電池與直流電源的切換電路及裝置製造方法

2023-06-03 04:42:11 3

專利名稱:電池與直流電源的切換電路及裝置製造方法
【專利摘要】一種電池與直流電源的切換電路及裝置，該電池與直流電源的切換電路包括電池電路單元和直流電路單元，直流電路單元的輸入端與外部直流電源連接，電池電路單元的輸入端與電池連接，直流電路單元與電池電路單元的共同輸出端與負載相連，在電池電路單元上設有電壓控制元件，當直流電路單元有外部直流電源輸入，且其電壓高於電池電壓時，電壓控制元件自動斷開，由外部直流電源通過直流電路單元向負載供電；當直流電路單元無外部直流電源輸入時，或外部直流電源經直流電路單元輸出的輸出電壓低於電池的輸出電壓時，電壓控制元件自動導通，由電池經電池電路單元向負載供電。本實用新型實現了直流電源和電池共同供電並自由切換的目的，解決了現有電池漏電嚴重，使用性能低等問題。
【專利說明】電池與直流電源的切換電路及裝置
【【技術領域】】
[0001]本實用新型涉及電源電路，特別涉及一種可在電池供電和直流電源供電之間自動進行切換的電池與直流電源的切換電路及裝置。
【【背景技術】】
[0002]隨著信息技術的發展，人們對於電子產品需求量不斷增大。電子產品不僅可以方便人們的日常生活，而且可以改變人們的生活方式。而隨著電子產品的普及，電子產品的用電問題逐漸突出。對於直接由直流電供電的電子產品，其在使用過程中，若突然斷電，則會導致電子產品數據丟失、時間停止運行等問題。而對於由電池供電的電子產品，電池的電量則限制了電子產品的進一步應用，且電池長期使用容易導致電池漏電、電池性能下降等問題，進而影響電子產品性能的使用。因此，要保障電子產品的正常用電和安全用電，需將直流電源供電和電池供電兩種供電方式有機結合起來，以解決單一供電方式的不足。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型旨在解決上述問題，而提供一種簡單有效、既可由直流電源提供電壓輸出，又可由電池提供電壓輸出，並可自動在兩種電源輸出方式之間進行切換，從而可提高供電穩定性和電池使用性能的電池與直流電源的切換電路及裝置。
[0004]為實現上述目的，本實用新型提供了一種電池與直流電源的切換電路，其包括電池電路單元和直流電路單元，所述直流電路單元的輸入端與外部直流電源連接，所述電池電路單元的輸入端與電池連接，所述直流電路單元與電池電路單元的共同輸出端與待連接的負載相連，所述電池電路單元在所述直流電路單元有外部直流電源輸入且該外部直流電源經直流電路單元輸出的輸出電壓高於所述電池的輸出電壓時斷開該電池電路單元的電路連接，所述外部直流電源經所述直流電路單元向負載供電；所述電池電路單元在所述直流電路單元無外部直流電源輸入時，或所述外部直流電源經直流電路單元輸出的輸出電壓低於所述電池的輸出電壓時導通該電池電路單元的電路連接，由電池經所述電池電路單元向負載供電。
[0005]所述電池電路單元設有電壓控制元件，該電壓控制元件的第一端與所述電池連接，該電壓控制元件的第二端與所述直流電路單元的輸出端連接，所述電壓控制元件在所述直流電路單元的輸出端電壓高於所述電池輸出電壓時斷開，該電壓控制元件在所述直流電路單元的輸出端電壓低於所述電池輸出電壓時導通。
[0006]所述電壓控制元件為場效應管，其漏極D與所述電池連接，其源極S與所述直流電路單元的輸出端連接，其柵極G通過第三限流電阻R3接地。
[0007]該電池與直流電源的切換電路還包括可將所述電池電路單元和直流電路單元的輸出電壓進行穩壓輸出的穩壓電路，該穩壓電路的輸入端與所述電池電路單元和直流電路單元的共同輸出端連接，該穩壓電路的輸出端與負載連接。
[0008]所述直流電路單元包括第一限流電阻Rl和二極體D1，所述第一限流電阻Rl的一端與所述外部直流電源連接，該第一限流電阻Rl的另一端與所述二極體Dl的正極連接，所述二極體Dl的負極為所述直流電路單元的輸出端，該二極體Dl的負極與所述穩壓電路的輸入端連接。
