雙電池平均供電之切換裝置的製作方法
2023-06-13 09:02:51
專利名稱：雙電池平均供電之切換裝置的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種切換裝置，且特別是有關於一種雙電池平均供電之切換裝置。
背景技術：
當一個系統擁有兩顆電池以供應系統電源時，傳統作法通常是採用同時供電或是分離式部分供電之方式，分配兩顆電池之電力輸出。其中，當兩顆電池同時供電時，系統通常為利用程序偵測兩顆電池之電量，以平均輸出兩顆電池之電力，但程序在偵測兩顆電池之電量以及平均輸出兩顆電池之電力期間，由於程序中循環之關係，致使程序無法實時偵測兩顆電池之電量以及平均輸出兩顆電池之電力，因此，此種以兩顆電池同時供電之方式，並無法有效率地平均分配兩顆電池之電力。至於當兩顆電池分離供電時，系統為當一顆電池之電力耗盡後，切換使用另一顆電池以供電。顯而易見的是，此種以兩顆電池分離供電之方式，無法平均分配兩顆電池之電力。故在兩顆電池供電無法平均分配之情況下，也就是兩顆電池之電力無法平均分配下，熟悉此技藝可知，兩顆電池之電力將容易消耗殆盡，且兩顆電池之電力無法作最有效之運用。
發明內容
有鑑於此，本發明提出一種可依據兩電池個別之電壓高低，決定兩電池何者供電，且在供電之電池電力較未供電之電池電力低一定值之情況下，切換為以未供電之電池供電。
本發明提出一種雙電池平均供電電源切換裝置，包括運算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第一PMOS電晶體、第二PMOS電晶體、NMOS電晶體、第一集成電路以及第二集成電路。其中，運算放大器具有第一輸入端、第二輸入端、輸出端、致能端以及接地端，而運算放大器之致能端耦接第一電壓，運算放大器之接地端耦接地。第一電阻具有第一連接端以及第二連接端，而第一電阻之第二連接端耦接地。第二電阻具有第一連接端以及第二連接端，而第二電阻之第一連接端耦接雙電池中之第二電池，第二電阻之第二連接端耦接運算放大器之第二輸入端。第三電阻具有第一連接端以及第二連接端，而第三電阻之第一連接端耦接雙電池中之第一電池，第三電阻之第二連接端耦接運算放大器之第一輸入端。第四電阻具有第一連接端以及第二連接端，而第四電阻之第一連接端耦接第二電壓。第五電阻具有第一連接端以及第二連接端，而第五電阻之第二連接端耦接地。第一PMOS電晶體具有閘極端、汲極端以及源極端，而第一PMOS電晶體之閘極端耦接運算放大器之輸出端，第一PMOS電晶體之汲極端耦接第一電阻之第一連接端，至於第一PMOS電晶體之源極端則耦接運算放大器之第二輸入端。第二PMOS電晶體具有閘極端、汲極端以及源極端，而第二PMOS電晶體之閘極端耦接第四電阻之第二連接端，第一PMOS電晶體之汲極端耦接第五電阻之第一連接端，至於第一PMOS電晶體之源極端則耦接運算放大器之第一輸入端。NMOS電晶體具有閘極端、汲極端以及源極端，而NMOS電晶體之閘極端耦接運算放大器之輸出端，NMOS電晶體之汲極端耦接第四電阻之第二連接端，至於NMOS電晶體之源極端則耦接地。第一集成電路具有輸入端、輸出端以及致能端，而第一集成電路之輸入端耦接第一電池，第一集成電路之致能端則耦接運算放大器之輸出端。第二集成電路具有輸入端、輸出端以及致能端，而第二集成電路之輸入端耦接第二電池，第二集成電路之輸出端與第一集成電路之輸出端耦接於一點，至於第二集成電路之致能端則耦接NMOS電晶體之汲極端，此外，此點為雙電池之電力輸出端。
