单通道多电压电源复用系统及方法与流程

本发明涉及电源输入技术，尤其涉及一种单通道多电压电源复用系统及方法。

背景技术

usbtype-c接口是支持usb接口双面插入的接口，正式解决了“usb永远插不准”的世界性难题，并且支持大电流和大电压充电，扩展能力强。因此在网络产品的设计中，采用usbtype-c接口进行供电将是一个发展趋势。而采用usbtype-c接口进行供电的网络产品会存在这样的场景:网络产品内部的不同功能模块对应需要不同的启动电压，而需要先启动部分功能模块再启动其他的功能模块，这就需要一个电源复用开关或方案来选择不同的输入电压给到网络产品的不同模块。

现有的电源复用开关，主要是集成芯片，例如德州仪器公司的tps2102、tps2115a和tps22933等芯片。这类集成芯片一般有两路或者三路输入端，一路或两路控制信号端，一路输出端。如图1所示，为现有的具有两路输入端、一路控制信号端以及一路输出端的电源复用开关，其工作原理为：根据控制信号控制开关选择接通第一输入端或第二输入端，以使得输出端的电压为第一输入端的输入电压或第二端的输入电压。

但上述电源复用开关主要是应用在多通道多电压的电源复用的产品中，并不适用于上述网络产品；而目前还没有为实现上述采用usbtype-c接口进行供电的网络产品的应用需求设置有专门的电源复用方案。

技术实现要素：

本发明实施例提出了一种单通道多电压电源复用系统及方法，通过控制单通道输入不同的电压供给电源复用装置的不同的工作模块，以实现只有一条电源输入通道而需要先后供给两种工作电压的网络产品的正常工作，方案简单。

本发明一实施例提供了一种单通道多电压电源复用系统，所述单通道多电压电源复用系统包括：

电源适配器和电源复用装置，所述电源适配器用于通过usbtype-c接口与所述电源复用装置连接，以给所述电源复用装置供电；

所述电源适配器包括电压转化模块和电压控制模块，所述电压转化模块和所述电压控制模块连接，以根据所述电压控制模块的控制信号输出相应的电压给所述电源复用装置；

所述电源复用装置包括第一工作模块、工作控制模块、第二工作模块和复用开关；

所述第一工作模块和所述工作控制模块连接；所述复用开关包括输入端、输出端和控制端，所述复用开关的输入端与所述电源适配器连接，所述复用开关的输出端与所述第二工作模块连接，所述复用开关的控制端与所述工作控制模块连接；

所述复用开关的初始状态为输入端与输出端断开，所述工作控制模块用于与所述电压控制模块进行通信协商，以根据协商结果决定是否通过所述电压控制模块控制所述电压转化模块输出第二电压以及是否控制所述复用开关的输入端与输出端的导通；所述第一电压和第二电压不相等。

与现有技术相比，本发明实施例所述单通道多电压电源复用系统，通过在第二工作模块的电源输入端设置一复用开关，并在电源适配器中设置电压控制模块以及在电源复用装置中设置工作控制模块，使得将所述电源适配器和电源复用装置连接后，先输出第一电压以启动所述第一工作模块开始工作，而第二工作模块则不工作；直到所述工作控制模块和电压控制模块的建立通信连接进行通信协商，以控制所述电压转化模块输出第二电压并控制所述复用开关导通后，才使得所述第二工作模块开始工作，同时，所述第一工作模块也在第二电压下进行工作，以实现只有一条电源输入通道而需要先后供给两种工作电压的电源复用装置正常工作，电路结构简单，可靠性强。

进一步地，所述复用开关包括p沟道型场效应管和n沟道型效应管；所述p沟道型效应管的漏极为所述复用开关的输入端，所述p沟道型效应管的源极为所述复用开关的输出端，所述p沟道型效应管的栅极与所述n沟道型效应管的漏极连接，所述n沟道型效应管的源极接地，所述n沟道型效应管的栅极为所述复用开关的控制端。

进一步地，所述电压控制模块和工作控制模块均为微控制器芯片。

本发明另一实施例提供了一种实现单通道多电压电源复用的方法，所述实现单通道多电压电源复用的方法适用于上述所述的单通道多电压电源复用系统，所述方法包括以下步骤：

接通电源适配器和电源复用装置，所述电源适配器的电压转化模块和电压控制模块同时与所述第一工作模块和所述工作控制模块建立连接；

所述电压转化模块输出第一电压供给所述第一工作模块和工作控制模块以启动所述第一工作模块和工作控制模块；

当所述第一工作模块和工作控制模块启动后，所述工作控制模块和所述电压控制模块进行通信协商；

当所述工作控制模块和所述电压控制模块协商成功后，所述电压控制模块控制所述电压转化模块输出第二电压供给所述第一工作模块和工作控制模块以使所述第一工作模块和工作控制模块在第二电压下工作；

