一种外置电源和电池的切换电路及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种外置电源和电池的切换电路及其控制方法，其应用于采用外置电源和蓄电池两种直流供电方式的设备上，该切换电路中第一开关电路串联在蓄电池输出端与供电母线之间；第二开关电路串联在外置电源输入端与供电母线之间；控制电路的多个控制信号输出端分别连接所述第一开关电路和第二开关电路的控制端。本发明专利技术通过第一开关电路将蓄电池与供电母线隔离，则避免了由于供电母线上存在静态电流，而导致的蓄电池电量降低，从而延长待机时间。而且本发明专利技术无论外置电源低于、等于或高于电池电压，均可以保证外置电源更高的供电优先级。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及便携产品的电源控制领域，尤其涉及的是， 一种外置电源 和电池的切换电路及其控制方法。背景4支术便携产品中，通常同时采用外置电源和备用电池两种供电方式，而这 两种方式需要在不同的情况下进行供电的切换。现有技术中，大多数主要 是采用二极管来实现外置电源和电池的隔离和切换，如图1所示。为了保 证外置电源具有更高的优先级，釆用这种方式时，电池电压必须低于外置电源的电压。当电池和外置电源都正常，且外置电源的电压更高时，此时D 承受正向偏压导通，而Dl ~DN承受反向偏压截至，由外置电源给系统供 电；当外置电源掉电时，系统供电自动切换到电池供电。这种供电方式存 在以下几点缺点l..无法将电池和母线隔离开，待机,母线上的静态电流会降低待机时 间。当系统长时间处于待机模式时，母线上电容的漏电流及后级电路的静 态电流等增加了电池的放电电流，使得电池的待机时间会大大缩短。2. 在实行切换时，外置电源电压受限制。为了保证外置电源具有更高 的优先级，外置电源的电压必须高于电池电压，以保证各个二极管的正确 偏置。3. 电路损耗大。由图1中可知，当采用外置电源供电时，二极管D会 产生较大损耗，且P-VI( V为二极管的顺向压降，I为流过二极管的电流)。因此，现有技术存在缺陷，需要进一步地改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种外置电源和电池的切换电路及其控制方 法，其适用于外置电源与电池的可靠切换，特别适用于便携式产品。本发 明在电池电压低于、等于或高于外置电源电压时，均能完成切换。 ' 为了达到上述目的，本专利技术釆用如下技术方案。本专利技术的切换电路，其应用于采用外置电源和蓄电池询种供电方式的 设备上，外置电源和蓄电池都通过一供电母线给所述设备供电，该切换电路包括第一开关电路、第二开关电路、和控制电路；所述第一开关电路 串联在蓄电池输出端与所述供电母线之间；所述第二开关电路串联在外置 电源输入端与所述供电母线之间；所述控制电路的多个控制信号输出端分 别连接所述第一开关电路和第二开关电路的控制端，用于控制所述第一开 关电路和第二开关电路在导通与断开状态之间进行切换。其中，所述切换电路还包括一4全测单元，该检测单元用于检测外置 电源与蓄电池的工作状态、以及设备的开机状态，并将检测到的信息送入 到所述控制电路中。其中，所述切换电路还包括 一热插拔电路，所述热插拔电路串联在 供电母线上，且所述热插拔电^^的输入端连接外置电源的输入端和蓄电池 的输出端，所述热插拔电路的输出端连接所述设备。其中，所述第一开关电路包括第一开关管，该第一开关管串联在所述 蓄电池的输出端与供电母线之间，该第一开关管的控制端连接所述控制电 路的一个控制信号输出端。若蓄电池中包含多个电池组或电池包，则所述 第 一开关电路还包括多个限流二极管，在所述蓄电池中的每个电池组或电 池包都与一个二极管的阳极相连，所有限流二极管的阴极连接在一起并连 接所述第一开关管的输入端；所述第一开关管的输出端连f妄所述供电母线。 若蓄电池中只包含一个电池组或电池包，则所述第 一开关电路还包括一个 MOS管，该MOS管的源极连接所述第一开关管的输入端，该MOS管的漏6极连接所述蓄电池的输出端，该MOS管的栅极连接所述控制电路。其中，所述第一开关管为第一MOS管；该MOS管的源极连接所有限流二极管的 阴极，该MOS管的漏极连接所述供电母线；该MOS管的栅极连接控制电 路的一个控制信号输出端。其中，所述第二开关电路包括第二开关管，该第二开关管串联在所述 外置电源的输入端与供电母线之间，该第二开关管的控制端连接所述控制 电路的另一个控制信号输出端。其中，所述第二开关管为第二MOS管，该 第二 MOS管的源极连接所述供电母线，该第二 MOS管的漏极连接所述外 置电源的输入端；该第二MOS管的栅极连接控制电路的另一个控制信号输 出端。其中，所述第二MOS管的源极和漏极之间并联一二极管，用于减小 由第二MOS管内部寄生二极管正向压降所造成的损耗。.其中，所述第二开关电路还包括第三开关管，该第三开关管串联在所 述供电母线与所述第二开关管的输出端之间，该第三开关管的控制端连接 所述控制电路的又一个控制信号输出端。其中，所述第三开关管为第三MOS 管，该第三MOS管的源极连接所述第二 MOS管的源极，该第三MOS管 的漏极连接所述供电母线；该第三MOS管的栅极连接控制电路的又一个控 制信号输出端。其中，所述第二开关电路还包括第三开关管，该第三开关管串联在外 置电源的输入端与所述第二开关管的输入端之间，该第三开关管的控制端 连接所述控制电路的又一个控制信号输出端。其中，所述第三开关管为第 三MOS管，该第三MOS管的源极连接所述外置电源的输入端，该第三 MOS管的漏极连接所述第二 MOS管的漏极；该第三MOS管的栅极连接控 制电路的又一个控制信号输出端。上迷开关管均可采用全控型电力电子器 件，其包括门极可关断晶闸管、电力晶闸管、电力晶体管、电力场效应管 和绝缘栅双极晶体管。