一種高瞬態(tài)響應(yīng)電源切換電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高瞬態(tài)響應(yīng)電源切換電路，包括兩個肖特基二極管、一個NMOS管、一個開關(guān)控制器、一個或門、兩個電阻元件組成，主直流電源正極串聯(lián)一個肖特基二極管到輸出端；備用電源正極串聯(lián)另一個肖特基二極管到輸出端，所述NMOS管源極接備用電源正極，NMOS管漏極接肖特基二極管負(fù)極，NMOS管柵極接開關(guān)控制器輸出端，開關(guān)控制器輸入端接或門的輸出端，或門的輸入端短接連接兩個電阻，一個電阻接地，另一個串聯(lián)到主直流電源正極。本實用新型優(yōu)點是：能夠?qū)崿F(xiàn)高效、大電流負(fù)載情況下的切換響應(yīng)，比常用的電源切換電路速度更快。
【專利說明】—種高瞬態(tài)響應(yīng)電源切換電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電學(xué)電子線路領(lǐng)域，尤其涉及一種高瞬態(tài)響應(yīng)電源切換電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子產(chǎn)品中，常常會使用到兩路電源輸入:一路是通過交流適配器提供的直流電源，此電源做為主電源，在正常情況下使用；另外一路是備用電源如鋰電池，主要在主電源突然斷電情況下，無間斷繼續(xù)提供電源使產(chǎn)品正常工作。在此應(yīng)用情況下，此兩路電路的快速切換和瞬態(tài)響應(yīng)需要很好的實現(xiàn)。
[0003]在常見的電路設(shè)計中，通常在這兩路電源輸入路徑上各加一個二極管來實現(xiàn)切換，并防止其中一路電源輸入到另外一路中去。此方法在普通應(yīng)用中能夠滿足要求，但在特殊應(yīng)用中不盡如人意。如大電流負(fù)載情況下不允許有大的壓差、二極管本身的能量消耗，瞬間切換時的電壓跌落問題等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種電源切換效率高，瞬間切換時電壓不會跌落的一種高瞬態(tài)響應(yīng)電源切換電路。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種高瞬態(tài)響應(yīng)電源切換電路，采用兩個肖特基二極管、一個NMOS管、一個開關(guān)控制器、一個或門、兩個電阻元件組成，主直流電源正極串聯(lián)一個肖特基二極管到輸出端；備用電源正極串聯(lián)另一個肖特基二極管到輸出端，所述NMOS管源 極接備用電源正極，NMOS管漏極接肖特基二極管負(fù)極，NMOS管柵極接開關(guān)控制器輸出端，開關(guān)控制器輸入端接或門的輸出端，或門的輸入端短接連接兩個電阻，一個電阻接地，另一個串聯(lián)到主直流電源正極。
[0006]在上述電路中，主電源VIN_AC正常供電情況下，通過二極管D14對負(fù)載V_SYS供電，且此時U57和U58共同作用輸出一個低電平控制Q8處于關(guān)斷狀態(tài)，由于V_BATTERY電壓低于VIN_AC，因此在此情況下，備用電源不會輸出電流，主電源也不會向備用電源供電。
[0007]當(dāng)主電源斷電后，U57會輸出高電平，Q8導(dǎo)通,備用電源為負(fù)載供電。由于二極管D14的單向?qū)ㄐ?，備用電源不會輸出電流給已經(jīng)關(guān)斷后的主電源。
[0008]優(yōu)點:這里選用的器件都是支持額定5A的負(fù)載電流，瞬態(tài)電流更是50A以上。另外由于備用電源端采用了 NMOS管，導(dǎo)通電阻< 5毫歐姆，因此壓差非常小，能夠為負(fù)載提供盡可能高的電壓，同時本身的消耗非常小，不易發(fā)熱。
[0009]上述電路的另外一個優(yōu)點就是在于它的瞬態(tài)響應(yīng)特性。
[0010]常見的切換電路中，都無法保障瞬態(tài)切換下的大電流供給，會有一個比較大的電壓跌落，此跌落后的電壓不一定能夠很好的滿足負(fù)載電壓的要求。
[0011]在本實用新型的電路中，主電源關(guān)斷后，會立即切換到備用電源供電。首先在切換的瞬間，NMOS管Q8還沒有導(dǎo)通，由低壓差二極管D15續(xù)流，電壓有一個明顯的跌落，此特性和常見切換電路相同；但持續(xù)約2ms (此時間在下面進(jìn)一步描述)后，Q8導(dǎo)通，此時由于Q8的極低阻值，電壓回升約0.5V。因此在大電流負(fù)載的情況下，此電路可以盡量減短電壓跌落時間。
