CN220043050U - 一种供电切换电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种供电切换电路及电子设备，包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第一三极管、第二三极管、第三三极管；所述第一MOS管的控制端连接所述第一三极管集电极，第一端连接外接电源插口，第二端连接电源输出端；所述第二MOS管的控制端连接所述第三三极管集电极，第一端连接内部电源接口，第二端连接电源输出端；所述第一三极管的基极连接外接电源插口，发射极接地；所述第二三极管的基极连接外接电源插孔，集电极连接所述第三三极管的基极，发射极接地；所述第三三极管的发射极接地；所述第一MOS管，响应于外接电源插口与外接电源的断开而截止并响应于外接电源插口接入外接电源而导通；所述第二MOS管，响应于外接电源插口与外接电源的断开而导通并响应于外接电源插口接入外接电源而截止。

Description

一种供电切换电路及电子设备

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域。更具体地，涉及一种供电切换电路及电子设备。

背景技术

现有的一种简单的隔离方式是通过机械开关进行电源切换，如通过拨动开关、电磁继电器等。但这种方式存在较大弊病，拨动开关需要用户手动操作，很不方便；而电磁继电器则存在尺寸较大、有静态漏电流、工作有噪声等缺点。

除上述通过机械开关进行电源切换的方式外，现有技术还存在以下两种方式：

第一、大量的便携式电子设备从降低成本角度出发，利用肖特基二极管实现电源之间的隔离。但便携式电子设备的耗电有限，采用肖特基二极管会有些许压降，整机可以工作，但供电效率不高。在个别情况下，如整机瞬间大功率工作，会造成整机供电电压急剧下降，极端情况下甚至会造成整机异常关机。

第二、个别电子设备采用PMOS管结合NMOS管构成两组切换开关的方式，一组电源对应一组开关。其中，PMOS管作为功率开关，由NMOS管驱动控制，而NMOS管的驱动状态则取决于外接电源是否接入。若接入外接电源，则NMOS管使对应外接电源的PMOS管导通，同时使对应电池的PMOS管截至，反之亦然。该方式相比利用肖特基二极管的方式，在性能上有所提升，由于PMOS管完全导通状态下的压降普遍小于肖特基二极管，所以整机供电效率有所提升。但缺点是NMOS管的驱动需要满足Vgs大于开启门限Vgs(th)，这就要求NMOS管必须由一个比供电电压更高的高压源驱动，例如电池电压是4.2V，外接电源电压是5.0V，为了保证NMOS管可以正常工作，需要对其提供一个7V以上的稳定电压才行。显然，这样就必须外加高压电源或者***电源能产生高压并将其引入到控制电路中，增加了电路成本和电路复杂性。

另外，还有采用比较器、微控制器MCU等设计方案，这些设计方案的基本思路都是由逻辑器件根据一定的条件，例如是否检测到***外接电源、电源电压的大小等条件，切换功率开关管，但这些设计方案的电路实现均较为复杂。

因此，需要提供一种新的电源切换电路及电子设备。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种供电切换电路及电子设备，以解决现有技术存在的问题中的至少之一。

为达到上述目的，本申请采用下述技术方案：

在本申请第一方面提供了一种电源切换电路，包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第一三极管、第二三极管、第三三极管；第一MOS管的控制端连接第一三极管集电极，第一端连接外接电源插口，第二端连接电源输出端；第二MOS管的控制端连接第三三极管集电极，第一端连接内部电源接口，第二端连接电源输出端；第一三极管的基极连接外接电源插口，发射极接地；第二三极管的基极连接外接电源插孔，集电极连接第三三极管的基极，发射极接地；第三三极管的发射极接地；

第一MOS管，响应于外接电源插口与外接电源的断开而截止并响应于外接电源插口接入外接电源而导通；第二MOS管，响应于外接电源插口与外接电源的断开而导通并响应于外接电源插口接入外接电源而截止。

