供电切换硬件电路、电源电路及电子设备

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种供电切换硬件电路、电源电路及电子设备。

背景技术

随着人们生活水平的提升，便携式设备的应用越来越广泛，便携式设备一般内部装配有可充电电源模块，当在户外等应用场景下，无外部供电电源，设备可通过内部的可充电电源模块给设备供电，满足设备的运转；当在室内等应用场景下，可通过外部供电电源给设备供电，满足设备的运转，同时给内部可充电电源模块充电，达到循环使用的要求。但是，当便携式设备外部电源与内部电源同时开通下会存在工作切换逻辑冲突。

因此，如何在外部供电电源与内部可充电电源模块同时接通后对两个模块进行工作模式管理，以避免电压、电流、逻辑等方面的冲突问题，对便携式设备具有重要意义。

发明内容

本发明实施例提出了一种供电切换硬件电路、电源电路及电子设备，以解决现有技术中便携式设备外部电源与内部电源同时开通下会存在工作切换逻辑冲突的问题。

本发明实施例提供的供电切换硬件电路，包括第一开关电路、第二开关电路以及切换控制电路，其中：

第一开关电路，连接在内部电源供电接口与整机供电接口之间，用于在内部电源开启后接通内部电源与整机之间的供电通路，实现内部电源的整机供电；

第二开关电路，连接在外部电源供电接口与整机供电接口之间，用于在外部电源开启后接通外部电源与整机之间的供电通路，实现外部电源的整机供电；

切换控制电路，连接在第一开关电路和第二开关电路之间，用于控制第一开关电路的接通和断开，实现外部电源与内部电源的隔离。

可选地，所述切换控制电路，具体用于当第二开关电路接通外部电源与整机之间的供电通路时，断开内部电源与整机之间的供电通路。

可选地，所述供电切换硬件电路还包括MCU主控模块，用于当切换控制电路断开内部电源与整机之间的供电通路时，关闭所述内部电源。

可选地，所述第一开关电路包括第一场效应晶体管、第二场效应晶体管、第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一场效应晶体管和第二场效应晶体管的S极相连接，所述第一场效应晶体管的D极与内部电源供电接口连接，第二场效应晶体管的D极与整机供电接口连接，第一电阻和第二电阻形成串联支路，第一电阻的一端与第一场效应晶体管、第二场效应晶体管的S极分别连接，另一端与第一场效应晶体管、第二场效应晶体管的G极分别连接，第二电阻的另一端与所述第一三极管的集电极连接，第三电阻连接在第一场效应晶体管的S极与第一三极管基极之间，第一三极管的发射极接地。

可选地，所述第二开关电路包括第三场效应晶体管、第四场效应晶体管、第二三极管、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第三场效应晶体管和第四场效应晶体管的S极相连接，所述第三场效应晶体管的D极与外部电源供电接口连接，第四场效应晶体管的D极与整机供电接口连接，第四电阻和第五电阻形成串联支路，第四电阻的一端与第三场效应晶体管、第四场效应晶体管的S极分别连接，另一端与第三场效应晶体管、第四场效应晶体管的G极分别连接，第五电阻的另一端与所述第二三极管的集电极连接，第六电阻连接在第三场效应晶体管的D极与第二三极管基极之间，第二三极管的发射极接地。

可选地，所述切换控制电路包括第三三极管和第七电阻，所述第七电阻的一端连接在第三场效应晶体管的D极，另一端与第三三极管的基极连接，所述第三三极管的集电极与所述第一三极管的基极连接，所述第三三极管的发射极接地。

可选地，所述供电切换硬件电路还包括内部电源充电开关电路，所述内部电源充电开关电路与所述切换控制电路连接，用于根据MCU主控模块的充电控制信号控制所述切换控制电路停止工作，使得当第二开关电路接通外部电源与整机之间的供电通路时，同时接通外部电源与内部电源之间的充电通路。

可选地，所述内部电源充电开关电路包括第四三极管和第八电阻，所述第八电阻连接在MCU主控模块的控制接口与第四三极管的基极之间，所述第四三极管的集电极与切换控制电路的控制输入端连接，所述第四三极管的发射极接地。

可选地，所述内部电源充电开关电路，还用于根据MCU主控模块的停止充电信号恢复所述切换控制电路工作，以断开外部电源与内部电源之间的充电通路。

本发明实施例还提供了一种电源电路，包括如上所述的供电切换硬件电路。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括如上所述的电源电路。

本发明实施例提供的供电切换硬件电路、电源电路及电子设备，采用纯硬件电路实现外部电源和内部电源供电的自动切换，不仅解决了便携式设备外部电源与内部电源同时开通下工作切换逻辑冲突问题，减少主控MCU的控制，硬件响应更迅速，而且减少电源管理芯片、控制器芯片与软件逻辑的设计，降低电源电路成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

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，而并不认为是对本发明的限制。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为本发明实施例提供的一种供电切换硬件电路的结构框图；

