CN101309013B - 双电源自动切换电路 - Google Patents

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一种双电源自动切换电路，包括动力电源及电池，一二极管D19的阳极接动力电源，阴极连接到一三端稳压器件U16的输入端，三端稳压器件U16的输出端通过一二极管D18连接到一场效应管Q3，场效应管Q3与场效应管Q5相连，一二极管D24的阳极接动力电源，阴极连接到场效应管Q5，动力电源接到一场效应管Q2的栅极，电池接到场效应管Q2的源极，场效应管Q2的漏极通过一二极管D16连接到一低压降线性稳压器U14的输入端，低压降线性稳压器U14的输出端连接到单片机U15，单片机U15连接到主单片机U6。本发明双电源自动切换电路的优点在于：结合软件，使用双单片机，实现电源的自动无扰切换，同时实现系统的超低功耗控制。

Description

双电源自动切换电路
【技术领域】
本发明是关于一种自动化控制工程，特别是指一种双电源自动切换电路。
【背景技术】
在工业自动化控制系统中，一般使用380VAC或220VAC动力电源对设备供电，但同时又需要在没有动力电源的情况下能对相关参数的修改进行记录，这就需要使用电池作为备用电源。在双电源供电的情况下，在动力电源供电时电池的消耗应该为零，且要求能实现两种电源的自动无扰切换，同时。使用电池供电，对电路的功耗提出了新的要求。因此，对低压低功耗电路的开发和应用倍受人们的关注。可以从多个方面控制系统功耗：1、功耗与电源V DD的平方成正比。工作电压降低后，功耗下降了，但也带来了延迟时间增加、驱动能力下降以及低阈值电压的控制等新问题。因此，在设计电路时，不可能单纯依靠降低电源电压来满足功耗的需要。2、降低时钟频率可以直接降低动态功耗。但是，实际应用中总希望电路的工作速度越快越好。3、系统增加“睡眠”或“掉电”工作方式。在系统进入掉电模式后要求在需要的时候能将系统唤醒，从而进入正常工作模式。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够实现电源的自动无扰切换的双电源自动切换电路，同时要求系统功耗超低。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种双电源自动切换电路，包括动力电源及电池，一二极管D19的阳极接动力电源，阴极连接到一三端稳压器件U16的输入端，三端稳压器件U16的输出端连接到二极管D18的阳极，二极管D18的阴极引出一第一接口，同时二极管D18的阴极连接到一场效应管Q3的源极，并通过一电阻R55连接到场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的漏极引出一第二接口，场效应管Q3的栅极同时连接到一场效应管Q5的源极；
一二极管D24的阳极接动力电源，阴极通过一电阻R50连接到场效应管Q5的栅极，场效应管Q5的漏极接地；
一电阻R48的一端接动力电源，另一端接到一场效应管Q2的栅极，场效应管Q2的栅极通过一电阻R42接地；
电池连接到场效应管Q2的源极，场效应管Q2的漏极连接到一二极管D16的阳极，二极管D16的阴极分成三个支路，一支路连接到电容C24的一端，一支路连接到一低压降线性稳压器U14的输入端，一支路引出一电池电压接口，电容C24的另一端接地，低压降线性稳压器U14的输出端分别同时直接连接到单片机U15的GP0端口、GP5端口、VDD端口，以及分别通过一电阻R45接到单片机U15的GP3端口、通过一电阻R54接到单片机U15的GP4端口，单片机U15的GND端接地。
本发明进一步具体为：
所述场效应管Q2的漏极通过电阻R52和电阻R43接地，电阻R52和电阻R43之间引出一连接线，连接到主单片机U6的AD口。
所述场效应管Q5的栅极同时通过一电阻R51连接到单片机U15的GP2口，单片机U15的GP2端口分成两个支路，一个支路通过一电阻R46接地，另一支路通过电阻R51连接到场效应管Q5的栅极，单片机U15的GP4端口接到一三级管Q4的集电极，三级管Q4的基极一路通过一电阻R53接到主单片机U6的I/O口，另一路通过一电阻R44接地，三级管Q4的发射极接地。
所述单片机U15的GP3端口通过一电阻R57接到一手轮转动设备。
所述三端稳压器件U16的输出端连接到二极管D25的阳极，二极管D25的阴极通过一电阻R49接到单片机U15的中断唤醒口GP1，GP1端口分成两个支路，一个支路通过一电阻R47接地，另一支路连接到电阻R49。
一二极管D21的阳极接动力电源，阴极连接到一三端稳压器件U17的输入端，该三端稳压器件U17的输入端通过一电容C29接地，接地端连接到一二极管D23的阳极，二极管D23的阴极接地，输出端分成两支路，一支路通过一电容C27接地，另一支路连接到二极管D22的阳极，二极管D22的阴极引出一第三接口。
所述三端稳压器件U16的输入端通过一电容C28接地，接地端连接到一二极管D20的阳极，二极管D20的阴极接地，输出端通过一电容C26接地。
所述低压降线性稳压器U14的输入端同时连接到一二级管D17的阴极，二级管D17的阳极与低压降线性稳压器U14的输出端形成一结点，该结点通过一电容C25接地。
本发明双电源自动切换电路的优点在于：结合软件，使用双单片机，实现电源的自动无扰切换，同时实现系统的超低功耗控制。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
图1是本发明双电源自动切换电路连接图。
【具体实施方式】
请参见图1，其中10V来自动力电源，经开关电源后输出为10VDC；J1来自9V工业电池。
该双电源自动切换电路的连接关系如下。
