开关切换电路、充电管理电路及无线充电式移动电源的制作方法

1.本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种开关切换电路、充电管理电路及无线充电式移动电源。


背景技术：

2.随着移动电源技术的快速发展，带有无线充电功能的移动电源已被广泛应用于人们的日常生活中。
3.目前市面上具备无线充电功能的移动电源，一般具备以下产品功能：
4.(1)当移动电源外接充电器给内部锂电池充电时，通过触发外壳上的预置按键可开启无线充电和usb充电的功能(此时，充电器作为供电电源)；
5.(2)当移动电源未接充电器时，通过触发外壳上的预置按键可开启无线充电和usb充电的功能(此时，内部锂电池作为供电电源)，后续再次按预置按键可关闭无线充电和usb充电的功能；
6.(3)当usb接口有负载插入时，内部充电芯片识别到有负载接入并自动开启无线充电的功能和usb充电的功能，后续通过按预置按键可关闭无线充电的功能和usb充电的功能。
7.然而，此类型移动电源在充电管理方面普遍存在以下问题：
8.当通过按预置按键来关闭无线充电和usb充电的功能时，内部充电芯片的输出电平会在1.5v
‑
2.5v之间不稳定地波动，使得用于控制关闭无线充电功能的触发电平不稳定，从而容易因触发电平无法达到特定的触发条件而导致移动电源的无线充电功能无法关闭，如此，不仅会影响用户的使用体验，而且会损伤内部的无线充电控制器，降低移动电源的使用寿命。


技术实现要素：

9.为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型的目的在于提供一种开关切换电路、充电管理电路及无线充电式移动电源，旨在解决现有无线充电式移动电源容易因触发电平不稳定而导致无法稳定地关闭无线充电功能的技术问题。
10.本实用新型为达到其目的，所采用的技术方案如下：
11.一种开关切换电路，开关切换电路包括第一开关元件、第二开关元件、第一电压输入端、第二电压输入端和第三电压输入端，其中：
12.第一开关元件的控制端与第一电压输入端电连接，第一开关元件的第一端与第三电压输入端电连接，第一开关元件的第二端与第二电压输入端电连接；
13.第二开关元件的控制端分别与第二电压输入端、第一开关元件的第二端电连接，第二开关元件的第一端接地；第二开关元件的第二端用于输出开关信号，以控制无线充电控制器开启或关闭。
14.进一步地，第一开关元件包括三极管，其中：
15.三极管的基极作为第一开关元件的控制端，三极管的发射极作为第一开关元件的第一端，三极管的集电极作为第一开关元件的第二端。
16.进一步地，三极管为pnp型三极管。
17.进一步地，第二开关元件包括双向mos管，其中：
18.双向mos管的栅极作为第二开关元件的控制端，双向mos管的源极作为第二开关元件的第一端，双向mos管的漏极作为第二开关元件的第二端。
19.进一步地，双向mos管为双nmos管。
20.进一步地，开关切换电路还包括第一偏置电路和/或第二偏置电路，其中：
21.第一开关元件的控制端通过第一偏置电路与第一电压输入端电连接；
22.第二开关元件的控制端通过第二偏置电路与第二电压输入端电连接。
23.进一步地，第一偏置电路包括第一电阻，其中：
24.第一电阻的一端与第一开关元件的控制端电连接，第一电阻的另一端与第一电压输入端电连接。
25.进一步地，第二偏置电路包括第二电阻，其中：
26.第二电阻的一端与第二开关元件的控制端电连接，第二电阻的另一端与第二电压输入端电连接。
27.对应地，本实用新型还提出一种充电管理电路，该充电管理电路包括充电芯片、无线充电控制器、充电线圈以及前述的开关切换电路，其中：
28.充电芯片通过第三电压输入端分别与第一开关元件的第一端、无线充电控制器的输入端电连接，无线充电控制器的输出端与充电线圈的输入端电连接，无线充电控制器的接地端接地。
29.对应地，本实用新型还提出一种无线充电式移动电源，该无线充电式移动电源包括蓄电池、输入接口、输出接口、按键以及前述的充电管理电路，其中：
30.蓄电池通过第一电压输入端分别与第一开关元件的控制端、充电芯片的输入端电连接；