通过以上技术方案，使得在外接电源供电的情况下，内部电源不输出；当外接电源停止供电时，内部电源能够直接接替外接电源供电。

优选地，第一MOS管、第二MOS管分别为PMOS管。

优选地，第一MOS管的第一端和第二MOS管的第一端分别为漏极，第一MOS管的第二端和第二MOS管的第二端分别为源极。

优选地，供电切换电路还包括第一电阻器，第一电阻器的第一端连接第一MOS管的源极，第二端连接第一三极管的基极。

优选地，第一三极管、第二三极管、第三三极管分别为NPN型三极管。

优选地，还包括第三电阻器，所述第三电阻器的第一端连接所述第二MOS管的漏极，第二端连接所述第二MOS管的控制端。

优选地，还包括第二电阻器，第二电阻器的第一端连接第一MOS管的源极，第二端连接第一MOS管的控制端。

优选地，包括第三电阻器、第四电阻器、第五电阻器，第三电阻器的第一端连接第二MOS管的源极，第二端连接第三三极管的集电极；第四电阻器的第一端连接第一MOS管的源极，第二端连接第三三极管的基极；第五电阻器的第一端连接外接电源插口，第二端连接第二三极管的基极。

优选地，第三电阻器的阻值小于等于第四电阻器阻值。

优选地，还包括第一二极管、第二二极管，第一二极管的第一端连接外接电源插口，第二端连接电源输出端，第二二极管的第一端连接内部电源接口，第二端连接电源输出端。

优选地，第一MOS管、第二MOS管上集成有肖特基二极管。

在本申请第二个方面提供了一种电子设备，包括本申请第一个方面提供的供电切换电路。

本申请的有益效果如下：

本申请技术方案通过外接电源接入后的电平状态变化控制MOS管的导通/截止，实现内部电源与外接电源之间的自动切换与隔离，以纯硬件电路实现，无需通过人工操作和软件编程，电源切换效率高、可靠性高、电路简单且电路成本较低。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本申请的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1是根据本申请实施例的一种供电切换电路的电路图。

图中各编号的含义：

VCC1、外接电源插口；VCC2、内部电源；Vout、电源输出端；D1、第一二极管；D2、第二二极管；D3、肖特基二极管；M1、第一MOS管；M2、第二MOS管；Q1、第一三极管；Q2、第二三极管；Q3、第三三极管；R1、第一电阻器；R2、第二电阻器；R3、第三电阻器；R4、第四电阻器；R5、第五电阻器。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考附图，该附图形成详细描述的一部分，并且通过其中可实践本申请的说明性具体实施例来示出。对此，参考描述的图的取向来使用方向术语，例如“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”等。因为实施例的部件可被定位于若干不同取向中，为了图示的目的使用方向术语并且方向术语绝非限制。应当理解的是，可以利用其他实施例或可以做出逻辑改变，而不背离本申请的范围。因此以下详细描述不应当在限制的意义上被采用，并且本申请的范围由所附权利要求来限定。

本申请提出了一种供电切换电路，图1示出了根据本申请实施例的一种供电切换电路的电路图，如图1所示，包括：第一MOS管M1、第二MOS管M2、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3。

第一MOS管M1的控制端连接第一三极管Q1集电极，第一端连接外接电源插口VCC1，第二端连接电源输出端Vout。如图1所示，第一MOS管M1的控制端为其栅极，连接外接电源插口VCC1的第一端为其漏极，连接电源输出端Vout的第二端为其源极。

第二MOS管M2的控制端连接第三三极管Q3集电极，第一端连接内部电源VCC2接口，第二端连接电源输出端Vout。如图1所示，第二MOS管M2的控制端为其栅极，连接内部电源VCC2的第一端为其漏极，连接电源输出端Vout的第二端为其源极。

第一三极管Q1的基极连接外接电源插口VCC1，发射极接地；第二三极管Q2的基极连接外接电源插孔，集电极连接第三三极管Q3的基极，发射极接地；第三三极管Q3的发射极接地。