一二极管D19的阳极接动力电源，阴极连接到一三端稳压器件U16的输入端，该三端稳压器件U16的输入端通过一电容C28接地，接地端连接到一二极管D20的阳极，二极管D20的阴极接地，输出端通过一电容C26接地，且该三端稳压器件U16的输出端分别连接到二极管D18和D25的阳极，二极管D25的阴极通过一电阻R49接到单片机U15的中断唤醒口GP1(PC WAKEUP)。二极管D18的阴极引出一第一接口，同时二极管D18的阴极连接到一P沟道MOSFET场效应管(金属氧化物半导体场效应管)Q3的源极，并通过一电阻R55连接到该场效应管Q3的栅极，该场效应管Q3的漏极引出一第二接口，该场效应管Q3的栅极同时连接到一N沟道MOSFET场效应管Q5的源极。
一二极管D24的阳极接动力电源，阴极通过一电阻R50连接到该场效应管Q5的栅极，场效应管Q5的栅极同时通过一电阻R51连接到单片机U15的GP2口(WAKEUP_ARM)，场效应管Q5的漏极接地。
一二极管D21的阳极接动力电源，阴极连接到一三端稳压器件U17的输入端，该三端稳压器件U17的输入端通过一电容C29接地，接地端连接到一二极管D23的阳极，二极管D23的阴极接地，输出端通过一电容C27接地，且该三端稳压器件U17的输出端连接到二极管D22的阳极，二极管D22的阴极引出一第三接口。
一电阻R48的一端接动力电源，另一端接到一P沟道MOSFET场效应管Q2的栅极，该场效应管Q2的栅极通过一电阻R42接地。
电池J1连接到场效应管Q2的源极，场效应管Q2的漏极分成两个支路，一个支路通过电阻R52和电阻R43接地，另一支路连接到一二极管D16的阳极。电阻R52和电阻R43之间引出一连接线，连接到主单片机U6的AD口。二极管D16的阴极分成三个支路，一支路连接到电容C24的一端，一支路连接到一LDO芯片(低压降线性稳压器)U14的输入端，一支路引出一VBAT(电池电压)接口，电容C24的另一端接地，LDO芯片U14的输入端同时连接到一二级管D17的阴极，二级管D17的阳极与LDO芯片U14的输出端形成一结点，该结点一路通过一电容C25接地，另一路分别同时直接连接到单片机U15的GP0端口、GP5端口、VDD端口，以及分别通过一电阻R45接到单片机U15的GP3端口、通过一电阻R54接到单片机U15的GP4端口，单片机U15的GND端接地、GP1端口分成两个支路，一个支路通过一电阻R47接地，另一支路连接到电阻R49。单片机U15的GP2端口分成两个支路，一个支路通过一电阻R46接地，另一支路通过电阻R51连接到场效应管Q5的栅极。单片机U15的GP3端口通过一电阻R57接到一手轮(图未示)，手轮用来手动唤醒单片机U15。单片机U15的GP4端口接到一三级管Q4的集电极，三级管Q4的基极一路通过一电阻R53接到主单片机U6的I/O口，另一路通过一电阻R44接地，三级管Q4的发射极接地。
该双电源自动切换电路的工作原理如下。
在有动力电源工作的情况下，系统通过10VDC后经过二极管D19后由三端稳压器件U16输出5.7VDC，再经二极管D18后输出为5VDC(PWD5.0)，系统通过10VDC后经过二极管D21后由三端稳压器件U17也输出5.7VDC，再经二极管D22后输出为DVDD，DVDD单独为供较大功耗元件如感性元件继电器等使用，以增加控制系统电源(PWD5.0)的稳定性。其中单向二极管D18和D22是为了防止电池供电时三端稳压器件U16和U17消耗电流，二极管D20和D23是为了将输出电压提升到5.7VDC。同时10VDC经电阻R48后进入场效应管Q2的控制端，使场效应管Q2截止，从而使电池的消耗为零。10VDC的另一路通过二极管D24和电阻R50后控制场效应管Q5导通，从而控制场效应管Q3导通，使整个系统正常工作。
在动力电源缺失的情况下，场效应管Q2的控制端为低，使场效应管Q2导通，电池供电回路通过二极管D16后由LDO芯片U14稳压为5.0VDC(PWD5.0)。单片机U15的输出控制口GP2(WAKEUP_ARM)上电后为高电平，通过电阻R51后控制Q5导通，从而控制Q3导通，使最简系统(含主单片机U6电路、霍尔计数电路、红外遥控接受电路)正常工作。
场效应管Q2漏极电压通过精密电阻R52和R43分压后得到电压PMON，进入主单片机U6的AD口进行采样，用来检验电池电压，同时可由此模拟值判断是否电池供电。当判断是电池供电时，关闭在电池供电时不使用的功能，如液晶背光等。并且在两分钟内没有任何红外遥控操作或没有手轮转动设备操作改变阀位，则系统将进入掉电模式：首先保存当前的各设置内容、当前阀位和总的阀位计数值到EEPROM。然后，通过主单片机U6I/O口PWDN，发送一个信号到单片机U15的输入口GP4。单片机U15通过GP2(WAKEUP_ARM)端口输出低电平，通过电阻R51后控制场效应管Q5截止，从而控制场效应管Q3截止，结束整个主单片机U6系统的电源。然后单片机U15自己进入掉电状态，整个系统的功耗控制在μA级。
在手轮转动设备时，触发干簧管1B，使单片机U15的中断输入口GP3收到一个电平跳变信号，从而唤醒单片机U15，再由单片机U15通过GP2端口输出高电平控制Q5和Q3导通，恢复最简系统供电。
为了防止在进入掉电模式后，动力电源来到，系统可正常工作。但是单片机PIC12F508还是处于掉电状态，特使用了如下电路：由三端稳压器件U16输出5.7VDC通过二极管D25和电阻R49后，进入单片机U15的中断唤醒口GP1。
上述实施例中，二级管的型号均采用1N4007，三端稳压器件U16、U17采用型号为L7805，场效应管Q2及Q3的型号为P沟道MOSFET场效应管ZXM62P02E6，场效应管Q5的型号为N沟道MOSFET场效应管ZXMN2A01F，单片机U15的型号为PIC12F508，LDO芯片U14的型号为LP38692MP-5.0。

