專利名稱：一種電源切換裝置的制作方法
技術領域：
—種電源切換裝置技術領域[0001 ] 本實用新型涉及供電領域，更具體地說，涉及一種電源切換裝置。
背景技術：
[0002]目前，市場上的醫(yī)療設備都帶有雙電源供電功能，即支持外接交流電源和電池進行供電，交流電經過AC/DC電源模塊或者交流適配器變換為DC電源，該DC電源電壓一般略大于電池最大電壓，因此DC電源既可以給電池充電，又可以給整機系統(tǒng)供電。當使用DC電源供電時，內部電池不供電。目前，醫(yī)療設備在使用DC電源和電池供電時，均采用二極管進行兩者之間的切換，該切換方法存在以下缺陷:由于二極管發(fā)熱大，加大整機內部溫升，增加了系統(tǒng)的熱設計的難度；當設備的功率較大時，例如:需要持續(xù)3A或4A的供電電流時， 二極管將會發(fā)熱過大，需要給二級管安裝散熱片，增大了系統(tǒng)的體積和成本。實用新型內容[0003]本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述熱設計難度較大、系統(tǒng)的體積較大、成本較高的缺陷，提供一種熱設計難度較小、系統(tǒng)的體積較小、成本較低的電源切換裝置。[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種電源切換裝置，包括第一供電單元和第二供電單元，所述第一供電單元包括第一電源和第一開關，所述第二供電單元包括第二電源和第二開關，所述第一電源和第二電源分別通過所述第一開關和第二開關與負載連接；還包括用于檢測所述第一供電單元中第一節(jié)點或第二節(jié)點的電流或電壓并依據檢測到的值控制所述第一開關或第二開關導通或截止的檢測控制單元。[0005]在本實用新型所述的電源切換裝置中，所述第一電源為DC電源或電池，所述第二電源為電池或DC電源。[0006]在本實用新型所述的電源切換裝置中，所述DC電源的電壓大于所述電池的電壓。[0007]在本實用新型所述的電源切換裝置中，所述第一開關為第一 MOS管，所述第二開關為第二 MOS管；所述第一 MOS管的漏極與所述DC電源的輸出端連接，柵極與所述檢測控制單元的一輸出端連接，源極經過所述第一節(jié)點分別與所述檢測控制單元的一輸入端和負載連接；所述第二 MOS管的漏極與所述電源的正極連接，柵極與所述檢測控制單元的另一輸出端連接，源極與所述負載連接，其還經過所述第二節(jié)點與所述檢測控制單元的另一輸入端連接，所述第一節(jié)點和第二節(jié)點短接。[0008]在本實用新型所述的電源切換裝置中，所述第一供電單元還包括設置在所述第一節(jié)點和第二節(jié)點之間的第一電阻。[0009]在本實用新型所述的電源切換裝置中，所述第一供電單元還包括第三MOS管，所述第三MOS管的柵極與所述檢測控制單元的一輸出端連接，源極經過所述第二節(jié)點與所述檢測控制單元的另一輸入端連接，漏極與所述負載連接。[0010]在本實用新型所·述的電源切換裝置中，所述第一供電單元還包括第二電阻和第二電容，所述第二電阻并接在所述第一 MOS管的柵極和源極之間，所述第二電容并接在所述第二 MOS管的柵極和源極之間。 在本實用新型所述的電源切換裝置中，所述第一供電單元還包括第一電容和第三電阻，所述第一電容與所述第二電阻并聯(lián)，所述第三電阻與所述第二電容并聯(lián)。在本實用新型所述的電源切換裝置中，所述第一 MOS管、第二 MOS管和第三MOS管同為帶有寄生二極管的P溝道MOS管。在本實用新型所述的電源切換裝置中，所述DC電源是由交流電通過內置或外置的AC/DC電源模塊或交流適配器轉換得到。實施本實用新型的電源切換裝置，具有以下有益效果:由于第一供電單元包括第一電源和第一開關，第二供電單元包括第二電源和第二開關，第一電源和第二電源分別通過第一開關和第二開關與負載連接；檢測控制單元通過檢測第一供電單元中第一節(jié)點或第二節(jié)點的電 流或電壓并依據檢測到的值控制第一開關或第二開關導通或截止，從而實現第一電源和第二電源之間的切換，此外，由于第一開關和第二開關的功耗較小，采用自然散熱即可，減小了系統(tǒng)體積，降低了成本，同時由于第一開關和第二開關的導通電阻小，其功耗較小，對系統(tǒng)的熱設計可以忽略不計，降低了系統(tǒng)的設計難度；所以其電池續(xù)航能力較好、熱設計難度較小、系統(tǒng)的體積較小、成本較低。

