电源电路及其供电方法与流程

1.本技术涉及电源技术领域，具体涉及一种电源电路及其供电方法。


背景技术：

2.传统技术方案的电源电路中内部供电与外部供电的切换方式，大多数需要通过具有控制算法的控制模块检测外部供电的电压信息，然后再根据控制模块的判断结果切换内部供电与外部供电，但是，该种切换方式比较繁琐，需要占用控制资源，且实现内外部供电切换的电路拓扑结构过于复杂。


技术实现要素：

3.本技术提供一种电源电路及其供电方法，以缓解电源电路中内外部供电切换的拓扑结构复杂的技术问题。
4.第一方面，本技术提供一种电源电路，其包括外部直流供电模块100、内部直流供电模块200、升压输出模块300以及逻辑控制模块400，外部直流供电模块100用于输出第一直流电压；内部直流供电模块200用于输出第二直流电压；升压输出模块300的输入端与内部直流供电模块200的输出端电性连接，升压输出模块300的输出端与外部直流供电模块100的输出端电性连接；逻辑控制模块400与外部直流供电模块100的输出端、内部直流供电模块200的输出端以及升压输出模块300的使能端电性连接，用于根据第一直流电压与第二直流电压的电平逻辑运算结果，控制电源电路择一输出第一直流电压或者经升压输出模块300升压后的第二直流电压，且外部直流供电模块100的供电优先级高于内部直流供电模块200的供电优先级。
5.在其中一些实施方式中，逻辑控制模块400包括与非门u1，与非门u1的第一逻辑输入端与与非门u1的电源正端、内部直流供电模块200的输出端电性连接，与非门u1的第二逻辑输入端与外部直流供电模块100的输出端电性连接，与非门u1的输出端与升压输出模块300的使能端电性连接；其中，与非门u1输出逻辑高电位时，升压输出模块300处于工作状态，内部直流供电模块200处于供电状态；与非门u1输出逻辑低电位时，升压输出模块300处于停止状态，外部直流供电模块100处于供电状态。
6.在其中一些实施方式中，升压输出模块300包括升压芯片u2，升压芯片u2的升压整流控制端与升压芯片u2的电源正端、内部直流供电模块200的输出端电性连接，升压芯片u2的使能端与与非门u1的输出端电性连接，升压芯片u2的电源负端接地，升压芯片u2的输出端与升压芯片u2的反馈端、外部直流供电模块100的输出端电性连接。
7.在其中一些实施方式中，升压输出模块300还包括第一蓄能电容c3，第一蓄能电容c3的一端与升压芯片u2的输出端电性连接，第一蓄能电容c3的另一端接地，用于在外部直流供电模块100至内部直流供电模块200的供电切换过程中维持电源电路的稳压输出。
8.在其中一些实施方式中，升压输出模块300还包括第一电阻r2、第二电阻r4、第二蓄能电容c4、输出电容c5、第一输入电容c6、第二输入电容c7、第三输入电容c8以及输入电
感l1，第一电阻r2的一端与升压芯片u2的输出端电性连接，第一电阻r2的另一端与升压芯片u2的反馈端电性连接；第二电阻r4的一端与升压芯片u2的反馈端电性连接，第二电阻r4的另一端接地；第二蓄能电容c4的一端与升压芯片u2的输出端电性连接，第二蓄能电容c4的另一端接地；输出电容c5的一端与升压芯片u2的输出端电性连接，输出电容c5的另一端接地；第一输入电容c6的一端与升压芯片u2的电源正端电性连接，第一输入电容c6的另一端接地；第二输入电容c7的一端与升压芯片u2的电源正端电性连接，第二输入电容c7的另一端接地；第三输入电容c8的一端与升压芯片u2的电源正端电性连接，第三输入电容c8的另一端接地；输入电感l1的一端与内部直流供电模块200的输出端电性连接，输入电感l1的另一端与升压芯片u2的升压整流控制端电性连接。
9.在其中一些实施方式中，外部直流供电模块100包括通用串行总线接口，通用串行总线接口的电源正管脚与升压输出模块300的输出端电性连接，通用串行总线接口的电源负管脚接地。
