电阻的第一端连接。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种供电切换装置，所述供电切换装置包括电路板和如上所述的供电切换电路，所述供电切换电路设置于所述电路板上。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种供电切换***，所述供电切换***包括多个供电电源以及如上所述的供电切换电路。
本发明提出的一种供电切换电路、装置及***，所述供电切换电路与多个供电电源连接；所述电路包括控制模块以及多个开关模块，各所述开关模块的输入端分别对应与一个所述供电电源的输出端连接，各所述开关模块的输出端作为所述供电切换电路的输出端，各所述供电切换电路的控制端分别与所述控制模块的一个输出端连接；其中：所述控制模块，用于根据控制指令发送连通信号至与所述控制指令对应的开关模块；所述开关模块，用于在接收到所述连通信号时，通过连接的供电电源输出电能。通过分离设置控制模块与开关模块，经由控制模块来响应用户的控制指令，并基于用户控制指令来对开关模块的连通状态进行控制，由于控制模块本身并未参与到电源的连通中，从而避免了对于控制模块的承受大电流要求，无需采用较大尺寸的控制模块，减小了占用空间，同时，通过开关模块实现电源连通，避免因机械开关拨动产生电压过冲，对电路造成伤害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明供电切换电路一实施例的功能模块图；
图2为本发明供电切换电路应用在图1实施例中的电路结构图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
附图标号说明：
Figure BDA0003996797530000031
/>
Figure BDA0003996797530000041
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后......)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供一种供电切换电路，应用于供电切换装置中，本申请实施例提供的供电切换装置，具体可以为能够实现通信功能的模组或包含该模组的终端设备等，该终端设备可以为移动终端或智能终端。移动终端具体可以为手机、平板电脑、笔记本电脑等中的至少一种；智能终端具体可以是智能汽车、智能手表、共享单车、智能柜等含有无线通信模组的终端；模组具体可以为无线通信模组，例如2G通信模组、3G通信模组、4G通信模组、5G通信模组、NB-IOT通信模组等中的任意一种。请参见图1，图1为本发明供电切换电路一实施例的功能模块图。在该实施例中，所述供电切换电路与多个供电电源连接；所述电路包括控制模块100以及多个开关模块200，各所述开关模块200的输入端分别对应与一个所述供电电源的输出端连接，各所述开关模块200的输出端作为所述供电切换电路的输出端，各所述供电切换电路的控制端分别与所述控制模块100的一个输出端连接；其中：
所述控制模块100，用于根据控制指令发送连通信号至与所述控制指令对应的开关模块200；
所述开关模块200，用于在接收到所述连通信号时，通过连接的供电电源输出电能。
供电切换电路获取连接的供电电源的电能，并通过供电电源的电能为连接的模块供电，需要说明的是，本实施例中的供电切换电路能够应用不同的用电模块或设备，本实施例中以通信模块为例进行说明，其它类型模块或设备可类比应用，不再赘述；供电切换电路的输出端与通信模块连接。
可以理解的是，实际应用到的开关模块200的数量与实际连接的供电电源的数量一致，一个开关模块200对应一个供电电源，各开关模块200的输出端相互连接后作为供电切换电路的输出端；在同一时间，只有一个开关模块200连通供电电源与通信模块，即在同一时间，只存在一个供电电源向通信模块供电。
控制指令由用户手动触发或由相应程序自动触发；控制指令用以指示需要连通的开关模块200；连通信号则用以对开关模块200指示连通，需要说明的是，还可以基于连通信号设置关断信号，关断信号则用以对开关模块200指示关断；在将连通信号发送至与控制指令对应的开关模块200时，同时发送关断信号至其它的开关模块200。开关模块200在接收到连通信号时，通过连接的供电电源为通信模块供电，开关模块200在接收到关断信号时，断开连接的供电电源与通信模块之间的供电通道。