圖1是本實用新型電源切換裝置在第一實施例中的結構示意圖；圖2是所述第一實施例中電源切換裝置的電路原理示意圖；圖3是第二實施例中電源切換裝置的電路原理示意圖。
具體實施方式
為了便于本領域的普通技術人員能夠理解并實施本實用新型，下面將結合附圖對本實用新型實施例作進一步說明。在第一實施例中，電源切換裝置的結構示意圖如圖1所示。圖1中，該電源切換裝置包括第一供電單元01、第二供電單元02和檢測控制單元03 ;其中，第一供電單元01包括第一電源和第一開關，第二供電單兀02包括第二電源和第二開關,第一電源和第二電源分別通過第一開關和第二開關與負載連接；檢測控制單元03用于檢測第一供電單元01中第一節(jié)點或第二節(jié)點(請參見圖2中的1、2)的電流或電壓并依據檢測到的值控制第一開關或第二開關導通或截止。本第一實施例中，第一電源為DC電源，第二電源為電池，且DC電源的電壓大于電池的電壓。值得一提的是，本第一實施例中，電源切換裝置不包括負載，為了方便描述，顧將負載也畫在了圖中。圖2是本第一實施例電源切換裝置的電路原理示意圖，圖2中，第一開關為第一MOS管Ql，第二開關為第二 MOS管Q2 ;第一 MOS管Ql的漏極D與DC電源的輸出端連接(即與DC電源的正極連接)，其柵極G與檢測控制單元03的一輸出端連接，其源極S經過第一節(jié)點I分別與檢測控制單元03的一輸入端和負載連接。第二供電單元02還包括第二 MOS管Q2，第二 MOS管Q2的漏極D與電源Battery的正極連接，其柵極G與檢測控制單元03的另一輸出端連接，其源極S與負載連接，第二 MOS管Q2的源極S還經過第二節(jié)點2與檢測控制單元03的另一輸入端連接。第一供電單元01還包括設置在第一節(jié)點I和第二節(jié)點2 之間的第一電阻Rl。[0021]本第一實施例中，第一供電單兀01還包括第二電阻R2、第三電阻R3、第一電容Cl 和第二電容C2 ;其中，第二電阻R2并接在第一 MOS管Ql的柵極G和源極S之間，第二電容 C2并接在第二 MOS管Q2的柵極G和源極S之間，第一電容Cl與第二電阻R2并聯(lián)，第三電阻R3與第二電容C2并聯(lián)。第二電阻R2、第三電阻R3、第一電容Cl和第二電容C2對電路起防護作用，可根據實際情況，將第二電阻R2或/和第三電阻R3的阻值進行調整，或者不需要接入第二電阻R2或/和第三電阻R3 ;當然，可根據實際情況，將第一電容Cl和第二電容C2的容值進行調整，或者不需要接入第一電容Cl和第二電容C2。也即根據實際需要，可選擇相應的電阻或電容對電路進行防護。值得一提的是，第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2 同為帶有寄生二極管的P溝道MOS管。當然，在本第一實施例的另外一些情況下，第一 MOS 管Ql和第二 MOS管Q2也可以同為帶有寄生二極管的N溝道MOS管，當然這時應將DC電源和電池的負極分別與第一 MOS管的漏極D和第二 MOS管的漏極D連接。[0022]本第一實施例中，DC電源的電壓大于電池Battery的電壓。DC電源是由交流電通過內置的AC/DC電源模塊或交流適配器轉換得到。本第一實施例中，AC/DC電源模塊或交流適配器設置在設備內部，不需要DC電源熱插拔控制功能。在具體實施時，檢測控制單元03 為電流傳感器件，用于檢測第一節(jié)點I或第二節(jié)點2的電流，并通過計算將電流轉換第一節(jié)點I和第二節(jié)點2之間的電壓差值(也即第一電阻Rl兩端的電壓)，并依據電壓差值可得出第一節(jié)點I的電壓Ul和第二節(jié)點2的電壓U2之間的大小關系。[0023]當設備未接入DC電源時(即未接入交流電時)，檢測控制單元03檢測第一節(jié)點I或第二節(jié)點2的電流并通過計算后得到U2>U1，這時，檢測控制單元03控制使第一 MOS管Ql 截止，并使第二 MOS管Q2導通,V_out由電池Battery供電,也即負載通過電池Battery供電。當設備未接入電池Battery且接入DC電源時(即接入交流電時),通過檢測得到U1>U2, 檢測控制單元03控制使第二 MOS管Q2截止，并使第一 MOS管Ql導通，這時V_out由DC電源供電。