一种电压切换电路及智能存储装置

摘要

本发明适用于集成电路领域，提供了一种电压切换电路和智能存储模块，电压切换电路包括：第一晶体管、第二晶体管、上拉电阻、下拉电阻、限流电阻和单向导通元件；第一晶体管的第一端连接至电压输出端，第二端连接第二电压输入端，第三端连接至第二控制端；第二晶体管的第一端连接第一电压输入端，第二晶体管的第二端连接至单向导通元件的一端，第二晶体管的第三端通过上拉电阻连接至第一电压输入端；第二晶体管的第三端还连接至第一控制端。本发明提供的电压切换电路通过第一晶体管、第二晶体管、上拉电阻、下拉电阻和限流电阻可以实现将外界输入不同工作电压切换为适应不同的操作所需的工作电压；成本低、稳定性高。

权利要求

1.一种电压切换电路，其特征在于，包括：

第一晶体管、第二晶体管、上拉电阻、下拉电阻、限流电阻和单向导通元件；

所述限流电阻和所述下拉电阻依次串联连接在第一电压输入端与地之间；所述限流电阻和所述下拉电阻的串联连接端连接至第二控制端；

所述第一晶体管的第一端连接至电压输出端，第二端连接第二电压输入端，第三端连接至所述第二控制端，所述第一晶体管的第三端控制其第一端与第二端之间的导通；

所述第二晶体管的第一端连接第一电压输入端，所述第二晶体管的第二端连接至所述单向导通元件的一端，所述第二晶体管的第三端通过所述上拉电阻连接至所述第一电压输入端；所述第二晶体管的第三端还连接至第一控制端；所述第二晶体管的第三端控制其第一端与第二端之间的导通；

所述单向导通元件的另一端连接至电压输出端。

2.如权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，所述单向导通元件为二极管，所述二极管的阳极与所述第二晶体管连接，所述二极管的阴极连接至所述电压输出端。

3.如权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，所述第一晶体管为：场效应管、MOS管或可控硅。

4.如权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，所述第二晶体管为：场效应管、MOS管或可控硅。

5.如权利要求3或4所述的电压切换电路，其特征在于，所述MOS管为PMOS管。

6.一种智能存储装置，包括主控模块以及分别与所述主控模块连接的智能IC、存储模块和电压切换电路，其特征在于，所述电压切换电路为权利要求1-5任一项所述的电压切换电路。

7.如权利要求6所述的智能存储装置，其特征在于，所述智能存储装置为智能SD卡。

8.如权利要求6所述的智能存储装置，其特征在于，所述智能存储装置与终端连接的接触式接口为IS07816接口。

9.如权利要求7所述的智能存储装置，其特征在于，所述智能存储装置与终端连接的无线射频接口为SWP接口。

10.如权利要求8或9所述的智能存储装置，其特征在于，所述终端包括：依次连接的电源模块、控制器和NFC模块，所述NFC模块还分别与所述电压切换电路和所述智能IC连接，所述控制器还与所述主控模块连接。

说明书

一种电压切换电路及智能存储装置

技术领域

[0001] 本发明属于集成电路领域，尤其涉及一种电压切换电路及智能存储装置。

背景技术

[0002] 随着集成电路功能的增加，为适应各种操作，集成电路中不同模块或同一模块在处理不同任务时往往会需要不同的工作电压。因此，集成电路中需要有能把外界输入不同工作电压切换为适应不同的操作所需工作电压的电压切换电路。

[0003] 解决上述问题一般有以下两种办法，其一是定制专门芯片，即根据需要将电压切换电路集成在芯片内，其二是使用普通芯片，但在普通芯片组成的电路上接入电压切换电路。前者的优点是电路集成度高，电路工作稳定，但定制芯片费用较高，然后者成本较低，但电路工作稳定性稍差。

发明内容

[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种电压切换电路，旨在解决现有的定制芯片费用较高，非定制芯片中电压切换电路的稳定性差的问题。