当预设的时刻到达时，所述工作控制模块发出控制信号给所述复用开关的控制端，以控制所述复用开关的输入端与输出端接通，使得所述第二工作模块在第二电压下进行工作。

进一步地，所述当预设的时刻到达时，所述工作控制模块发出控制信号给所述复用开关的控制端，以控制所述复用开关的输入端与输出端接通，使得所述第二工作模块在第二电压下进行工作，具体为：

当预设的时刻到达时，所述工作控制模块发出控制信号给所述复用开关的n沟道型效应管的栅极，使得所述n沟道型效应管的漏极和源极导通，此时所述p沟道型场效应管的栅极为低电平，所述p沟道型场效应管的漏极和源极导通，即所述复用开关的输入端与输出端接通，使得所述第二工作模块在第二电压下进行工作。

与现有技术相比，本发明实施例所述实现单通道多电压电源复用的方法，在接通电源适配器和电源复用装置后，输出第一电压给所述第一工作模块和工作控制模块，使所述第一工作模块开始工作，而工作控制模块则与所述电源适配器中的电压控制模块进行通信协商；当工作控制模块与所述电源适配器中的电压控制模块协商成功后，所述电压控制模块控制所述电压转化模块输出第二电压，并在预设的时刻到达时，所述工作控制模块控制所述复用开关导通，使得所述第一工作模块和第二工作模块在第二电压下进行工作，以实现只有一条电源输入通道而需要先后供给两种工作电压的电源复用装置正常工作。

附图说明

图1为现有的电源复用开关的结构示意图。

图2为本发明第一实施例提供的单通道多电压电源复用系统的结构示意图。

图3为本发明第一实施例所述的复用开关的结构示意图。

图4为本发明第二实施例提供的实现单通道多电压电源复用的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。另外，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参阅图2，为本发明第一实施例提供的单通道多电压电源复用系统的结构示意图，所述单通道多电压电源复用系统包括：

电源适配器100和电源复用装置200，所述电源适配器100用于通过usbtype-c接口与所述电源复用装置200连接，以给所述电源复用装置200供电。

所述电源适配器100包括电压转化模块101和电压控制模块102。所述电压转化模块102和所述电压控制模块101连接，以根据所述电压控制模块102的控制信号输出相应的电压给所述电源复用装置200。

所述电源复用装置200包括第一工作模块201、工作控制模块202、第二工作模块203和复用开关204。

所述第一工作模块201和所述工作控制模块202连接。所述复用开关204包括输入端、输出端和控制端，所述复用开关204的输入端与所述电源适配器100的电源输出端连接，所述复用开关204的输出端与所述第二工作模块203连接，所述复用开关204的控制端与所述工作控制模块202连接。

在本实施例中，所述复用开关204的初始状态为输入端与输出端断开，当所述电源适配器100接入所述电源复用装置200时，所述电压转化模块101输出第一电压供给所述第一工作模块201和工作控制模块202，同时所述工作控制模块202则与所述电压控制模块102进行通信协商，当所述工作控制模块202与所述电压控制模块102协商成功后，所述电压控制模块102则控制所述电压转化模块101输出第二电压；当预设的时刻到达时，所述工作控制模块202则输出一控制信号给所述复用开关204的控制端，以控制所述复用开关204的输入端与输出端导通，使得所述第一工作模块201和第二工作模块203在第二电压下工作。

在本实施例中，所述第一电压和第二电压不相等。

在本实施例中，所述电源适配器100通过usbtype-c接口与所述电源复用装置200连接。所述电源复用装置200即为采用usbtype-c接口进行供电的网络产品，所述电源复用装置200的第一工作模块201和第二工作模块203即为网络产品的两个功能模块。

请参阅图3，为本发明第一实施例所述的复用开关204的结构示意图。

所述复用开关204包括p沟道型场效应管2041和n沟道型效应管2042。所述p沟道型效应管2041的漏极d为所述复用开关204的输入端，所述p沟道型效应管2041的源极s为所述复用开关204的输出端，所述p沟道型效应管2041的栅极g与所述n沟道型效应管2042的漏极d连接，所述n沟道型效应管2041的源极s接地，所述n沟道型效应管2042的栅极g为所述复用开关204的控制端。