[0009]所述場效應管Q的源極S與所述穩壓電路的輸入端連接，該穩壓電路包括穩壓晶片U、第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2，所述穩壓晶片U的輸入端與所述場效應管Q源極S及二極體Dl的負極連接，該穩壓晶片U的輸出端與負載連接，該穩壓晶片U的地端接地，所述第一濾波電容Cl連接於所述穩壓晶片U的輸入端與地端之間，所述第二濾波電容C2連接於所述穩壓晶片U的輸出端與地端之間。
[0010]所述直流電路單元的輸入端經第二限流電阻R2與所述場效應管Q的柵極G連接。
[0011]所述第三限流電阻R3的一端與第二限流電阻R2及場效應管Q柵極G的共同端連接，該第三限流電阻R3的另一端接地。
[0012]本實用新型的目的還在於提供一種電池與直流電源的切換裝置，該裝置設有連接外部直流電源的輸入埠及連接負載的輸出埠，在該裝置內設有電池及上述的電池與直流電源的切換電路，該電池與直流電源的切換裝置在有外部直流電源輸入時由外部直流電源經所述電池與直流電源的切換電路為負載提供電源，該電池與直流電源的切換裝置在無外部直流電源輸入時切換至由其內部的電池為負載提供電源。
[0013]本實用新型的有益貢獻在於，其有效解決了上述問題。本實用新型通過設置相互連接的電池電路單元和直流電路單元，利用直流電路單元連接外部直流電源進行供電，利用電池電路單元連接電池進行供電，並通過在電池電路單元上設置電壓控制元件，利用電壓控制元件的導通特性，使得在有外部直流電源供電時，電壓控制元件自動斷開而由外部直流電源供電；在無外部直流電源供電時，電壓控制元件自動導通而由電池進行供電，從而實現了直流電源供電和電池供電自由切換進行供電的目的，實現本實用新型的目的，解決本實用新型的技術問題。本實用新型的電池與直流電源的切換電路及裝置具有結構簡單、方便實用等特點，具有很強的實用性。
【【附圖說明】

】
[0014]圖1是本實用新型的電池與直流電源的切換電路的原理示意圖。
【【具體實施方式】】
[0015]為了解決現有技術中所存在的電子產品供電方式單一、電池使用壽命短、電池易漏電等問題，本實用新型提出了一種新型的電池與直流電源的切換電路，通過該電池與直流電源的切換電路，可實現在直流電源供電和電池4供電兩種供電方式之間自動進行切換，從而可實現在有外部直流電源3供電時，由外部直流電源3對負載5進行供電，而無外部直流電源3供電時，則由電池4進行供電，從而可保證負載不會因為直流斷電而出現數據丟失、時間停止運行等問題，同時也保護了電池不會一直處在工作狀態，進而可有效提高電池使用壽命，並確保負載安全穩定的運行。本實用新型的直流電源供電或電池4供電通過電壓控制元件執行完成，其不僅成本低，而且簡單有效，使得本實用新型以更簡單的技術方案解決了現有技術的問題，實現了本實用新型的目的。
[0016]為了更清楚地說明本實用新型的技術方案，以下結合附圖及實施例，對本實用新型的技術方案進行進一步詳細說明，顯而易見地，下面描述僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些實施例獲得其他的實施例。
[0017]如圖1所示，本實用新型的電池與直流電源的切換電路包括電池電路單元I和直流電路單元2。所述電池電路單元I用於通過電池4對負載5進行供電輸出，該電池電路單元I的輸入端與電池4連接。所述直流電路單元2用於通過外部直流電源3對負載5進行供電，該直流電路單元2的輸入端與外部直流電源3連接。所述負載5泛指需要用電或充電的電子設備或數碼產品。所述電池4可為鋰電池4或乾電池4等。所述外部直流電源3指可提供所需直流電壓的電源。