當設備接入DC電源和電池Battery時，通過檢測得到U1>U2，也即檢測控制單元 03檢測到DC電源接入，控制使第二 MOS管Q2截止，并使第一 MOS管Ql導通，這時，V_out 由DC電源供電。DC電源和電池Battery均接入時，如果交流電突然斷開，由于第二 MOS管 Q2帶有一個寄生二極管，在交流電突然斷開的瞬間，電池Battery通過第二 MOS管Q2的寄生二極管給負載供電，接著檢測控制單元03通過檢測得到U2>U1，斷定DC電源斷開，檢測控制單元03控制使第一 MOS管Ql截止，并使第二 MOS管Q2導通，由于第二 MOS管Q2的寄生二極管的阻抗高于第二 MOS管Q2導通時的導通阻抗，此時電池Battery通過第二 MOS管 Q2向負載供電(不通過第二 MOS管Q2的寄生二極管)。當DC電源和電池Battery均接入時,如果電池Battery突然斷開，這時系統(tǒng)不動作，繼續(xù)保持V_out (負載)由DC電源供電。 當電池Battery供電時，如果DC電源突然接入，此時DC電源通過第一 MOS管Ql的寄生二極管輸出，由于第一MOS管Ql的寄生二極管輸出的DC電源的電壓高于電Battery電壓，即 U1>U2,此時V_out由DC電源的通過第一 MOS管Ql的寄生二極管供電，當檢測控制單元03 檢測到DC電源供電時，控制使第二 MOS管Q2截止，并使第一 MOS管Ql導通，V_out由DC電源供電(不通過第一 MOS管Ql的寄生二極管)。當DC電源供電時，突然接入電池Battery， 此時系統(tǒng)不動作，繼續(xù)保持V_out由DC電源供電。[0024]本第一實施例中，通過控制第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2的通斷實現了雙電源切換，根據實際中不同功能的需求，其設計可進行相應調整。本第一實施例較適合DC電源是在設備內部由交流電通過AC/DC電源模塊或交流適配器轉換過來，但不需要支持DC電源的熱插拔功能的情況。在本第一實施例的另外一些情況下，例如:當檢測控制單元03為帶AD的MCU或者其他能夠檢測電壓的器件時，這時第一節(jié)點I和第二節(jié)點2短接，檢測控制單元03只需檢測第一節(jié)點I或第二節(jié)點2的電壓值，并依據該電壓值得出是DC電源還是電池Battery供電，然后再進行具體的控制相應的MOS管截止還是導通。值得一提的是，在本第一實施例的一些情況下，上述DC電源和電池Battery的位置可互換。現有技術中，由于二極管的導通壓降隨電流的增大而增大，一般二極管的最大壓降可以達到0.75V(例如:MBR20100CT)，如果IA的持續(xù)電流，則在二極管上的功耗為
0.75W，這樣大大減小了電池續(xù)航能力，導致電池續(xù)航能力變差；本第一實施例中，由于第一MOS管Ql和第二MOS管Q2的導通電阻小，其功耗較小，所以對電池的續(xù)航能力影響較小，SP電池的續(xù)航能力較好。圖3是第二實施例中電源切換裝置的電路原理示意圖。第二實施例與第一實施例不同的是，第一供電 單元01還包括第三MOS管Q3，省去了第一電容Cl和第三電阻R3 ;第三MOS管Q3的柵極與檢測控制單元03的一輸出端連接，其源極S經過第二節(jié)點2與檢測控制單元03的另一輸入端連接，其漏極D與負載連接，第二電容C2并接在第三MOS管Q3的柵極G和源極S之間。值得一提的是，根據實際情況需要，第二電阻R2或/和第二電容C2的值可進行相應調整或者將其去掉。本第二實施例中，AC/DC電源模塊或交流適配器在設備的外部，DC電源是由交流電通過外置的AC/DC電源模塊或交流適配器轉換得到的。第三MOS管Q3也為帶有寄生二極管的P溝道MOS管。當然，在本第二實施例的另外一些情況下，第一 MOS管Q1、第二 MOS管Q2和第三MOS管Q3也可同為帶有寄生二極管的N溝道MOS管，當然這時應將DC電源和電池的負極分別與第一 MOS管的漏極D和第二 MOS管的漏極D連接。具體實施時，當設備未接入DC電源時(即未接入交流電時)，檢測控制單元03通過檢測第一節(jié)點I或第二節(jié)點2的電流并得出U2>U1，檢測控制單元03控制使第一 MOS管Ql和第三MOS管Q3截止，并使第二 MOS管Q2導通，這時V_out由電池Battery供電。