本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种负载开关电路、电池组件及多电源系统。
背景技术：
各式各样的电池被广泛应用，且电池作为电源，通常会连接负载开关电路，其负载开关电路能够开启和关闭电源轨，节省功耗，同时避免电池自身受到负载端反向电流的冲击。因此，负载开关电路为电池带来了许多优势。
图1为本实用新型提供的现有负载开关电路的电路示意图，如图1所示，现有负载开关电路通常会在电源轨上引入一个二极管，来实现反向充电限制和低成本的要求。然而，对于最低工作电压较低的电池(如钮扣电池供电，通常锂锰钮扣电池供电在2.0V-3.0V)而言，二极管的正向导通电压会进行分压作用，会降低电池向负载提供的电源电压，严重时会导致负载无法正常工作。
技术实现要素：
本实用新型提供一种负载开关电路、电池组件及多电源系统，以解决现有负载开关电路由于二极管的正向导通电压而导致电池向负载供电时会降低电源电压的问题。
第一方面，本实用新型提供一种负载开关电路，包括：开关单元和第一电阻；
其中，所述开关单元的输入端用于连接电池的正极，所述开关单元的输出端用于连接负载的输入端，所述开关单元的使能端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与地连接；
所述开关单元的使能端用于控制所述开关单元导通，以使所述电池向所述负载供电；
所述开关单元的使能端还用于控制所述开关单元截止，以防负载端向所述电池反向充电。
可选地，所述开关单元包括：第一开关元件和第一二极管；
其中，所述第一开关元件的输入端用于连接所述电池的正极，所述第一开关元件的输出端用于连接所述负载的输入端，所述第一开关元件的使能端与所述第一电阻的第一端和所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极用于连接所述负载的输入端，所述第一开关元件的使能端为所述开关单元的使能端；
所述第一开关元件的使能端用于控制所述第一开关元件导通，以使所述电池向所述负载供电；
所述第一开关元件的使能端还用于控制所述第一开关元件截止，以防止所述负载端向所述电池反向充电；
所述第一开关元件的使能端用于控制所述第一二极管导通和截止。
可选地，所述第一开关元件为PMOS。
可选地，所述负载开关电路还包括：第二二极管；
其中，所述第二二极管的正极与所述第一电阻的第二端连接，所述第二二级管的负极与所述开关单元的输出端，所述第二二级管的负极用于连接所述负载的输入端。
可选地，所述开关单元包括：第二开关元件和第二电阻；
其中，所述第二开关元件的输入端与所述电池的正极连接，所述第二开关元件的输出端与所述负载的输入端连接，所述第二开关元件的使能端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端为所述开关单元的使能端；
所述开关单元的使能端用于控制所述第二开关元件导通，以使所述电池向所述负载供电；
所述开关单元的使能端还用于控制所述第二开关元件截止，以防所述负载端向所述电池反向充电。
可选地，所述第二开关元件为PNP型三极管。
可选地，所述开关单元包括：第三开关元件、第四开关元件、第三电阻、第四电阻以及第五电阻；
其中，所述第三开关元件的使能端分别与所述第三电阻的第一端以及所述第四电阻的第一端连接，所述第三开关元件的输入端分别与所述第四开关元件的使能端和所述第五电阻的第一端连接，所述第三开关元件的输出端、所述第四开关元件的输出端以及所述第四电阻的第二端分别用于连接所述电池的负极，所述第五电阻的第二端用于连接所述电源的正极和所述负载的输入端连接，所述第四开关元件的输入端与所述地连接，所述第三电阻的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端为所述开关单元的使能端；
