專利名稱：電源切換裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種電源切換裝置及其方法，特別是有關(guān)于一種在電源切換過程 中能夠產(chǎn)生平滑電壓曲線的電源切換裝置及其方法。
背景技術(shù)：
目前的使用于車上的通訊系統(tǒng)除了使用車用電源供應(yīng)器外，多數(shù)的通訊系統(tǒng)自身 還具有備用電池，當(dāng)車用電源供應(yīng)器斷電后，藉由備用電池持續(xù)供電，以維持通訊系統(tǒng)正常 工作所需要的電力。此通訊系統(tǒng)通常包含全球定位模塊(GPS)、藍(lán)芽(BT)或通用封包無線服務(wù)(GPRS) 模塊，當(dāng)使用這些模塊在運(yùn)作時會需要在某些時間維持使用大功率，以提供瞬時大電流輸 入至車用通訊系統(tǒng)。
請參閱圖1，其系為習(xí)知電源切換裝置的切換于不同電源的電壓示意圖。該圖中， 當(dāng)車用電源供應(yīng)器所提供的電壓被移除時，由于直流對直流(DC to DC)電壓轉(zhuǎn)換器的輸 出端有大電容值的濾波電容存在，且習(xí)知電源切換裝置是藉由直接測量直流對直流電壓轉(zhuǎn) 換器輸出端的電壓，對應(yīng)的測量控制電路系采用二極管或雙極性晶體管加上分壓電阻的方 式。如果采用二極管，存在的濾波電容放電緩慢，故使得切換的速度變慢，不能及時由車用 供應(yīng)器切換至備用電池，導(dǎo)致圖中的電壓跌落現(xiàn)象，導(dǎo)致間歇性掉電問題，容易引起GPS或 GPRS模塊重新啟動，亦或GPS或GPRS模塊使用中的信息遺失的問題。如果采用雙極性晶體 管加分壓電阻的方式，由于雙極性晶體管存在溫漂，而同時分壓電阻的比例較大，大的比例 系數(shù)會放大此溫漂對電路穩(wěn)定性的影響，而通常車載設(shè)備所要求的工作溫度范圍比較寬， 一般為-40°C 85°C，故此種結(jié)構(gòu)的電路設(shè)計不能同時滿足低溫和高溫的工作環(huán)境，同樣 會引起上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種電源切換裝置及其方法，其采用合理的偵測電路， 提高切換速度和避免溫漂影響，從而解決電源切換過程中的掉電問題。為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的電源切換裝置，系應(yīng)用于一車用通訊系統(tǒng)，其特點 是，該電源切換裝置包含一主電源，系提供一第一電壓；一電壓轉(zhuǎn)換電路，系連接該主電源，以接收該第一電壓，并將該第一電壓轉(zhuǎn)換為一 第二電壓，以提供該第二電壓至該車用通訊系統(tǒng)；一備用電源；一切換電路，系連接該電壓轉(zhuǎn)換電路、該備用電源與該車用通訊系統(tǒng)，并偵測該第 一電壓的一第一電壓值或該第二電壓的一第二電壓值，當(dāng)該第一電壓值或該第二電壓值小 于一門坎值時，該切換電路系切換該主電源到該備用電源，以對該車用通訊系統(tǒng)供電；以及一臨時電源，其一端系連接于該電壓轉(zhuǎn)換電路、該切換電路及該車用通訊系統(tǒng)間，以提供切換過程中該車用通訊裝置所需的電源。該切換電路還包含一偵測控制單元及一開關(guān)單元串接于該電壓轉(zhuǎn)換電路及該備 用電源之間，該偵測控制單元偵測該第一電壓值或該第二電壓值，并由該偵測控制單元導(dǎo) 通或關(guān)閉該開關(guān)單元。該開關(guān)單元為一金屬氧化半導(dǎo)體場效晶體管。所述的電源切換裝置還包含一充電電路連接于該電壓轉(zhuǎn)換電路及該備用電源之 間，以對該備用電源充電。該臨時電源系為一電容。述的電源切換裝置還包含一保護(hù)電路連接于該電壓轉(zhuǎn)換電路及該臨時電源間，以 防止該臨時電源所提供的電力輸出至該電壓轉(zhuǎn)換電路。該保護(hù)電路系為一二極管、一金屬氧化半導(dǎo)體場效晶體管或一直流對直流轉(zhuǎn)換單元本發(fā)明還提供一種電源切換方法，系應(yīng)用于一車用通訊系統(tǒng)，其特點是，該電源切 換方法包含下列步驟使用一主電源提供一第一電壓；利用一電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換該第一電壓為一第二電壓；藉由一切換電路偵測該第一電壓的一第一電壓值或該第二電壓的一第二電壓值， 當(dāng)該第一電壓值或該第二電壓值小于一門坎值時，該切換電路切換該主電源到該備用電 源，以對該車用通訊系統(tǒng)供電；以及在切換過程中，使用一臨時電源提供該車用通訊裝置所需的電源。