專利名稱：便攜式低成本的電源切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及便攜式低成本的電源切換裝置。利用 PM0SFET和肖特基二極管實現(xiàn)了便攜式電子設(shè)備中適配器和電池的供電電源切換功能，同時還具備適配器通過充電電路給電池充電的實效功能。
背景技術(shù)：
隨著便攜式電子產(chǎn)品的普及，功能逐步增強，人們對電源的供電要求也日趨嚴(yán)格， 希望得到更長時間和更加穩(wěn)定的供電系統(tǒng)。舉個例子講，一臺使用電池供電的便攜設(shè)備，我們希望它既可以通過外接電源適配器或者電腦USB 口供電，同時切斷電池供電并給電池充電；反之，在電源適配器或USB接口拔出的時候，繼續(xù)由電池供電。為了滿足這樣的需求，電源適配器和電池供電的切換電路應(yīng)運而生。目前，市面上存在很多類型的切換電路大都集成于充電芯片或電源管理芯片內(nèi)，應(yīng)用的靈活性不是很高，不利于先期產(chǎn)品的預(yù)研調(diào)試。即便是采用帶有切換供電功能的芯片也存在價格較高、選型面窄、移植性較差等局限。還有一類切換電路由分立元件組成，電路結(jié)構(gòu)簡單，供電電源切換時負(fù)載供電電壓波動較大，使得應(yīng)用場合受到限制。
發(fā)明內(nèi)容針對已有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種便攜式低成本的電源切換
直ο本實用新型所解決的技術(shù)問題是便攜式低成本的電源切換裝置，包括交流電轉(zhuǎn)接器、電源芯片、充電芯片、電池、 系統(tǒng)電源，所述的交流電轉(zhuǎn)接器通過電源芯片轉(zhuǎn)換后，再通過P型晶體管與肖特基二極管的組合開關(guān)電路實現(xiàn)與電池供電的切換；充電芯片用來完成電池的充電。系統(tǒng)電源由電池提供電源。所述的采用P型晶體管和肖特基二極管組合實現(xiàn)電池與適配器獨立給負(fù)載系統(tǒng)供電。這種電路有很強的移植性，可以和現(xiàn)有大部分電子產(chǎn)品線路搭配使用，完成供電切換。由于采用一般常用的MOS和二極管使得設(shè)計者在器件選型上更為廣泛，器件成本較低； 另外，可以通過選擇不同性能的管子來搭配不同功耗的負(fù)載，在功能應(yīng)用上比較靈活；電路設(shè)計中充分考慮一些苛刻的應(yīng)用場景，通過外加元件來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型肖特基二極管D102的I-V特性曲線示意圖；圖3是本實用新型PMOS的導(dǎo)通電阻曲線示意圖。圖中標(biāo)號說明1-交流電轉(zhuǎn)接器 2-電源芯片 3-充電芯片 4-電池5-系統(tǒng)電源[0014]具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。如圖1所示，交流電轉(zhuǎn)接器1通過電源芯片2轉(zhuǎn)換后，再通過P型晶體管與肖特基二極管的組合開關(guān)電路實現(xiàn)與電池4供電的切換；充電芯片3用來完成電池4的充電。系統(tǒng)電源5由電池4提供電源。如附圖2所示，V_BAT表示電池電壓，VDD_DCDC是由DC/DC(芯片選用AAT1153)將 AC_IN降壓轉(zhuǎn)換后的輸出電壓。VDD_DOTC的輸出電壓要求高于4. 2V+VF, VF是肖特基二極管的導(dǎo)通電壓。當(dāng)插入電源適配器時，VDD_DOTC電壓輸出為4. 61V，高于電池電壓，Vgs > 0，MOSFET QlOl處于截止?fàn)顟B(tài)。此時，系統(tǒng)電源VSYS由電源適配器提供。同時，電源適配器還通過充電芯片和周邊電路給電池充電。肖特基二極管D102的I-V特性曲線。這里肖特基二極管的作用是為了防止電源適配器拔出后，電池向適配器倒灌電流。在這顆管子的選型上要考慮到負(fù)載電流的變化，由于負(fù)載可能是模塊、路由器或是別的無線通信模組，在正常工作時負(fù)載會隨著工作模式的切換，電流也會變化，此時肖特基二極管的過流能力要滿足系統(tǒng)能正常工作。