當設備未接電池Battery且接入DC電源時(沒有插拔過程)，檢測控制單元03通過檢測第一節(jié)點I或第二節(jié)點2的電流并得出U1>U2，檢測控制單元03控制使第二 MOS管Q2截止，并使第一 MOS管Ql和第三MOS管Q3導通，這時V_out由DC電源供電。當設備未接電池Battery且接入DC電源(有插拔過程，突然插入DC電源)時，DC電源首先通過第一 MOS管Ql的寄生二極管導通，此時第二 MOS管Q2和第三MOS管Q3截止，V_out沒有輸出，檢測控制單元03檢測到DC電源輸入后，控制使第二 MOS管Q2截止，并使第一 MOS管Ql和第三MOS管Q3導通，V_out由DC電源供電；由于在插拔過程中，DC電源不是立即輸出到V_out，而是有延時，通過檢測控制單元03來控制使第一 MOS管Ql和第三MOS管Q3導通，相當于起到了緩沖作用，有效防止了熱插拔對負載的影響，所以支持電源熱插拔。當DC電源和電池Battery均接入時(沒有插拔過程)，檢測控制單元03檢測到DC電源接入，控制使第二 MOS管Q2截止，并使第一 MOS管Ql和第三MOS管Q3導通，V_out由DC電源Battery供電。DC電源和電池Battery均接入，當交流電突然斷開時，由于第二 MOS管Q2帶有一個寄生二極管,在交流電突然斷開瞬間，V_out由電池Battery通過第二 MOS管Q2的寄生二極管供電；接著檢測控制單元03檢測到DC電源斷開，控制使將第一 MOS管Ql和第三MOS管Q3截止，并使第二MOS管Q2導通，由于第二 MOS管Q2的寄生二極管阻抗高于第二 MOS管Q2導通時的導通阻抗，此時V_out由電池Battery經過第二 MOS管Q2供電(不經過第二 MOS管Q2的寄生二極管)。DC電源和電池Battery均接入，當電池Battery突然斷開時,系統(tǒng)不動作,繼續(xù)保持 V_out由DC電源供電。當DC電源供電時，突然接入電池Battery，系統(tǒng)不動作，繼續(xù)保持V_ out由DC電源供電。[0028]當然，在本第二實施例的一些情況下，例如:當檢測控制單元03為帶AD的MCU或者其他能夠檢測電壓的器件時，這時第一節(jié)點I和第二節(jié)點2短接，檢測控制單元03只需檢測第一節(jié)點I或第二節(jié)點2的電壓值,并依據該電壓值得出是DC電源還是電池Battery 供電，然后再進行具體的控制相應的MOS管截止還是導通。值得一提的是，在本第二實施例的一些情況下，上述DC電源和電池Battery的位置可互換。當DC電源是從設備外部輸入時，則需要支持該DC電源的熱插拔功能，則采用本第二實施例的方案，如果DC電源是從設備內部輸入，即DC電源是有設備內部轉換而來時，則既可以采用第一實施例中的方案也可以采用第二實施例中的方案?，F有技術中，當AC/DC電源模塊外置或者外接交流適配器時， DC電源的輸入需要熱插拔，使用雙二極管不能支持電源熱插拔的要求，因此，需要增加額外的電源熱插拔電路，本第二實施例中，通過在第一供電單兀中01設置第一 MOS管Ql和第三 MOS管Q3且兩者的寄生二極管的陰極連接，當DC電源在熱插拔時，通過檢測控制單元03來控制使第一 MOS管Ql和第三MOS管Q3導通，起到了緩沖作用，有效防止了熱插拔對負載的影響，支持電源的熱插撥功能。[0029]總之，在上述實施例中，檢測控制單元03主要是檢測電壓和控制上述第一 MOS管 Ql或第二 MOS管Q2或第三MOS管的通斷，其可由MCU或者相應功能的芯片或者分立器件構成，V_out是電池Battery或者DC電源給設備供電輸出。如果檢測控制單元03由電流傳感器件構成，則需圖2和圖3中的第一電阻Rl，如果檢測控制單元03由電壓檢測器件構成: 如帶AD的MCU或者其他能夠檢測電壓的器件，則圖2和圖3中的第一電阻Rl可去掉，直接將第一節(jié)點I和第二節(jié)點2短接。上述實施例采用MOS管來實現電源之間的切換，主要有以下優(yōu)點:M0S導通時的導通電阻較小，例如:SI7619DN導通時的導通最大電阻為0.021 Ω， 對于一般的醫(yī)療設備，當持續(xù)電流為3A或4A時，MOS管的功耗為0.084W，這么小的功耗對一般監(jiān)護儀的電池續(xù)航能力影響很小，所以電池的續(xù)航能力較好；對于MOS來說，不到0.1ff 的功耗，采用自然散熱即可，不需要另加散熱片，所以減小了系統(tǒng)體積，降低了成本;M0S管自身消耗的功耗較小，對于系統(tǒng)的熱設計可以忽略不計，其降低了系統(tǒng)的設計難度。