本发明实施例所述单通道多电压电源复用系统的具体工作过程如下：

当所述电源适配器100的电源输出端通过usbtype-c接入所述电源复用装置200的电源输入端时，所述电源适配器100默认输出第一电压给所述电源复用装置200，而所述复用开关204的初始状态为输入端与输出端断开，此时，第一电压仅传递给所述第一工作模块201和工作控制模块202，所述第一工作模块201和工作控制模块202在第一电压下启动并工作后，所述工作控制模块202则与所述电源适配器100中的电压控制模块102进行通信协商；当所述工作控制模块202与所述电压控制模块102协商成功之后，所述电压控制模块102则控制所述电压转化模块101输出第二电压供给所述第一工作模块201和工作控制模块202以使所述第一工作模块201和工作控制模块202继续在第二电压下工作；当预设的时刻到达时，所述工作控制模块202则发出一控制信号给所述复用开关204的控制端，即n沟道型效应管2042的栅极g，以使得所述n沟道型效应管2042的漏极d和源极s导通；此时所述p沟道型场效应管2041的栅极g为低电平，所述p沟道型场效应管2041的漏极d和源极s导通，即所述复用开关204的输入端与输出端接通，从而使得所述第一工作模块201和第二工作模块203均在第二电压下进行工作。

需要说明的是，在本实施例中，所述电压控制模块102和工作控制模块202均为微控制器芯片，其包括处理器和存储器，所述存储器中存储着用于通信协商以及操作控制的程序，所述处理器则用于执行相对应的程序。

在本实施例中，所述当所述工作控制模块202与所述电压控制模块102协商成功具体为：所述工作控制模块202接收到所述电压控制模块102发送过来的预设信号，同时所述电压控制模块102也接收到所述工作控制模块202发送过里的预设信号，则判定为所述工作控制模块202与所述电压控制模块102协商成功。

与现有技术相比，本发明实施例所述单通道多电压电源复用系统，通过在第二工作模块的电源输入端设置一复用开关，并在电源适配器中设置电压控制模块以及在电源复用装置中设置工作控制模块，使得将所述电源适配器和电源复用装置连接后，先输出第一电压以启动所述第一工作模块开始工作，而第二工作模块则不工作；直到所述工作控制模块和电压控制模块的建立通信连接并实现通信协商成功后，所述电压控制模块控制所述电压转化模块输出第二电压，而所述工作控制模块控制所述复用开关导通，才使得所述第二工作模块开始工作，同时，所述第一工作模块也在第二电压下进行工作，以实现只有一条电源输入通道而需要先后供给两种工作电压的电源复用装置正常工作，电路结构简单，可靠性强。

请参阅图4，为本发明第二实施例提供的一种实现单通道多电压电源复用的方法的流程图。

所述实现单通道多电压电源复用的方法包括以下步骤：

s301、接通电源适配器和电源复用装置，使得所述电源适配器的电压转化模块和电压控制模块同时与所述第一工作模块和所述工作控制模块建立连接。

在本实施例中，所述复用开关的输入端和输出端的初始状态为断开。

s302、所述电压转化模块输出第一电压供给所述第一工作模块和工作控制模块以启动所述第一工作模块和工作控制模块。

s303、当所述第一工作模块和工作控制模块启动后，所述工作控制模块和所述电压控制模块进行通信协商。

在本实施例中，所述第一工作模块和工作控制模块在第一电压下启动后，所述工作控制模块和所述电压控制模块则开始建立通信连接，当所述工作控制模块接收到所述电压控制模块发送过来的预设信号，同时所述电压控制模块也接收到所述工作控制模块发送过里的预设信号，则判定所述工作控制模块和所述电压控制模块协商成功。

s304、当所述工作控制模块和所述电压控制模块协商成功后，所述电压控制模块控制所述电压转化模块输出第二电压供给所述第一工作模块和工作控制模块以使得所述第一工作模块和工作控制模块在第二电压下工作。

s305、当预设的时刻到达时，所述工作控制模块发送一控制信号给所述复用开关的控制端，以控制所述复用开关的输入端与输出端接通，使得所述第二工作模块也在第二电压下进行工作。

在本实施例中，当预设的时刻到达时，所述工作控制模块发送一控制信号给所述复用开关的控制端，即发送一控制信号给所述n沟道型效应管的栅极，使得所述n沟道型效应管的漏极和源极导通，此时与n沟道型效应管的所述p沟道型场效应管的栅极为低电平，所述p沟道型场效应管的漏极和源极导通，即所述复用开关的输入端与输出端接通，使得所述第二工作模块也在第二电压下进行工作。

与现有技术相比，本发明实施例所述实现单通道多电压电源复用的方法，在接通电源适配器和电源复用装置后，输出第一电压给所述第一工作模块和工作控制模块，使所述第一工作模块开始工作，而工作控制模块则与所述电源适配器中的电压控制模块进行通信协商；当工作控制模块与所述电源适配器中的电压控制模块协商成功后，所述电压控制模块控制所述电压转化模块输出第二电压，在预设的时刻到达时，所述工作控制模块则控制所述复用开关导通，使得所述第一工作模块和第二工作模块均在第二电压下进行工作，以实现只有一条电源输入通道而需要先后供给两种工作电压的电源复用装置正常工作，可靠性强。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。