[0005] 本发明实施例是这样实现的，一种电压切换电路，包括：第一晶体管、第二晶体管、上拉电阻、下拉电阻、限流电阻和单向导通元件；所述限流电阻和所述下拉电阻依次串联连接在第一电压输入端与地之间；所述限流电阻和所述下拉电阻的串联连接端连接至第二控制端；所述第一晶体管的第一端连接至电压输出端，第二端连接第二电压输入端，第三端连接至所述第二控制端，所述第一晶体管的第三端控制其第一端与第二端之间的导通；所述第二晶体管的第一端连接第一电压输入端，所述第二晶体管的第二端连接至所述单向导通元件的一端，所述第二晶体管的第三端通过所述上拉电阻连接至所述第一电压输入端；所述第二晶体管的第三端还连接至第一控制端；所述第二晶体管的第三端控制其第一端与第二端之间的导通；所述单向导通元件的另一端连接至电压输出端。

[0006] 更进一步地，所述单向导通元件为二极管，所述二极管的阳极与所述第二晶体管连接，所述二极管的阴极连接至所述电压输出端。

[0007] 更进一步地，所述第一晶体管为：场效应管、MOS管或可控硅。

[0008] 更进一步地，所述第二晶体管为：场效应管、MOS管或可控硅。

[0009] 更进一步地，所述MOS管为PMOS管。

[0010] 本发明实施例的目的还在于提供一种智能存储装置，包括主控模块以及分别与所述主控模块连接的智能IC、存储模块和电压切换电路，所述电压切换电路为上述的电压切换电路。

[0011] 更进一步地，所述智能存储装置为智能SD卡。

[0012] 更进一步地，所述智能存储装置与终端连接的接触式接口为IS07816接口。

[0013] 更进一步地，所述智能存储装置与终端连接的无线射频接口为SWP接口。

[0014] 更进一步地，所述终端包括：依次连接的电源模块、控制器和NFC模块，所述NFC模块还分别与所述电压切换电路和所述智能IC连接，所述控制器还与所述主控模块连接。

[0015] 在本发明实施例中，电压切换电路通过第一晶体管、第二晶体管、上拉电阻、下拉电阻和限流电阻可以实现将外界输入不同工作电压切换为适应不同的操作所需的工作电压；成本低、可稳定输出多种不同的工作电压；另外，包括电压切换电路的智能存储装置接口可多样且电路稳定。

附图说明

[0016] 图1是本发明实施例提供的电压切换电路的具体电路图；

[0017] 图2是本发明实施例提供的智能存储装置的模块结构原理示意图。

具体实施方式

[0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0019] 图1示出了本发明实施例提供的电压切换电路的电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

[0020] 电压切换电路包括：第一晶体管1、第二晶体管2、单向导通元件3、下拉电阻R2、限流电阻R3和上拉电阻R1；其中，限流电阻R3和下拉电阻R2依次串联连接在第一电压输入端V1与地之间；限流电阻R3和下拉电阻R2的串联连接端连接至第二控制端P2；第一晶体管1的第一端连接电压输出端V2，第二端连接第二电压输入端V，第三端连接至P2，第一晶体管1的第三端控制其第一端与第二端之间的导通；第二晶体管2的第一端连接第一电压输入端V1，第二晶体管2的第二端连接至单向导通元件3的一端，第二晶体管2的第三端通过上拉电阻R1连接至第一电压输入端V1；第二晶体管2的第三端还连接至第一控制端P1；第二晶体管2的第三端控制其第一端与第二端之间的导通；单向导通元件3的另一端连接至电压输出端V2。

[0021] 第二晶体管2和单向导通元件3构成防倒灌电路，可以防止电流从V端倒灌的电路，且保证V1不会泄电到V2，使电源更稳定，保护电路。

[0022] 作为本发明的一个实施例，单向导通元件3可以为二极管D1，二极管D1的阳极与第二晶体管2连接，二极管D1的阴极连接至电压输出端V2。

[0023] 在本发明实施例中，第一晶体管1和第二晶体管2可以为：场效应管、MOS管或可控硅；当第一晶体管1和第二晶体管2均为MOS管时，第一晶体管1可以为PMOS管Q2，第二晶体管2可以为PMOS管Q1，PMOS管Q2的栅极连接在下拉电阻R2和限流电阻R3的串联连接端；PMOS管Q2的源极连接电压输出端V2，PMOS管Q2的漏极连接第二电压输入端V；PMOS管Q1的栅极连接上拉电阻R1，PMOS管Q1的源极连接第一电压输入端V1，PMOS管Q1的漏极连接至二极管D1的阳极。

