CN211606181U - 电源切换电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种电源切换电路和电子设备，包括电池输入端、USB直流电源输入端、第一场效应管、第二场效应管、二极管、第一开关控制模组和第二开关控制模组；其中，所述第一开关控制模组在所述USB直流电源输入端未供电时，控制所述第一场效应管导通；所述第二开关模组在所述USB直流电源输入端未供电时，控制所述第二场效应管导通；所述第一开关控制模组在所述USB直流电源输入端供电时，控制所述第一场效应管断开；所述第二开关模组在所述USB直流电源输入端供电时，控制所述第二场效应管断开。本实用新型实施例解决了现有应用场景中，电源切换电路存在的应用场景过于单一、能量损耗过多、切换受电池电压限制的问题。

Description

电源切换电路和电子设备

技术领域

本实用新型实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种电源切换电路和电子设备。

背景技术

目前在设计USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)电源切换电池供电电路时，很多设计人员采用SBD(Schottky Barrier Diode，肖特基二极管)或者简单的PMOS管(p沟道增强型场效应管)做电源切换，虽然功能上都能满足，但是应用场景过于单一、能量损耗过多，且存在对电池电压设限才能快速、正常、安全地完成两路电源的切换的问题，局限性大。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电源切换电路和电子设备，以解决现有应用场景中，电源切换电路存在的应用场景过于单一、能量损耗过多、切换受电池电压限制的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电源切换电路，包括电池输入端、USB直流电源输入端、第一场效应管、第二场效应管、二极管、第一开关控制模组和第二开关控制模组；

所述电池输入端与所述第一场效应管的第一极连接；

所述第一场效应管的第二极与所述第二场效应管的第一极连接，栅极与所述第一开关控制模组连接；

所述第二场效应管的第二极与系统供电端连接，栅极与所述第二开关控制模组连接；

所述USB直流电源输入端与所述二极管的输入端连接；

所述二极管的输出端与所述系统供电端连接；

其中，所述第一开关控制模组在所述USB直流电源输入端未供电时，控制所述第一场效应管导通；所述第二开关模组在所述USB直流电源输入端未供电时，控制所述第二场效应管导通；

所述第一开关控制模组在所述USB直流电源输入端供电时，控制所述第一场效应管断开；所述第二开关模组在所述USB直流电源输入端供电时，控制所述第二场效应管断开。

可选的，所述第一场效应管为p沟道增强型场效应管，所述第二场效应管为p沟道增强型场效应管。

可选的，所述第一开关控制模组包括：第一电阻、第六电阻、第八电阻、第一NPN型三极管和第二NPN型三极管；

所述第一NPN型三极管的基极与节点A连接，所述第一NPN型三极管的集电极与与节点B连接，所述第一NPN型三极管的发射极接地；

所述第八电阻一端与所述节点A连接，另一端与所述第一NPN型三极管的发射极连接；

所述第二NPN型三极管的基极与节点C连接，所述第二NPN型三极管的集电极与所述第一场效应管的栅极连接，所述第二NPN型三极管的发射极接地；

所述第六电阻一端与所述节点C连接，另一端与所述第二NPN型三极管的发射极连接；

所述电池输入端与所述节点B连接；

所述USB直流电源输入端与所述节点A连接；

所述节点B与所述节点C连接；

所述第一电阻一端连接所述第一场效应管的第一极,另一端连接所述第一NPN型三极管的集电极。

可选的，所述第一开关控制模组还包括第五电阻、第二电阻和第四电阻；

所述第五电阻一端连接所述USB直流电源输入端，另一端与所述节点A连接；

所述第二电阻一端连接所述电池输入端，另一端与所述节点B连接；

第四电阻一端与所述节点B连接，另一端与所述节点C连接。

可选的，所述第二开关控制模组包括：第七电阻，所述第七电阻一端接地，另一端与节点D连接，所述USB直流电源输入端与所述节点D连接，所述第二场效应管的栅极与所述节点D连接。

可选的，所述第二开关控制模组还包括：第三电阻，所述第三电阻一端与所述第二场效应管栅极连接，另一端与所述节点D连接。

可选的，所述二极管为肖特基二极管。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种电子设备，包括如第一方面任一所述的电源切换电路。

可选的，所述电子设备为智能门锁。

在本实用新型实施例中，通过优化电源切换电路的硬件设计，使得电源转换关断更加彻底，不受电压限制，具有反向截止、低能量损耗、低成本和应用场景丰富的特性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种电源切换电路和电子设备的架构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的一种电源切换电路和电子设备的架构示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的一种电源切换电路和电子设备的架构示意图。

1电池输入端；2USB直流电源输入端；3第一开关控制模组；4第二开关控制模组；

Q1第一场效应管；Q2第二场效应管；Q3第二NPN型三极管；Q4第一NPN型三极管；D1二极管；

R1第一电阻；R2第二电阻；R3第三电阻；R4第四电阻；R5第五电阻；R6第六电阻；R7第七电阻；R8第八电阻；节点A；节点B；节点C；节点D。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，本实用新型提供一种电源切换电路，包括电池输入端1、USB直流电源输入端2、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、二极管D1、第一开关控制模组3和第二开关控制模组4；