所述开关单元的使能端用于控制所述第三开关元件截止，所述第四开关元件导通，以使所述电池向所述负载供电；
所述开关单元的使能端还用于控制所述第三开关元件导通，所述第四开关元件截止，以防所述负载端向所述电池反向充电。
可选地，所述第二开关元件为NPN型三极管。
第二方面，本实用新型提供一种电池组件，包括：电池以及如上述第一方面所述的负载开关电路。
第三方面，本实用新型提供一种多电源系统，包括：多个如上述第二方面所述的电池组件、模数转换器以及控制器；
其中，各电池组件中电池的正极分别与所述模数转换器的输入端连接，所述模数转换器的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与负载的开关使能端连接；
所述控制器用于比较各电池组件的电源电压，以选择出所述负载的电源电压。
本实用新型提供的负载开关电路、电池组件及多电源系统，通过开关单元的输入端来连接电池的正极，开关单元的输出端来连接负载的输入端，开关单元的使能端与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与地连接。且开关单元的使能端能够控制开关单元导通，以使电池向负载供电。开关单元的使能端还能够控制开关单元截止，以防负载端向电池反向充电。本实用新型解决了现有负载开关电路中电源轨上二极管压降的问题，由于开关单元导通电阻很小，带来的压降远远小于二极管的压降，提高了电池向负载提供的电源电压，还防止了负载端向电池反向充电，能够保护电池且延长电池的寿命。
附图说明
图1为本实用新型提供的现有负载开关电路的电路示意图；
图2为本实用新型提供的负载开关电路的结构示意图；
图3为本实用新型提供的负载开关电路的电路示意图一；
图4为本实用新型提供的负载开关电路的电路示意图二；
图5为本实用新型提供的负载开关电路的电路示意图三；
图6为本实用新型提供的负载开关电路的电路示意图四；
图7为本实用新型提供的电池组件的结构示意图；
图8为本实用新型提供的多电源系统的结构示意图。
具体实施方式
当现有负载开关为常规分立器件搭建的电路时，由于二极管的分压作用，使得电池无法向负载提供所需的电压，而导致负载无法正常工作。现有负载开关还可由芯片集成实现，芯片内部需集成限流、逻辑控制和栅极驱动等电路结构，但由于芯片需要维持逻辑控制等功能，芯片的静态功耗较大，且芯片的成本较高。因此，为了克服上述问题，下面结合图2，本实施例可通过开关单元的设置来避免电池受到反向电流的影响，使得负载能够正常工作。
图2为本实用新型提供的负载开关电路的结构示意图，如图2所示，本实施例的负载开关电路可以包括：开关单元和第一电阻。
其中，所述开关单元的输入端用于连接电池的正极，所述开关单元的输出端用于连接负载的输入端，所述开关元件的使能端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与地连接。
所述开关单元的使能端用于控制所述开关单元导通，以使所述电池向所述负载供电。所述开关元件的使能端还用于控制所述开关单元截止，以防所述负载端向所述电池反向充电。
具体地，本实施例中开关单元的使能端能够控制开关单元的导通或截止，本实施例对开关单元的具体实现方式不做限定。
当开关单元的使能端接地或者悬空时，开关单元导通。由于开关单元的输入端用于连接电池的正极，开关单元的输出端用于连接负载的输入端，因此，当电池的正极连接开关单元的输入端，开关单元的输出端连接负载时，电池便可向负载供电，进而实现负载的正常工作。
当开关单元的使能端接入高电平时，开关单元截止。由于开关单元的输入端用于连接电池的正极，开关单元的输出端用于连接负载的输入端，因此，当电池的正极连接开关单元的输入端，开关单元的输出端连接负载时，由于开关单元截止，因此，负载端的反向电流无法流向电池，防止负载端向电池反向充电，保护电池并延长电池的寿命。
