外部電源與鋰電池供電的切換電路的製作方法

2023-06-04 06:16:41

外部電源與鋰電池供電的切換電路的製作方法
【專利摘要】一種外部電源與鋰電池供電的切換電路，包括：外部直流電源、鋰電池和分別對應於外部直流電源和鋰電池的開關路徑；第一開關路徑中，外部直流電源經過充電管理晶片與鋰電池相連接，而鋰電池與系統供電之間連接設置第一開關管，外部直流電源與第一開關管的控制極相連；第二開關路徑中，外部直流電源通過對管連接的第二開關管和第三開關管連接到系統供電，而同時外部直流電源通過升壓電荷泵連接到第四開關管，外部直流電源與第四開關管的控制極相連接，第四開關管的輸出端分別連接第二、三開關管的控制極。本發明在外部電源拔出或者異常掉電時，備用鋰電池能夠迅速對系統供電，從而保證系統穩定性以及供電的可靠性。
【專利說明】外部電源與鋰電池供電的切換電路
[0001]

【技術領域】
[0002]本發明涉及系統供電的【技術領域】，具體說是一種可廣泛應用於平板電腦、筆記本電腦等具有備用電池的可攜式設備中的外部電源與鋰電池供電的切換電路。

【背景技術】
[0003]目前，可攜式電子產品都有備用鋰電池，當外部電源正常時，要使用外部電源供電；當外部電源異常或者掉電的情況下，可以馬上切換到鋰電池供電，一旦外部電源恢復正常，又可以自動切換到外部電源供電，在切換過程中，系統不能出現異常或者重啟。有些鋰電池充電管理晶片內部集成了電源切換控制功能，但是大部分低端鋰電池充電管理晶片仍需設計外接切換電路。也有一些專門用於滿足切換功能的晶片，但是由於價格昂貴，在多數對成本有要求的產品中並不適用。有些設計人員經常使用兩個肖特基二極體並聯來實現切換功能，但是由於肖特基本身有壓降，而且當供電電流達到安培級別時，會有一定的損耗，所以此方法有一定的局限性。因此，一種低成本、快響應、自動化的切換電路引起了各行各界可攜式電子產品的廣泛需求。


