专利名称：电源切换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源切换装置，特别关于一种可在主电源的电压不足时，改由备
用电源提供稳定电压的电源切换装置。
背景技术：
目前，大部分的行动装置皆是采用电池(例如，锂电池)作为电源供应器。系统在 运作时，也经常需要量测电池的电压，进而监控电池的电量。 一般而言，会把电池电压接到 系统中的模拟数字转换器(analog to digital converter, ADC)的输入埠。以锂电池为 例，由于锂电池的操作电压范围介于3. 0至4. 2伏特之间，因此所采用的模拟转数字的参考 电压就必须接近符合系统电压规格，而最常见的就是3. 3伏特的电压系统。
由于功率转换的效率对于行动装置而言非常重要，所以先前技术最常使用的转压 电路就是直流/直流转换器(DC/DC converter)，用来把锂电池电压下降到3. 3伏特，以供 给系统使用。当锂电池电压大于3. 5伏特时，直流/直流转换器都可以正常输出3. 3伏特 的稳定电压。然而，一旦锂电池电压低于3.5伏特时，输出电压也会跟着锂电池电压的下降 而呈线性的下降。此时，参考电压便无法准确地判断出目前锂电池的实际电压值。
此外，亦有先前技术利用线性稳压电源(linear drop output, LD0)作为输出电源 的设计。线性稳压电源通常存在着电压降(drop voltage)，亦即输入必须高于输出的电压 差，一般介于0. 5至0. 7伏特之间。此种电源供电方式将更不利于维持在3. 3伏特的稳定 电压的要求。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供一种电源切换装置，在主电源的电压不足时，利 用开关做切换，而改由备用电源提供稳定电压给负载。 根据具体实施方式
，本发明的电源切换装置包含第一电源、参考电压源、比较器、 第二电源、开关以及负载。比较器电连接于第一电源与参考电压源。第二电源电连接于比 较器。开关电连接于第一电源与比较器。负载电连接于第二电源与开关。第一电源用以提 供第一电压。参考电压源用以提供参考电压。比较器用以比较第一电压与参考电压。第二 电源用以提供第二电压。当第一电压大于参考电压时，比较器输出第一电位讯号，以导通开 关，且关闭第二电源，使得第一电源经由开关输出第一电压至负载。另一方面，当第一电压 小于参考电压时，比较器输出第二电位讯号，以截止开关，且开启第二电源，使得第二电源 输出第二电压至负载。于实际应用中，第一电源可为主电源，而第二电源可为备用电源。
综上所述，当第一电压大于参考电压时，表示第一电源所提供的第一电压充足，此 时开关导通，由第一电源供电给负载；而当第一电压小于参考电压时，表示第一电源所提供 的第一电压不足，此时开关截止，改由第二电源供电给负载。换言之，本发明的电源切换装 置可由控制开关的导通或截止，在主电源(即上述的第一电源)的电压充足或不足时，切换 由主电源或备用电源(即上述的第二电源)来供电给负载，进而确保稳定的输出电压。
关于本发明的优点与精神可以由以下的具体实施方式
详述及
得到进一 步的了解。
图1为根据本发明第一具体实施方式
的电源切换装置的功能方块图。
图2为图1中的第二电源的电路示意图。 图3为根据本发明第二具体实施方式
的电源切换装置的功能方块图。
图4为根据本发明第三具体实施方式
的电源切换装置的功能方块图。
具体实施例方式
请参阅图1，图1为根据本发明第一具体实施方式
的电源切换装置1的功能方块 图。如图1所示，电源切换装置1包含第一电源10、参考电压源12、比较器14、第二电源16、 开关18、负载20、电压转换电路22以及二个电阻24。 二个电阻24电连接于比较器14的 负输入端与第一电源10之间，参考电压源12则电连接于比较器14的正输入端。第二电源 16电连接于比较器14的输出端。电压转换电路22电连接于第一电源10与开关18之间， 开关18另电连接于比较器14的输出端。负载20电连接于第二电源16与开关18。
于此具体实施方式
