本實(shí)用新型涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種電源切換電路。
背景技術(shù):
在給芯片供電時(shí),如MCU(Microcontroller Unit,微控制單元)芯片,為了保障芯片所在系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,MCU芯片通常需多路電源供電,例如,一路通過市電變壓整流后的常用供電端供電,另一路為備用供電端,備用供電端通常直接采用電池進(jìn)行供電。但在實(shí)際使用中,當(dāng)市電可以供電時(shí),電池是不供電的;而當(dāng)市電掉電時(shí),又需要及時(shí)的將供電切換到電池供電的那一路,這就需要MCU芯片中具備一套電源切換電路。
現(xiàn)有技術(shù)中,電源切換電路一般采用哪路電壓高即切換到哪一路,比如變壓器供電這一路的電壓為3.6V(伏特),電池供電的電壓為3.3V,當(dāng)變壓器供電掉電時(shí),則可自動(dòng)切換到3.3V電池的這一路,而當(dāng)變壓器電壓恢復(fù)時(shí),超過了3.3V時(shí),則系統(tǒng)自動(dòng)切回到這一路,這就是哪路電壓高就切換到哪一端的原理。從技術(shù)發(fā)展來看,3.3V的工作電源是大趨勢,在實(shí)際應(yīng)用中,常用供電端越來越多的會(huì)采用3.3V工作電壓,而備用供電端的電池比較常用的是3.6V工作電壓,如果繼續(xù)沿用哪路電壓高哪路供電的工作方式,會(huì)導(dǎo)致電池經(jīng)常處于供電狀態(tài),不符合實(shí)際需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中芯片的電源切換電路在備用電池的電壓高于常用供電端的電壓時(shí)無法由備用供電端切換到常用供電端的缺陷,提供一種無論備用供電端的電壓值是否大于常用供電端的電壓,均可實(shí)現(xiàn)備用供電端到常用供電端合理切換的電源切換電路。
本實(shí)用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題:
一種電源切換電路,包括常用供電端、備用供電端和電源輸出端,其特點(diǎn)在于,所述電源切換電路還包括控制電路和切換開關(guān)電路;所述控制電路包括第一電壓比較器、第二電壓比較器、控制邏輯電路、第五晶體管和第六晶體管;所述切換開關(guān)電路包括第一開關(guān)管和第二開關(guān)管;
所述控制邏輯電路包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端,如果所述第一輸入端為高電平,則所述第一輸出端為高電平且所述第二輸出端為低電平;否則如果所述第二輸入端為高電平,則所述第一輸出端為高電平且所述第二輸出端為低電平,否則所述第一輸出端為低電平且所述第二輸出端為高電平;
所述第一電壓比較器的同相輸入端接入所述常用供電端,所述第一電壓比較器的反相輸入端接入一參考電壓,所述第一電壓比較器的輸出端接至所述第一輸入端;所述第二電壓比較器的同相輸入端接入所述常用供電端,所述第二電壓比較器的反向輸入端接入所述備用供電端,所述第二電壓比較器的輸出端接至所述第二輸入端;所述第一輸出端接至所述第五晶體管的柵極,所述第二輸出端接至所述第六晶體管的柵極,所述第五晶體管的源極接地,所述第六晶體管的源極接地;
所述第一開關(guān)管的源極接入所述常用供電端,所述第一開關(guān)管的柵極與所述第五晶體管的漏極連接,所述第二開關(guān)管的源極接入所述備用供電端,所述第二開關(guān)管的柵極與所述第六晶體管的漏極連接,所述第一開關(guān)管的漏極、所述第二開關(guān)管的漏極接至所述電源輸出端。
本方案中,當(dāng)常用供電端的電壓高于參考電壓時(shí),第一電壓比較器的輸出端輸出高電平,控制邏輯電路無論第二輸入端的電壓是否為高電平,只要檢測到其第一輸入端為高電平就會(huì)驅(qū)動(dòng)其第一輸出端為高電平,第二輸出端為低電平,此時(shí)第五晶體管導(dǎo)通,第六晶體管關(guān)閉,進(jìn)而控制第一開關(guān)管導(dǎo)通,第二開關(guān)管關(guān)閉,從而實(shí)現(xiàn)電源輸出端由常用供電端進(jìn)行供電。同樣地,當(dāng)常用供電端供電異常時(shí),第一電壓比較器的輸出端為低電平,此時(shí)第二電壓比較器的反向輸入端接入的備用供電端的電壓高于其同相輸入端接入的常用供電端的電壓,所以第二電壓比較器的輸出端為高電平,此時(shí)控制邏輯電路檢測到第一輸入端為低電平,第二輸入端為高電平,其驅(qū)動(dòng)第一輸出端為低電平,第二輸出端為高電平,此時(shí)第六晶體管導(dǎo)通,第五晶體管關(guān)閉,從而實(shí)現(xiàn)電源輸出端由備用供電端進(jìn)行供電。