所述电池输入端1与所述第一场效应管Q1的第一极连接；

所述第一场效应管Q1的第二极与所述第二场效应管Q2的第一极连接，栅极与所述第一开关控制模组3连接；

所述第二场效应管Q2的第二极与系统供电端连接，栅极与所述第二开关控制模组4连接；

所述USB直流电源输入端2与所述二极管D1的输入端连接；

所述二极管D1的输出端与所述系统供电端连接；

其中，所述第一开关控制模组3在所述USB直流电源输入端2未供电时，控制所述第一场效应管Q1导通；所述第二开关模组3在所述USB直流电源输入端2未供电时，控制所述第二场效应管Q2导通；

所述第一开关控制模组3在所述USB直流电源输入端2供电时，控制所述第一场效应管Q1断开；所述第二开关模组4在所述USB直流电源输入端2供电时，控制所述第二场效应管Q2断开。

在本实用新型实施例中，通过优化电源切换电路的硬件设计，解决了电源切换时能量损耗的问题，使得电源转换关断更加彻底，不受电压限制，具有反向截止、低能量损耗、低成本和应用场景丰富的特性。

在本实用新型的一些实施例中，可选的，所述第一场效应管Q1为p沟道增强型场效应管，所述第二场效应管Q2为p沟道增强型场效应管。

在本实用新型实施例中，通过设置2个p沟道增强型场效应管，配合第一开关控制模组、第二开关控制模组分别进行状态控制，实现了电池供电电路的彻底关断，解决了单个p沟道增强型场效应管应用于电源切换电路应用场景受限、不能彻底关断电池供电通路，造成电池能量损耗的问题。

请参见图2，图2为本实用新型另一实施例提供的一种电源切换电路和电子设备的架构示意图,所述第一场效应管Q1为p沟道增强型场效应管，所述第二场效应管Q2为p沟道增强型场效应管；

在本实用新型的一些实施例中，可选的，所述第一开关控制模组3包括：第一电阻R1、第六电阻R6、第八电阻R8、第一NPN型三极管Q4和第二NPN型三极管Q3；

所述第一NPN型三极管Q4的基极与节点A连接，所述第一NPN型三极管Q4的集电极与与节点B连接，所述第一NPN型三极管Q4的发射极接地；

所述第八电阻R8一端与所述节点A连接，另一端与所述第一NPN型三极管Q4的发射极连接；

所述第二NPN型三极管Q3的基极与节点C连接，所述第二NPN型三极管Q3的集电极与所述第一场效应管Q1栅极连接，所述第二NPN型三极管Q3的发射极接地；

所述第六电阻R6一端与所述节点C连接，另一端与所述第二NPN型三极管Q3的发射极连接；

所述电池输入端1与所述节点B连接；

所述USB直流电源输入端2与所述节点A连接；

所述节点B与所述节点C连接；

所述第一电阻R1一端连接所述第一场效应管Q1的第一极,另一端连接所述第一NPN型三极管Q4的集电极。

在本实用新型实施例中，通过引入上拉电阻、下拉电阻和三极管，提供了一种由电池输入端和USB直流电源输入端供电的开关控制模组的电路，利用基础的电子元器件，不额外引入第三方电源，优化纯硬件电路，有效控制了电源切换电路实际生产应用的成本。

请参考图3，图3为本实用新型另一实施例提供的一种电源切换电路和电子设备的架构示意图,所述第一场效应管Q1为p沟道增强型场效应管，所述第二场效应管Q2为p沟道增强型场效应管；

在本实用新型的一些实施例中，可选的，所述第一开关控制模组3还包括第五电阻R5、第二电阻R2和第四电阻R4；

所述第五电阻R5一端连接所述USB直流电源输入端1，另一端与所述节点A连接；

所述第二电阻R2一端连接所述电池输入端1，另一端与所述节点B连接；

第四电阻R4一端与所述节点B连接，另一端与所述节点C连接。

在本实用新型实施例中，通过引入限流电阻，进一步优化了开关控制模组电路，增强了对第一场效应管的开关控制。

请参考图2，在本实用新型的一些实施例中，可选的，所述第二开关控制模组4包括：第七电阻R7，所述第七电阻R7一端接地，另一端与节点D连接，所述USB直流电源输入端1与所述节点D连接，所述第二场效应管Q2的栅极与所述节点D连接。

在本实用新型实施例中，通过引入下拉电阻，提供了一种由USB直流电源输入端供电的的开关控制模组的电路，利用基础的电子元器件，不额外引入第三方电源，优化纯硬件电路，有效控制了电源切换电路实际生产应用的成本。