本实施例通过分离设置控制模块100与开关模块200，经由控制模块100来响应用户的控制指令，并基于用户控制指令来对开关模块200的连通状态进行控制，由于控制模块100本身并未参与到电源的连通中，从而避免了对于控制模块100的承受大电流要求，无需采用较大尺寸的控制模块100，减小了占用空间，同时，通过开关模块200实现电源连通，避免因机械开关拨动产生电压过冲，对电路造成伤害。
进一步地，后续一并参见图2，所述开关模块200包括第一开关管Q1以及防倒灌单元；其中，所述第一开关管Q1的输入端作为所述开关模块200的输入端，所述第一开关管Q1的输出端与所述防倒灌单元的输入端连接，所述防倒灌单元的输出端作为所述开关模块200的输出端，所述第一开关管Q1的控制端与所述防倒灌单元的控制端作为所述开关模块200的控制端。开关管的具体类型可以基于实际应用场景以及需要进行选择，如PMOS管、NMOS管、IGBT等，具体地，若所述第一开关管Q1为PMOS管，则所述第一开关管Q1的输入端为所述PMOS管的源极，所述第一开关管Q1的输出端为所述PMOS管的漏极，所述第一开关管Q1的控制端为所述PMOS管的栅极；PMOS选择可支持5A大电流以及低导通内阻的PMOS管，本实施例中采用10mΩ，两颗PMOS串联总导通内阻为20mΩ，可满足5G通信模块在5A峰值电流时电源压降在0.1V以下的要求。
可以理解的是，若第一开关管Q1为IGBT，则第一开关管Q1的输入端作为所述IGBT的集电极，所述第一开关管Q1的输出端作为所述IGBT的发射极，所述第一开关管Q1的控制端作为所述IGBT的源极；其他类型的开关管可类比设置，不再赘述。
本实施例中以第一开关管Q1为PMOS管为例进行说明，此时关断信号为高电平，连通信号为低电平；
所述防倒灌单元包括第二开关管Q2；所述第二开关管Q2的输入端作为所述防倒灌单元的输入端，所述第二开关管Q2的输出端作为所述防倒灌单元的输出端，所述第二开关管Q2的控制端作为所述防倒灌单元的控制端；其中：所述第二开关管Q2为PMOS管，所述第二开关管Q2的输出端为所述PMOS管的源极，所述第二开关管Q2的输入端为所述PMOS管的漏极，所述第二开关管Q2的控制端为所述PMOS管的栅极。
第二开关管Q2用以防止不同供电电源之间的倒灌；可以理解的是，相较于通过二极管来实现防倒灌功能而言，通过PMOS管可以避免供电电源输出时产生的压降，满足对于供电电源的要求。
当第一开关管Q1的栅极与第二开关管Q2的栅极接收到低电平时，第一开关管Q1的源极与栅极之间的电压差满足导通条件，供电电源的电压流过第一开关管Q1，同时，由于第二开关管Q2体二极管作用，使得第二开关管Q2的源极与栅极之间的电压差满足导通条件，供电电源的电压流过第二开关管Q2为通信模块供电。
当第一开关管Q1的栅极与第二开关管Q2的栅极接收到高电平时，第一开关管Q1与第二开关的源极与栅极之间的电压差不满足导通条件，第一开关管Q1与第二开关管Q2关断，同时，若此时其它的开关模块200连通为通信模块供电，由于第二开关管Q2体二极管作用，能够避免其他路供电电源的电压倒灌。
本实施例能够实现供电电源与通信模块之间的导通与关断。
进一步地，所述控制模块100包括指令触发单元101以及信号单元102；其中，所述信号单元102的输入端分别与各所述供电电源的输出端连接，所述信号单元102的输出端与所述指令触发单元101连接，所述指令触发单元101的输出端作为所述控制模块100的输出端。
信号单元102用以向供电电源取电；指令触发单元101用以响应控制指令，并通过信号单元102从供电电源获取的电压生成连通信号或关断信号。
进一步地，所述指令触发单元101包括拨动开关SW1，所述拨动开关SW1包括动触点以及多个静触点，各所述静触点分别对应与所述开关模块200的控制端连接，各所述静触点还与所述信号单元102的输出端连接，所述动触点接地。