10.在其中一些实施方式中，内部直流供电模块200包括至少一节干电池。
11.第二方面，本技术提供一种电源电路的供电方法，其包括：配置外部直流供电模块100、内部直流供电模块200于电源电路，外部直流供电模块100用于输出第一直流电压，内部直流供电模块200用于输出第二直流电压；电性连接升压输出模块300的输入端与内部直流供电模块200的输出端，且电性连接升压输出模块300的输出端与外部直流供电模块100的输出端；以及电性连接逻辑控制模块400与外部直流供电模块100的输出端、内部直流供电模块200的输出端以及升压输出模块300的使能端，以根据第一直流电压与第二直流电压的电平逻辑运算结果，控制电源电路择一输出第一直流电压或者经升压输出模块300升压后的第二直流电压，且构造外部直流供电模块100的供电优先级高于内部直流供电模块200的供电优先级。
12.在其中一些实施方式中，供电方法还包括：配置逻辑控制模块400为与非门u1，与非门u1的第一逻辑输入端与与非门u1的电源正端、内部直流供电模块200的输出端电性连接，与非门u1的第二逻辑输入端与外部直流供电模块100的输出端电性连接，与非门u1的输出端与升压输出模块300的使能端电性连接；响应于与非门u1输出逻辑高电位时，与非门u1控制升压输出模块300处于工作状态，电源电路输出经升压输出模块300升压后的第二直流电压；或者响应于与非门u1输出逻辑低电位时，与非门u1控制升压输出模块300处于停止状态，电源电路输出第一直流电压。
13.在其中一些实施方式中，供电方法还包括：电性连接第一蓄能电容c3于升压输出模块300的输出端；于外部直流供电模块100至内部直流供电模块200的供电切换过程中，第一蓄能电容c3输出电能以维持电源电路的稳压输出。
14.本技术提供的电源电路及其供电方法，通过逻辑控制模块400可以逻辑控制电源电路直接输出第一直流电压，或者当外部直流供电模块100无输出时，逻辑控制电源电路输出经升压输出模块300升压后的第二直流电压，这种逻辑硬件直接切换内外部供电的技术方案，简化了内外部供电切换的电路拓扑结构，且提高了切换的可靠性；同时，也节省了单片机资源和开关器件的使用，有利于电源电路的成本降低和小型化。
附图说明
15.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其它有益效果显而易见。
16.图1为本技术实施例提供的电源电路的结构示意图。
17.图2为本技术实施例提供的电源电路的电路原理图。
18.图3为本技术实施例提供的与非门的真值示意图。
19.图4为本技术实施例提供的电源电路的供电方法的流程示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域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，都属于本技术保护的范围。
21.请参阅图1至图4，如图1所示，本实施例提供了一种电源电路，其包括外部直流供电模块100、内部直流供电模块200、升压输出模块300以及逻辑控制模块400，外部直流供电模块100用于输出第一直流电压；内部直流供电模块200用于输出第二直流电压；升压输出模块300的输入端与内部直流供电模块200的输出端电性连接，升压输出模块300的输出端与外部直流供电模块100的输出端电性连接；逻辑控制模块400与外部直流供电模块100的输出端、内部直流供电模块200的输出端以及升压输出模块300的使能端电性连接，用于根据第一直流电压与第二直流电压的电平逻辑运算结果，控制电源电路择一输出第一直流电压或者经升压输出模块300升压后的第二直流电压，且外部直流供电模块100的供电优先级高于内部直流供电模块200的供电优先级。