进一步地，第一电阻的第一端与开关单元的使能端连接，第一电阻的第二端与地连接，因此，当开关单元的使能端不接任何信号时，第一电阻能够使得开关单元的使能端为低电压，使得开关单元导通。本实施例中开关单元导通时，由于开关单元导通电阻很小，带来的压降非常小，且远远小于二极管的压降，这样便不会造成电池能量的浪费。
本实施例提供的负载开关电路，通过开关单元的输入端来连接电池的正极，开关单元的输出端来连接负载的输入端，开关单元的使能端与第一电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与地连接。且开关单元的使能端能够控制开关单元导通，以使电池向负载供电。开关单元的使能端还能够控制开关单元截止，以防负载端向电池反向充电。本实施例解决了现有负载开关电路中电源轨上二极管压降的问题，由于开关单元导通电阻很小，带来的压降远远小于二极管的压降，提高了电池向负载提供的电源电压，还防止了负载端向电池反向充电，能够保护电池且延长电池的寿命。
本实施例中开关单元可有多种实现方式，在上述图2实施例的基础上，并结合图3、图4以及图5，采用三个具体实施例对本实施例中开关单元的具体实现方式进行详细说明。
实施例一
一方面，在图2实施例的基础上，图3为本实用新型提供的负载开关电路的电路示意图一，如图3所示，本实施例的开关单元包括：第一开关元件和第一二极管。
其中，所述第一开关元件的输入端用于连接所述电池的正极，所述第一开关元件的输出端用于连接所述负载的输入端，所述第一开关元件的使能端分别与所述第一电阻的第一端和所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极用于连接所述负载的输入端，所述第一电阻的第二端与所述地连接，所述第一开关元件的使能端为所述开关单元的使能端。
所述第一开关元件的使能端用于控制所述第一开关元件导通，以使所述电池向所述负载供电。所述第一开关元件的使能端还用于控制所述第一开关元件截止，以防所述负载端向所述电池反向充电。所述第一开关元件的使能端用于控制所述第一二极管导通和截止。
具体地，本实施例中第一开关元件的使能端能够控制第一开关元件导通或截止，本实施例对第一开关元件的具体控制方式不做限定。可选地，当第一开关元件的使能端接地或者悬空时，第一开关元件导通。当第一开关元件的使能端接入高电平时，第一开关元件截止。
当电池连接第一开关元件的输入端，第一开关元件的输出端连接负载时，第一开关元件的使能端控制第一开关元件导通，使得电池向负载的电源轨上的压降小于一个二极管的正向导通电压，且不会消耗过多电池的电源电压，进而使得电池能够正常向负载供电。
当电池连接第一开关元件的输入端，第一开关元件的输出端连接负载时，第一开关元件的使能端控制第一开关元件截止，此时负载端无法向电池反向充电，保护电池且延长电池的寿命。
进一步地，本实施例中第一开关元件可包括多种，本实施例对此不做限定。可选地，所述第一开关元件为P沟道金属氧化物半导体场效应管(positive channel Metal Oxide Semiconductor，PMOS)。为了便于说明，本实施例图3中第一开关元件以PMOS进行示意。
具体地，当第一开关元件为PMOS时，由于PMOS本身存在寄生二极管，因此，本实施例将PMOS的源漏极反接，这样本实施例中第一开关元件的使能端可为PMOS的栅极，第一开关元件的输入端可为PMOS的漏极，其漏极用于与电池的正极连接，第一开关元件的输出端可为PMOS的源极，其源极用于与负载的输入端连接。且源漏极反接的PMOS与二极管的两端并联，形成了一条电流通路。
当PMOS的栅极接地或悬空时，PMOS的栅极电压为0，PMOS的漏极电压几乎等于电池的电源电压，PMOS导通，使得寄生二极管短路，且PMOS的源极电压与PMOS的漏极电压几乎相等，PMOS从漏极到源极之间的压降小于一个二极管的正向导通电压，因此，电池不会有过多的损耗，能够向负载正常供电。