通过对动触点调整可以改变动触点与静触点之间的连接关系，动触点的形式可以为触点本身进行移动以改变与静触点之间的连接关系，或在动触点上设置刀，通过调整刀的位置实现与静触点之间的连接关系的改变。需要说明的是，静触点的个数应与实际应用的开关模块200的个数一致，一个静触点对应与一个开关模块200的控制端连接。
进一步地，所述信号单元102包括多个第一电阻R1，各所述第一电阻R1的第一端相互连接，并与各所述供电电源的输出端连接，各所述第一电阻R1的第二端分别与所述指令触发单元101的输出端对应连接。
每个第一电阻R1均能从各供电电源取电，通过不同的第一电阻R1将供电电源的电压传递到指令触发单元101。第一电阻R1作为指令触发单元101的上拉电阻，具体地，当第一电阻R1的第二端未接地时，持续将供电电源电压输出至开关模块200，提供高电平，当第一电阻R1的第二端接地时，连接的开关模块200的控制端接地，呈低电平，以此，实现连通信号与关断信号的转换。需要说明的是，第一电阻R1的阻值可以根据实际应用需要进行选择，本实施例中设置为100KΩ。
需要说明的是，本实施例中的供电电源可以包括程控电源与USB供电电源，程控电源电压范围一般为3.135V～4.4V，USB供电电源为5V，在为通信模块供电时，需要将USB的5V供电通过降压电路转换为3.3V供电，但是，在信号单元102连接供电电源时，直接与USB的5V供电电源连接，由于USB为5V供电，高于程控电源的电压，因此，能够保证在存在USB供电时稳定的由USB提供5V电压，避免采用程控电源供电导致程控电源漏电的问题，从而确保程控电源测量模块关机漏电流和休眠功耗的准确。
进一步地，所述信号单元102还包括多个第二二极管D2，每个所述第二二极管D2分别连接在一个所述供电电源的输出端与所述第一电阻R1的第一端之间；其中：
所述第二二极管D2的正极与所述供电电源的输出端连接，所述第二二极管D2的负极与所述第一电阻R1的第一端连接。
第二二极管D2用以防止不同供电电源之间电压的倒灌；第二二极管D2由于电流远低于1mA，可选择小尺寸低电流的二极管。。
需要说明的是，前述实施例中的动触点接地，通过调整动触点与静触点之间的连接关系来确定输出低电平的开关模块200；在其他的实施例中，还可以将信号单元与动触点连接，用以提供高电平，在静触点处设置对应的低电平生成结构，此时通过调整动触点与静触点之间的连接关系来确定输出高电平的开关模块200；如：
各供电电源的输出端与对应的第二二极管的正极连接，各第二二极管的负极均与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与拨动开关的动触点连接；拨动开关的静触点与对应的开关模块的控制端连接，同时，静触点通过第二电阻接地。需要说明的是，本实施例中仅对电路基本结构进行说明，在此基础能够基于实际应用需要进行调整设置，在此不再赘述。
下面基于图2对本实施例的方案进行说明；
其中，拨动开关SW1的1脚为与开关模块1连接的静触点，3脚为与开关模块2连接的静触点，2脚为动触点，开关模块1与USB电源连接，开关模块2与程控电源连接。
当拨动开关SW1的2脚和1脚短路时，USB电源使能VBUS_EN为低电平，开关模块2001导通，通信模块由USB电源供电。当拨动开关SW1的2脚和3脚短路时，程控电源使能DCIN_EN为低电平，开关模块2导通，通信模块供电由程控电源供电。拨动开关SW1为单刀双掷开关，使得开关模块200的控制使能脚只有如下两种状态：
VBUS_EN低电平，DCIN_EN高电平，开关模块1导通，开关模块2关断；
VBUS_EN高电平，DCIN_EN低电平，开关模块1关断，开关模块2导通。
因此不存在开关模块1和开关模块2同时导通的情况。同时由于开关模块1和开关模块2均为双PMOS设计，具有防倒灌功能，因此可有效避免PMOS器件因内部等效二极管产生的电压倒灌问题。
具体开关控制逻辑参见下表：
Figure BDA0003996797530000091
/>
本实施例能够实现供电电源之间的切换。
本发明还保护一种供电切换装置，该供电切换装置包括电路板和供电切换电路，所述供电切换电路设置于所述电路板上，该供电切换电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的供电切换装置采用了上述供电切换电路的技术方案，因此该供电切换装置具有上述供电切换电路所有的有益效果。
