一种用于低电压优先控制的电源切换电路的制作方法

1.本实用新型涉及涉及供电电路技术领域，尤其是涉及一种用于低电压优先控制的电源切换电路。


背景技术：

2.现有供电控制技术主要在系统正常运行中，检测到系统主电源电压波动较大，或者需要系统需要进入低功耗状态时，将系统的电压切换到另外一个低电压供电，从而保证系统的稳定性和功耗经济性。
3.但是，在对现有技术的研究与实践的过程中，本实用新型的发明人发现，现有技术存在一些缺点，例如需要依靠比较器电路和软件来判断系统电压状态，实现电源切换。但该方式无法实现系统上电时选择供电电压，即无法适应宽电压输入启动系统，另外该方式还额外引入了软件因素，从而降低了对整个电源切换系统的可靠性。因此，亟需一种能够解决上述缺陷的低电压优先控制的电源切换电路。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种用于低电压优先控制的电源切换电路，能够通过三极管和mos管的简单组合来实现输入电源切换功能。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于低电压优先控制的电源切换电路，包括低电压控制电路模块和高电压控制电路模块；
6.其中，所述低电压控制电路模块的第一端与所述高电压控制电路模块的第一端连接，所述低电压控制电路模块的第二端和第四端分别接入第一外部输入电源，所述低电压控制电路模块的第三端接入第二外部输入电源；所述高电压控制电路模块的第二端与系统供电电源连接，所述高电压控制电路模块的第三端和第四端分别接入第二外部输入电源，所述高电压控制电路模块的第五端接入第一外部输入电源。
7.作为优选方案，所述低电压控制电路模块包括第一mos管、第一三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第八电阻；
8.其中，所述第一mos管的漏极与所述第一外部输入电源连接，所述第一 mos管的源极与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端连接所述高电压控制电路模块的其中一端；所述第一mos管的栅极分别连接所述第一电阻的第一端和所述第一三极管的集电极，所述第一电阻的第二端连接所述第二外部输入电源，所述第一三极管的基极分别连接所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端，所述第二电阻的第二端与所述第一外部输入电源连接，所述第一三极管的发射极连接第三电阻的第二端并接地。
9.作为优选方案，所述高电压控制电路模块包括第二三极管、第三三极管、第二mos管、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第九电阻、第一电容、第二电容和第三电容；
10.其中，所述第二三极管的基极连接所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端连接所述第一外部输入电源，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极
分别连接所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述第二外部输入电源，所述第六电阻的第二端与所述第三三极管的基极连接，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的集电极分别与所述第四电阻的第一端、所述第一电容的第一端和所述第二 mos管的栅极连接，所述第二外部输入电源还分别与所述第四电阻的第二端、所述第一电容的第二端和所述第二mos管的源极连接，所述第一电容的第一端还分别与所述第一电阻的第一端以及所述第二mos管的栅极连接，所述第二 mos管的漏极连接所述第九电阻的第一端，所述第九电阻的第二端分别与所述第八电阻的第二端和所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第一端还分别与所述第三电容的第一端和系统供电电源连接；所述第二电容的第二端接地，所述第三电容的第一端还与系统供电电源连接，所述第三电容的第二端接地。
11.在优选的实施例中，所述第一外部输入电源的电压低于所述第二外部输入电源的电压。
12.在优选的实施例中，所述第一外部输入电源通过type c接口输入，所述第二外部输入电源通过定制接口输入。
13.在优选的实施例中，所述type c接口优先对系统进行供电。
14.实施本实用新型，具有如下有益效果：
15.本实用新型能够通过三极管和mos管的简单组合来实现输入电源的精确切换功能，在系统上电时仅依靠硬件电路逻辑来实现输入电源电压的自动切换，保证系统无论哪个电压输入都能够稳定启动，从而自动将系统的电压切换到低电压供电，从而保证系统的稳定性和功耗经济性，并避免出现高电压电源倒灌到低电压电源的情况，降低产品成本，提高电源切换的便捷性和可靠性。
附图说明
16.图1是本实用新型的一个实施例提供的一种用于低电压优先控制的电源切换电路的结构示意图；
17.图2是本实用新型的一个实施例提供的主系统与电源输入接口的连接示意图。
具体实施方式