Claims (8)

1.一种双电源自动切换电路，包括动力电源及电池，其特征在于：一二极管D19的阳极接动力电源，阴极连接到一三端稳压器件U16的输入端，三端稳压器件U16的输出端连接到二极管D18的阳极，二极管D18的阴极引出一第一接口，同时二极管D18的阴极连接到一场效应管Q3的源极，并通过一电阻R55连接到场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的漏极引出一第二接口，场效应管Q3的栅极同时连接到一场效应管Q5的源极；
一二极管D24的阳极接动力电源，阴极通过一电阻R50连接到场效应管Q5的栅极，场效应管Q5的漏极接地；
一电阻R48的一端接动力电源，另一端接到一场效应管Q2的栅极，场效应管Q2的栅极通过一电阻R42接地；
电池连接到场效应管Q2的源极，场效应管Q2的漏极连接到一二极管D16的阳极，二极管D16的阴极分成三个支路，一支路连接到电容C24的一端，一支路连接到一低压降线性稳压器U14的输入端，一支路引出一电池电压接口，电容C24的另一端接地，低压降线性稳压器U14的输出端分别同时直接连接到单片机U15的GP0端口、GP5端口、VDD端口，以及分别通过一电阻R45接到单片机U15的GP3端口、通过一电阻R54接到单片机U15的GP4端口，单片机U15的GND端接地。
2.如权利要求1所述的双电源自动切换电路，其特征在于：所述场效应管Q2的漏极通过电阻R52和电阻R43接地，电阻R52和电阻R43之间引出一连接线，连接到主单片机U6的AD口。
3.如权利要求2所述的双电源自动切换电路，其特征在于：所述场效应管Q5的栅极同时通过一电阻R51连接到单片机U15的GP2口，单片机U15的GP2端口分成两个支路，一个支路通过一电阻R46接地，另一支路通过电阻R51连接到场效应管Q5的栅极，单片机U15的GP4端口接到一三级管Q4的集电极，三级管Q4的基极一路通过一电阻R53接到主单片机U6的I/O口，另一路通过一电阻R44接地，三级管Q4的发射极接地。
4.如权利要求3所述的双电源自动切换电路，其特征在于：所述单片机U15的GP3端口通过一电阻R57接到一手轮转动设备。
5.如权利要求1所述的双电源自动切换电路，其特征在于：所述三端稳压器件U16的输出端连接到二极管D25的阳极，二极管D25的阴极通过一电阻R49接到单片机U15的中断唤醒口GP1，GP1端口分成两个支路，一个支路通过一电阻R47接地，另一支路连接到电阻R49。
6.如权利要求1所述的双电源自动切换电路，其特征在于：一二极管D21的阳极接动力电源，阴极连接到一三端稳压器件U17的输入端，该三端稳压器件U17的输入端通过一电容C29接地，接地端连接到一二极管D23的阳极，二极管D23的阴极接地，输出端分成两支路，一支路通过一电容C27接地，另一支路连接到二极管D22的阳极，二极管D22的阴极引出一第三接口。
7.如权利要求1所述的双电源自动切换电路，其特征在于：所述三端稳压器件U16的输入端通过一电容C28接地，接地端连接到一二极管D20的阳极，二极管D20的阴极接地，输出端通过一电容C26接地。
8.如权利要求1所述的双电源自动切换电路，其特征在于：所述低压降线性稳压器U14的输入端同时连接到一二级管D17的阴极，二级管D17的阳极与低压降线性稳压器U14的输出端形成一结点，该结点通过一电容C25接地。
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