[0018]所述電池電路單元I和直流電路單元2相互連接，其輸出端共同與負載5連接，用於對負載5提供負載5所需的電壓輸出。所述電池電路單元I和直流電路單元2的輸出電壓與其所需連接的負載5相關，本實施例中，以負載5需3V電壓為例進行描述。其他實施例中，當需要提供其他輸出電壓值時，所述電池4及外部直流電源3的輸出電壓進行適應性的修改。為實現本實用新型的目的，使所述電池電路單元I可根據有無外部直流電源3輸入時自動進行切換導通，所述外部直流電源3的輸出電壓應高於所述電池電路單元I的輸出電壓。本實施例中，所述外部直流電源3選用0.5A的5V直流電源，所述電池4選用輸出3V的電池4，如兩節1.5V的乾電池或充電電池，或輸出3V的鋰電池等。
[0019]為實現外部直流電源3供電和電池4供電的自動切換，在所述電池電路單元I上設有電壓控制元件。該電壓控制元件的一端與所述電池4連接，其另一端與所述直流電路單元2的輸出端連接。當直流電路單元2輸出端的電壓高於電池4的輸出電壓時，所述電壓控制元件自動斷開，使得電池電路單元I斷開電路連接而由外部直流電源3為負載5供電；當直流電路單元2輸出端的電壓低於電池4端的電壓時，所述電壓控制元件自動導通，使得電池電路單元I導通電路連接而由電池4為負載5供電。所述電壓控制元件可選用場效應管、三極體等。本實施例中，所述電壓控制元件為場效應管Q，該場效應管Q的漏極D與所述電池4連接，其源極S與所述直流電路單元2的輸出端連接，其柵極G經第三限流電阻R3接地。
[0020]所述直流電路單元2包括第一限流電阻Rl和二極體D1。所述第一限流電阻Rl的一端與所述外部直流電源3連接，其另一端與所述二極體Dl的正極連接。所述二極體Dl的負極為電池電路單元I的輸出端，其與所述場效應管Q的源極S連接，即與所述電池電路單元I的輸出端連接。所述直流電路單元2的輸入端經第二限流電阻R2與所述場效應管Q的柵極G連接，其用於限制電路電流過大。所述第二限流電阻R2的一端與直流電路單元2的輸入端連接，其另一端與所述場效應管Q的柵極G及第三限流電阻R3的共同端連接。所述直流電路單元2的輸出端及場效應管Q源極S的共同輸出端經穩壓電路6與待連接的負載5連接，其用於穩壓而向負載5輸出穩定的工作電壓。
[0021]所述穩壓電路6包括穩壓晶片U、第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2。所述穩壓晶片U可選用公知的穩壓晶片，本實施例中，其可將直流電路單元2的5V輸出電壓變壓成3V電壓進行輸出。該穩壓晶片U的輸入端與所述直流電路單元2及電池電路單元I的共同輸出端連接，該穩壓晶片U的輸出端與負載5連接，該穩壓晶片U的地端接地。所述第一濾波電容Cl連接於所述穩壓晶片U的輸入端與地端之間，所述第二濾波電容C2連接於所述穩壓晶片U的輸出端與地端之間，其用於濾波穩壓，防止電路中的電壓突變，如突然掉電而對負載5造成不良影響。
[0022]藉此，便形成了本實用新型的電池與直流電源的切換電路。當無外部直流電源3輸入時，所述場效應管Q的漏極D與源極S導通，此時電流正常流過而由電池4為負載5供電；當外部直流電源3輸入的電壓高於所述電池4提供的電壓時，場效應管Q的柵極G電壓高於源極S電壓，場效應管Q處於截止狀態，此時無電流通過而由外部直流電源3向負載5供電，從而實現了直流電源供電和電池供電的自由轉換，解決現有技術中的缺陷，有利於提高電池使用性能，保證負載安全穩定的運行。
[0023]此外，在本實用新型的電池與直流電源的切換電路基礎上，可製作出相應的電池與直流電源的切換裝置。所述電池與直流電源的切換裝置的形狀不限，其宜以美觀、便於使用為主。在所述電池與直流電源的切換裝置的外殼上設有輸入埠和輸出埠，其分別用於連接外部直流電源3和連接負載5進行供電輸出。所述輸入埠和輸出埠可根據需要而設置成現有的接口形式，如USB接口，使得其可通過常用的數據線而連接外部直流電源3和負載5。在所述電池與直流電源的切換裝置的內部設置有電池4和前述的電池與直流電源的切換電路，通過該電池與直流電源的切換電路便可實現上述功能，實現本實用新型的目的。