[0024] 为了更进一步的说明本发明实施例提供的电压切换电路，第一晶体管1以PMOS管Q2、第二晶体管2以PMOS管Q1、单向导通元件3以二极管D1为例，结合图2详述其工作原理如下：

[0025] 在工作时，整个电压切换电路是默认PMOS管Q1关闭，PMOS管Q2开启的，即常态下，第一控制端P1处于高阻状态，第一控制端P1为截止状态，PMOS管Q1关闭，此时第二控制端P2处于低阻状态，第二控制端P2为导通，PMOS管Q2开启，电压输出端V2输出的工作电压为第二电压输入端V的电压。另外一种工作模式是：第一控制端P1处于低阻状态，此时第一控制端P1为导通，PMOS管Q1开启，此时第二控制端P2处于高阻状态，第二控制端P2为截止，PMOS管Q2关闭，电压输出端V2输出的工作电压为第一电压输入端V1的电压。在上述两种工作模式下，V2端输出工作电压为V或者V1，即电压切换单元根据需要将第二电压输入端V或第一电压输入端V1之间选择其一，供V2端输出。

[0026] 其中，电阻R1是PMOS管Q1的栅极G的上拉电阻，保证常态关闭；电阻R2是下拉电阻，保证第一电压输入端V1没电时，PMOS管Q2自动导通；电阻R3是第二控制端P2上拉时的限流电阻，电阻R2和R3构成一个分压电路，在电路启动阶段，第二控制端P2输出高阻态时，保证它的中间电压Vm>V-vgs（其中，V-vgs表示PMOS的导通电压参数），即保证PMOS管Q2在电路启动过程中关闭，不会出现误操作。电阻R3的存在也保证了第一电压输入端V1不上电情况下，PMOS管Q2的自动导通，此时V2的栅极电压被R3下拉至0，而PMOS管Q2的源极因为体效应二极管的存在而存在一定电压，此电压开启了PMOS管Q2，并导致栅极电压更加稳定，这是一个正反馈的开关；PMOS管Q2的体效应二极管方向也在P1操作时，V1过来的电压不会倒灌到V端，保证了电源的稳定。采用上述电压切换电路成本低、稳定性强。

[0027] 为了在智能存储装置200上融入移动支付功能（NFC），需要在智能存储装置200上集成带NFC功能的模块，即智能存储装置200上需要配置接触式接口（如IS07816接触式接口）和配置无线射频接口（如SWP接口），具有接触式接口和无线射频接口的智能存储装置200具有双界面的工作能力，而SWP接口和接触式接口的工作电压并非完全一致，因此，可能需要不同的工作电压。解决上述问题一般有以下两种办法，其一是定制专门芯片，即根据需要将电压切换电路的功能集成在智能存储装置200的主控芯片内，即定制芯片，其二是使用普通存储器主控芯片，但在该普通主控芯片组成的电路上接入电压切换电路。前者的优点是电路集成度高，电路工作稳定，但定制芯片费用较高，然后者成本较低，但电路工作稳定性稍差。

[0028] 本发明实施例提供的智能存储装置采用在普通主控芯片上接入电压切换电路，智能存储装置200能与终端配合使用；图2示出了该智能存储装置的模块结构原理，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

[0029] 一种智能存储装置200包括：主控模块:201以及分别与主控模块201连接的智能IC204、存储模块203和电压切换电路202，其中，电压切换电路202为上述的电压切换电路，在此不再赘述。

[0030] 在本发明实施例中，智能存储装置200还包括与终端100连接的接触式接口和无线射频接口。

[0031] 在本发明实施例中，终端100包括：依次连接的电源模块101、控制器102和NFC模块103，其中NFC模块103还分别与电压切换电路202和智能IC204连接，控制器102还与主控模块201连接。