第一MOS管M1，响应于外接电源插口VCC1与外接电源的断开而截止并响应于外接电源插口VCC1接入外接电源而导通；所述第二MOS管M2，响应于外接电源插口VCC1与外接电源的断开而导通并响应于外接电源插口VCC1接入外接电源而截止。

本实施例提供的供电切换电路，巧妙地利用了MOS管及与其配合的三极管，有效实现了电源自动切换与隔离，其中隔离是防止在外接电源供电情况下，内部电源VCC2仍然与电源输出端Vout导通对外输出。

本实施例中，第一MOS管M1、第二MOS管M2分别为PMOS管。可理解的是，也可以通过对图1所示的电路做出相应的调整而使本实施例中的两个MOS管采用NMOS管。但若采用NMOS管，则存在需外加高压驱动的问题，需要精确计算NMOS管的偏置电阻阻值，通过***电阻的阻值设置精确配合NMOS管，而一旦电阻阻值、电源电压或者NMOS管参数发生变化(比如温度改变、MOS管型号变更等)，均有导致电路异常的风险。因此，本实施例中的第一MOS管M1、第二MOS管M2、均采用PMOS管。

在优选的实施例中，供电切换电路还包括第一电阻器R1，第一电阻器R1的第一端连接第一MOS管M1的漏极，第二端连接第一三极管Q1的基极。

在优选的实施例中，供电切换电路的第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3均采用NPN型三极管。

在优选的实施例中，第二电阻器R2的第一端连接第一MOS管M1的源极，第二端连接第一MOS管M1的栅极；第三变阻器的第一端连接第二MOS管M2的源极，第二端连接第二MOS管M2的栅极。采用此实现方式，通过在MOS管源极与栅极之间连接电阻器，利用电阻器减小MOS管源极与栅极之间的压差，可提高MOS管的抗干扰能力，减少MOS管的误动作，起到保护MOS管的作用。

在优选的实施例中，供电切换电路，包括第四电阻器R4、第五电阻器；所述第四电阻器R4的第一端连接所述第一MOS管M1的源极，第二端连接所述第三三极管Q3的基极；第五电阻器的第一端连接外接电源插口VCC1，第二端连接所述第二三极管Q2的基极。

在优选的实施例中，第三电阻器R3的阻值小于等于第四电阻器R4阻值。

在优选的实施例中，第一MOS管M1、第二MOS管M2上集成有肖特基二极管D3。采用此实现方式，利用肖特基二极管D3稳压、续流的特性，当电路中产生很大的瞬间反向电流时，可以通过这个二极管导出，保护MOS管的源极和漏极，从而避免MOS管被烧坏。

可以理解的，在实际使用中本申请存在以下三种情况：

(1)当仅外接电源插口VCC1供电时，此时外接电源插口VCC1处为高电平，第一电阻器R1、第五电阻器、第一二极管D1导通，结合图1所示，P3、P5点为高电平，第一三极管Q1的基极电压高于发射极电压，使得第一三极管Q1导通；此时可知P1点为低电平，又由于电源输出端Vout此时为高电平，第一MOS管M1中Vgs＞(th)，第一MOS管M1导通；同样的第二三极管Q2的基极电压高于发射极电压，使得第二三极管Q2导通；亦可知，P4点为低电平，使得第三三极管Q3截止，P2点为高电平，此时第二MOS管M2中Vgs＝0，第二MOS管M2截止，内部电源VCC2不供电。

(2)当仅内部电源VCC2供电时，第二电阻器R2导通，电源输出端Vout为高电平，结合图1所示，P1、P2、P4点为高电平，此时第一MOS管M1中Vgs＝0，第一MOS管M1截止；又由于第三电阻器R3阻值小于等于第四电阻器R4阻值，第三三极管Q3导通，P2点电平被拉低，从而使得第二MOS管M2中Vgs＞(th)，第二MOS管导通，内部电源VCC2供电。