其中，在PMOS导通的瞬间，由于POMS漏极和源极不对称，因此，PMOS的栅源阈值电压(Vsd(on))不能沿用旧值。此处，POMS的源漏极电压都大于POMS的栅极电压，有利于反型层-P沟道的成型。同时，电池的电源电压一般大于Vsd(on)，故在POMS的栅源极之间充电完成后，PMOS可以进入二极管区，此时，PMOS源漏极间的等效直流阻抗较小(如100mΩ)，若电流主要由PMOS沟道流过，在电源轨上引起的压降较小(如100mΩ直流阻抗1A供电时仅产生0.1V的压降)。
当PMOS的栅极电压高于电池的电源电压时，PMOS的漏极电压几乎等于电池的电源电压，PMOS截止，寄生二极管的正极连接电池的正极，寄生二极管的负极连接负载的输入端，能够防止负载向电池反向充电。
进一步地，本实施例中PMOS管的源漏极反接，能够避免反向电流流入到电池，且负载开关电路静态电流低，同时解决了电源轨上的二极管压降的问题，支持较大导通电流。尤其适用于一次低压电池的电源管理。
具体地，本实施例中第一开关元件的使能端还连接第一二极管的正极，第一二极管的负极用于连接负载的输入端。由于第一开关元件的使能端能够接入不同大小的电平，因此，当第一开关元件接地或悬空时，第一二极管无法导通，而第一开关元件导通，使得电池能够向负载充电。当第一开关元件接入另一个电池，且另一电池的电源电压大于电池的电源电压时，第一开关元件截止，但使得另一个电池经由第一开关元件的使能端和第一二极管能够向负载充电，从而负载开关电路能够实现不同电池的切换，以适应负载的各种需求。
另一方面，在图2实施例的基础上，图4为本实用新型提供的负载开关电路的电路示意图二，如图4所示，本实施例的负载开关电路还包括：第二二极管。其中，所述第二二极管的正极与所述第一电阻的第二端连接，所述第二二级管的负极与所述开关单元的输出端，所述第二二级管的负极用于连接所述负载的输入端。
具体地，当开关单元的使能端接入高电平时，开关单元截止，因此，本实施例中可在开关单元的输出端和地之间并联连接一个第二二极管，第二二极管能够释放开关单元的使能端接入的电压，使得开关单元截止时第二二级管能够为负载续流，实现输出续流保护。
实施例二
图5为本实用新型提供的负载开关电路的电路示意图三，如图5所示，本实施例的开关单元包括：第二开关元件和第二电阻。
其中，所述第二开关元件的输入端用于连接所述电池的正极，所述第二开关元件的输出端用于连接所述负载的输入端，所述第二开关元件的使能端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端为所述开关单元的使能端。
所述开关单元的使能端用于控制所述第二开关元件导通，以使所述电池向所述负载供电。所述开关单元的使能端还用于控制所述第二开关元件截止，以防所述负载端向所述电池反向充电。
具体地，由于第二电阻与第二开关元件的使能端连接，因此，开关单元的使能端接入的电压经过第二电阻之后，能够产生适合的电流，流入到第二开关元件的使能端，使得第二开关元件导通或截止。
进一步地，本实施例中开关单元的使能端能够控制第二开关元件的使能端接入的电流，使得第二开关元件的使能端能够控制第二开关元件导通或截止，本实施例对第二开关元件的具体控制方式不做限定。可选地，当开关单元的使能端接地或者悬空时，第二开关元件的使能端控制第二开关元件导通。当开关单元的使能端接入高电平时，第二开关元件的使能端控制第二开关元件截止。
进一步地，当电池连接第二开关元件的输入端，第二开关元件的输出端连接负载时，开关单元的使能端接入的电压使得第二开关元件的使能端控制第二开关元件导通，第二开关元件的导通电阻很小，使得电池向负载的电源轨上的压降小于一个二极管的正向导通电压，不会消耗过多电池的电源电压，进而使得电池能够正常向负载供电。
当电池连接第二开关元件的输入端，第二开关元件的输出端连接负载时，开关单元的使能端接入的电压使得第二开关元件的使能端控制第二开关元件截止，此时负载端的反向电流无法流向电池，进而负载端无法向电池反向充电，保护电池且延长电池的寿命。