图2为本发明实施例提供的供电切换硬件电路的电路原理图；

图3为本发明另一实施例提供的一种供电切换硬件电路的结构框图；

图4为本发明另一实施例提供的供电切换硬件电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图1为本发明实施例提供的一种供电切换硬件电路的结构框图。如图1所示，本发明实施例提供的供电切换硬件电路，包括第一开关电路10、第二开关电路20以及切换控制电路30，其中：

第一开关电路10，连接在内部电源供电接口J2与整机供电接口VCC-IN之间，用于在内部电源开启后接通内部电源与整机之间的供电通路，实现内部电源的整机供电；

第二开关电路20，连接在外部电源供电接口J1与整机供电接口VCC-IN之间，用于在外部电源开启后接通外部电源与整机之间的供电通路，实现外部电源的整机供电；

切换控制电路30，连接在第一开关电路10和第二开关电路20之间，用于控制第一开关电路10的接通和断开，实现外部电源与内部电源的隔离。

具体的，所述切换控制电路，具体用于当第二开关电路20接通外部电源与整机之间的供电通路时，断开内部电源与整机之间的供电通路。

本实施例中，供电切换硬件电路还包括MCU主控模块，用于当切换控制电路30断开内部电源与整机之间的供电通路时，关闭所述内部电源。

本发明实施例提供的供电切换硬件电路，采用纯硬件电路实现外部电源和内部电源供电的自动切换，不仅解决了便携式设备外部电源与内部电源同时开通下工作切换逻辑冲突问题，减少主控MCU的控制，硬件响应更迅速，而且减少电源管理芯片、控制器芯片与软件逻辑的设计，降低电源电路成本。

本发明实施例中，内部电源与整机之间的供电通路切断后，可通过整机MCU主控模块给电池内部MCU通讯，使电池关闭输出状态，进一步保证外部电源与内部电源的隔离。

在一个具体实施例中，如图2所示，其中，第一开关电路10具体包括第一场效应晶体管U3、第二场效应晶体管U4、第一三极管Q1、第一电阻R5、第二电阻R3和第三电阻R8，第一场效应晶体管U3和第二场效应晶体管U4的S极相连接，第一场效应晶体管U3的D极与内部电源供电接口J2连接，第二场效应晶体管U4的D极与整机供电接口VCC-IN连接，第一电阻R5和第二电阻R3形成串联支路，第一电阻R5的一端与第一场效应晶体管U3、第二场效应晶体管U4的S极分别连接，另一端与第一场效应晶体管U3、第二场效应晶体管U4的G极分别连接，第二电阻R3的另一端与所述第一三极管Q1的集电极连接，第三电阻R8连接在第一场效应晶体管U3的S极与第一三极管基极Q1之间，第一三极管Q1的发射极接地。

其中，第二开关电路20具体包括第三场效应晶体管U6、第四场效应晶体管U1、第二三极管Q5、第四电阻R1、第五电阻R2和第六电阻R12，第三场效应晶体管U6和第四场效应晶体管U1的S极相连接，所述第三场效应晶体管U6的D极与外部电源供电接口J1连接，第四场效应晶体管U1的D极与整机供电接口连接，第四电阻R1和第五电阻R2形成串联支路，第四电阻R1的一端与第三场效应晶体管U6、第四场效应晶体管U1的S极分别连接，另一端与第三场效应晶体管U6、第四场效应晶体管U1的G极分别连接，第五电阻R2的另一端与所述第二三极管Q5的集电极连接，第六电阻R12连接在第三场效应晶体管U6的D极与第二三极管Q5基极之间，第二三极管Q5的发射极接地。

其中，切换控制电路30具体包括第三三极管Q2和第七电阻，所述第七电阻R6的一端连接在第三场效应晶体管U6的D极，另一端与第三三极管Q2的基极连接，所述第三三极管Q2的集电极与所述第一三极管Q1的基极连接，所述第三三极管Q2的发射极接地。

本具体实施例中，J1为外部电源输入端口，外部电源如适配器等，J2为便携式设备内部可充电电源模块供电端口，内部可充电电源如电池、充电宝等，该端口包括但不限于通讯接口、检测接口、电源接口；其中，第一场效应晶体管U3、第二场效应晶体管U4、第三场效应晶体管U6、第四场效应晶体管U1为P沟道场效应晶体管，第一三极管Q1、第二三极管Q5、第三三极管Q2为NPN型三极管。

具体的，外部电源未接通时：

内部供电模块即内部电源通过端口J2与整机连接，电源接通后，通过第一场效应晶体管U3体二极管的单向导通特性使第一场效应晶体管U3的S极带电，S极通过第三电阻R8与三极管Q1基极连接，使三极管Q1导通，三极管Q1导通后，第二电阻R3、第一R5形成串联支路，第一场效应晶体管U3、第二场效应晶体管U4的G极与第二电阻R3、第一电阻R5的交点连接，G、S两极分别连于第一电阻R5两端，通过第一电阻R5分压后，满足第一场效应晶体管U3、第二场效应晶体管U4的导通条件，第一场效应晶体管U3、第二场效应晶体管U4导通，电池电压通过第一场效应晶体管U3、第二场效应晶体管U4连接至VCC-IN，给整机供电。