中，第一电源10可为电池，用以提供第一电压；第二电源16 可为运算放大器稳压电路、电荷泵(charge pump)或升降压电源转换电路(st印-up and st印-down switching regulator)，用以提供第二电压。此外，参考电压源12用以提供参 考电压，电压转换电路22则用以将第一电压转换为稳定电压。二电阻24则用以对第一 电 压进行分压，以防止第一电压过大而使比较器14毁坏。是否需要电阻24，以及需要时其数 量及其阻值可根据实际应用而决定。 于此具体实施方式
中，比较器14用以比较第一电源IO所输出的第一电压的分压 与参考电压源12所输出的参考电压。当第一电压的分压大于参考电压时，比较器14会输 出第一电位讯号，以导通开关18，且关闭第二电源16，使得第一电源10所输出的第一电压 在经过电压转换电路22转换为稳定电压后，可经由开关18输出至负载20。换言之，当第一 电压的分压大于参考电压时，表示第一电源10所提供的第一电压充足，此时开关18导通且 第二电源16不动作，由第一电源10供电给负载20。 另一方面，当第一电压的分压小于参考电压时，比较器14则会输出第二电位讯 号，以截止开关18，且开启第二电源16，使得第二电源16可输出第二电压至负载20。换言 之，当第一电压的分压小于参考电压时，表示第一电源io所提供的第一电压不足，此时开 关18截止，第一电源10输出的第一电压即无法供给负载20，而改由第二电源16供应稳定 电压(即第二电压)给负载20。 于此具体实施方式
中，开关18可为P型晶体管，因此，当第一电压的分压大于参考 电压时，比较器14所输出的第一电位讯号为低电位讯号，而当第一电压的分压小于参考电 压时，比较器14所输出的第二电位讯号为高电位讯号。需说明的是，由适当的电路设计，开 关18亦可为N型晶体管或其它电路开关。 请参阅图2，图2为图1中的第二电源16的电路示意图。当第二电源16是以运算 放大器稳压电路来实现时，其电路设计可如图2所示，利用正回授非反向放大电路来产生所需的稳定电压。如图2所示，第二电源16包含比较器160以及二电阻162、164，其中比较 器160的正输入端电连接于图1中的比较器14的输出端，比较器160的输出端则电连接于 图1中的负载20。在此定义从比较器160的正输入端输入的电压为Vin，从比较器160的 输出端输出的电压为Vout，电阻162的阻值为Rl，且电阻164的阻值为R2，则其关系式系如 下列公式一所示。 公式一 Vout = (Vin/R1)*(R1+R2)。 根据公式一，本发明的具体实施方式
即可由适当的电阻162U64的设置而获得所 需要的稳定电压。 举例而言，如果第一 电源10为锂电池，当锂电池电压大于3. 5伏特时，电压转换电 路22可输出稳定的3. 3伏特电压，此时，比较器14会输出低电位讯号，以导通开关18。由 于比较器14输出低电位讯号，所以第二电源16不启动。因此，电压转换电路22输出的3.3 伏特电压便可经由开关18而供给负载20。反之，当锂电池电压小于3. 5伏特时，经由电压 转换电路22转换后的第一电压便会低于3. 3伏特，此时，比较器14会输出高电位讯号，以 截止开关18。同时，第二电源16会产生稳定的输出电压3.3伏特给负载20。藉此，无论锂 电池电压是否大于3. 5伏特，负载20所接收的电压皆可维持在稳定的3. 3伏特。
请参阅图3，图3为根据本发明第二具体实施方式
的电源切换装置3的功能方块 图。如图3所示，电源切换装置3与上述的电源切换装置1的主要不同之处在于电源切换 装置3的负载20包含电压侦测电路200。于此具体实施方式
中，第一电源IO为电池，电压 侦测电路200电连接于电池(即第一电源10)，以侦测电池的剩余电量。于实际应用中，电 压侦测电路200可包含模拟数字转换器。需说明的是，图3中与图1中所示相同标号的组 件，其作用原理皆相同，在此不再赘述。 请参阅图4，图4为根据本发明第三具体实施方式