进一步地，本实施例中第二开关元件可包括多种，本实施例对此不做限定。可选地，所述第二开关元件为PNP型三极管。为了便于说明，本实施例图5中第二开关元件以PNP型三极管进行示意。
具体地，本实施例中第二开关元件的使能端可为PNP型三极管的基极，第二开关元件的输入端可为PNP型三极管的发射极，其发射极用于与电池的正极连接，第二开关元件的输出端可为PNP型三极管的集电极，其集电极用于与负载的输入端连接。
当开关单元的使能端接地或悬空时，PNP型三极管的基极电压为0，PNP型三极管的发射极电压几乎等于电池的电源电压，PNP型三极管导通，且PNP型三极管的集电极电压与PNP型三极管的发射极电压几乎相等，PNP型三极管从发射极到集电极之间的压降能够远远小于一个二极管的正向导通电压，因此，电池不会有过多的损耗，能够向负载正常供电。
当开关单元的使能端接入高于电池的电源电压(如接入到其它电源正极)时，PNP型三极管的发射极电压几乎等于电池的电源电压，PNP型三极管截止，电池会停止向负载供电，且负载端也无法向电池反向充电。
实施例三
图6为本实用新型提供的负载开关电路的电路示意图四，如图6所示，本实施例的开关单元包括：第三开关元件、第四开关元件、第三电阻、第四电阻以及第五电阻。
其中，所述第三开关元件的使能端分别与所述第三电阻的第一端以及所述第四电阻的第一端连接，所述第三开关元件的输入端分别与所述第四开关元件的使能端和所述第五电阻的第一端连接，所述第三开关元件的输出端、所述第四开关元件的输出端以及所述第四电阻的第二端分别用于连接所述电池的负极，所述第五电阻的第二端用于连接所述电源的正极和所述负载的输入端连接，所述第四开关元件的输入端与所述地连接，所述第三电阻的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端为所述开关单元的使能端。
所述开关单元的使能端用于控制所述第三开关元件截止，所述第四开关元件导通，以使所述电池向所述负载供电。所述开关单元的使能端还用于控制所述第三开关元件导通，所述第四开关元件截止，以防所述负载端向所述电池反向充电。
具体地，由于第三电阻与第三开关元件的使能端连接，因此，开关单元的使能端接入的电压经过第三电阻之后，能够产生适合的电流，流入到第三开关元件的使能端，使得第三开关元件导通或截止。又由于第三开关元件的输入端与第四开关元件的使能端连接，因此，第三开关元件的导通或截止能够改变第三开关元件的输入端的电流变化，使得第四开关元件的导通或截止。
进一步地，本实施例中开关单元的使能端能够控制第三开关元件的使能端接入的电流，使得第三开关元件的使能端能够控制第三开关元件导通或截止，本实施例对第三开关元件的具体控制方式不做限定。进而，第三开关元件的导通或截止能够改变第三开关元件的输入端的电流，使得第四开关元件导通或截止。可选地，当开关单元的使能端接地或者悬空时，第三开关元件的使能端控制第三开关元件截止，第四开关元件的使能端控制第四开关元件导通。当开关单元的使能端接入高电平时，第三开关元件的使能端控制第三开关元件导通，第四开关元件的使能端控制第四开关元件截止。
进一步地，由于第四开关元件的输出端与电池的负极连接，电池的正极与负载的输入端连接，第四开关元件的输入端与地连接，因此，第四开关元件、电池以及负载形成一个回路。
进一步地，当第五电阻的第二端连接电源的正极和负载的输入端连接，且电源的负极连接时，开关单元的使能端接入的电压经过第三电阻，能够使得流入到第三开关元件的使能端的电流控制第三开关元件截止，且第三开关元件的输入端与第四开关元件的使能端连接，能够控制第四开关元件导通，这样第四开关元件、电池以及负载形成的回路导通，第四开关元件的导通电阻很小，使得电池向负载的电源轨上没有压降或者压降小于一个二极管的正向导通电压，不会消耗过多电池的电源电压，进而使得电池能够正常向负载供电。