本发明还保护一种供电切换***，所述供电切换***包括多个供电电源以及如上所述的供电切换电路，该供电切换电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的供电切换装置采用了上述供电切换电路的技术方案，因此该供电切换装置具有上述供电切换电路所有的有益效果。
需要说明的是，在本文中，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***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***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，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者***中还存在另外的相同要素。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种供电切换电路，其特征在于，所述供电切换电路与多个供电电源连接；所述电路包括控制模块以及多个开关模块，各所述开关模块的输入端分别对应与一个所述供电电源的输出端连接，各所述开关模块的输出端作为所述供电切换电路的输出端，各所述供电切换电路的控制端分别与所述控制模块的一个输出端连接；其中：
所述控制模块，用于根据控制指令发送连通信号至与所述控制指令对应的开关模块；
所述开关模块，用于在接收到所述连通信号时，通过连接的供电电源输出电能。
2.如权利要求1所述的供电切换电路，其特征在于，所述开关模块包括第一开关管以及防倒灌单元；其中，所述第一开关管的输入端作为所述开关模块的输入端，所述第一开关管的输出端与所述防倒灌单元的输入端连接，所述防倒灌单元的输出端作为所述开关模块的输出端，所述第一开关管的控制端与所述防倒灌单元的控制端作为所述开关模块的控制端。
3.如权利要求2所述的供电切换电路，其特征在于，所述第一开关管为PMOS管，其中：所述第一开关管的输入端为所述PMOS管的源极，所述第一开关管的输出端为所述PMOS管的漏极，所述第一开关管的控制端为所述PMOS管的栅极。
4.如权利要求2所述的供电切换电路，其特征在于，所述防倒灌单元包括第二开关管；所述第二开关管的输入端作为所述防倒灌单元的输入端，所述第二开关管的输出端作为所述防倒灌单元的输出端，所述第二开关管的控制端作为所述防倒灌单元的控制端；其中：所述第二开关管为PMOS管，所述第二开关管的输出端为所述PMOS管的源极，所述第二开关管的输入端为所述PMOS管的漏极，所述第二开关管的控制端为所述PMOS管的栅极。
5.如权利要求1所述的供电切换电路，其特征在于，所述控制模块包括指令触发单元以及信号单元；其中，所述信号单元的输入端分别与各所述供电电源的输出端连接，所述信号单元的输出端与所述指令触发单元连接，所述指令触发单元的输出端作为所述控制模块的输出端。
6.如权利要求5所述的供电切换电路，其特征在于，所述指令触发单元包括拨动开关，所述拨动开关包括动触点以及多个静触点，各所述静触点分别对应与所述开关模块的控制端连接，各所述静触点还与所述信号单元的输出端连接，所述动触点接地。
7.如权利要求5所述的供电切换电路，其特征在于，所述信号单元包括多个第一电阻，各所述第一电阻的第一端相互连接，并与各所述供电电源的输出端连接，各所述第一电阻的第二端分别与所述指令触发单元的输出端对应连接。
8.如权利要求7所述的供电切换电路，其特征在于，所述信号单元还包括多个第二二极管，每个所述第二二极管分别连接在一个所述供电电源的输出端与所述第一电阻的第一端之间；其中：
所述第二二极管的正极与所述供电电源的输出端连接，所述第二二极管的负极与所述第一电阻的第一端连接。
9.一种供电切换装置，其特征在于，所述供电切换装置包括电路板和如权利要求1～8中任意一项所述的供电切换电路，所述供电切换电路设置于所述电路板上。
10.一种供电切换***，其特征在于，所述供电切换***包括多个供电电源以及如权利要求1～8中任意一项所述的供电切换电路。
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