22.可以理解的是，本实施例提供的电源电路，通过逻辑控制模块400可以逻辑控制电源电路直接输出第一直流电压，或者当外部直流供电模块100无输出时，逻辑控制电源电路输出经升压输出模块300升压后的第二直流电压，这种逻辑硬件直接切换内外部供电的技术方案，简化了内外部供电切换的电路拓扑结构，且提高了切换的可靠性；同时，也节省了单片机资源和开关器件的使用，有利于电源电路的成本降低和小型化。
23.需要进行说明的是，第一直流电压可以高于第二直流电压。第一直流电压可以等于升压后的第二直流电压。
24.如图2和图3所示，在其中一个实施例中，逻辑控制模块400包括与非门u1，与非门u1的第一逻辑输入端a与与非门u1的电源正端、内部直流供电模块200的输出端电性连接，与非门u1的第二逻辑输入端b与外部直流供电模块100的输出端电性连接，与非门u1的输出端y与升压输出模块300的使能端电性连接；其中，与非门u1输出逻辑高电位时，升压输出模块300处于工作状态，内部直流供电模块200处于供电状态；与非门u1输出逻辑低电位时，升压输出模块300处于停止状态，外部直流供电模块100处于供电状态。
25.需要进行说明的是，第一逻辑输入端a的电位为逻辑低电位“0”，第二逻辑输入端b的电位为逻辑低电位“0”，此时，与非门u1的输出端y的电位为逻辑高电位“1”。第一逻辑输入端a的电位为逻辑低电位“0”，第二逻辑输入端b的电位为逻辑高电位“1”，此时，与非门u1的输出端y的电位为逻辑高电位“1”。第一逻辑输入端a的电位为逻辑高电位“1”，第二逻辑
输入端b的电位为逻辑低电位“0”，此时，与非门u1的输出端y的电位为逻辑高电位“1”。第一逻辑输入端a的电位为逻辑高电位“1”，第二逻辑输入端b的电位为逻辑高电位“1”，此时，与非门u1的输出端y的电位为逻辑低电位“0”。
26.需要进行说明的是，该与非门u1的型号可以但不限于为nl17sz00dft2g，也可以为具有与该与非门u1相同功能的其他与非运算器件或者与非运算电路。
27.在其中一个实施例中，逻辑控制模块400还可以包括第三电阻r1，第三电阻r1的一端与第二逻辑输入端b电性连接，第三电阻r1的另一端接地。可以理解的是，该第三电路可以对第二逻辑输入端b的电位进行分压，以便第二逻辑输入端b的可接受电压能够适应外部直流供电模块100的输出电压。
28.在其中一个实施例中，升压输出模块300包括升压芯片u2，升压芯片u2的升压整流控制端与升压芯片u2的电源正端、内部直流供电模块200的输出端电性连接，升压芯片u2的使能端与与非门u1的输出端y电性连接，升压芯片u2的电源负端接地，升压芯片u2的输出端与升压芯片u2的反馈端、外部直流供电模块100的输出端电性连接。
29.需要进行说明的是，该升压芯片u2的型号可以但不限于为sgm6603
‑
adjyn6g/tr，其输入电压范围为0.9v ~ 5.5v，3.3v升压至5v时输出电流高达500ma。在3.3v输出电压下静态电流可以为30μa，工作效率高达90%以上，6v输出电压箝位功能，无需外置mosfet及肖特基二极管，并具有防倒灌功能。其固定输出电压可以但不限于为3.3v、5.0v以及多种可调输出电压。其可以广泛应用在基于干电池供电的便携设备及锂电池供电usb otg 5v输出应用。其工作温度范围可以达到工业标准
‑
40度到+85度。当然，该升压芯片u2也可以为具有与该升压芯片u2相同功能的其他升压器件或者升压电路。
30.在其中一个实施例中，升压输出模块300还包括第一蓄能电容c3，第一蓄能电容c3的一端与升压芯片u2的输出端电性连接，第一蓄能电容c3的另一端接地，用于在外部直流供电模块100至内部直流供电模块200的供电切换过程中维持电源电路的稳压输出。
