一种零功耗电源切换电路及电子设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，更具体地说，涉及一种零功耗电源切换电路及电子设备。

背景技术

当前电子产品，尤其是小家电领域，其对成本的要求越来越高。尤其在供电电路中，其设计多输入供电方式供电时，当前的切换方式通常要采用控制芯片进行对应的连接识别，以进行对应的电源切换，其电路成本较高。同时，其切换控制电路需要供电工作，其会产生能耗，消耗内部电路的电能，增大电池的能耗必然相应的会降低电池的寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述部分技术缺陷，提供一种零功耗电源切换电路及电子设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种零功耗电源切换电路，包括：电源输出端、主输入通路和包含第一辅输入通路至第N辅输入通路的N个辅输入通路，其中N大于或等于1；

所述主输入通路包括主电源输入端、第一开关单元和第二开关单元；所述第一开关单元的第一端接地，所述第一开关单元的第二端连接所述电源输出端，所述第一开关单元的第三端连接所述主电源输入端、用于在所述主电源输入端有输入电压时驱动所述第一开关单元导通，所述第二开关单元的第一端连接所述主电源输入端，所述第二开关单元的第二端连接所述电源输出端，所述第二开关单元的第三端连接所述第一开关单元的第二端；

每一所述辅输入通路均包括一辅电源输入端和一第三开关单元，在任意第n辅输入通路中，其中n小于或等于N，所述第三开关单元的第一端连接该辅输入通路对应的辅电源输入端，所述第三开关单元的第二端连接所述电源输出端，所述第三开关单元的第三端分别连接所述主输入通路，并在N大于1时，所述第一至第N-1辅输入通路中还包括第四开关单元，所述第四开关单元的第二端接地，所述第四开关单元的第一端连接所述第三开关单元的第三端，所述第四开关单元的第三端连接该辅输入通路的辅电源输入端，并在n大于1时，所述第n辅输入通路中的第三开关单元的第三端还分别连接第n+1至第N辅输入通路的辅电源输入端和第一至第n-1辅输入通路。

优选地，所述第一开关单元包括第一MOS管，所述第一MOS管的栅极连接所述主电源输入端，所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的漏极连接所述第二开关单元的第三端。

优选地，所述第一MOS管为NMOS管。

优选地，所述第二开关单元包括第二MOS管和第一电阻，所述第二MOS管的源极连接所述电源输出端，所述第二MOS管的漏极连接所述主电源输入端,所述第二MOS管的栅极连接所述第一开关单元的第二端，且所述第二MOS管的栅极连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第二MOS管的源极。

优选地，所述第二MOS管为PMOS管。

优选地，在任意第n辅输入通路中，所述第三开关单元包括第三MOS管和第二电阻；所述第三MOS管的漏极连接该辅输入通路的辅电源输入端，所述第三MOS管的源极连接所述电源输出端，并在N为1时，所述第三MOS管的栅极连接所述主电源输入端和所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地。

优选地，在N大于1时，

在任意第m辅输入通路中，其中m小于N，所述第四开关单元包括第四MOS管，所述第四MOS管的栅极连接该辅输入通路的辅电源输入端，所述第四MOS管的源极接地，所述第四MOS管的漏极连接所述第二电阻的第二端；

所述主输入通路包括第一隔离单元，所述第一隔离单元的第一端连接所述主电源输入端，所述第一隔离单元的第二端分别连接第一至第N辅输入通路中的所述第三MOS管的栅极。

优选地，

所述第一至第N-1辅输入通路还分别包括第二隔离单元和第三隔离单元；在任意第m辅输入通路中，所述第二隔离单元的第一端分别连接该输入通路的辅电源输入端，所述第二隔离单元的第二端分别连接第m+1至第N辅输入通路的所述第三MOS管的栅极，所述第三隔离单元的第一端分别连接该辅输入通路的第二电阻的第二端，所述第三隔离单元的第二端分别连接第m+1至第N辅输入通路的辅电源输入端。

优选地，

所述第一隔离单元包括N组第一二极管；所述N组第一二极管的阳极均连接所述主电源输入端，所述N组第一二极管的阴极分别对应连接第一至第N辅输入通路的第三MOS管的栅极。

优选地，

在所述第m辅输入通路，所述第二隔离单元包括N-m组第二二极管，所述N-m组第二二极管的阳极均连接该辅输入通路的辅电源输入端，所述N-m组第二二极管的阴极分别对应连接第m+1至第N辅输入通路的第三MOS管的栅极；和/或