[0012]當(dāng)然在負(fù)載端增加合適大電容可以也緩解切換瞬間的電壓跌落幅度。但在很多有面積和高度限制的印制板中添加大電容無疑非常困難，另外緩解時間也非常有限。
[0013]上面提到的切換后的2ms內(nèi)，NMOS沒有導(dǎo)通，原因是由于U58的輸入門限電平所影響。主電源VIN_AC鏈路中不可避免的存在很多容性器件，因此主電源斷開后，U58的輸入電平不可能瞬態(tài)跌到0V，或者說是門限電平以下。故電路的R134，R135的阻值選擇要非常慎重，它們在很大層度上決定了切換時間。
[0014]其中VIN_AC為主直流電源，V_BATTERY為備用電源(鋰電池)，V_SYS為負(fù)載，VCC_MCU來自V_SYS的轉(zhuǎn)換(此處未標(biāo)注)。
[0015]注:這里的設(shè)計方案是以主電源5V，鋰電池為3.7V為例，其它電壓應(yīng)用需要根據(jù)實際情況選用合適元器件。
[0016]本實用新型優(yōu)點是:能夠?qū)崿F(xiàn)高效、大電流負(fù)載情況下的切換響應(yīng)，比常用的電源切換電路速度更快。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的原理圖；
[0018]圖中:VIN_AC為主直流電源；V_BATTERY為備用電源(鋰電池);V_SYS為負(fù)載；VCC_MCU來自V_SYS的轉(zhuǎn)換；D14、D15為肖特基二極管;U57為開關(guān)控制器;U58為或門；R134、R135為電阻；Q8為NMOS管。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖及實施例做本實用新型做進(jìn)一步說明。
[0020]實施例1
[0021]如圖1，本實施例包括兩個肖特基二極管、一個NMOS管、一個開關(guān)控制器、一個或門、兩個電阻元件組成，主直流電源正極串聯(lián)一個肖特基二極管到輸出端；備用電源正極串聯(lián)另一個肖特基二極管到輸出端，?OS管源極接備用電源正極，NMOS管漏極接肖特基二極管負(fù)極，NMOS管柵極接開關(guān)控制器輸出端，開關(guān)控制器輸入端接或門的輸出端，或門的輸入端短接連接兩個電阻，一個電阻接地，另一個串聯(lián)到主直流電源正極。肖特基二極管型號為RB081L-20。開關(guān)控制器采用LTC1981ES5。兩電阻阻值為2K。
[0022]實施例2
[0023]本實施例與實施例1的區(qū)別僅在于，肖特基二極管型號為SN74AHC1G02，在輸出端并聯(lián)大電容；大電容的容量為470uF。
【權(quán)利要求】
1.一種高瞬態(tài)響應(yīng)電源切換電路，其特征在于，包括兩個肖特基二極管、一個NMOS管、一個開關(guān)控制器、一個或門、兩個電阻元件組成，主直流電源正極串聯(lián)一個肖特基二極管到輸出端；備用電源正極串聯(lián)另一個肖特基二極管到輸出端，所述NMOS管源極接備用電源正極，NMOS管漏極接肖特基二極管負(fù)極，NMOS管柵極接開關(guān)控制器輸出端，開關(guān)控制器輸入端接或門的輸出端，或門的輸入端短接連接兩個電阻，一個電阻接地，另一個串聯(lián)到主直流電源正極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高瞬態(tài)響應(yīng)電源切換電路，其特征在于，所述或門采用SN74AHC1G02 ;開關(guān)控制器采用LTC1981ES5 ;兩電阻阻值為2K。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高瞬態(tài)響應(yīng)電源切換電路，其特征在于，在所述輸出端并聯(lián)大電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高瞬態(tài)響應(yīng)電源切換電路，其特征在于，所述大電容的容量為 47uF-2200uF。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高瞬態(tài)響應(yīng)電源切換電路，其特征在于，所述大電容的容量為 470uF。
【文檔編號】H02J9/06GK203761129SQ201420119280
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】張建, 李良, 喻小虎 申請人:湖南芯豐微電子有限責(zé)任公司