[0024]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種電池與直流電源的切換電路，其特徵在於，其包括電池電路單元(I)和直流電路單元(2)，所述直流電路單元(2)的輸入端與外部直流電源(3)連接，所述電池電路單元(I)的輸入端與電池⑷連接，所述直流電路單元⑵與電池電路單元⑴的共同輸出端與待連接的負載(5)相連，所述電池電路單元(I)在所述直流電路單元(2)有外部直流電源(3)輸入且該外部直流電源(3)經直流電路單元(2)輸出的輸出電壓高於所述電池⑷的輸出電壓時斷開該電池電路單元(I)的電路連接，所述外部直流電源(3)經所述直流電路單元(2)向負載(5)供電；所述電池電路單元(I)在所述直流電路單元(2)無外部直流電源(3)輸入時，或所述外部直流電源(3)經直流電路單元(2)輸出的輸出電壓低於所述電池⑷的輸出電壓時導通該電池電路單元(I)的電路連接，所述電池⑷經所述電池電路單元⑴向負載(5)供電。2.如權利要求1所述的電池與直流電源的切換電路，其特徵在於，所述電池電路單元(1)設有電壓控制元件，該電壓控制元件的第一端與所述電池(4)連接，該電壓控制元件的第二端與所述直流電路單元(2)的輸出端連接，所述電壓控制元件在所述直流電路單元(2)的輸出端電壓高於所述電池(4)輸出電壓時斷開，該電壓控制元件在所述直流電路單元(2)的輸出端電壓低於所述電池(4)輸出電壓時導通。3.如權利要求2所述的電池與直流電源的切換電路，其特徵在於，所述電壓控制元件為場效應管，其漏極D與所述電池(4)連接，其源極S與所述直流電路單元(2)的輸出端連接，其柵極G通過第三限流電阻R3接地。4.如權利要求3所述的電池與直流電源的切換電路，其特徵在於，該電池與直流電源的切換電路還包括可將所述電池電路單元(I)和直流電路單元(2)的輸出電壓進行穩壓輸出的穩壓電路(6)，該穩壓電路(6)的輸入端與所述電池電路單元⑴和直流電路單元(2)的共同輸出端連接，該穩壓電路(6)的輸出端與負載(5)連接。5.如權利要求4所述的電池與直流電源的切換電路，其特徵在於，所述直流電路單元(2)包括第一限流電阻Rl和二極體D1，所述第一限流電阻Rl的一端與所述外部直流電源(3)連接，該第一限流電阻Rl的另一端與所述二極體Dl的正極連接，所述二極體Dl的負極為所述直流電路單元⑵的輸出端，該二極體Dl的負極與所述穩壓電路(6)的輸入端連接。6.如權利要求5所述的電池與直流電源的切換電路，其特徵在於，所述場效應管Q的源極S與所述穩壓電路￠)的輸入端連接，該穩壓電路(6)包括穩壓晶片U、第一濾波電容Cl、第二濾波電容C2，所述穩壓晶片U的輸入端與所述場效應管Q源極S及二極體Dl的負極連接，該穩壓晶片U的輸出端與負載(5)連接，該穩壓晶片U的地端接地，所述第一濾波電容Cl連接於所述穩壓晶片U的輸入端與地端之間，所述第二濾波電容C2連接於所述穩壓晶片U的輸出端與地端之間。7.如權利要求6所述的電池與直流電源的切換電路，其特徵在於，所述直流電路單元(2)的輸入端經第二限流電阻R2與所述場效應管Q的柵極G連接。8.如權利要求7所述的電池與直流電源的切換電路，其特徵在於，所述第三限流電阻R3的一端與第二限流電阻R2及場效應管Q柵極G的共同端連接，該第三限流電阻R3的另一端接地。9.一種電池與直流電源的切換裝置，其特徵在於，該裝置設有連接外部直流電源(3)的輸入埠及連接負載(5)的輸出埠，在該裝置內設有電池(4)及如權利要求1?8任意一條所述的電池與直流電源的切換電路，該電池與直流電源的切換裝置在有外部直流電源⑶輸入時由外部直流電源⑶經所述電池與直流電源的切換電路為負載(5)提供電源，該電池與直流電源的切換裝置在無外部直流電源(3)輸入時切換至由其內部的電池(4)為負載(5)提供電源。
【文檔編號】H02J9-06GK204290397SQ201420765451
【發明者】陳漢華 [申請人]深圳市威爾利實業有限公司