專利名稱：電源切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源切換裝置，特別關(guān)于一種可在主電源的電壓不足時，改由備
用電源提供穩(wěn)定電壓的電源切換裝置。
背景技術(shù)：
目前，大部分的行動裝置皆是采用電池(例如，鋰電池)作為電源供應(yīng)器。系統(tǒng)在 運作時，也經(jīng)常需要量測電池的電壓，進而監(jiān)控電池的電量。 一般而言，會把電池電壓接到 系統(tǒng)中的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog to digital converter, ADC)的輸入埠。以鋰電池為 例，由于鋰電池的操作電壓范圍介于3. 0至4. 2伏特之間，因此所采用的模擬轉(zhuǎn)數(shù)字的參考 電壓就必須接近符合系統(tǒng)電壓規(guī)格，而最常見的就是3. 3伏特的電壓系統(tǒng)。
由于功率轉(zhuǎn)換的效率對于行動裝置而言非常重要，所以先前技術(shù)最常使用的轉(zhuǎn)壓 電路就是直流/直流轉(zhuǎn)換器(DC/DC converter)，用來把鋰電池電壓下降到3. 3伏特，以供 給系統(tǒng)使用。當(dāng)鋰電池電壓大于3. 5伏特時，直流/直流轉(zhuǎn)換器都可以正常輸出3. 3伏特 的穩(wěn)定電壓。然而，一旦鋰電池電壓低于3.5伏特時，輸出電壓也會跟著鋰電池電壓的下降 而呈線性的下降。此時，參考電壓便無法準(zhǔn)確地判斷出目前鋰電池的實際電壓值。
此外，亦有先前技術(shù)利用線性穩(wěn)壓電源(linear drop output, LD0)作為輸出電源 的設(shè)計。線性穩(wěn)壓電源通常存在著電壓降(drop voltage)，亦即輸入必須高于輸出的電壓 差，一般介于0. 5至0. 7伏特之間。此種電源供電方式將更不利于維持在3. 3伏特的穩(wěn)定 電壓的要求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種電源切換裝置，在主電源的電壓不足時，利 用開關(guān)做切換，而改由備用電源提供穩(wěn)定電壓給負(fù)載。 根據(jù)具體實施方式
，本發(fā)明的電源切換裝置包含第一電源、參考電壓源、比較器、 第二電源、開關(guān)以及負(fù)載。比較器電連接于第一電源與參考電壓源。第二電源電連接于比 較器。開關(guān)電連接于第一電源與比較器。負(fù)載電連接于第二電源與開關(guān)。第一電源用以提 供第一電壓。參考電壓源用以提供參考電壓。比較器用以比較第一電壓與參考電壓。第二 電源用以提供第二電壓。當(dāng)?shù)谝浑妷捍笥趨⒖茧妷簳r，比較器輸出第一電位訊號，以導(dǎo)通開 關(guān)，且關(guān)閉第二電源，使得第一電源經(jīng)由開關(guān)輸出第一電壓至負(fù)載。另一方面，當(dāng)?shù)谝浑妷?小于參考電壓時，比較器輸出第二電位訊號，以截止開關(guān)，且開啟第二電源，使得第二電源 輸出第二電壓至負(fù)載。于實際應(yīng)用中，第一電源可為主電源，而第二電源可為備用電源。
綜上所述，當(dāng)?shù)谝浑妷捍笥趨⒖茧妷簳r，表示第一電源所提供的第一電壓充足，此 時開關(guān)導(dǎo)通，由第一電源供電給負(fù)載；而當(dāng)?shù)谝浑妷盒∮趨⒖茧妷簳r，表示第一電源所提供 的第一電壓不足，此時開關(guān)截止，改由第二電源供電給負(fù)載。換言之，本發(fā)明的電源切換裝 置可由控制開關(guān)的導(dǎo)通或截止，在主電源(即上述的第一電源)的電壓充足或不足時，切換 由主電源或備用電源(即上述的第二電源)來供電給負(fù)載，進而確保穩(wěn)定的輸出電壓。
關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以由以下的具體實施方式
詳述及


得到進一 步的了解。

圖1為根據(jù)本發(fā)明第一具體實施方式
的電源切換裝置的功能方塊圖。
圖2為圖1中的第二電源的電路示意圖。 圖3為根據(jù)本發(fā)明第二具體實施方式