(3)当外接电源插口VCC1与内部电源VCC2同时供电时，外接电源插口VCC1、内部电源VCC2处为高电平，第一电阻器R1、第二电阻器R2、第一二极管D1、第二二极管D2导通，结合图1所示，P3、P5点及电源输出端Vout为高电平，此时第一三极管Q1的基极电压大于发射极电压，第一三极管Q1导通，P1点为低电平，使得第一MOS管M1中Vgs＞(th)，第一MOS管M1导通，外接电源插口VCC1通过第一MOS管M1输出电压；由于P5点为高电平，第二三极管Q2的基极电压大于发射极电压，第二三极管Q2导通，可知P4点为低电平，进一步的，第三三极管Q3的基极电压小于发射极电压，第三三极管Q3截止；又由于电源输出端Vout为高电平，使得P2点亦为高电平，此时第二MOS管M2中Vgs＝0，第二MOS管M2截止。本申请通过设置第二三极管，利用三极管及MOS管的特性，实现在有外接电源供电的情况下，内部电源不供电；当外接电源停止供电时，内部电源能直接接替外接电源供电。

显然，本领域技术人员在不偏离本申请的精神和范围的情况下可以作出对本申请的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本申请的权利要求及其等同形式的范围内，则本申请还旨在涵盖这些修改和改变。词语“包括”不排除未在权利要求中列出的其它元件或步骤的存在。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制范围。

Claims (10)

1.一种供电切换电路，其特征在于，包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第一三极管、第二三极管和第三三极管；所述第一MOS管的控制端连接所述第一三极管集电极，第一端连接外接电源插口，第二端连接电源输出端；所述第二MOS管的控制端连接所述第三三极管集电极，第一端连接内部电源接口，第二端连接电源输出端；所述第一三极管的基极连接外接电源插口，发射极接地；所述第二三极管的基极连接外接电源插孔，集电极连接所述第三三极管的基极，发射极接地；所述第三三极管的发射极接地；

所述第一MOS管，响应于外接电源插口与外接电源的断开而截止并响应于外接电源插口接入外接电源而导通；所述第二MOS管，响应于外接电源插口与外接电源的断开而导通并响应于外接电源插口接入外接电源而截止。

2.根据权利要求1所述的一种供电切换电路，其特征在于，所述第一MOS管、第二MOS管分别为PMOS管。

3.根据权利要求2所述的一种供电切换电路，其特征在于，所述第一MOS管的第一端和所述第二MOS管的第一端分别为漏极，所述第一MOS管的第二端和所述第二MOS管的第二端分别为源极。

4.根据权利要求2所述的一种供电切换电路，其特征在于，供电切换电路还包括第一电阻器，所述第一电阻器的第一端连接所述第一MOS管的漏极，第二端连接所述第一三极管的基极。

5.根据权利要求2所述的一种供电切换电路，其特征在于，所述第一三极管、第二三极管和第三三极管分别为NPN型三极管。

6.根据权利要求2所述的一种供电切换电路，其特征在于，还包括第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器和第五电阻器；所述第二电阻器的第一端连接所述第一MOS管的源极，第二端连接所述第一MOS管的控制端；所述第三电阻器的第一端连接所述第二MOS管的源极，第二端连接所述第二MOS管的控制端；所述第四电阻器的第一端连接所述第一MOS管的源极，第二端连接所述第三三极管的基极；第五电阻器的第一端连接外接电源插口，第二端连接所述第二三极管的基极。

7.根据权利要求6所述的一种供电切换电路，其特征在于，第三电阻器的阻值小于等于第四电阻器阻值。

8.根据权利要求2所述的一种供电切换电路，其特征在于，还包括第一二极管、第二二极管，所述第一二极管的第一端连接外接电源插口，第二端连接电源输出端，所述第二二极管的第一端连接内部电源接口，第二端连接电源输出端。

9.根据权利要求2所述的一种供电切换电路，其特征在于，所述第一MOS管、第二MOS管上集成有肖特基二极管。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的供电切换电路。