[發(fā)明專利]電壓切換電路及其控制方法、控制電路和USB PD器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610559721.5
• 申請日: 2016-07-15
• 公開（公告）號: CN106602699B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡勇斌;李俊杰
• 申請（專利權(quán)）人: 矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)（杭州）有限公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

發(fā)明提供了一種電壓切換電路及其控制方法、控制電路和USB PD器，控制電壓切換電路在需要進行所述切換動作時，先將切換電壓控制為不大于第一電壓與第二電壓中的較小者，然后再開始導(dǎo)通第二切換電路，并控制第一切換電路在第二切換電路開始導(dǎo)通后之后，切換電壓不大于第一電壓與第二電壓中的較小者之前關(guān)斷，從而實現(xiàn)了第一切換電路與第二切換電路之間的無縫切換，即第一切換電路未完全斷開前，第二切換電路就已經(jīng)開始導(dǎo)通，使得切換電壓在切換過程中的跌落值可控，且與負載無關(guān)，同時還可以避免電流倒灌的現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種電壓切換電路及其控制方法、控制電路和USBPD器。

背景技術(shù)

在一些多輸入接口單輸出端口的應(yīng)用中，需要在不同輸入電源之間進行切換，以獲得相應(yīng)的切換電壓。

現(xiàn)有技術(shù)的第一種進行電壓切換的做法是在每個輸入端與輸出端之間設(shè)置二極管，以利用二極管的單向?qū)щ娞匦詫崿F(xiàn)多路輸入的切換，但其弊端在于最終工作時切換電壓與當(dāng)前的輸入電壓之間有一個二極管壓降，而且在負載電流較大時會帶來極大的損耗，故而這種方法不適合于對電壓精度要求高或負載重的場合。

現(xiàn)有技術(shù)的第二種進行電壓切換的做法是，在每一個輸入與輸出端之間設(shè)置晶體管來代替第一種做法中的二極管，通過時序邏輯來控制晶體管的導(dǎo)通與關(guān)斷狀態(tài)，以完成不同輸入電壓之間的切換。這種做法相對于第一種做法由于采用晶體管可以降低系統(tǒng)損耗，但不足之處在于為了實現(xiàn)單向?qū)ǖ男Ч?防止電流倒灌)，在徹底斷開當(dāng)前路的晶體管完全關(guān)斷之后，經(jīng)過一個延時再導(dǎo)通另一路的晶體管，以實現(xiàn)不同輸入電壓之間的切換，這樣會使得在進行切換過程中，切換電壓比當(dāng)前的輸入電壓小一個二極管的壓降，這在一些應(yīng)用當(dāng)中，如USB PD器(USB Power Delivery，USB電力傳輸器件)已經(jīng)遠遠超出了可允許范圍。

現(xiàn)有技術(shù)的第三種電壓切換做法，在各輸入端與輸出端之間設(shè)置以對管形式連接的兩個晶體管，兩個晶體管的體二極管相對(即兩個體二極管的陰極相連或陽極相連)，以避免第二種做法中的不足。然而，這種方法的仍存在不足之處，其在于在切換過程當(dāng)中會存在切換電壓的掉落，而這個掉落值的大小與負載、輸出電容的大小以及晶體管開關(guān)控制信號的死區(qū)時間長短有關(guān)，當(dāng)輸出電容較小時可能會導(dǎo)致無法接受的切換電壓掉落，并且在一些運用場合對輸出電容有上限值的限制，這樣造成的切換電壓波動更大。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種電壓切換電路及其控制方法、控制電路和應(yīng)用其的USB PD器，以防止在切換過程中，切換電壓過多的跌落，以及避免出現(xiàn)電流倒灌的現(xiàn)象。

一種電壓切換電路的控制方法，所述電壓切換電路的第一切換電路和第二切換電路的輸入端分別接收第一電壓和第二電壓，所述第一切換電路和第二切換電路的輸出端相連，以輸出切換電壓，當(dāng)所述切換電壓需要進行由所述第一電壓切換至第二電壓的切換動作時，所述控制方法包括：

在開始導(dǎo)通第二切換電路前，控制所述切換電壓不大于所述第一電壓與第二電壓中的較小電壓，

接著，開始導(dǎo)通所述第二切換電路，使得所述切換電壓切換至所述第二電壓，

其中，控制所述第一切換電路在所述第二切換電路開始導(dǎo)通后，且在所述切換電壓大于所述第一電壓與第二電壓中的較小者之前斷開。

優(yōu)選地，當(dāng)需要進行所述切換動作時，

在開始導(dǎo)通第二切換電路前，先控制所述第一切換電路由完全導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌耆珜?dǎo)通狀態(tài)，以控制所述切換電壓由所述第一電壓下降至第三電壓，所述第三電壓的值等于所述第一電壓與第二電壓中的較小者與預(yù)設(shè)值電壓的差值。

優(yōu)選地，在所述切換電壓下降至所述第三電壓之后，控制所述第二切換電路先由斷開狀態(tài)開始進入不完全導(dǎo)通狀態(tài)，然后由不完全導(dǎo)通狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變成完全導(dǎo)通狀態(tài)，使得所述切換電壓由所述第三電壓逐漸上升至所述第二電壓。