当第五电阻的第二端连接电源的正极和负载的输入端连接，且电源的负极连接时，开关单元的使能端接入的电压经过第三电阻，能够使得流入到第三开关元件的使能端的电流控制第三开关元件导通，且第三开关元件的输入端与第四开关元件的使能端连接，能够控制第四开关元件截止，这样第四开关元件、电池以及负载形成的回路截止，此时负载端的反向电流无法流向电池，进而负载端无法向电池反向充电，保护电池且延长电池的寿命。
进一步地，本实施例中第三开关元件和第四开关元件可包括多种，本实施例对此不做限定。可选地，所述第三开关元件和所述第四开关元件为NPN型三极管。为了便于说明，本实施例图6中第三开关元件和第四开关元件皆以NPN型三极管进行示意。
具体地，本实施例中第三开关元件的使能端可为第一NPN型三极管的基极，第三开关元件的输入端可为第一NPN型三极管的集电极，其集电极分别与第五电阻和第四开关元件的基极连接，第五电阻还与电池的正极连接，第三开关元件的输出端可为第一NPN型三极管的发射极，其发射极用于与电池的负极连接。且第四开关元件的使能端可为第二NPN型三极管的基极，第四开关元件的输入端可为第二NPN型三极管的集电极，其集电极与地连接，第四开关元件的输出端可为第二NPN型三极管的发射极，其发射极用于与电池的负极连接，电池的正极与负载的输入端连接。
当开关单元的使能端接地或悬空时，第一NPN型三极管的基极电压为0，第一NPN型三极管的发射极电压为0，第一NPN型三极管截止，第二NPN型三极管的基极电压等于电池的电源电压经过第五电阻的分压，第二NPN型三极管的发射极电压为0，第二NPN型三极管导通，这样第二NPN型三极管、电池以及负载形成的回路导通，且第二NPN型三极管从发射极到集电极之间的压降小于一个二极管的正向导通电压，因此，电池不会有过多的损耗，能够向负载正常供电。
当开关单元的使能端接入高于电池的电源电压(如接入到其它电源正极)时，第一NPN型三极管的基极电压等于经过第三电阻分压得到电压，第一NPN型三极管的发射极电压为0，第一NPN型三极管导通，使得NPN型三极管的集电极输出低电平，进而第二NPN型三极管的基极为低电平，第二NPN型三极管的发射极为0，第二NPN型三极管截止，这样第二NPN型三极管、电池以及负载形成的回路截止，电池会停止向负载供电，且负载端也无法向电池反向充电。
图7为本实用新型提供的电池组件的结构示意图，如图7所示，本实施例的电池组件包括：电池11以及如上所述的负载开关电路12。
本实施例的电池组件包括负载开关电路12，可以用于执行本实用新型上述负载开关电路12各实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图8为本实用新型提供的多电源系统的结构示意图，如图8所示，本实施例的多电源系统包括：多个如上所述的电池组件10、模数转换器20以及控制器30。
其中，各电池组件10中电池的正极分别与所述模数转换器20的输入端连接，所述模数转换器20的输出端与所述控制器30的输入端连接，所述控制器30的输出端与负载的开关使能端连接。所述控制器30用于比较各电池组件10的电源电压，以选择出所述负载的电源电压。
具体地，本实施例中模数转换器20与各电池组件10中的电池连接，控制器30通过与模数转换器20的连接，使得控制器30能够获取到各电池的电源电压，再根据负载所需的电源电压，控制器30比较各电池组件10的电源电压，从而选择出负载需求的电源电压，再分别向负载的开关使能端和电池组件端发送相应的指令，使得满足负载需求的电池组件能够向负载充电。且本实施例中还可通过数字解码器和多路模拟器芯片来进行其中一个电池组件10与负载端的导通，以便从各电池组件10中确定出能够向负载供电的电源电压，从而节省控制器30的资源，实现各电池组件中电池通道的自动切换。
本实施例的多电源系统包括多个电池组件10，且任一电池组件10中皆包括负载开关电路，可以用于执行本实用新型上述负载开关电路各实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。