本方案實(shí)現(xiàn)了無論備用供電端的電壓是否高于常用供電端,只要常用供電端的電壓高于參考電壓,電源輸出端就由常用供電端供電。解決了現(xiàn)有技術(shù)中芯片的電源切換電路在備用供電端的電壓高于常用供電端的電壓時(shí)無法由備用供電端切換到常用供電端的問題。
較佳地,所述電源切換電路還包括供電電路,所述供電電路包括第一二極管、第二二極管、第三電阻和第四電阻,所述第一二級管的陽極接入所述常用供電端,所述第二二級管的陽極接入所述備用供電端,所述第三電阻的一端接至所述第五晶體管的漏極,所述第四電阻的一端接至所述第六晶體管的漏極,所述第三電阻的另一端、所述第四電阻的另一端、所述第一二極管的陰極、所述第二二極管的陰極、所述第一電壓比較器的電源端以及所述第二電壓比較器的電源端連接。
本方案中,常用供電端和備用供電端分別通過一個(gè)二極管后連接到一起,實(shí)現(xiàn)了常用供電端和備用供電端哪一路電壓高就由哪一路為控制電路提供工作電源,該工作電源能夠用于為參考電壓、第一電壓比較器以及第二電壓比較器供電,同時(shí)也為第五晶體管和第六晶體管的漏極分別通過第三電阻和第四電阻提供上拉功能。
較佳地,所述電源切換電路還包括第一分壓電路,所述常用供電端經(jīng)所述第一分壓電路分壓后接至所述第一電壓比較器的同相輸入端和所述第二電壓比較器的同相輸入端。
本方案中,常用供電端輸入的電壓經(jīng)分壓電路進(jìn)行分壓處理后再送至第一電壓比較器的同相輸入端和第二電壓比較器的同相輸入端,而不是直接送至第一電壓比較器的同相輸入端和第二電壓比較器的同相輸入端,以更好的匹配電路的實(shí)際需求。
較佳地,所述第一分壓電路包括第一電阻和第二電阻,所述第一電阻的一端接入所述常用供電端,所述第二電阻的一端接地,所述第一電阻的另一端以及所述第二電阻的另一端接至所述第一電壓比較器的同相輸入端和所述第二電壓比較器的同相輸入端。
較佳地,所述電源切換電路還包括第二分壓電路,所述備用供電端經(jīng)所述第二分壓電路分壓后接至所述第二電壓比較器的反相輸入端。
較佳地,所述備用供電端為電池供電端,所述電源切換電路還包括第三二極管,所述第三二極管串接于所述電池供電端和所述第二開關(guān)管之間,所述第三二極管的陽極接至所述電池供電端。
本方案中,電池供電時(shí)通過第三二極管能夠防止后續(xù)電路對電池反向供電,造成電池的損壞。
較佳地,所述第一開關(guān)管和所述第二開關(guān)管為PMOS(P型金屬-氧化物-半導(dǎo)體)管,所述第五晶體管和所述第六晶體管為NMOS(N型金屬-氧化物-半導(dǎo)體)管。
較佳地,所述第一開關(guān)管包括兩個(gè)共柵級和共源極的PMOS管。
較佳地,所述第二開關(guān)管包括兩個(gè)共柵級和共源極的PMOS管。
本方案中,開關(guān)管采用兩個(gè)背靠背的PMOS管,能夠滿足實(shí)際應(yīng)用時(shí)對襯底電壓的要求。
較佳地,所述第一電壓比較器和所述第二電壓比較器均為遲滯電壓比較器。
本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于:本實(shí)用新型提供的電源切換電路通過控制電路和切換開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)了無論備用供電端的電壓是否高于常用供電端,只要常用供電端的電壓高于參考電壓,電源輸出端就由常用供電端供電;解決了現(xiàn)有技術(shù)中芯片的電源切換電路在備用供電端的電壓高于常用供電端的電壓時(shí)無法由備用供電端切換到常用供電端的問題。本實(shí)用新型提供的電源切換電路能夠使得不論何種電壓值的備用供電端均可實(shí)現(xiàn)常用供電端掉電后,電源自動(dòng)切換到備用供電端,而當(dāng)常用供電端可以供電時(shí),備用供電端自動(dòng)斷開的效果。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的電源切換電路的電路圖。
具體實(shí)施方式
下面舉個(gè)較佳實(shí)施例,并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本實(shí)用新型。
如圖1所示,一種電源切換電路,包括常用供電端1、備用供電端2和電源輸出端VDD、第三二極管D3、控制電路3、供電電路4、切換開關(guān)電路5、第一分壓電路6和第二分壓電路7。