該切換電路還包含一偵測控制單元及一開關(guān)單元串接于該電壓轉(zhuǎn)換電路及該備 用電源之間，該偵測控制單元偵測該第一電壓值或該第二電壓值，并由該偵測控制單元導(dǎo) 通或關(guān)閉該開關(guān)單元。該開關(guān)單元為一金屬氧化半導(dǎo)體場效晶體管。所述的電源切換方法還包含提供一充電電路連接于該電壓轉(zhuǎn)換電路及該備用電 源之間，以對該備用電源充電。該臨時電源系為一電容。所述的電源切換方法還包含提供一保護(hù)電路連接于該電壓轉(zhuǎn)換電路及該臨時電 源間，以防止該臨時電源所提供的電力輸出至該電壓轉(zhuǎn)換電路。該保護(hù)電路系為一二極管、一金屬氧化半導(dǎo)體場效晶體管或一直流對直流轉(zhuǎn)換單兀。承上所述，依本發(fā)明的電源切換裝置及其方法，其可具有下述優(yōu)點此電源切換裝置及其方法可采用一種合理的電路結(jié)構(gòu)，可提高主電源與備用電源 的切換速度，并具有抵抗電子組件因為溫度效應(yīng)所產(chǎn)生的溫漂問題，從而解決習(xí)知電源切 換裝置在切換過程中掉電所引起的系統(tǒng)車用通訊系統(tǒng)重啟或使用中的信息遺失問題。


圖1系為習(xí)知電源切換裝置的切換于不同電源的電壓示意圖；圖2系為本發(fā)明的電源切換裝置的第一實施例的方塊圖3系為本發(fā)明的電源切換裝置的第二實施例的方塊圖；圖4系為本發(fā)明的第二實施例的偵控制單元的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖；圖5系為本發(fā)明的第二實施例的電源切換過程的電壓示意圖；以及圖6系為本發(fā)明的電源切換方法的實施步驟流程圖。
具體實施例方式請參閱圖2，其系為本發(fā)明的電源切換裝置的第一實施例的方塊圖。該圖中，電源 切換裝置1可應(yīng)用于車用通訊系統(tǒng)2，此車用通訊系統(tǒng)2可包含全球定位(GPS)模塊21、全 球移動通訊(GSM)模塊22、通用封包無線服務(wù)(GPRS)模塊23或藍(lán)牙(BT)模塊24。此電 源切換裝置1包含主電源10、電壓轉(zhuǎn)換電路20、備用電源30、切換電路40及臨時電源50。在第一實施中，主電源10可為車載電池，以提供第一電壓，此第一電壓值的電壓 值通常為9到32伏特(Volt)。電壓轉(zhuǎn)換電路20連接主電源10，以接收此第一電壓，并將此第一電壓轉(zhuǎn)換成第二 電壓，以提供此第二電壓至車用通訊系統(tǒng)2。此電壓轉(zhuǎn)換電路可提供可調(diào)節(jié)的輸出電壓，本 實施例的第二電壓調(diào)節(jié)為5. 12伏特(V)，且輸出電流可達(dá)到2. 5安培(A)。又，切換電路40連接電壓轉(zhuǎn)換電路20、備用電源30及車用通訊系統(tǒng)2，并偵測第 一電壓的第一電壓值或第二電壓的第二電壓值，當(dāng)?shù)谝浑妷褐祷虻诙妷褐敌∮陂T坎值 時，切換電路40則將供電電源由主電源10切換至備用電源30，以對此車用通訊系統(tǒng)2供 H1^ ο再者，臨時電源50的一端連接于電壓轉(zhuǎn)換電路20、切換電路40及車用通訊系統(tǒng)2 間。在電源的切換過程中，可由此臨時電源50提供暫時的電源輸入至車用通訊系統(tǒng)2，此臨 時電源50較佳為具有大電容值的電容或超級電容，利用電容的儲能原理來滿足切換過程 中的持續(xù)供電需求。請參閱圖3，其系為本發(fā)明的電源切換裝置的第二實施例的方塊圖。與第一實施 例相較，其差異在于第二實施例的電源切換裝置1還包含充電電路60連接于電壓轉(zhuǎn)換電路 20及備用電源30間，以接收電壓轉(zhuǎn)換電路20所提供的電力對備用電源30充電。另外切換電路40還包含偵測控制單元41及開關(guān)單元42，偵測控制單元41可偵測 第一電壓值或第二電壓值，并由此第一電壓值或第二電壓值是否小于門坎值，決定開關(guān)單 元42的導(dǎo)通或關(guān)閉狀態(tài)，以讓主電源10或備用電源30所提供的電力對車用通訊系統(tǒng)2供 電。此開關(guān)單元42較佳為金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)。