31.输入接口通过第二电压输入端分别与第二开关元件的控制端、充电芯片的输入端电连接；
32.输出接口与充电芯片的输出端电连接，按键与充电芯片的输入端电连接。
33.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
34.本实用新型提出的开关切换电路，通过设置用于连接内部电源的第一电压输入端、用于连接外部电源的第二电压输入端、用于连接充电芯片的第三电压输入端以及用于进行开关控制的第一开关元件和第二开关元件，如此，当开启按键或usb接口有负载插入时，由于充电芯片的输出电平高于内部电源的输出电平，使得第一开关元件由断开状态变为导通状态，第一开关元件的导通使得第二开关元件的控制端的电位升高，进而使得第二开关元件由断开状态变为导通状态，从而使得内部电源的输出电压可正常输出至无线充电控制器和usb接口，保证无线充电功能和usb充电功能的正常开启；而当关闭按键时，由于充电芯片的输出电平低于内部电源的输出电平，使得第一开关元件由导通状态变为断开状态，第一开关元件的断开使得第二开关元件的控制端的电位降低，进而使得第二开关元件由导通状态变为断开状态，从而使得内部电源的输出电压无法输出至无线充电控制器和
usb接口，保证无线充电功能和usb充电功能的正常关闭；由此可见，本实用新型提出的开关切换电路即便在充电芯片输出电平不稳定的情况下，仍可通过按键稳定地关闭移动电源的无线充电功能，如此，不仅提高了用户的使用体验，而且可避免由于充电芯片输出的电平不稳定而损伤无线充电控制器，从而可有效提高移动电源的使用寿命。
附图说明
35.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
36.图1为本实用新型一实施例中开关切换电路的结构示意图；
37.图2为本实用新型一实施例中充电管理电路的结构示意图；
38.图3为本实用新型一实施例中无线充电式移动电源的结构示意图。
39.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
40.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的一部分实施例，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。
41.参照图1和图2，本实用新型一实施例提供一种开关切换电路，应用于无线充电式移动电源的充电管理电路中，该充电管理电路包括充电芯片2、无线充电控制器3、充电线圈4以及开关切换电路，开关切换电路包括第一开关元件11、第二开关元件12、第一电压输入端vbat、第二电压输入端vin和第三电压输入端vout，其中：
42.第一开关元件11的控制端与第一电压输入端vbat电连接，第一开关元件11的第一端与第三电压输入端vout电连接，第一开关元件11的第二端与第二电压输入端vin电连接；
43.第二开关元件12的控制端分别与第二电压输入端vin、第一开关元件11的第二端电连接，第二开关元件12的第一端接地；
44.第二开关元件12的第二端用于输出开关信号，以控制无线充电控制器开启或关闭；
45.充电芯片2通过第三电压输入端vout分别与第一开关元件11的第一端、无线充电控制器3的输入端电连接，无线充电控制器3的输出端与充电线圈4的输入端电连接，无线充电控制器3的接地端接地。
46.在本实施例中，在具体应用时，上述第一电压输入端vbat与内部电源(一般为锂电池)的输出端连接，当开启按键key或usb接口有负载插入时，内部电源输出3v
‑
4.2v之间的电平至第一电压输入端vbat。上述第二电压输入端vin与充电器接口连接，当外接充电器给内部电源充电时，通过触发按键key可开启无线充电和usb充电的功能。上述第三电压输入端vout与充电芯片2的输出端连接，当开启按键key或usb接口有负载插入时，充电芯片2输出4.75
‑
5.25v(最优为5v)之间的电平至第三电压输入端vout，而当关闭按键key时，充电芯
片2输出1.5
‑
2.5v之间的电平至第三电压输入端vout。