上述切换电路的控制方法，所述方法按照以下步骤进行A、检测当前外置电源输入端、蓄电池的工作状态及设备的开机状态，并将该检测信息送入到一控制电路中；B、所述控制电路根据外置电源输入端、蓄电池的工作状态及设备的开机状态，控制串联在蓄电池输出端与供电母线之间的第 一开关电路、及串联在外置电源输入端与供电母线之间的第二开关电路导 通或断开，使设备在外置电源和蓄电池两种供电方式之间进行切换。其中，所述步骤B中，当系统处于待机状态时，通过断开第一开关电路切断蓄电 池和供电母线的连接，用于降低电池的待机放电电流。采用上述方案，本专利技术通过第一开关电路将蓄电池与供电母线隔离， 则避免了由于供电母线上存在静态电流，而导致的蓄电池电量降低，从而 延长待机时间。而且本专利技术还通过第二开关电路将外接电源与供电母线隔 离，先通过控制电路判断外置电源的输入电压是否正常(即外置电源电压是 否在正常电压范围内)，然后再由控制电路发出控制信号，控制第二开关电路或第一开关电路开通或关断，无论外置电源低于、等于或高于电池电压， 均可以保证外置电源更高的供电优先级；且可以降低系统工作和待机时的损耗，延长电池的待机时间。同时，如果本专利技术采用低功耗的MOS管作为开关电路中的主要器件，则当外置电源供电时，MOS管的损耗为I2R,由于可以采用导通电阻非常小的MOS管，则相对于现有技术而言，本专利技术的损耗将远远小于图1中二极管D的损耗。附图说明图1为传统的外置电源和蓄电池的切换电路原理框图2是本专利技术技术方案中外置电源和4池的切换电路的原理框图;图3是本专利技术实施例1的电路结构示意图4是本专利技术实施例2的电路结构示意图5是本专利技术实施例3的电路结构示意图6是本专利技术实施例4的电路结构示意图；图7是本专利技术实施例5的电路结构示意图。具体实施例方式以下对本专利技术的较佳实施例加以详细说明。如图2所示，本专利技术提供了一种外置电源和电池的切换电路，其应用于 采用外置电源和蓄电池两种直流供电方式的设备上，外置电源(如图3至图 7中的EDC—POWER端)和蓄电池210的输出端都通过一供电母线给所述设 备供电，即由蓄电池210和外置电源得到一个公共的供电母线电压VBUS。 本专利技术的切换电路主要包括第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外置电源和电池的切换电路，其应用于采用外置电源和蓄电池两种直流供电方式的设备上，外置电源和蓄电池都通过一供电母线给所述设备供电，其特征在于，该切换电路包括：第一开关电路、第二开关电路、和控制电路；　所述第一开关电路串联在蓄电池输出 端与所述供电母线之间；所述第二开关电路串联在外置电源输入端与所述供电母线之间；所述控制电路的多个控制信号输出端分别连接所述第一开关电路和第二开关电路的控制端，用于控制所述第一开关电路和第二开关电路在导通与断开状态之间进行切换。

【技术特征摘要】
1、一种外置电源和电池的切换电路，其应用于采用外置电源和蓄电池两种直流供电方式的设备上，外置电源和蓄电池都通过一供电母线给所述设备供电，其特征在于，该切换电路包括第一开关电路、第二开关电路、和控制电路；所述第一开关电路串联在蓄电池输出端与所述供电母线之间；所述第二开关电路串联在外置电源输入端与所述供电母线之间；所述控制电路的多个控制信号输出端分别连接所述第一开关电路和第二开关电路的控制端，用于控制所述第一开关电路和第二开关电路在导通与断开状态之间进行切换。2、 根据权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述切换电路还 包括一4企测单元，该;险测单元用于^^测外置电源与蓄电池的工作状态、 以及设备的开机状态，并将检测到的信息送入到所述控制电路中。3、 根据权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述切换电路还 包括 一热插拔电路，所述热插拔电路串联在供电母线上，且所述热插拔 电路的输入端连接外置电源的输入端和蓄电池的输出端，所述热插拔电路 的输出端连接所述设备。4、 根据权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述第一开关电 路包括第一开关管，该第一开关管串联在所述蓄电池的输出端与供电母线 之间，该第一开关管的控制端连接所述控制电路的一个控制信号输出端。5、 根据权利要求4所述的切换电路，其特征在于，若蓄电池中包含 多个电池组或电池包，则所述第一开关电路还包括多个限流二极管，在所 述蓄电池中的每个电池组或电池包都与 一个限流二极管的阳极相连，所有限流二极管的阴极连接在一起并连接所述第一开关管的输入端；所述第一 开关管的输出端连接所述供电母线。6、 根据权利要求4所述的切换电路，其特征在于，若蓄电池中只包 含一个电池组或电池包，则所述第一开关电路还包括一个MOS管，该MOS 管的源极连接所述第一开关管的输入端，该MOS管的漏极连接所述蓄电池 的输出端，该MOS管的栅极连接所述控制电路。7、 根据权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述第二开关电 路包括第二开关管，该第二开关管串联在所述外置电源的输入端与供电母线之间，该第二开关管的控制端连接所述控制电路的另 一 个控制信号输出二山 顺。8、 根据权利要求7所述的切换电路，其特征在于，所述第二开关电 路还包括第三开关管，该第三开关管串联在所述供电母线与所述第二开关 管的输出端之间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王威，李伟，
申请(专利权)人：深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]