31.在其中一个实施例中，升压输出模块300还包括第一电阻r2、第二电阻r4、第二蓄能电容c4、输出电容c5、第一输入电容c6、第二输入电容c7、第三输入电容c8以及输入电感l1中的至少一个。其中，第一电阻r2的一端与升压芯片u2的输出端电性连接，第一电阻r2的另一端与升压芯片u2的反馈端电性连接。第二电阻r4的一端与升压芯片u2的反馈端电性连接，第二电阻r4的另一端接地。第二蓄能电容c4的一端与升压芯片u2的输出端电性连接，第二蓄能电容c4的另一端接地。输出电容c5的一端与升压芯片u2的输出端电性连接，输出电容c5的另一端接地。第一输入电容c6的一端与升压芯片u2的电源正端电性连接，第一输入电容c6的另一端接地。第二输入电容c7的一端与升压芯片u2的电源正端电性连接，第二输入电容c7的另一端接地。第三输入电容c8的一端与升压芯片u2的电源正端电性连接，第三输入电容c8的另一端接地。输入电感l1的一端与内部直流供电模块200的输出端电性连接，输入电感l1的另一端与升压芯片u2的升压整流控制端电性连接。
32.在其中一个实施例中，外部直流供电模块100包括通用串行总线接口，通用串行总线接口的电源正管脚与升压输出模块300的输出端电性连接，通用串行总线接口的电源负管脚接地。
33.其中，通用串行总线接口可以为type
‑
c端口j1。
34.在其中一个实施例中，外部直流供电模块100还可以包括第一滤波电容c1和第二
滤波电容c2，第一滤波电容c1的一端与通用串行总线接口的电源正管脚电性连接，第一滤波电容c1的另一端接地，第二滤波电容c2的一端与通用串行总线接口的电源正管脚电性连接，第二滤波电容c2的另一端接地。
35.在其中一个实施例中，内部直流供电模块200包括至少一节干电池。至少一节干电池可以串联连接以提高输出电压，也可以进行并联连接以提高输出电流，还可以串并联混接以同时提高输出电压和输出电流。
36.在其中一个实施例中，内部直流供电模块200还可以包括干电池仓，该干电池仓可以用于承载至少一节干电池。
37.如图4所示，在其中一个实施例中，本实施例提供一种电源电路的供电方法，其包括以下步骤：步骤s10：配置外部直流供电模块100、内部直流供电模块200于电源电路，外部直流供电模块100用于输出第一直流电压，内部直流供电模块200用于输出第二直流电压。
38.步骤s20：电性连接升压输出模块300的输入端与内部直流供电模块200的输出端，且电性连接升压输出模块300的输出端与外部直流供电模块100的输出端。
39.以及步骤s30：电性连接逻辑控制模块400与外部直流供电模块100的输出端、内部直流供电模块200的输出端以及升压输出模块300的使能端，以根据第一直流电压与第二直流电压的电平逻辑运算结果，控制电源电路择一输出第一直流电压或者经升压输出模块300升压后的第二直流电压，且构造外部直流供电模块100的供电优先级高于内部直流供电模块200的供电优先级。
40.可以理解的是，本实施例提供的电源电路的供电方法，通过逻辑控制模块400可以逻辑控制电源电路直接输出第一直流电压，或者当外部直流供电模块100无输出时，逻辑控制电源电路输出经升压输出模块300升压后的第二直流电压，这种逻辑硬件直接切换内外部供电的技术方案，简化了内外部供电切换的电路拓扑结构，且提高了切换的可靠性；同时，也节省了单片机资源和开关器件的使用，有利于电源电路的成本降低和小型化。
41.在其中一个实施例中，供电方法还包括：配置逻辑控制模块400为与非门u1，与非门u1的第一逻辑输入端a与与非门u1的电源正端、内部直流供电模块200的输出端电性连接，与非门u1的第二逻辑输入端b与外部直流供电模块100的输出端电性连接，与非门u1的输出端y与升压输出模块300的使能端电性连接；响应于与非门u1输出逻辑高电位时，与非门u1控制升压输出模块300处于工作状态，电源电路输出经升压输出模块300升压后的第二直流电压；或者响应于与非门u1输出逻辑低电位时，与非门u1控制升压输出模块300处于停止状态，电源电路输出第一直流电压。