47.本实施例提出的开关切换电路，通过设置用于连接内部电源的第一电压输入端vbat、用于连接外部电源的第二电压输入端vin、用于连接充电芯片2的第三电压输入端vout以及用于进行开关控制的第一开关元件11和第二开关元件12，如此，当开启按键key或usb接口有负载插入时，由于充电芯片2的输出电平高于内部电源的输出电平，使得第一开关元件11由断开状态变为导通状态，第一开关元件11的导通使得第二开关元件12的控制端的电位升高，进而使得第二开关元件12由断开状态变为导通状态，第二开关元件12的导通使得无线充电控制器3的接地端与第二开关元件12的第二端相连接，从而使得内部电源的输出电压可正常输出至无线充电控制器3和usb接口，保证无线充电功能和usb充电功能的正常开启；而当关闭按键key时，由于充电芯片2的输出电平低于内部电源的输出电平，使得第一开关元件11由导通状态变为断开状态，第一开关元件11的断开使得第二开关元件12的控制端的电位降低，进而使得第二开关元件12由导通状态变为断开状态，第二开关元件12的断开使得无线充电控制器3的接地端与第二开关元件12的第二端断开连接，从而使得内部电源的输出电压无法输出至无线充电控制器3和usb接口，保证无线充电功能和usb充电功能的正常关闭。
48.由此可见，本实施例的开关切换电路即便在充电芯片2输出电平不稳定的情况下，仍可通过按键key稳定地关闭移动电源的无线充电功能，如此，不仅提高了用户的使用体验，而且可避免由于充电芯片2输出的电平不稳定而损伤无线充电控制器3，从而可有效提高移动电源的使用寿命。
49.进一步地，参照图1和图2，在一个示例性的实施例中，第一开关元件11包括三极管q1，该三极管q1优选为pnp型三极管，其中：
50.三极管q1的基极作为第一开关元件11的控制端与第一电压输入端vbat电连接，三极管q1的发射极作为第一开关元件11的第一端与第三电压输入端vout电连接，三极管q1的集电极作为第一开关元件11的第二端分别与第二开关元件12的控制端、第二电压输入端vin电连接。
51.在本实施例中，基于上述结构设计，使得当充电芯片2的输出电平高于内部电源的输出电平时，三极管q1可由截止状态变为导通状态，三极管q1的导通使得第二开关元件12的控制端的电位升高，进而使得第二开关元件12由断开状态变为导通状态，第二开关元件12的导通使得无线充电控制器3的接地端与第二开关元件12的第二端相连接，从而使得内部电源的输出电压可正常输出至无线充电控制器3和usb接口，保证无线充电功能和usb充电功能的正常开启；而当充电芯片2的输出电平低于内部电源的输出电平时，三极管q1可由导通状态变为截止状态，三极管q1的截止使得第二开关元件12的控制端的电位降低，进而使得第二开关元件12由导通状态变为断开状态，第二开关元件12的断开使得无线充电控制器3的接地端与第二开关元件12的第二端断开连接，从而使得内部电源的输出电压无法输出至无线充电控制器3和usb接口，保证无线充电功能和usb充电功能的正常关闭。
52.进一步地，参照图1和图2，在一个示例性的实施例中，第二开关元件12包括双向mos管q2，该双向mos管q2优选为双nmos管，其中：
53.双向mos管q2的栅极作为第二开关元件12的控制端分别与第二电压输入端vin、第一开关元件11的第二端电连接，双向mos管q2的源极作为第二开关元件12的第一端接地，双
向mos管q2的漏极作为第二开关元件12的第二端接地。图示性地，双向mos管q2的栅极分别与第二电压输入端vin、三极管q1的集电极电连接。