其中,控制電路3包括第一電壓比較器CMP1、第二電壓比較器CMP2、控制邏輯電路301、第五晶體管Q5和第六晶體管Q6。供電電路4包括第一二極管D1、第二二極管D2、第三電阻Ra和第四電阻Rb。切換開關(guān)電路5包括第一開關(guān)管501和第二開關(guān)管502,第一開關(guān)管501包括兩個(gè)共柵級和共源極的PMOS管Q1、Q2,第二開關(guān)管502包括兩個(gè)共柵級和共源極的PMOS管Q3、Q4。本實(shí)施例中第一電壓比較器CMP1、第二電壓比較器CMP2均為遲滯電壓比較器,第五晶體管Q5和第六晶體管Q6均為NMOS管。
本實(shí)施例中,備用供電端2為電池供電端,提供電壓信號VBAT,第三二極管D3串接于電池供電端和第二開關(guān)管502之間,第三二極管D3的陽極接至電池供電端。第二二級管D2的陽極接至第三二極管D3的陰極,第三電阻Ra的一端接至第五晶體管Q5的漏極,第四電阻Rb的一端接至第六晶體管Q6的漏極,第三電阻Ra的另一端、第四電阻Rb的另一端、第一二極管D1的陰極、第二二極管D2的陰極、第一電壓比較器CMP1的電源端以及第二電壓比較器CMP2的電源端連接。
本實(shí)施例中,控制邏輯電路301包括第一輸入端3011、第二輸入端3012、第一輸出端OUTA和第二輸出端OUTB,如果第一輸入端3011為高電平,則第一輸出端OUTA為高電平且第二輸出端OUTB為低電平;否則如果第二輸入端3012為高電平,則第一輸出端OUTA為高電平且第二輸出端OUTB為低電平,否則第一輸出端OUTA為低電平且第二輸出端OUTB為高電平。
本實(shí)施例中,第一分壓電路6包括第一電阻R1和第二電阻R2,第一電阻R1的一端接入常用供電端1提供的電壓信號VSYS,第二電阻R2的一端接地,第一電阻R1的另一端以及第二電阻R2的另一端接至第一電壓比較器CMP1的同相輸入端和第二電壓比較器CMP2的同相輸入端。第一電壓較器CMP1的反相輸入端接入一參考電壓VREF,第一電壓比較器CMP1的輸出端輸出信號Cmp1_out接至第一輸入端3011。第二電壓較器CMP2的反相輸入端接入第二分壓電路7的輸出端,第二分壓電路7的輸入端接至第三二極管D3的陰極;第二電壓比較器CMP2的輸出端輸出信號Cmp2_out接至第二輸入端3012;第一輸出端OUTA接至第五晶體管Q5的柵極,第二輸出端3012接至第六晶體管Q6的柵極,第五晶體管Q5的源極接地,第六晶體管Q6的源極接地。
本實(shí)施例中,第一開關(guān)管501的源極接入常用供電端1,第一開關(guān)管501的柵極與第五晶體管Q5的漏極連接,第二開關(guān)管502的源極接至第三二極管D3的陰極,第二開關(guān)管502的柵極與第六晶體管Q6的漏極連接,第一開關(guān)管501的漏極、第二開關(guān)管502的漏極接至電源輸出端VDD。
本實(shí)施例中,在第一輸出端OUTA輸出高電平而第二輸出端OUTB輸出低電平時(shí),第五晶體管Q5導(dǎo)通,進(jìn)而控制PMOS管Q1和Q2導(dǎo)通,第六晶體管Q6關(guān)閉,進(jìn)而控制PMOS管Q3和Q4關(guān)閉,從而實(shí)現(xiàn)電源輸出端VDD由常用供電端1提供的電壓信號VSYS供電的功能。同樣的第二輸出端OUTB輸出高電平而第一輸出端OUTA輸出低電平時(shí),第六晶體管Q6導(dǎo)通,進(jìn)而控制PMOS管Q3和Q4導(dǎo)通,第五晶體管Q5關(guān)閉,進(jìn)而控制PMOS管Q1和Q2關(guān)閉,從而實(shí)現(xiàn)電源輸出端VDD由備用供電端2輸出的電壓信號VBAT供電的功能。
本實(shí)施例提供的電源切換電路,不論電池供電端為何種電壓值,均可實(shí)現(xiàn)常用供電端掉電后,電源自動(dòng)切換到電池供電;而當(dāng)常用供電端可以供電時(shí),電池供電端能夠自動(dòng)斷開,切換到常用供電端進(jìn)行供電。
雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式,但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,這些僅是舉例說明,本實(shí)用新型的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下,可以對這些實(shí)施方式做出多種變更或修改,但這些變更和修改均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。