18.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，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.请参阅图1
‑
2。
20.本实用新型的一个实施例提供了一种用于低电压优先控制的电源切换电路，包括低电压控制电路模块和高电压控制电路模块；
21.其中，所述低电压控制电路模块的第一端与所述高电压控制电路模块的第一端连接，所述低电压控制电路模块的第二端和第四端分别接入第一外部输入电源，所述低电压控制电路模块的第三端接入所述第二外部输入电源；所述高电压控制电路模块的第二端与系统供电电源连接，所述高电压控制电路模块的第三端和第四端分别接入第二外部输入电
源，所述高电压控制电路模块的第五端接入第一外部输入电源。
22.在优选的实施例中，所述低电压控制电路模块包括第一mos管、第一三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第八电阻；
23.其中，所述第一mos管的漏极与所述第一外部输入电源连接，所述第一 mos管的源极与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端连接所述高电压控制电路模块的其中一端；所述第一mos管的栅极分别连接所述第一电阻的第一端和所述第一三极管的集电极，所述第一电阻的第二端连接所述第二外部输入电源，所述第一三极管的基极分别连接所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端，所述第二电阻的第二端与所述第一外部输入电源连接，所述第一三极管的发射极连接第三电阻的第二端并接地。
24.在优选的实施例中，所述高电压控制电路模块包括第二三极管、第三三极管、第二mos管、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第九电阻、第一电容、第二电容和第三电容；
25.其中，所述第二三极管的基极连接所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端连接所述第一外部输入电源，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极分别连接所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述第二外部输入电源，所述第六电阻的第二端与所述第三三极管的基极连接，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的集电极分别与所述第四电阻的第一端、所述第一电容的第一端和所述第二 mos管的栅极连接，所述第二外部输入电源还分别与所述第四电阻的第二端、所述第一电容的第二端和所述第二mos管的源极连接，所述第一电容的第一端还分别与所述第一电阻的第一端以及所述第二mos管的栅极连接，所述第二 mos管的漏极连接所述第九电阻的第一端，所述第九电阻的第二端分别与所述第八电阻的第二端和所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第一端还分别与所述第三电容的第一端和系统供电电源连接；所述第二电容的第二端接地，所述第三电容的第一端还与系统供电电源连接，所述第三电容的第二端接地。
26.具体的，如图1所示，所述低电压控制电路模块包括第一mos管q1、第一三极管q2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第八电阻r8；其中，所述第一mos管q1的漏极与所述第一外部输入电源(5v)连接，第一mos 管q1的源极与第八电阻r8的第一端连接，第八电阻r8的第二端连接所述高电压控制电路模块的一端；第一mos管q1的栅极分别连接第一电阻r1的第一端和第一三极管q2的集电极，第一电阻r1的第二端连接第二外部输入电源 (12v)，第一三极管q2的基极分别连接第二电阻r2的第一端和第三电阻r3 的第一端，第二电阻r2的第二端与第一外部输入电源(5v)连接，第一三极管 q2的发射极连接第三电阻r3的第二端并接地。
27.所述高电压控制电路模块包括第二三极管q5、第三三极管q4、第二mos 管q3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第九电阻r9、第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3；其中，第二三极管q5的基极连接第七电阻r7的第一端，第七电阻的第二端连接第一外部输入电源(5v)，第二三极管q5的发射极接地，第二三极管q5的集电极分别连接第五电阻r5的第一端和第六电阻r6的第一端，第五电阻r5的第二端连接第二外部输入电源 (12v)，第六电阻r6的第二端与第三三极管q4的基极连接，第三三极管q4 的发射极接地，第三三极管q4的集电极分别与第四电阻r4的第一端、第一电容c1的第一端、第二mos管q3的栅
极连接，所述第二外部输入电源(12v) 还分别与第四电阻r4的第二端、第一电容c1的第二端、第二mos管q3的源极连接，所述第一电容c1的第一端还分别与第一电阻r4的第一端以及第二 mos管q3的栅极连接，第二mos管q3的漏极连接第九电阻r9的第一端，第九电阻r9的第二端分别与第八电阻r8的第二端、第二电容c2的第一端连接，第二电容c2的第一端还与第三电容c3的第一端、系统供电电源(vin) 连接；第二电容c2的第二端接地，第三电容c3的第一端还与系统供电电源(vin) 连接，第三电容c3的第二端接地。