所述第三隔离单元包括N-m组第三二极管和限流电阻，所述N-m组第三二极管的阴极均经所述限流电阻连接该辅输入通路的第二电阻的第二端，所述N-m组第三二极管的阳极分别连接第m+1至第N辅输入通路的辅电源输入端。

本发明还构造一种电子设备，包括如上面任意一项所述的零功耗电源切换电路。

实施本发明的一种零功耗电源切换电路及电子设备，具有以下有益效果：电路简单且功耗低。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一种零功耗电源切换电路一实施例的逻辑框图；

图2是本发明一种零功耗电源切换电路一实施例的电路原理图；

图3是本发明一种零功耗电源切换电路另一实施例的电路原理图；

图4是本发明一种零功耗电源切换电路另一实施例的电路原理图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，在本发明的一种零功耗电源切换电路第一实施例中，包括：电源输出端110、主输入通路120和包含第一辅输入通路至第N辅输入通路的N个辅输入通路130，其中N大于或等于1；主输入通路120包括主电源输入端123、第一开关单元121和第二开关单元122；第一开关单元121的第一端接地，第一开关单元121的第二端连接电源输出端110，第一开关单元121的第三端连接主电源输入端123、用于在主电源输入端123有输入电压时驱动第一开关单元121导通，第二开关单元122的第一端连接主电源输入端123，第二开关单元122的第二端连接电源输出端110，第二开关单元122的第三端连接第一开关单元121的第二端；每一辅输入通路130均包括一辅电源输入端132和一第三开关单元131，在任意第n辅输入通路中，其中n小于或等于N，第三开关单元131的第一端连接该辅输入通路对应的辅电源输入端，第三开关单元131的第二端连接电源输出端110，第三开关单元131的第三端分别连接主输入通路120，并在N大于1时，所述第一至第N-1辅输入通路中还包括第四开关单元，所述第四开关单元135的第二端接地，所述第四开关单元135的第一端连接该辅输入通路中的第三开关单元131的第三端，所述第四开关单元135的第三端连接该辅输入通路的辅电源输入端，并在n大于1时，第n辅输入通路中的第三开关单元131的第三端还分别连接第一至第n-1辅输入通路和第n+1至第N辅输入通路的辅电源输入端。具体的，主输入通路120为优先级最高的电源输入通路，当主输入通路120有电源输入时，无论辅输入通路是否有电源输入，电源输出端110均通过主输入通路120供电输出，主输入通路120中的主电源输入端123有电源输入时，例如接入供电电池时，其输入电压触发第一开关单元121导通，在第一开关单元121导通时，主电源输入端123的输入通过第一开关单元121对第二开关单元122的第三端供电以驱动第二开关单元122导通，第二开关单元122导通后，主电源输入端123的输入电压通过第二开关单元122输出至电源输出端110，同时，主电源输入端123的输入电压对所有的辅输入通路中的第三开关单元131的第三端供电，以驱动第三开关单元131为关断状态，此时，不论辅输入通路130是否有电源输入，其均无法对电源输出端110供电。此时电源输出端110通过主输入通路120的电源输入供电。当主输入通路120的没有电压输入，例如主电源输入端123处于空闲状态，该主输入通路120中的第一开关单元121的第三端没有驱动电平，其维持为关断状态，此时第二开关单元122同样的被维持在关断状态，此时，主电源输入端123不再控制辅输入通路中的第三开关单元131关断。根据辅输入通路的优先级。当其不由其他辅输入通路控制关断时，例如第一辅输入通路中即优先级最高的辅输入通路，其第三开关单元131连接主输入通路，此时，在主输入通路没有输入时，第三开关单元131导通，此时若该辅输入通路的辅电源输入端有电源输入时，在电源输出端由该辅输入供电，同时该输出维持第二开关单元122的关断。若为其他的优先级的辅输入通路，例如第n辅输入通路上电，此时该辅输入通路之前的辅输入通路若为上电，即在第一至第n-1辅输入通路中没有辅输入通路上电，则该第n辅输入通路的第三开关单元131维持在导通状态，同时，在该辅输入通路后的辅输入通路即第n+1至第N辅输入通路中的第三开关由于第n辅输入通路供电驱动器为关断状态，此时通过该第n辅输入通路对电源输出端110供电。若在第n辅输入通路之前的第一至第n-1辅输入通路中有任意的辅输入通路上电，此时通过该上电的辅输入通路可以驱动第n辅输入通路中的第三开关单元131关断，切断第n辅输入通路对电源输出端110的供电。其基于上述描述，可以依次按照第一至第N辅输入通路的顺序实现辅输入通路的导通优先级，即第一辅输入通路的导通优先级高于其后面的N-1个辅输入通路，第n辅输入通路的导通优先级高于第n+1至第N辅输入通路。在N大于1时，第一至第N-1个辅输入通路设置第四开关单元，在该辅电源输入端有电源输入时，可以通过该辅电源输入端的电源输入驱动第四开关单元导通，以最终驱动该辅电源通路的第三开关导通导通。由于第n辅输入通路中的第三开关单元131的第三端分别连接第n+1至第N辅输入通路的辅电源输入端，其在第n+1至第N辅输入通路的辅电源输入端中任意辅电源输入导通对输出端供电时，其可以通过该导通输入维持该第n辅输入通路为关断状态，以避免电源输出对上级电源输入端的倒灌。而在上级辅电源输入和下级辅电源输入均有电源输入时，为了防止下级辅电源输入关断上级辅电源输入通路，其通过上级辅电源输入驱动第四开关单元135导通，以将下级辅电源输入直接到地。