在本發明較佳實施例中，雙電池平均供電電源切換裝置更包括第一電容以及第二電容。其中，第一電容具有第一連接端以及第二連接端，而第一電容之第一連接端耦接第一電池，第一電容之第二連接端耦接地。第二電容具有第一連接端以及第二連接端，而第二電容之第一連接端耦接第一電池，第二電容之第二連接端耦接地。
綜上所述，本發明提出一種使用運算放大器、MOS電晶體以及集成電路之雙電池平均供電的切換裝置。藉由雙電池於運算放大器之個別輸入端具有不同之電位，控制作為開關之MOS電晶體以及集成電路，以決定由雙電池中之何者作為電源輸出。因此，本發明可依據雙電池個別之電壓高低，決定雙電池何者供電，且在供電之電池電力較未供電之電池電力低一定值之情況下，切換為以未供電之電池供電。
為讓本發明之上述和其它目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下圖1為本發明較佳實施例中之雙電池平均供電之切換裝置之電路方塊圖。
具體實施例方式
請參考圖1，其為發明較佳實施例中之雙電池平均供電之切換裝置之電路方塊圖。在此實施例中，雙電池平均供電之切換裝置100由運算放大器101、電阻R1-R5、集成電路109、111以及電容C1、C2所組成。其中，集成電路109、111均為具有以背對背方式耦接之兩PMOS電晶體之集成電路。
當雙電池平均供電之切換裝置100中之電阻R3、集成電路109以及電阻R2、集成電路111分別耦接上第一電池與第二電池時，雙電池平均供電之切換裝置100之運作如下假設開始時，第一電池之電壓大於第二電池之電壓且均為正，即開始時之運算放大器101之+輸入端之電壓可視為第二電池經由電阻R2所提供之電壓，其-輸入端之電壓可視為第一電池經由電阻R3所提供之電壓。因此運算放大器101之+輸入端之電壓小於其-輸入端之電壓。根據運算放大器101之輸出為+輸入端電壓減去-輸入端電壓之倍數輸出，故此時運算放大器101之輸出為低準位(low)電壓，即A點之電壓為low。
由於此時A點之電壓為low，因此，PMOS電晶體103之閘極端電壓為low，而其源極端為接受第二電池經由電阻R2所提供之正電壓，其汲極端為經由電阻R1接地，故此時PMOS電晶體103之狀態為打開(ON)。藉由由第二電池經由電阻R2、B點、PMOS電晶體103、電阻R3至地之迴路看來，B點之電壓為第二電池之電壓在電阻R1上之分壓，即B點之電壓被下拉為第二電池所提供之正電壓×R1/(R1+R2)。
在A點之電壓為low之同時，集成電路109之G1、G2端(即背對背PMOS電晶體個別之閘極端)為low，其D2、D2端(即背對背PMOS電晶體其一之汲極端組)接收第一電池所提供之正電壓，其S1、S2端(即背對背PMOS電晶體個別之源極端)相耦接，故熟悉此技藝者可知，集成電路109之D1、D1端(即背對背PMOS電晶體其二之汲極端組)輸出第一電池所提供之正電壓。
亦在A點之電壓為low之同時，NMOS電晶體107之閘極端電壓亦為low，其源極端接地，其汲極端接受一正電壓VBATSW經由電阻R4所提供之高準位(high)電壓，故熟悉此技藝者可知，此時之NMOS電晶體107之狀態為關閉(OFF)。
亦在A點之電壓為low之同時，由於NMOS電晶體107之狀態為OFF，因此PMOS電晶體105之閘極接受一電壓源VBATSW經由電阻R4所提供之high電壓，其汲極端經由電阻R5接地，其源極端接受第一電池經由電阻R3所提供之正電壓，故PMOS電晶體105OFF。據此，C點之電壓(運算放大器101之-輸入端)為接收第一電池經由電阻R3所提供之正電壓。也就是運算放大器101之-輸入端之電壓仍為接收第一電池經由電阻R3所提供之正電壓。