的電源切換裝置的功能方塊圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明第三具體實施方式
的電源切換裝置的功能方塊圖。
具體實施例方式
請參閱圖1，圖1為根據(jù)本發(fā)明第一具體實施方式
的電源切換裝置1的功能方塊 圖。如圖1所示，電源切換裝置1包含第一電源10、參考電壓源12、比較器14、第二電源16、 開關(guān)18、負(fù)載20、電壓轉(zhuǎn)換電路22以及二個電阻24。 二個電阻24電連接于比較器14的 負(fù)輸入端與第一電源10之間，參考電壓源12則電連接于比較器14的正輸入端。第二電源 16電連接于比較器14的輸出端。電壓轉(zhuǎn)換電路22電連接于第一電源10與開關(guān)18之間， 開關(guān)18另電連接于比較器14的輸出端。負(fù)載20電連接于第二電源16與開關(guān)18。
于此具體實施方式
中，第一電源10可為電池，用以提供第一電壓；第二電源16 可為運算放大器穩(wěn)壓電路、電荷泵(charge pump)或升降壓電源轉(zhuǎn)換電路(st印-up and st印-down switching regulator)，用以提供第二電壓。此外，參考電壓源12用以提供參 考電壓，電壓轉(zhuǎn)換電路22則用以將第一電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電壓。二電阻24則用以對第一 電 壓進行分壓，以防止第一電壓過大而使比較器14毀壞。是否需要電阻24，以及需要時其數(shù) 量及其阻值可根據(jù)實際應(yīng)用而決定。 于此具體實施方式
中，比較器14用以比較第一電源IO所輸出的第一電壓的分壓 與參考電壓源12所輸出的參考電壓。當(dāng)?shù)谝浑妷旱姆謮捍笥趨⒖茧妷簳r，比較器14會輸 出第一電位訊號，以導(dǎo)通開關(guān)18，且關(guān)閉第二電源16，使得第一電源10所輸出的第一電壓 在經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換電路22轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電壓后，可經(jīng)由開關(guān)18輸出至負(fù)載20。換言之，當(dāng)?shù)谝?電壓的分壓大于參考電壓時，表示第一電源10所提供的第一電壓充足，此時開關(guān)18導(dǎo)通且 第二電源16不動作，由第一電源10供電給負(fù)載20。 另一方面，當(dāng)?shù)谝浑妷旱姆謮盒∮趨⒖茧妷簳r，比較器14則會輸出第二電位訊 號，以截止開關(guān)18，且開啟第二電源16，使得第二電源16可輸出第二電壓至負(fù)載20。換言 之，當(dāng)?shù)谝浑妷旱姆謮盒∮趨⒖茧妷簳r，表示第一電源io所提供的第一電壓不足，此時開 關(guān)18截止，第一電源10輸出的第一電壓即無法供給負(fù)載20，而改由第二電源16供應(yīng)穩(wěn)定 電壓(即第二電壓)給負(fù)載20。 于此具體實施方式
中，開關(guān)18可為P型晶體管，因此，當(dāng)?shù)谝浑妷旱姆謮捍笥趨⒖?電壓時，比較器14所輸出的第一電位訊號為低電位訊號，而當(dāng)?shù)谝浑妷旱姆謮盒∮趨⒖茧?壓時，比較器14所輸出的第二電位訊號為高電位訊號。需說明的是，由適當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計，開 關(guān)18亦可為N型晶體管或其它電路開關(guān)。 請參閱圖2，圖2為圖1中的第二電源16的電路示意圖。當(dāng)?shù)诙娫?6是以運算 放大器穩(wěn)壓電路來實現(xiàn)時，其電路設(shè)計可如圖2所示，利用正回授非反向放大電路來產(chǎn)生所需的穩(wěn)定電壓。如圖2所示，第二電源16包含比較器160以及二電阻162、164，其中比較 器160的正輸入端電連接于圖1中的比較器14的輸出端，比較器160的輸出端則電連接于 圖1中的負(fù)載20。在此定義從比較器160的正輸入端輸入的電壓為Vin，從比較器160的 輸出端輸出的電壓為Vout，電阻162的阻值為Rl，且電阻164的阻值為R2，則其關(guān)系式系如 下列公式一所示。 公式一 Vout = (Vin/R1)*(R1+R2)。 根據(jù)公式一，本發(fā)明的具體實施方式