可选的，如图3至4所示，在任意第n辅输入通路中，所述第三开关单元131包括第三MOS管和第二电阻；所述第三MOS管的漏极连接该辅输入通路的辅电源输入端，所述第三MOS管的源极连接所述电源输出端，并在N为1时，所述第三MOS管的栅极连接所述主电源输入端和所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地。具体的，第三开关单元131可以通过第三MOS管的导通或关断实现其对应的辅输入通路的导通或关断。第三MOS管的栅极连接主电源输入端123和第二电阻，在主电源输入端123有电源输入时，该第三MOS管的栅极为高电平，其关断。其中，第三MOS管可以为PMOS管。

进一步的，在N大于1时，在任意第m辅输入通路中，其中m小于N，所述第四开关单元135包括第四MOS管，所述第四MOS管的栅极连接该辅输入通路的辅电源输入端，所述第四MOS管的源极接地，所述第四MOS管的漏极连接所述第二电阻的第二端；所述主输入通路包括第一隔离单元，所述第一隔离单元的第一端连接所述主电源输入端，所述第一隔离单元的第二端分别连接第一至第N辅输入通路中的所述第三MOS管的栅极。即，可以通过第四MOS管驱动第三MOS管导通或关断。具体的，当辅输入通路的数量超过一个时，其主输入通路120中还可以设置第一隔离单元，主输入通路可以通过第一隔离单元驱动第三MOS管关断。其中主输入通路120的中电源输入通过该第一隔离单元分别连接第一至第N辅输入通路，以避免在辅电源输入端有电源输入并导通时，其对主电源输入端123产生电源倒灌。

进一步的，所述第一隔离单元124包括N组第一二极管；所述N组第一二极管的阳极均连接所述主电源输入端，所述N组第一二极管的阴极分别对应连接第一至第N辅输入通路的第三MOS管的栅极。第一隔离单元124可以采用二极管，该二极管的阳极连接主电源输入端123，其在主电源输入端123有电源输入时正向导通，并在主电源输入端123无电源输入时，其反向隔离，防止信号反灌。

进一步的，所述第一至第N-1辅输入通路还分别包括第二隔离单元133和第三隔离单元134；在任意第m辅输入通路中，所述第二隔离单元133的第一端分别连接该输入通路的辅电源输入端，所述第二隔离单元133的第二端分别连接第m+1至第N辅输入通路的所述第三MOS管的栅极，所述第三隔离单元134的第一端分别连接该辅输入通路的第二电阻的第二端，所述第三隔离单元134的第二端分别连接第m+1至第N辅输入通路的辅电源输入端。具体的，辅输入通路中，其电源输入通过第二隔离单元133驱动下级辅输入通路中的第三MOS关断，并用于防止主电源输入端的电源输入对电源输入端产生倒灌。同时辅输入通路中电源输入可以通过第三隔离单元134驱动上级辅输入通路中的第三MOS管保持为关断状态。