由上述可知，在A點之電壓為low之同時，NMOS電晶體107與PMOS電晶體105之狀態均為OFF，因此，D點之電壓相當於電壓源VBATSW本身所提供之high電壓。故集成電路111之G1、G2端之電壓為high，熟悉此技藝者亦可知，集成電路之D1、D1端不輸出其D2、D2端所接收之第二電池所提供之正電壓。
故，雙電池平均供電之切換裝置100於一開始時，以第一電池所提供之正電壓作為雙電池之電力輸出端之輸出電壓。
當第一電池持續供電時，即當第一電池之電量慢慢減少時，C點之電壓亦慢慢減少(由第一電池所提供之正電壓慢慢減少)。直到C點之電壓較B點之電壓(B點電壓仍為第二電池所提供之正電壓×R1/(R1+R2))低時，也就是運算放大器之-輸入端電壓小於其+輸入端電壓時，運算放大器101之輸出為high電壓，即A點電壓為high。
同理，當A點電壓為high時，PMOS電晶體103OFF、集成電路109之D1、D1端停止輸出第一電池所提供之正電壓、NMOS電晶體107ON、集成電路111之D1、D1端開始輸出第二電池所提供之正電壓。
而由於NMOS電晶體107ON，電壓源VBATSW所提供之high電壓，部分將落在電阻R4上，因此PMOS電晶體105之閘極端電壓不為high，加上其源極端接受第一電池經由電阻R3所提供之正電壓以及其汲極端經由電阻R5接地，故PMOS電晶體105ON。而第一電池經由電阻R3、PMOS電晶體105以及電阻R5至地，形成迴路，且C點電壓被下拉至此時第一電池所提供之正電壓×R5/(R3+R5)。
可以了解的是，當第二電池持續供電，直到B點電壓小於第一電池於C點所提供之正電壓×R5/(R3+R5)時，運算放大器101之輸出始轉為low，第一電池接替繼續供電。
此外，值得注意的是，在此實施例中使用具有背對背PMOS電晶體之集成電路109、111之目的更包括分別防止第一、第二電池之漏電，而電容C1、C2則是分別作為過濾第一、第二電池之輸出波形。
綜合上述，本發明提供一種使用運算放大器、MOS電晶體以及集成電路之雙電池平均供電的切換裝置。藉由雙電池於運算放大器之個別輸入端具有不同之電壓，控制作為開關之MOS電晶體以及集成電路，以決定由雙電池中之何者作為電源輸出。因此，本發明可依據雙電池個別之電壓高低，決定雙電池何者供電，且在供電之電池電力較未供電之電池電力低一定值之情況下，切換為以未供電之電池供電。故，本發明確實可達到平均分配雙電池供電。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技術者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之權利保護範圍所界定者為準。
權利要求
1.一種雙電池平均供電電源切換裝置，其特徵在於包括一運算放大器，具有第一輸入端、第二輸入端、輸出端、致能端以及接地端，該運算放大器之致能端耦接一第一電壓，該運算放大器之接地端耦接地；一第一電阻，具有第一連接端以及第二連接端，該第一電阻之第二連接端耦接地；一第二電阻，具有第一連接端以及第二連接端，該第二電阻之第一連接端耦接該雙電池中之一第二電池，該第二電阻之第二連接端耦接該運算放大器之第二輸入端；一第三電阻，具有第一連接端以及第二連接端，該第三電阻之第一連接端耦接該雙電池中之一第一電池，該第三電阻之第二連接端耦接該運算放大器之第一輸入端；一第四電阻，具有第一連接端以及第二連接端，該第四電阻之第一連接端耦接一第二電壓；一第五電阻，具有第一連接端以及第二連接端，該第五電阻之第二連接端耦接地；一第一PMOS電晶體，具有閘極端、汲極端以及源極端，該第一PMOS電晶體之閘極端耦接該運算放大器之輸出端，該第一PMOS電晶體之汲極端耦接該第一電阻之第一連接端，該第一PMOS