即可由適當(dāng)?shù)碾娮?62U64的設(shè)置而獲得所 需要的穩(wěn)定電壓。 舉例而言，如果第一 電源10為鋰電池，當(dāng)鋰電池電壓大于3. 5伏特時，電壓轉(zhuǎn)換電 路22可輸出穩(wěn)定的3. 3伏特電壓，此時，比較器14會輸出低電位訊號，以導(dǎo)通開關(guān)18。由 于比較器14輸出低電位訊號，所以第二電源16不啟動。因此，電壓轉(zhuǎn)換電路22輸出的3.3 伏特電壓便可經(jīng)由開關(guān)18而供給負(fù)載20。反之，當(dāng)鋰電池電壓小于3. 5伏特時，經(jīng)由電壓 轉(zhuǎn)換電路22轉(zhuǎn)換后的第一電壓便會低于3. 3伏特，此時，比較器14會輸出高電位訊號，以 截止開關(guān)18。同時，第二電源16會產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓3.3伏特給負(fù)載20。藉此，無論鋰 電池電壓是否大于3. 5伏特，負(fù)載20所接收的電壓皆可維持在穩(wěn)定的3. 3伏特。
請參閱圖3，圖3為根據(jù)本發(fā)明第二具體實施方式
的電源切換裝置3的功能方塊 圖。如圖3所示，電源切換裝置3與上述的電源切換裝置1的主要不同之處在于電源切換 裝置3的負(fù)載20包含電壓偵測電路200。于此具體實施方式
中，第一電源IO為電池，電壓 偵測電路200電連接于電池(即第一電源10)，以偵測電池的剩余電量。于實際應(yīng)用中，電 壓偵測電路200可包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。需說明的是，圖3中與圖1中所示相同標(biāo)號的組 件，其作用原理皆相同，在此不再贅述。 請參閱圖4，圖4為根據(jù)本發(fā)明第三具體實施方式
的電源切換裝置5的功能方塊 圖。如圖4所示，電源切換裝置5與上述的電源切換裝置1的主要不同之處在于電壓轉(zhuǎn)換 電路22電連接于開關(guān)18與負(fù)載20之間。當(dāng)開關(guān)18被導(dǎo)通時，第一電源10所輸出的第一 電壓才可經(jīng)由開關(guān)18輸入電壓轉(zhuǎn)換電路22，此時，電壓轉(zhuǎn)換電路22會將第一電壓轉(zhuǎn)換為一 穩(wěn)定電壓。換言之，如果開關(guān)18未被導(dǎo)通，則電壓轉(zhuǎn)換電路22即不會作動，可進一步節(jié)省 第一電源10的耗電量。需說明的是，圖4中與圖1中所示相同標(biāo)號的組件，其作用原理皆 相同，在此不再贅述。 相較于先前技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的電源切換裝置，當(dāng)?shù)谝?電壓或其分壓大于參考電 壓時，表示第一電源所提供的第一電壓充足，此時開關(guān)導(dǎo)通，由第一電源供電給負(fù)載；而當(dāng) 第一電壓或其分壓小于參考電壓時，表示第一電源所提供的第一電壓不足，此時開關(guān)截止， 改由第二電源供電給負(fù)載。換言之，本發(fā)明的電源切換裝置可由控制開關(guān)的導(dǎo)通或截止，在 主電源(即上述的第一電源)的電壓充足或不足時，切換由主電源或備用電源(即上述的 第二電源)來供電給負(fù)載，進而確保穩(wěn)定的輸出電壓。 以上具體實施方式
的詳述，希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以 上述所揭露的具體實施方式
來對本發(fā)明加以限制。
權(quán)利要求