可选的，第二隔离单元133包括N-m组第二二极管，在第m辅输入通路，第二二极管的阳极均连接该辅输入通路的辅电源输入端132，第二二极管的阴极分别连接第m+1至第N辅输入通路的第三MOS管的栅极。具体的，第二隔离单元可以采用二极管，该二极管的阳极连接对应的辅电源输入端，并在该辅电源输入端有电源输入时正常导通，在该辅电源输入端无电源输入时反向隔离，防止信号反灌。

所述第三隔离单元134包括N-m组第三二极管和限流电阻，所述N-m组第三二极管的阴极经所述限流电阻连接该辅输入通路的第二电阻的第二端，所述N-m组第三二极管的阳极分别连接第m+1至第N辅输入通路的辅电源输入端。具体的，第三隔离单元134可以采用二极管，二极管的阳极连接下级辅输入通路的辅电源输入端，其阴极连接对应第二电阻并通过第二电阻连接第三MOS管的栅极。

可选的，如图2至图4所示，第一开关单元121包括第一MOS管，第一MOS管的栅极连接主电源输入端123，第一MOS管的源极接地，第一MOS管的漏极连接第二开关单元122的第三端。其中，第一开关单元121可以由第一MOS管组成，其栅极连接其在主电源输入端123，并在书电源输入端有输入电压驱动导通。其中，第一MOS管为NMOS管，其可以在栅极输入高电平时导通。

可选的，第二开关单元122包括第二MOS管和第一电阻，第二MOS管的源极连接电源输出端110，第二MOS管的漏极连接主电源输入端123,第二MOS管的栅极连接第一开关单元121的第二端，且第二MOS管的栅极连接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端连接第二MOS管的源极。具体的，第二开关单元122可以通过第二MOS管导通或关断实现主电源输入端123与电源输出端110的导通或关断，其中第二MOS管的栅极连接第一开关单元121，在第一开关单元121导通时，第二MOS管的栅极电压被拉低，第二MOS管导通。并在第一开关单元121关断时，通过第一电阻提供高电平，关断第二MOS管，其中第二MOS管可以采用PMOS管。

在具体的实施例中：

实施例一，如图2所示，其中N为1，即只有一个辅输入通路，其中VIN_A为主电源输入端123，VIN_B为辅电源输入端，当VIN_A有电源输入时，MOS管QX的栅极为高电平，MOS管QX1导通，此时MOS管Q1的栅极电平被拉低，MOS管Q1导通，VIN_A与VOUT导通。同时当VIN_A有电源输入时，MOS管Q2的栅极为高电平，MOS管Q2关断，此时VIN_B与VOUT之间的通路为关断状态，无论VIN_B是否有供电输入，其VOUT均不会通过VIN_B供电。当VIN_A无电源输入时，若VIN_B有电源输入，此时MOS管QX1的栅极为低电平，MOS管QX1关断，MOS管Q1的栅极电平为高电平，MOS管Q1关断，MOS管Q2的栅极为低电平，MOS管Q2导通，此时VIN_B与VOUT导通。在VOUT与VIN_B导通并有电压输出时，该输出端的电压通过电阻RX在MOS管Q1的栅极生成高电平，维持该MOS管Q1关断。

实施例二，如图3所示，其中N为2，即有两路辅输入通路，其中VIN_A为主电源输入端123，VIN_B和VIN_C为辅电源输入端，当VIN_A有电源输入时，MOS管QX1的栅极为高电平，MOS管QX1导通，此时MOS管Q1的栅极电平被拉低，MOS管Q1导通，VIN_A与VOUT导通。同时当VIN_A有电源输入时，MOS管Q 2和MOS管Q3的栅极为高电平，MOS管Q2和MOS管Q3均关断，此时VIN_B、VIN_C与VOUT之间的通路为关断状态，无论VIN_B和VIN_C是否有供电输入，其VOUT均不会通过VIN_B和VIN_C供电。当VIN_A无电源输入时，若VIN_B有电源输入，此时MOS管QX1的栅极为低电平，MOS管QX1关断，MOS管Q1的栅极电平为高电平，MOS管Q1关断，MOS管QX2为高电平导通，使得MOS管Q2的栅极为低电平，MOS管Q2导通，此时VIN_B与VOUT导通。并在VIN_B有电源输入时，使得MOS管Q3的栅极为高电平，MOS管Q3关断，此时VIN_C与VOUT之间的通路为关断状态，无论VIN_C是否有供电输入，其VOUT均不会通过VIN_C供电。其只有在VIN_A和VIN_B均无电源输入时，MOS管QX1、MOS管QX2、MOS管Q1和MOS管Q2均为关断状态，MOS管Q3为导通状态，此时VIN_C与VOUT导通。在VOUT与VIN_B或VIN_C导通并有电压输出时，该输出端的电压通过电阻RX在MOS管Q1的栅极生成高电平，维持该MOS管Q1关断。其中，二极管ZB1对应为第二隔离单元，其单向导通，用来防止VIN_A有输入时对VIN_B端产生信号反灌。二极管ZA1和ZA2对应第一隔离单元，其单向导通，其中ZA2用来防止VIN_B有输入时对VIN_A端产生信号反灌，ZA1用来防止VIN_C有输入时对VIN_A端产生信号反灌。二极管ZC1对应为第三隔离单元，其单向导通，用来防止VIN_A有输入时对VIN_C端产生信号反灌