電源切換裝置1還增加保護(hù)電路70連接電壓轉(zhuǎn)換單元20與臨時電源50間，以防 止臨時電源50在供電過程中產(chǎn)生的能量倒灌至電壓轉(zhuǎn)換單元20。此保護(hù)單元較佳為二極 管(Diode)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)或直流對直流轉(zhuǎn)換電路(DCDC)，具體 使用可視實際整體架構(gòu)而定。其余部分皆為相同，就不在此贅述。當(dāng)保護(hù)電路70為二極管，且偵測控制單元的偵測點為第二電壓時，門坎值可分為 三個部分。第一部分為GPS模塊21、GSM模塊22、GPRS模塊23及BT模塊24等各個模塊 所需的最低工作電壓中的最大值，例如GSM模塊22所需的最低工作電壓為3. 3伏特。第二 部分為從電壓轉(zhuǎn)換電路20到車用通訊系統(tǒng)2的電壓降，當(dāng)保護(hù)單元為二極管時，在二極管 兩端的電壓降典型值為0. 7伏特。第三部分為自行設(shè)定的余量，在此，此余量較佳為0. 2伏特。因此門坎值為3. 3V+0. 7V+0. 2V = 4. 2V。請參閱圖4，其系為本發(fā)明的第二實施例的偵測控制單元的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖。該圖 中，偵測控制單元41包含電壓比較器410、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電 阻R4及輸出接口電路411，各電子組件連結(jié)關(guān)系如圖中所示，就不在此贅述。第二電壓值 Vcc經(jīng)過第一電阻R1及第二電阻R2的分壓后，輸入電壓比較器410的負(fù)輸入端，并與經(jīng)過 第三電阻R3與第四電阻R4分壓后的參考電壓Vref或不分壓的參考電壓Vref比較，以輸 出訊號控制輸出接口電路411，進(jìn)而決定開關(guān)單元42的導(dǎo)通或關(guān)閉狀態(tài)。本實施例選用門坎值電壓為4. 2V的偵測控制單元41偵測第二電壓值Vcc，當(dāng)偵 測第二電壓Vcc的電壓值小于4. 2V時，使開關(guān)單元42導(dǎo)通，車用通訊系統(tǒng)2的供電由主 電源10切換到備用電源30;而當(dāng)主電源10的電壓回升至4. 2V+VHYST(VHYST voltage thresholdHysteresis)時，使開關(guān)單元42關(guān)閉，車用通訊系統(tǒng)2的供電又由備用電源30切 換到主電源10。請參閱圖5，其系為本發(fā)明的第二實施例的電源切換過程的電壓示意圖。該圖中， 連續(xù)插拔主電源10，而備用電源30快速的提供3. 4伏特的電壓至車用通訊系統(tǒng)2，且在切 換過程中，克服了習(xí)知的電壓掉落問題，而達(dá)成了平滑切換的目的。請參閱圖6，其系為本發(fā)明的電源切換方法的實施步驟流程圖。圖中，此電源切換 方法包含下列步驟。在步驟S1 藉由使用主電源提供第一電壓。在步驟S2 利用電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換第一電壓為第二電壓。在步驟S3 藉由切換電路偵測第一電壓的電壓值或第二電壓的電壓值。在步驟S4:判斷第一電壓的電壓值或第二電壓的電壓值是否小于門坎值，若小于 門坎值則進(jìn)行步驟S5，若大于門坎值則回到步驟S1。在步驟S5 切換電路切換主電源到備用電源。在步驟S6 使用臨時電源提供切換過程中所需的電源。以上所述僅為舉例性，而非為限制性。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對其進(jìn) 行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于所附的申請專利范圍中。
權(quán)利要求
一種電源切換裝置，系應(yīng)用于一車用通訊系統(tǒng)，其特征在于，該電源切換裝置包含一主電源，系提供一第一電壓；一電壓轉(zhuǎn)換電路，系連接該主電源，以接收該第一電壓，并將該第一電壓轉(zhuǎn)換為一第二電壓，以提供該第二電壓至該車用通訊系統(tǒng)；一備用電源；一切換電路，系連接該電壓轉(zhuǎn)換電路、該備用電源與該車用通訊系統(tǒng)，并偵測該第一電壓的一第一電壓值或該第二電壓的一第二電壓值，當(dāng)該第一電壓值或該第二電壓值小于一門坎值時，該切換電路系切換該主電源到該備用電源，以對該車用通訊系統(tǒng)供電；以及一臨時電源，其一端系連接于該電壓轉(zhuǎn)換電路、該切換電路及該車用通訊系統(tǒng)間，以提供切換過程中該車用通訊裝置所需的電源。