電晶體之源極端耦接該運算放大器之第二輸入端；一第二PMOS電晶體，具有閘極端、汲極端以及源極端，該第二PMOS電晶體之閘極端耦接該第四電阻之第二連接端，該第一PMOS電晶體之汲極端耦接該第五電阻之第一連接端，該第一PMOS電晶體之源極端耦接該運算放大器之第一輸入端；一NMOS電晶體，具有閘極端、汲極端以及源極端，該NMOS電晶體之閘極端耦接該運算放大器之輸出端，該NMOS電晶體之汲極端耦接該第四電阻之第二連接端，該NMOS電晶體之源極端耦接地；一第一集成電路，具有輸入端、輸出端以及致能端，該第一集成電路之輸入端耦接該第一電池，該第一集成電路之致能端耦接該運算放大器之輸出端；以及一第二集成電路，具有輸入端、輸出端以及致能端，該第二集成電路之輸入端耦接該第二電池，該第二集成電路之輸出端與該第一集成電路之輸出端耦接於一點，該第一集成電路之致能端耦接該NMOS電晶體之汲極端，其中，該點為該雙電池之電力輸出端。
2.如如權利要求1所述之雙電池平均供電電源切換裝置還包括一第一電容，具有第一連接端以及第二連接端，該第一電容之第一連接端耦接該第三電阻之第一連接端，該第一電容之第二連接端耦接地。
3.如權利要求1所述之雙電池平均供電電源切換裝置，其特徵在於還包括一第二電容，具有第一連接端以及第二連接端，該第二電容之第一連接端耦接該第二電阻之第一連接端，該第二電容之第二連接端耦接地。
4.如權利要求1所述之雙電池平均供電電源切換裝置，其特徵在於該第一集成電路為兩PMOS電晶體以一背對背耦接方式所構成。
5.如權利要求4所述之雙電池平均供電電源切換裝置，其特徵在於該第一集成電路為一FDS6975集成電路。
6.如權利要求5所述之雙電池平均供電電源切換裝置，其特徵在於該第一集成電路具有第一閘極端、第二閘極端、第一汲極端組、第二汲極端組、第一源極端以及第二源極端，該第一集成電路之第一閘極端與第二閘極端共同耦接於該運作放大器之輸出端，該第一集成電路之第二汲極端組共同耦接於該第一電池，該第一集成電路之第一汲極端組共同耦接於該第二集成電路之輸出端，該第一集成電路之第一源極端與第二源極端相耦接。
7.如權利要求1所述之雙電池平均供電電源切換裝置，其特徵在於該第二集成電路為兩PMOS電晶體以一背對背耦接方式所構成。
8.如權利要求7所述之雙電池平均供電電源切換裝置，其特徵在於該第二集成電路為一FDS6975集成電路。
9.如權利要求8所述之雙電池平均供電電源切換裝置，其特徵在於該第二集成電路具有第一閘極端、第二閘極端、第一汲極端組、第二汲極端組、第一源極端以及第二源極端，該第二集成電路之第一閘極端與第二閘極端共同耦合於該運作放大器之輸出端，該第二集成電路之第二汲極端組共同耦接於該第二電池，該第二集成電路之第一汲極端組共同耦接於該第一集成電路之輸出端，該第二集成電路之第一源極端與第二源極端相耦合。
全文摘要
本發明提出一種雙電池平均供電電源切換裝置，包括運算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第一PMOS電晶體、第二PMOS電晶體、NMOS電晶體、第一集成電路以及第二集成電路。其中，運算放大器之致能端耦接第一電壓，其接地端耦接地，這些組件相互連接形成一切換裝置，該裝置可依據兩電池個別之電壓高低，決定兩電池何者供電，且在供電之電池電力較未供電之電池電力低一定值之情況下，切換為以未供電之電池供電。
文檔編號H02J7/00GK1622418SQ20031011225
公開日2005年6月1日 申請日期2003年11月24日 優先權日2003年11月24日
發明者吳佳澤 申請人:順德市順達電腦廠有限公司, 神達電腦股份有限公司