需要指出這顆肖特基二極管選型時要注意負(fù)載系統(tǒng)的供電范圍，要保證二極管在最大壓降下系統(tǒng)仍能維持正常工作(具體由I-V特性曲線決定)。以本實用新型選用的P型二極管為例型號為PMEG2020EJ。當(dāng)負(fù)載系統(tǒng)工作電流達(dá)到IA時，在P型二極管上會產(chǎn)生約370 430mV的壓降。當(dāng)拔去電源適配器時，VDD_DCDC電壓輸出為零，PM0SFET柵極電壓變?yōu)榱?；由于MOSFET內(nèi)部的寄生二極管使源極電壓近似為電池電壓，導(dǎo)致柵源電壓Vgs小于Vgsth， PM0SFET處于導(dǎo)通狀態(tài)，系統(tǒng)電源VSYS由電池提供。根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載需求和PMOS的導(dǎo)通電阻曲線(見圖6)可以計算出PMOS管上的壓降。 如圖3所示，本實用新型中選用的PM0SFET管持續(xù)過流能力最大為2. 6A，可以提供后級3G模塊在射頻工作時需要的最大尖峰電流。用戶可以根據(jù)負(fù)載的工作電流范圍來選擇不同過流能力的PM0SFET，在選型時還需要注意管子的開啟時間td(on)(此指標(biāo)反映MOS 管的響應(yīng)速度)。較短的開啟時間可以有效改善電源適配器與電池切換瞬間出現(xiàn)的供電死區(qū)現(xiàn)象。 針對供電切換可能出現(xiàn)的“死區(qū)”(當(dāng)適配器插入，DC/DC的輸出會有時延，但是此時的輸出電壓已經(jīng)達(dá)到PMOS的開關(guān)門檻電壓，PMOS被關(guān)斷，切斷了電池對負(fù)載的供電， 導(dǎo)致負(fù)載系統(tǒng)出現(xiàn)斷電情況；在適配器拔出時，PMOS打開時間過慢，負(fù)載系統(tǒng)出現(xiàn)斷電情況。)，本實用新型在PM0SFET外部從D極到S極添加了一個普通二極管。當(dāng)拔出電源適配器的時候，導(dǎo)電溝道還沒有完全形成，PMOS的溝道電阻大于外部二極管內(nèi)阻，電池通過外部增加的二極管向負(fù)載供電；當(dāng)導(dǎo)電溝道形成后，D極到S極的壓降僅為0. 04V，小于二極管的導(dǎo)通壓降0.7V(以硅管為例)，這時電池通過導(dǎo)電溝道向負(fù)載供電。通過實驗我們發(fā)現(xiàn)在不加外部的二極管時，負(fù)載系統(tǒng)也可以在電源適配器與電池切換供電時正常工作。所以這顆二極管可以備選，根據(jù)用戶實際所接負(fù)載性能和實驗來決定是否需要。
權(quán)利要求1.便攜式低成本的電源切換裝置，包括交流電轉(zhuǎn)接器、電源芯片、充電芯片、電池、系統(tǒng)電源，其特征在于所述的交流電轉(zhuǎn)接器通過電源芯片轉(zhuǎn)換；再通過P型晶體管與肖特基二極管的組合開關(guān)電路實現(xiàn)與電池供電的切換；充電芯片完成電池的充電；系統(tǒng)電源由電池提供電源。
專利摘要本實用新型公開了便攜式低成本的電源切換裝置，包括交流電轉(zhuǎn)接器、電源芯片、充電芯片、電池、系統(tǒng)電源，所述的交流電轉(zhuǎn)接器通過電源芯片前級直流轉(zhuǎn)直流電源轉(zhuǎn)換后，再通過P型晶體管與肖特基二極管的組合開關(guān)電路實現(xiàn)與電池供電的切換；同時，充電芯片用來完成電池的充電；系統(tǒng)電源由電池提供電源。本實用新型可以實現(xiàn)電源適配器和電池供電的切換。有效地避免在插拔電源適配器插拔時出現(xiàn)的供電“死區(qū)”，使電子設(shè)備始終工作在穩(wěn)定狀態(tài)，具有成本低、移植性強等優(yōu)點。
文檔編號H02J7/02GK202059208SQ20102066705
公開日2011年11月30日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者孫毅 申請人:西安龍飛軟件有限公司