实施例三，如图4所示，其中N为3，即有两路辅输入通路，其中VIN_A为主电源输入端123，VIN_B、VIN_C和VIN_D为辅电源输入端，当VIN_A有电源输入时，MOS管QX1的栅极为高电平，MOS管QX1导通，此时MOS管Q1的栅极电平被拉低，MOS管Q1导通，VIN_A与VOUT导通。同时当VIN_A有电源输入时，MOS管Q 2、MOS管Q3和MOS管Q4的栅极为高电平，MOS管Q2、MOS管Q3和MOS管Q4均关断，此时VIN_B、VIN_C和VIN_D与VOUT之间的通路为关断状态，无论VIN_B、VIN_C和VIN_D是否有供电输入，其VOUT均不会通过VIN_B、VIN_C和VIN_D供电。当VIN_A无电源输入时，若VIN_B有电源输入，此时MOS管QX1的栅极为低电平，MOS管QX1关断，MOS管Q1的栅极电平为高电平，MOS管Q1关断，MOS管QX2的栅极为高电平，MOS管QX2导通使得MOS管Q2的栅极为低电平，MOS管Q2导通，此时VIN_B与VOUT导通。并在VIN_B有电源输入时，MOS管Q3和MOS管Q4的的栅极为高电平，MOS管Q3和MOS管Q 4均关断，此时VIN_C和VIN_D与VOUT之间的通路为关断状态，无论VIN_C和VIN_D是否有供电输入，其VOUT均不会通过VIN_C和VIN_D供电。其只有在VIN_A和VIN_B均无电源输入时，MOS管QX1、MOS管QX2、MOS管Q1和MOS管Q2均为关断状态，在VIN_C有电源输入时，MOS管QX3和MOS管Q3导通此时VIN_C与VOUT导通，使得MOS管Q 4为关断状态。且只有在VIN_A、VIN_B和VIN_C均无电源输入时，MOS管QX1、MOS管QX2、MOS管QX3、MOS管Q1、MOS管Q2和MOS管Q3均为关断状态，MOS管Q 4为导通状态，此时VIN_D与VOUT导通。在VOUT与VIN_B、VIN_C或VIN_D导通并有电压输出时，该输出端的电压通过电阻RX在MOS管Q1的栅极生成高电平，维持该MOS管Q1关断。其中，其中，二极管ZB1对应为第二隔离单元，其单向导通，用来防止VIN_A有输入时对VIN_B端产生信号反灌。二极管ZB 2对应为第二隔离单元，其单向导通，用来防止VIN_A有输入时对VIN_C端产生信号反灌，二极管ZA1、ZA2和ZA 2对应第一隔离单元，其单向导通，其中ZA2用来防止VIN_B有输入时对VIN_A端产生信号反灌，ZA1用来防止VIN_C和VIN＿D有输入时对VIN_A端产生信号反灌，ZA 3用来防止VIN_C有输入时对VIN_A端产生信号反灌。二极管ZC1对应为第三隔离单元，其单向导通，用来防止VIN_A有输入时对VIN_C端产生信号反灌，二极管ZD 1对应为第三隔离单元，其单向导通，用来防止VIN_A有输入时对VIN_D端产生信号反灌，二极管ZD 2对应为第三隔离单元，其单向导通，用来防止VIN_B有输入时对VIN_D端产生信号反灌。

另，本发明的一种电子设备，其包括上面的任意的零功耗电源切换电路。通过该零功耗切换电路能够实现降低电子设备整体功耗。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。