具体的，外部电源接通时：

外部电源通过端口J1与整机连接，通过第六电阻R12给三极管Q5基极供电，使三极管导通，同时通过第三场效应晶体管U6体二极管使第三场效应晶体管U6的S极带电，再通过第四电阻R1、第五电阻R2分压，使第三场效应晶体管U6和第四场效应晶体管U1导通，外部电源连接至VCC-IN给整机供电。

同时，通过第七电阻R6驱动第三三极管Q2，使第三三极管Q2导通，第三三极管Q2导通后，第三三极管Q2集电极被下拉至低电平，第三三极管Q2集电极与第一三极管Q1基极连接，同步使第一三极管Q1基极下拉至低电平，第一三极管Q1截止，第一三极管Q1截止后，第一场效应晶体管U3、第二场效应晶体管U4不满足导通条件，第一场效应晶体管U3、第二场效应晶体管U4截止，电池与整机供电通路被切断，此时，整机使用外部电源供电，且外部电源与内部电源隔离。

电池供电切断后，可通过整机主控MCU给电池内部MCU通讯，使电池关闭输出状态，进一步保证外部电源与内部电源的隔离。

如图3所示，所述供电切换硬件电路还包括内部电源充电开关电路40，内部电源充电开关电路40与所述切换控制电路30连接，用于根据MCU主控模块的充电控制信号IO-CONTROL控制所述切换控制电路30停止工作，使得当第二开关电路20接通外部电源与整机之间的供电通路时，同时接通外部电源与内部电源之间的充电通路。

在一个具体实施例中，如图4所示，内部电源充电开关电路40包括第四三极管Q3和第八电阻R7，其中，第四三极管Q3为NPN型三极管，所述第八电阻R7连接在MCU主控模块的控制接口与第四三极管Q3的基极之间，所述第四三极管Q3的集电极与切换控制电路的控制输入端即第三三极管的基极连接，所述第四三极管Q3的发射极接地。

进一步地，内部电源充电开关电路40，还用于根据MCU主控模块的停止充电信号恢复所述切换控制电路工作，以断开外部电源与内部电源之间的充电通路。

本实施例中，具体的，如需给内部电源充电，通过整机内部MCU给IO-CONTROL置高电平，使第四三极管Q3导通，第四三极管Q3导通后，第四三极管Q3集电极被下拉至低电平，第四三极管Q3集电极与第三三极管Q2基极连接，第三三极管Q2基极被下拉至低电平，第三三极管Q2截止。第一三极管Q1基极从低电平状态恢复为高电平，第一三极管Q1导通，因此时第四场效应晶体管U1为导通状态，VCC-IN节点为外部供电电压，通过第二场效应晶体管U4体二极管单向导通特性，第二场效应晶体管U4的S极为高电平，S极与第三电阻R8连接，此时第一三极管Q1导通，第一场效应晶体管U3、第二场效应晶体管U4导通，外部供电电压通过第四场效应晶体管U1、第一场效应晶体管U3、第二场效应晶体管U4连接至内部电源供电接口J2，实现给内部可充电电源充电。

电池完成充电后，IO-CONTROL通过MCU置低电平，第四三极管Q3截止，第三三极管Q2恢复导通状态，第一三极管Q1恢复截止状态，第一场效应晶体管U3、第二场效应晶体管U4截止，外部供电与电池断开。

具体的，拔出外部供电电源：

拔出外部供电电源时，外部电源供电接口与外部电源断开，该端口无电压，第四场效应晶体管U1截止，同时因电压断开，第三三极管Q2基极无驱动电压，第三三极管Q2截止，第一三极管Q1基极下拉状态取消，恢复正常状态，通过第三电阻R8与第一场效应晶体管U3的S极连接，第一三极管Q1导通，从而第一场效应晶体管U3、第二场效应晶体管U4导通，电池电压重新连接至VCC-IN给整机供电。

综上，该电路实现外部供电与内部供电的无缝切换，且仅需硬件电路即可完成，无需依托软件逻辑，相应速度更快，成本更低。

此外，本发明实施例还提供了一种电源电路，包括如上所述的供电切换硬件电路。其中，供电切换硬件电路的具体实现如图1-4任一实施例所示。

此外，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括如上所述的电源电路。

本发明实施例提供的供电切换硬件电路、电源电路及电子设备，采用纯硬件电路实现外部电源和内部电源供电的自动切换，不仅解决了便携式设备外部电源与内部电源同时开通下工作切换逻辑冲突问题，减少主控MCU的控制，硬件响应更迅速，而且减少电源管理芯片、控制器芯片与软件逻辑的设计，降低电源电路成本。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，本申请所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。