请参考图3，在本实用新型的一些实施例中，可选的，所述第二开关控制模组4还包括：第三电阻R3，所述第三电阻R3一端与第二场效应管Q2连接，另一端与所述节点D连接。

在本实用新型实施例中，通过引入下拉电阻，进一步优化了开关控制模组电路，增强了对第二场效应管的开关控制。

在本实用新型的一些实施例中，可选的，所述二极管D1为肖特基二极管。

在本实用新型实施例中，利用肖特基二极管具有反向截止的特性，避免了电源切换至电池供电时对USB端反向充电的情景，有效隔离了电池电源和USB电源。

本实用新型还提供一种电子设备，包括如上述任一实施例所述的电源切换电路。

在本实用新型实施例中，电子设备能快速、正常、安全、低能量损耗、低成本地完成两路电源的切换。

在本实用新型的一些实施例中，可选的，所述电子设备为智能门锁。

请参见图3，在本实用新型实施例中，上、下拉电阻R1、R3、R6、R7、R8均为1MΩ，限流电阻R2、R4、R5均为4.7KΩ；

USB直流电源输入端包括USB线接充电宝或USB线接适配器，输出5V电源；

电池输入端输出4.0-6.4V，一般为4颗5号干电池串联，正常输出6.0V。

当电池供电，无外部USB供电时，此时第二NPN型三极管Q3导通，第一场效应管Q1的栅极被拉低，第一场效应管Q1导通，第二场效应管Q2的栅极经R3和R7下拉至地，电流通过第二场效应管Q2的寄生二极管流至第二场效应管Q2的源极，此时第二场效应管Q2的-Vgs大于开启电压，第二场效应管Q2导通，此时电池输入端1经第一场效应管Q1、第二场效应管Q2正常为系统供电。

当加入外部USB电源时，第一NPN型三极管Q4导通，第二NPN型三极管Q3关断，第一场效应管Q1的栅极再次被拉高至高电平，第一场效应管Q1关断，第二场效应管Q2的栅极被接入的外部USB电源拉高，此时第二场效应管Q2的Vgs＞0，第二场效应管Q2关断，此时外部USB电源经肖特基二极管D1正常为系统供电。

在本实用新型实施例中，满足了智能门锁的外部USB电源自动切换内部电池供电的需求的前提下，同时保证了智能门锁电池能量的最大化利用，电源切换电路具有低能量损耗、低成本和应用场景广泛的特性。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (9)

1.一种电源切换电路，其特征在于，包括电池输入端、USB直流电源输入端、第一场效应管、第二场效应管、二极管、第一开关控制模组和第二开关控制模组；

所述电池输入端与所述第一场效应管的第一极连接；

所述第一场效应管的第二极与所述第二场效应管的第一极连接，栅极与所述第一开关控制模组连接；所述第二场效应管的第二极与系统供电端连接，栅极与所述第二开关控制模组连接；

所述USB直流电源输入端与所述二极管的输入端连接；

所述二极管的输出端与所述系统供电端连接；

其中，所述第一开关控制模组在所述USB直流电源输入端未供电时，控制所述第一场效应管导通；所述第二开关模组在所述USB直流电源输入端未供电时，控制所述第二场效应管导通；

所述第一开关控制模组在所述USB直流电源输入端供电时，控制所述第一场效应管断开；所述第二开关模组在所述USB直流电源输入端供电时，控制所述第二场效应管断开。

2.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一场效应管为p沟道增强型场效应管，所述第二场效应管为p沟道增强型场效应管。

3.根据权利要求2所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一开关控制模组包括：第一电阻、第六电阻、第八电阻、第一NPN型三极管和第二NPN型三极管；

所述第一NPN型三极管的基极与节点A连接，所述第一NPN型三极管的集电极与节点B连接，所述第一NPN型三极管的发射极接地；

所述第八电阻一端与所述节点A连接，另一端与所述第一NPN型三极管的发射极连接；

所述第二NPN型三极管的基极与节点C连接，所述第二NPN型三极管的集电极与所述第一场效应管的栅极连接，所述第二NPN型三极管的发射极接地；

所述第六电阻一端与所述节点C连接，另一端与所述第二NPN型三极管的发射极连接；

所述电池输入端与所述节点B连接；

所述USB直流电源输入端与所述节点A连接；

所述节点B与所述节点C连接；

所述第一电阻一端连接所述第一场效应管的第一极,另一端连接所述第一NPN型三极管的集电极。

4.根据权利要求3所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一开关控制模组还包括第五电阻、第二电阻和第四电阻；

所述第五电阻一端连接所述USB直流电源输入端，另一端与所述节点A连接；

所述第二电阻一端连接所述电池输入端，另一端与所述节点B连接；

第四电阻一端与所述节点B连接，另一端与所述节点C连接。

5.根据权利要求2所述的电源切换电路，其特征在于，所述第二开关控制模组包括：第七电阻，所述第七电阻一端接地，另一端与节点D连接，所述USB直流电源输入端与所述节点D连接，所述第二场效应管的栅极与所述节点D连接。

6.根据权利要求5所述的电源切换电路，其特征在于，所述第二开关控制模组还包括：第三电阻，所述第三电阻一端与所述第二场效应管栅极连接，另一端与所述节点D连接。

7.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述二极管为肖特基二极管。

8.一种电子设备，包括如权利要求1至7任一所述的电源切换电路。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为智能门锁。

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