54.在本实施例中，基于上述结构设计，使得当充电芯片2的输出电平高于内部电源的输出电平时，三极管q1可由截止状态变为导通状态，三极管q1的导通使得双向mos管q2的栅极由低电平变为高电平，进而使得双向mos管q2由截止状态变为导通状态，双向mos管q2的导通使得无线充电控制器3的接地端与双向mos管q2的漏极相连接(此时，无线充电控制器3的地agnd与双向mos管q2的地gnd连接在一起)，从而使得内部电源的输出电压可正常输出至无线充电控制器3和usb接口，保证无线充电功能和usb充电功能的正常开启；而当充电芯片2的输出电平低于内部电源的输出电平时，三极管q1可由导通状态变为截止状态，三极管q1的截止使得双向mos管q2的栅极由高电平变为低电平，进而使得双向mos管q2由导通状态变为截止状态，双向mos管q2的截止使得无线充电控制器3的接地端与双向mos管q2的漏极断开连接(此时，无线充电控制器3的地agnd与双向mos管q2的地gnd断开连接)，从而使得内部电源的输出电压无法输出至无线充电控制器3和usb接口，保证无线充电功能和usb充电功能的正常关闭。
55.进一步地，参照图1，在一个示例性的实施例中，开关切换电路还包括第一偏置电路13，其中：
56.第一开关元件11的控制端通过第一偏置电路13与第一电压输入端vbat电连接。
57.在本实施例中，基于上述结构设计，通过在第一开关元件11的控制端与第一电压输入端vbat之间设置第一偏置电路13，可便于设置第一开关元件11的工作点。
58.进一步地，参照图1，在一个示例性的实施例中，开关切换电路还包括第二偏置电路14，其中：
59.第二开关元件12的控制端通过第二偏置电路14与第二电压输入端vin电连接。
60.在本实施例中，基于上述结构设计，通过在第二开关元件12的控制端与第二电压输入端vin之间设置第二偏置电路14，可便于设置第二开关元件12的工作点。
61.进一步地，参照图1，在一个示例性的实施例中，第一偏置电路13包括第一电阻r1，其中：
62.第一电阻r1的一端与第一开关元件11的控制端电连接，第一电阻r1的另一端与第一电压输入端vbat电连接。图示性地，第一电阻r1的一端与三极管q1的基极电连接，另一端与第一电压输入端vbat电连接。
63.在本实施例中，基于上述结构设计，一方面可便于利用第一电阻r1设置第一开关元件11的工作点，另一方面第一电阻r1可起到限流保护的作用。
64.进一步地，参照图1，在一个示例性的实施例中，第二偏置电路14包括第二电阻r2，其中：
65.第二电阻r2的一端与第二开关元件12的控制端电连接，第二电阻r2的另一端与第二电压输入端vin电连接。图示性地，第二电阻r2的一端与三极管q1的栅极电连接，第二电阻r2的另一端与第二电压输入端vin电连接。
66.在本实施例中，基于上述结构设计，一方面可便于利用第二电阻r2设置第二开关元件12的工作点，另一方面第二电阻r2可起到限流保护的作用。
67.对应地，参照图1和图2，本实用新型实施例还提供一种充电管理电路，该充电管理
电路包括充电芯片2、无线充电控制器3、充电线圈4以及上述任一实施例中的开关切换电路，其中：
68.充电芯片2通过第三电压输入端vout分别与第一开关元件11的第一端、无线充电控制器3的输入端电连接，无线充电控制器3的输出端与充电线圈4的输入端电连接，无线充电控制器3的接地端接地。
69.在本实施例中，得益于上述开关切换电路的改进，本实施例的充电管理电路具有与上述开关切换电路相同的技术效果，此处不再赘述。
70.对应地，参照图1至图3，本实用新型实施例还提供一种无线充电式移动电源，该无线充电式移动电源包括蓄电池5(例如锂电池等)、输入接口6(例如充电器接口等)、输出接口7(例如usb接口等)、按键key以及前述的充电管理电路，其中，蓄电池5通过第一电压输入端vbat分别与第一开关元件11的控制端、充电芯片2的输入端电连接；输入接口6通过第二电压输入端vin分别与第二开关元件12的控制端、充电芯片2的输入端电连接；输出接口7与充电芯片2的输出端电连接，按键key与充电芯片2的输入端电连接。
71.在本实施例中，得益于上述开关切换电路的改进，本实施例的无线充电式移动电源具有与上述开关切换电路相同的技术效果，此处不再赘述。
72.需要说明的是，本实用新型公开的开关切换电路、充电管理电路及无线充电式移动电源的其它内容可参见现有技术，在此不再赘述。
73.另外，需要说明的是，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
74.以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。