28.在本实施例中，对于低电压线路开关控制部分，当只有5v输入时或者5v 和12v同时输入的情况下，需要打开开关q1，让5v＝vin，且把q2给关断来保护低电压侧的电源不会受到电流倒灌的风险。其中，低电压线路开关控制的具体控制逻辑如下：当5v单独输入时，mos管q1由于内部有寄生二极管，因此，q1的源极电平基本等于5v，此时三极管q2处于饱和导通状态，mos管 q1的栅极被拉到0v，则q1导通，vin＝5v。另外控制12v输入的电路中，三极管q5饱和导通，r5和r6的交点电平为0v，此时三极管q4处于截止状态， mos管q3的栅极电平被r4拉高与源极电平保持一致，q3处于截止的状态， 12v输入与vin断开。
29.对于高电压线路的开关控制部分，主要控制高电压输入。当只有12v输入情况下，把q3打开，同时把q1关断，防止12v灌到低压处导致系统一直在开关电源而不能正常工作。
30.具体的，高电压线路开关控制的具体控制逻辑如下：当12v单独输入时，由于5v没有输入电源，三极管q5的b极的电平为0v，q5处于截止状态，此时三极管q4则处于饱和导通的状态，则mos管q3的g极电平被拉低到0v， q3的gs电平达到开启电压，q3处于导通状态，此时vin＝12v，而控制5v输入部分的电路，三极管q2处于截止状态，mos管q1的g极被拉高到12v与 vin的电压一致，此时mos管q1处于截止状态，5v输入与vin断开。
31.另外，当12v与5v同时输入时，mos管q1由于内部有寄生二极管，因此，q1的s极电平基本等于5v，此时三极管q2处于饱和导通状态，mos管 q1的g极被拉到0v，则q1导通，vin＝5v。另外控制12v输入的电路中，三极管q5饱和导通，r5和r6的交点电平为0v，此时三极管q4处于截止状态， mos管q3的g极电平被r4拉高与s极电平保持一致，q3处于截止的状态， 12v输入与vin断开，实现了5v输入优先供电，保护了5v电源不会被12v 倒灌。
32.电路能够实现自动开关q1和q3的关键点在于两个mos管的导通和关断的时间差。具体如下：只要有5v电源输入的情况下，都需要保证q3先关断， q1再开启，而当只有12v输入的情况下，需要保证q1先关断，q3再开启。即在有5v输入的情况下，调整r6和r7的参数，加快q5的导通时间，同时调整 r2和r3的参数，减缓q2的导通时间，这样就可以控制q3的g极不至于被 q4拉低，q3能够快速关断，关断之后，q2能够导通q1被开启，系统正常供电。
33.在只有12v输入的情况下，由于q2的b极有r3电阻拉低不导通，同时 q4被12v输入导通，q2的g极被拉低，由于有c1的存在，会减缓q3的导通时间，当q3处于微导通的时候，vin会处在5v<vin<12v的情况下，此时q1 的g极会被r1拉高，gs没有到达开启的阈值电压，不会被导通，所以q1处于关断状态，而q3会慢慢导通最终vin＝12v。通过三极管和mos管在导通时候的时间差来精确管控两个输入电源的切换，在同时有5v和12v输入的情况下，要保证mos管q3的截止时间快于mos管q1的导通时间，否则会出现 12v倒灌到5v电源，将5v电源损坏的情况。
34.在优选的实施例中，所述第一外部输入电源的电压低于所述第二外部输入电源的电压。
35.具体的，所述第一外部输入电源相对于所述第二外部输入电压为低电压，所述第二外部输入电源相对于所述第一外部输入电源为高电压。
36.在优选的实施例中，所述第一外部输入电源通过type c接口输入，所述第二外部输入电源通过定制接口输入。
37.在优选的实施例中，所述type c接口优先对系统进行供电。
38.具体的，如图2所示，主系统有两个电源输入接口，第一外部输入电源(5v 电源)通过type c接口输入，第二外部输入电源(12v电源)通过定制接口输入。由于type c接口是比较普遍的接口，该系统设计为type c接口优先对系统进行供电。
39.本实施例提供的一种用于低电压优先控制的电源切换电路，包括低电压控制电路模块和高电压控制电路模块；其中，所述低电压控制电路模块的第一端与所述高电压控制电路模块的第一端连接，所述低电压控制电路模块的第二端和第四端分别接入第一外部输入电源，所述低电压控制电路模块的第三端接入所述第二外部输入电源；所述高电压控制电路模块的第二端与系统供电电源连接，所述高电压控制电路模块的第三端和第四端分别接入第二外部输入电源，所述高电压控制电路模块的第五端接入第一外部输入电源。
40.本实用新型能够通过三极管和mos管的简单组合来实现输入电源的精确切换功能，在系统上电时仅依靠硬件电路逻辑来实现输入电源电压的自动切换，保证系统无论哪个电压输入都能够稳定启动，从而自动将系统的电压切换到低电压供电，从而保证系统的稳定性和功耗经济性，并避免出现高电压电源倒灌到低电压电源的情况，降低产品成本，提高电源切换的便捷性和可靠性。
41.以上对本实用新型实施例所提供的一种用于低电压优先控制的电源切换电路进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。