一種電源切換裝置，其特征在于包含第一電源，用以提供第一電壓；參考電壓源，用以提供參考電壓；比較器，電連接于該第一電源與該參考電壓源，用以比較該第一電壓與該參考電壓；第二電源，電連接于該比較器，用以提供第二電壓；開關(guān)，電連接于該第一電源與該比較器；以及負(fù)載，電連接于該第二電源與該開關(guān)；其中，當(dāng)該第一電壓大于該參考電壓時，該比較器輸出第一電位訊號，以導(dǎo)通該開關(guān)，且關(guān)閉該第二電源，使得該第一電源經(jīng)由該開關(guān)輸出該第一電壓至該負(fù)載。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源切換裝置，其特征在于當(dāng)該第一電壓小于該參考電壓 時，該比較器輸出第二電位訊號，以截止該開關(guān)，且開啟該第二電源，使得該第二電源輸出 該第二電壓至該負(fù)載。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源切換裝置，其特征在于所述開關(guān)為P型晶體管，該第一 電位訊號為低電位訊號，且該第二電位訊號為高電位訊號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源切換裝置，其特征在于所述第二電源包含下列其中之 一 運算放大器穩(wěn)壓電路、電荷泵以及升降壓電源轉(zhuǎn)換電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電源切換裝置，其特征在于所述第一電源為電池，該負(fù)載包 含電壓偵測電路，電連接于該電池，以偵測該電池的剩余電量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源切換裝置，其特征在于所述電壓偵測電路包含模擬數(shù) 字轉(zhuǎn)換器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源切換裝置，其特征在于所述電源切換裝置還包含電壓 轉(zhuǎn)換電路，電連接于該第一電源與該開關(guān)之間，用以將該第一電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定電壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源切換裝置，其特征在于所述電源切換裝置還包含電壓 轉(zhuǎn)換電路，電連接于該開關(guān)與該負(fù)載之間，用以于該開關(guān)被導(dǎo)通時將該第一電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn) 定電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源切換裝置，其特征在于所述電源切換裝置還包含至少 一電阻，電連接于該第一電源與該比較器之間，用以對該第一電壓進行分壓，該比較器所比 較的電壓為該第一電壓經(jīng)該至少一電阻的分壓與該參考電壓。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種電源切換裝置，特別是一種可在主電源的電壓不足時，改由備用電源提供穩(wěn)定電壓的電源切換裝置，所述電源切換裝置包含第一電源、參考電壓源、比較器、第二電源、開關(guān)以及負(fù)載。第一電源用以提供第一電壓。參考電壓源用以提供參考電壓。比較器用以比較第一電壓與參考電壓。第二電源用以提供第二電壓。當(dāng)?shù)谝浑妷捍笥趨⒖茧妷簳r，比較器輸出第一電位訊號，以導(dǎo)通開關(guān)，且關(guān)閉第二電源，使得第一電源經(jīng)由開關(guān)輸出第一電壓至負(fù)載。本發(fā)明的電源切換裝置由控制開關(guān)的導(dǎo)通或截止，在主電源的電壓充足或不足時，切換由主電源或備用電源來供電給負(fù)載，進而確保穩(wěn)定的輸出電壓。
文檔編號H02J9/06GK101714778SQ200910246440
公開日2010年5月26日 申請日期2009年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月22日
發(fā)明者林彥龍, 謝佳源 申請人:蘇州佳世達(dá)電通有限公司;佳世達(dá)科技股份有限公司