的电源切换装置5的功能方块 图。如图4所示，电源切换装置5与上述的电源切换装置1的主要不同之处在于电压转换 电路22电连接于开关18与负载20之间。当开关18被导通时，第一电源10所输出的第一 电压才可经由开关18输入电压转换电路22，此时，电压转换电路22会将第一电压转换为一 稳定电压。换言之，如果开关18未被导通，则电压转换电路22即不会作动，可进一步节省 第一电源10的耗电量。需说明的是，图4中与图1中所示相同标号的组件，其作用原理皆 相同，在此不再赘述。 相较于先前技术，根据本发明的电源切换装置，当第一 电压或其分压大于参考电 压时，表示第一电源所提供的第一电压充足，此时开关导通，由第一电源供电给负载；而当 第一电压或其分压小于参考电压时，表示第一电源所提供的第一电压不足，此时开关截止， 改由第二电源供电给负载。换言之，本发明的电源切换装置可由控制开关的导通或截止，在 主电源(即上述的第一电源)的电压充足或不足时，切换由主电源或备用电源(即上述的 第二电源)来供电给负载，进而确保稳定的输出电压。 以上具体实施方式
的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以 上述所揭露的具体实施方式
来对本发明加以限制。
权利要求
一种电源切换装置，其特征在于包含第一电源，用以提供第一电压；参考电压源，用以提供参考电压；比较器，电连接于该第一电源与该参考电压源，用以比较该第一电压与该参考电压；第二电源，电连接于该比较器，用以提供第二电压；开关，电连接于该第一电源与该比较器；以及负载，电连接于该第二电源与该开关；其中，当该第一电压大于该参考电压时，该比较器输出第一电位讯号，以导通该开关，且关闭该第二电源，使得该第一电源经由该开关输出该第一电压至该负载。
2. 根据权利要求1所述的电源切换装置，其特征在于当该第一电压小于该参考电压 时，该比较器输出第二电位讯号，以截止该开关，且开启该第二电源，使得该第二电源输出 该第二电压至该负载。
3. 根据权利要求2所述的电源切换装置，其特征在于所述开关为P型晶体管，该第一 电位讯号为低电位讯号，且该第二电位讯号为高电位讯号。
4. 根据权利要求1所述的电源切换装置，其特征在于所述第二电源包含下列其中之 一 运算放大器稳压电路、电荷泵以及升降压电源转换电路。
5. 根据权利要求l所述的电源切换装置，其特征在于所述第一电源为电池，该负载包 含电压侦测电路，电连接于该电池，以侦测该电池的剩余电量。
6. 根据权利要求5所述的电源切换装置，其特征在于所述电压侦测电路包含模拟数 字转换器。
7. 根据权利要求1所述的电源切换装置，其特征在于所述电源切换装置还包含电压 转换电路，电连接于该第一电源与该开关之间，用以将该第一电压转换为稳定电压。
8. 根据权利要求1所述的电源切换装置，其特征在于所述电源切换装置还包含电压 转换电路，电连接于该开关与该负载之间，用以于该开关被导通时将该第一电压转换为稳 定电压。
9. 根据权利要求1所述的电源切换装置，其特征在于所述电源切换装置还包含至少 一电阻，电连接于该第一电源与该比较器之间，用以对该第一电压进行分压，该比较器所比 较的电压为该第一电压经该至少一电阻的分压与该参考电压。
全文摘要
本发明关于一种电源切换装置，特别是一种可在主电源的电压不足时，改由备用电源提供稳定电压的电源切换装置，所述电源切换装置包含第一电源、参考电压源、比较器、第二电源、开关以及负载。第一电源用以提供第一电压。参考电压源用以提供参考电压。比较器用以比较第一电压与参考电压。第二电源用以提供第二电压。当第一电压大于参考电压时，比较器输出第一电位讯号，以导通开关，且关闭第二电源，使得第一电源经由开关输出第一电压至负载。本发明的电源切换装置由控制开关的导通或截止，在主电源的电压充足或不足时，切换由主电源或备用电源来供电给负载，进而确保稳定的输出电压。
文档编号H02J9/06GK101714778SQ200910246440
公开日2010年5月26日 申请日期2009年11月22日 优先权日2009年11月22日
发明者林彦龙, 谢佳源 申请人:苏州佳世达电通有限公司;佳世达科技股份有限公司