2.如權(quán)利要求1所述的電源切換裝置，其特征在于，該切換電路還包含一偵測控制單 元及一開關(guān)單元串接于該電壓轉(zhuǎn)換電路及該備用電源之間，該偵測控制單元偵測該第一電 壓值或該第二電壓值，并由該偵測控制單元導(dǎo)通或關(guān)閉該開關(guān)單元。
3.如權(quán)利要求2所述的電源切換裝置，其特征在于，該開關(guān)單元為一金屬氧化半導(dǎo)體 場效晶體管。
4.如權(quán)利要求1所述的電源切換裝置，其特征在于，還包含一充電電路連接于該電壓 轉(zhuǎn)換電路及該備用電源之間，以對該備用電源充電。
5.如權(quán)利要求1所述的電源切換裝置，其特征在于，該臨時電源系為一電容。
6.如權(quán)利要求1所述的電源切換裝置，其特征在于，還包含一保護(hù)電路連接于該電壓 轉(zhuǎn)換電路及該臨時電源間，以防止該臨時電源所提供的電力輸出至該電壓轉(zhuǎn)換電路。
7.如權(quán)利要求6所述的電源切換裝置，其特征在于，該保護(hù)電路系為一二極管、一金屬 氧化半導(dǎo)體場效晶體管或一直流對直流轉(zhuǎn)換單元。
8.一種電源切換方法，系應(yīng)用于一車用通訊系統(tǒng)，其特征在于，該電源切換方法包含下 列步驟使用一主電源提供一第一電壓；利用一電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換該第一電壓為一第二電壓；藉由一切換電路偵測該第一電壓的一第一電壓值或該第二電壓的一第二電壓值，當(dāng)該 第一電壓值或該第二電壓值小于一門坎值時，該切換電路切換該主電源到該備用電源，以 對該車用通訊系統(tǒng)供電；以及在切換過程中，使用一臨時電源提供該車用通訊裝置所需的電源。
9.如權(quán)利要求8所述的電源切換方法，其特征在于，該切換電路還包含一偵測控制單 元及一開關(guān)單元串接于該電壓轉(zhuǎn)換電路及該備用電源之間，該偵測控制單元偵測該第一電 壓值或該第二電壓值，并由該偵測控制單元導(dǎo)通或關(guān)閉該開關(guān)單元。
10.如權(quán)利要求9所述的電源切換方法，其特征在于，該開關(guān)單元為一金屬氧化半導(dǎo)體 場效晶體管。
11.如權(quán)利要求8所述的電源切換方法，其特征在于，還包含提供一充電電路連接于該 電壓轉(zhuǎn)換電路及該備用電源之間，以對該備用電源充電。
12.如權(quán)利要求8所述的電源切換方法，其特征在于，該臨時電源系為一電容。
13.如權(quán)利要求8所述的電源切換方法，其特征在于，還包含提供一保護(hù)電路連接于該電壓轉(zhuǎn)換電路及該臨時電源間，以防止該臨時電源所提供的電力輸出至該電壓轉(zhuǎn)換電路。
14.如權(quán)利要求13所述的電源切換方法，其特征在于，該保護(hù)電路系為一二極管、一金 屬氧化半導(dǎo)體場效晶體管或一直流對直流轉(zhuǎn)換單元。
全文摘要
本發(fā)明系揭露一種電源切換裝置，應(yīng)用于一車用通訊系統(tǒng)，電源切換裝置包含一主電源、一電壓轉(zhuǎn)換電路、一備用電源、一切換電路及一臨時電路。主電源可提供一第一電壓。電壓轉(zhuǎn)換電路連接主電源，以接收第一電壓，并轉(zhuǎn)換第一電壓為一第二電壓至車用通訊系統(tǒng)。切換電路連接電壓轉(zhuǎn)換電路、備用電源與車用通訊系統(tǒng)，并偵測第一電壓的一第一電壓值或第二電壓的一第二電壓值，當(dāng)?shù)谝浑妷褐祷虻诙妷褐敌∮谝婚T坎值時，切換電路切換主電源到備用電源，以對車用通訊系統(tǒng)供電。臨時電源連接電壓轉(zhuǎn)換電路、切換電路及車用通訊系統(tǒng)，以提供切換過程中車用通訊裝置所需的電源。
文檔編號H02J9/06GK101841184SQ20101012343
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者劉永康, 鄒崢嶸 申請人:英華達(dá)(南京)科技有限公司;英華達(dá)(西安)通信科技有限公司;英華達(dá)股份有限公司