【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種可廣泛應用於平板電腦、筆記本電腦等具有備用電池的可攜式設備中的外部電源與鋰電池供電的切換電路。
[0005]本發明為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是:
本發明的外部電源與鋰電池供電的切換電路，包括:外部直流電源、鋰電池和開關路徑，外部直流電源和鋰電池通過開關路徑與系統供電相連接，開關路徑為兩路，分別對應於外部直流電源和鋰電池；第一開關路徑中，外部直流電源經過充電管理晶片與鋰電池相連接，而鋰電池與系統供電之間連接設置第一開關管，外部直流電源與第一開關管的控制極相連；第二開關路徑中，外部直流電源通過對管連接的第二開關管和第三開關管連接到系統供電，而同時外部直流電源通過升壓電荷泵連接到第四開關管，外部直流電源與第四開關管的控制極相連接，第四開關管的輸出端分別連接第二、三開關管的控制極。
[0006]本發明還可以採用以下技術措施:
上述第一至第四開關管都為MOS管。
[0007]所述的第一至第四開關管的控制極電阻為可調電阻。
[0008]本發明具有的優點和積極效果是:
本發明的外部電源與鋰電池供電的切換電路，由以MOS管作為開關管的開關電路和升壓電荷泵組成，其中市售較便宜的升壓電荷泵即可滿足使用需求，MOS開關管的內阻非常小，能夠達到毫歐級，因此解決了利用肖特基二極體作為電源切換方案時存在的功耗過大的問題，同時開關專用的MOS管還具有響應速度快，極低的Rds等特點，並且作為電壓型驅動的管子，幾乎沒有損耗，可作為較為理想的開關管，從而滿足外部電源作為主要供電路徑，掉電時由備用鋰電池供電的功能，整個過程動作迅速，不會對系統造成影響。本發明克服了動態負載條件下，外部電源異常掉電帶來的系統不穩定等技術難題，外部電源拔出或者異常掉電時，備用鋰電池能夠迅速對系統供電，從而保證系統穩定性以及供電的可靠性，插上電源後主電源路徑能夠迅速恢復，從而實現了不用集成晶片也能實現無縫切換這個功倉泛。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發明的外部電源與鋰電池供電的切換電路的原理示意圖；
圖2是本發明的外部電源與鋰電池供電的切換電路的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0010]以下參照附圖及實施例對本發明進行詳細的說明。
[0011]圖1是本發明的外部電源與鋰電池供電的切換電路的原理示意圖；圖2是本發明的外部電源與鋰電池供電的切換電路的結構示意圖。
[0012]如圖1和圖2所示，本發明的外部電源與鋰電池供電的切換電路，包括:外部直流電源、鋰電池和開關路徑，外部直流電源和鋰電池通過開關路徑與系統供電相連接，開關路徑為兩路，分別對應於外部直流電源和鋰電池；第一開關路徑中，外部直流電源經過充電管理晶片與鋰電池相連接，而鋰電池與系統供電之間連接設置第一開關管，即圖2中開關管1，外部直流電源與第一開關管的控制極相連；第二開關路徑中，外部直流電源通過對管連接的第二開關管和第三開關管連接到系統供電，第二開關管和第三開關管分別對應圖2中的開關管2和開關管3，而同時外部直流電源通過升壓電荷泵連接到第四開關管，即圖2中開關管4，外部直流電源與第四開關管的控制極相連接，第四開關管的輸出端分別連接第二、三開關管的控制極。
[0013]為了防止開關管體二極體帶來的倒灌影響，也保證外部直流電源掉電時，外部電源的通路能夠完全切斷，第二開關路徑的第二開關管和第三開關管採用對管結構，由於鋰電池電壓低於外部直流電源電壓，所以第一開關路徑不會出現倒灌，所以在電路中使用一個開關管即可。當外部直流電源正常時，外部電源經過升壓電荷泵獲得高電壓信號，此高電壓值滿足第二、三開關管的導通條件，第四開關管導通時上述高電壓通過導通的第四開關管作用於第二開關管和第三開關管的控制極，使第二、三開關管導通並使外部直流電源連接至系統供電，此時由於外部直流電源通過充電管理晶片給鋰電池充電，所以外部直流電源電壓高於鋰電池本身電壓，在外部直流電源正常供電時，第一開關管關斷，從而使鋰電池無法向後面的系統供電，同時又不會影響鋰電池的充電管理。
[0014]當外部直流電源異常掉電時，升壓電荷泵停止工作，輸出電壓為零，第二、三開關管不再滿足導通條件，上述兩個開關管同時斷開；同時由於外部直流電源掉電為零，使得此時第一開關管滿足導通條件，第一開關路徑導通，通過鋰電池為後面的系統供電。
[0015]第一至第四開關管都為MOS管。開關專用的MOS管還具有響應速度快，極低的Rds等特點，並且作為電壓型驅動的管子，幾乎沒有損耗，可作為較為理想的開關管。
[0016]所述的第一至第四開關管的控制極電阻為可調電阻。從而調節開關響應速度，達到設計的需求，從而實現真正意義的無縫切換。
[0017]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例公開如上，然而，並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當然會利用揭示的技術內容作出些許更動或修飾，成為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬於本發明技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種外部電源與鋰電池供電的切換電路，包括:外部直流電源、鋰電池和開關路徑，外部直流電源和鋰電池通過開關路徑與系統供電相連接，其特徵在於:開關路徑為兩路，分別對應於外部直流電源和鋰電池；第一開關路徑中，外部直流電源經過充電管理晶片與鋰電池相連接，而鋰電池與系統供電之間連接設置第一開關管，外部直流電源與第一開關管的控制極相連；第二開關路徑中，外部直流電源通過對管連接的第二開關管和第三開關管連接到系統供電，而同時外部直流電源通過升壓電荷泵連接到第四開關管，外部直流電源與第四開關管的控制極相連接，第四開關管的輸出端分別連接第二、三開關管的控制極。
2.根據權利要求1所述的外部電源與鋰電池供電的切換電路，其特徵在於:上述第一至第四開關管都為103管。
3.根據權利要求1或2所述的外部電源與鋰電池供電的切換電路，其特徵在於:第一至第四開關管的控制極電阻為可調電阻。
【文檔編號】H02J9/06GK104348251SQ201310330995
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2013年8月1日
【發明者】戴林, 孫貞文, 劉雷 申請人:天津天地偉業數碼科技有限公司