[0032] 作为本发明的一个实施例，智能IC204支持NFC功能，即具有NFC接口，接触式接口可以为IS07816接口；无线射频接口可以为SWP接口；智能IC204与NFC模块103可以通过SWP接口进行通信；主控模块201与智能IC204之间可以通过7816接口进行通信。

[0033] 在本发明实施例中，智能存储装置200可以为智能SD卡，也可以为其它非SD接口的各类智能卡。而终端100可以为智能手机，平板电脑、计算机等。

[0034] 为了更进一步的说明本发明实施例提供的智能存储装置200的工作原理，现智能存储装置200以智能SD卡为例，终端100以智能手机为例详细进行说明；具体地，将智能SD卡安装在手机内，在手机的协助下实现NFC功能，其中：第二电压输入端V的一端与手机NFC芯片电压输出端相连；第一电压输入端V1的一端与智能SD卡主控电压输出端相连；第二电压输入端V、第一电压输入端V1的另一端与电压切换电路202的输入端相连，电压切换电路202的输出端为V2，V2端与智能IC工作电压输入端相连；P1、P2分别与智能SD卡内主控控制I/O连接，P1、P2为高阻状态时为截止，低阻状态时为导通。

[0035] 在本发明实施例中，因外界不同NFC设备上SWP接口的工作电压并非完全一致，在这种情况下，终端上NFC模块103的工作电压须要与外界NFC读卡器或者相关NFC设备上的NFC功能模块的工作电压保持一致，因此，智能SD卡上的智能IC以及终端上的NFC模块103的工作电压需要随着外界NFC设备工作电压的变化而变化。为适应外界NFC设备工作电压的变化，整个电压切换电路202默认P1高组态截止、Q1关闭，P2低阻态导通，Q2开启，这样默认手机NFC芯片电压输出端与智能IC相连并保持供电状态，即NFC芯片输出电压为智能IC供电，这样方便智能IC随时能进行NFC操作，即使智能IC的工作电压能随着外界NFC的工作电压变化而变化。

[0036] 当终端100不进行NFC操作时，即进行非NFC操作时，即智能SD卡主控通过7816接口对智能IC进行操作时，其工作电压是不与外界设备相关联的，此时P1导通，开启Q1，而P2高阻态截止，关闭Q2，此时智能IC的工作电压就由智能SD卡主控提供。

[0037] 上述带有NFC功能的智能SD卡的工作方式可以分为以下种，NFC方式工作、非NFC方式工作：当为NFC工作方式时，依次是：电源模块、控制器、NFC模块、电压切换单元、智能IC；当为NFC工作方式时，智能IC的SWP接口通信所须要的工作电压由终端NFC模块根据外界NFC读卡器或相关NFC设备确定，即须要与外界设备的工作电压保持一致，因为外界NFC读卡器或相关NFC设备的工作电压是不确定的，比如1.8V、3.3V等电压。即终端上NFC模块的输出电压直接通过电压切换单元供给智能IC使用，此时，NFC模块、智能IC与外界NFC设备的工作电压相同。当为非NFC工作方式时，依次是：电源模块、控制器、电压切换单元、主控、智能IC；此时无外界设备参与智能SD卡的工作，主控、智能IC的工作电压是确定的，为3.3V或者其它电压，智能IC工作电压与SD卡的主控工作电压一致。

[0038] 因此，当智能SD卡工作在NFC工作方式时，智能IC的工作电压是可变的，当智能SD卡工作在非NFC工作方式时，智能IC的工作电压是不变的，这就导致须要给智能SD卡中的智能IC提供可选择的工作电压，从而支持智能SD卡在不同的状态下工作，电压切换电路的作用就在于可以根据需要提供不同的工作电压供智能SD卡使用。

[0039] 本发明实施例提供的电压切换电路通过第一晶体管、第二晶体管、下拉电阻、上拉电阻和限流电阻可以实现将外界输入不同工作电压切换为适应不同的操作所需的工作电压；成本低、可稳定输出多种不同的工作电压；另外，包括电压切换电路的智能存储装置200接口可多样且电路稳定。

[0040] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。