在第二實施例中，由于增加了第三MOS管Q3，起到了緩沖作用，所以支持電源熱插拔。同時，根據實際情況的需要，可選擇相應的MOS管以及相應的防護電路。[0030]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細， 但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于 本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求1.一種電源切換裝置，其特征在于，包括第一供電單元和第二供電單元，所述第一供電單元包括第一電源和第一開關，所述第二供電單元包括第二電源和第二開關，所述第一電源和第二電源分別通過所述第一開關和第二開關與負載連接；還包括用于檢測所述第一供電單元中第一節(jié)點或第二節(jié)點的電流或電壓并依據檢測到的值控制所述第一開關或第二開關導通或截止的檢測控制單元；所述第一開關經過所述第一節(jié)點分別與所述檢測控制單元的一輸入端和負載連接，所述第二開關與所述負載連接，所述第二開關還經過所述第二節(jié)點與所述檢測控制單元的另一輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的電源切換裝置，其特征在于，所述第一電源為DC電源或電池，所述第二電源為電池或DC電源。
3.根據權利要求2所述的電源切換裝置，其特征在于，所述DC電源的電壓大于所述電池的電壓。
4.根據權利要求3所述的電源切換裝置，其特征在于，所述第一開關為第一MOS管，所述第二開關為第二 MOS管；所述第一 MOS管的漏極與所述DC電源的輸出端連接，柵極與所述檢測控制單元的一輸出端連接，源極經過所述第一節(jié)點分別與所述檢測控制單元的一輸入端和負載連接；所述第二 MOS管的漏極與所述電源的正極連接，柵極與所述檢測控制單元的另一輸出端連接，源極與所述負載連接，其還經過所述第二節(jié)點與所述檢測控制單元的另一輸入端連接，所述第一節(jié)點和第二節(jié)點短接。
5.根據權利要求4所述的電源切換裝置，其特征在于，所述第一供電單元還包括設置在所述第一節(jié)點和第二節(jié)點之間的第一電阻。
6.根據權利要求4或5所述的電源切換裝置，其特征在于，所述第一供電單元還包括第三MOS管，所述第三MOS管的柵極與所述檢測控制單元的一輸出端連接，源極經過所述第二節(jié)點與所述檢測控制單元的另一輸入端連接，漏極與所述負載連接。
7.根據權利要求4或5所述的電源切換裝置，其特征在于，所述第一供電單元還包括第二電阻和第二電容，所述第二電阻并接在所述第一 MOS管的柵極和源極之間，所述第二電容并接在所述第二 MOS管的柵極和源極之間。
8.根據權利要求7所述的電源切換裝置，其特征在于，所述第一供電單元還包括第一電容和第三電阻，所述第一電容與所述第二電阻并聯(lián)，所述第三電阻與所述第二電容并聯(lián)。
9.根據權利要求8所述的電源切換裝置，其特征在于，所述第一MOS管、第二 MOS管和第三MOS管同為帶有寄生二極管的P溝道MOS管。
10.根據權利要求9所述的電源切換裝置，其特征在于，所述DC電源是由交流電通過內置或外置的AC/DC電源模塊或交流適配器轉換得到。
專利摘要本實用新型涉及一種電源切換裝置，包括第一供電單元和第二供電單元，所述第一供電單元包括第一電源和第一開關，所述第二供電單元包括第二電源和第二開關，所述第一電源和第二電源分別通過所述第一開關和第二開關與負載連接；還包括用于檢測所述第一供電單元中第一節(jié)點或第二節(jié)點的電流或電壓并依據檢測到的值控制所述第一開關或第二開關導通或截止的檢測控制單元。實施本實用新型的電源切換裝置，具有以下有益效果熱設計難度較小、系統(tǒng)的體積較小、成本較低。
文檔編號H02J9/04GK203151203SQ20122071555
公開日2013年8月21日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2012年12月21日
發(fā)明者周宏偉, 文微, 陳良款 申請人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司