42.在其中一个实施例中，供电方法还包括：电性连接第一蓄能电容c3于升压输出模块300的输出端；于外部直流供电模块100至内部直流供电模块200的供电切换过程中，第一蓄能电容c3输出电能以维持电源电路的稳压输出。
43.综上所述，上述实施例提供的电源电路或者其供电方法可以具有以下三种工作状态：第一种工作状态：内部直流供电模块进行供电，其工作过程具体如下：干电池仓j2安装上两节干电池（干电池可为常见的aa电池或aaa电池），干电池仓的连接方式为串联，单节干电池释放大多数容量时电压在1.2
‑
1.5v范围内，两节干电池串
联后输出的有效电压在2.4
‑
3v之间，即此电压为图2中的vcc。逻辑器件与非门u1的引脚5与vcc相连，与非门u1得到供电后工作开始即进行逻辑判断，与非门u1的引脚2与vcc相连，得与非门u1的引脚2为高电平，即与非门u1的第一逻辑输入端a的逻辑电平为高电平“1”，与非门u1的引脚1与100kω的第三电阻r1相连，第三电阻r1的另外一端接地，得与非门u1的引脚1即第二逻辑输入端b的逻辑电平为低电平“0”，由图3所示与非门的真值表得与非门u1的输出端y即其引脚4为高电平“1”。升压芯片u2的引脚3为其使能脚或者使能端，升压芯片u2的引脚3与与非门u1的引脚4相连，升压芯片u2的引脚3得高电平，升压芯片u2开始工作，升压芯片u2的引脚5输出5v直流电压vdd，供给后级电路使用。
44.第二种工作状态：干电池供电时接入外部供电的情况，其工作过程具体如下：承第一种工作状态之后，接下来type
‑
c端口j1接入5v直流电压的外部供电，外部供电经过第一滤波电容、第二滤波电容滤波后接入与非门u1的引脚1，u1的引脚1的电平由低电平变为高电平，即与非门u1的第二逻辑输入端b的逻辑电平为高电平“1”，与非门u1的第一逻辑输入端a的逻辑电平为高电平“1”，由图3所示与非门的真值表得与非门u1的输出端y即引脚4的逻辑电平变为低电平“0”。即升压芯片u2的引脚3的电平变为低电平，升压芯片u2关断，由升压芯片u2升压得到的5v直流电压vdd消失。又因外部供电与5v直流电压vdd也相连，此时，由外部供电维持5v直流电压vdd的存在。升压芯片u2关断后不再使用干电池的电量，保证有外部供电的情况下不消耗干电池的能量，延长了内部干电池的续航能力。
45.第三种工作状态：干电池供电时接入外部供电后再去除外部供电的情况，其工作过程具体如下：承第二种工作状态之后，接下来type
‑
c端口j1去除5v电压的外部供电，与非门u1的引脚1的电平由高电平变为低电平，即与非门u1的第二逻辑输入端b的逻辑电平变为低电平“0”，与非门u1的第一逻辑输入端a的逻辑电平为高电平“1”，由图3所示与非门的真值表得与非门u1的输出端y即其引脚4变为高电平“1”。即升压芯片u2的引脚3的电平变为高电平，升压芯片u2开启，升压芯片u2的开启时间由其数据手册得知在300us左右，为防止在升压芯片u2开启时间内5v直流电压vdd的跌落，此段时间内5v直流电压vdd由第一蓄能电容c3和第二蓄能电容c4中的至少一个维持供应，待升压芯片u2完全开启后接续提供5v直流电压vdd的供电。
46.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
47.以上对本技术实施例所提供的电源电路及其供电方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的技术方案及其核心思想；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技术各实施例的技术方案的范围。