CN101872998B - 一种电源切换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电源切换电路，包括：低电压电源依次通过串联的第一电阻和第二电阻接地；高电压电源依次通过串联的第四电阻和第五电阻接地；第一NMOS管的栅极连接第一电阻和第二电阻的公共端，漏极连接第四电阻和第五电阻的公共端，源极接地；第二NMOS管的栅极连接第四电阻和第五电阻的公共端，漏极依次通过串联的第七电阻和第六电阻接高电压的电源，源极接地；第一PMOS管的栅极连接第六电阻和第七电阻的公共端，源极连接高电压电源，漏极通过第二二极管作为第一电压输出端；低电压电源通过第一二极管作为第二电压输出端。该电路结构简单，有效减少PCB板的面积，而且功耗低，成本低。

Description

一种电源切换电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种电源切换电路。
背景技术
以太网供电(POE，Power Over Ethernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。
POE直流电压范围为：44V～57V之间，典型值为48V。
当有POE提供电源又有外界电源插入时，优先选用外界电源为终端供电。
目前，电源切换电路主要有两种。
一种是由继电器来完成电源的切换。当继电器的驱动信号达到一定值时，继电器的触点发生切换，进而可以实现电源的切换。但是，IP终端对电源效率的要求比较高，继电器作为电源的切换要消耗很大的功耗。并且继电器会占用PCB板很大的一块面积，这对于PCB布局紧凑的系统来说非常不利。而且，继电器的成本较高。
另一种是由二极管来完成电源的切换。二极管具有单向导通特性，当两组电源同时接入时，电压高的电源切换到供电回路中，电源低的电源被截止掉。但是二极管只能实现由低电压的电源切换到高电压的电源。POE系统中是由高电压的电源切换到低电压的电源。但是二极管不能实现将高电压的电源切换为低电压的电源。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电源切换电路，能够实现直流电源和交流电源之间的切换，而且成本较低。
本发明实施例提供一种电源切换电路，包括：
低电压电源依次通过串联的第一电阻和第二电阻接地；
高电压电源依次通过串联的第四电阻和第五电阻接地；
第一NMOS管的栅极连接第一电阻和第二电阻的公共端，漏极连接第四电阻和第五电阻的公共端，源极接地；
第二NMOS管的栅极连接第四电阻和第五电阻的公共端，漏极依次通过串联的第七电阻和第六电阻接高电压的电源，源极接地；
第一PMOS管的栅极连接第六电阻和第七电阻的公共端，源极连接高电压电源，漏极通过第二二极管作为第一电压输出端；
低电压电源通过第一二极管作为第二电压输出端。
优选地，还包括第三电阻，所述第一NMOS管的源极通过所述第三电阻接地。
优选地，还包括第八电阻，所述第二NMOS管的源极通过所述第八电阻接地。
优选地，当所述低电压电源为交流电源时，还包括整流桥，所述低电压电源依次通过串联的整流桥、第一电阻和第二电阻接地。
优选地，所述高电压电源为以太网供电POE。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
该电源切换电路充分利用MOS管的开关特性和二极管的单向导通特性实现高电压电源和低电压电源同时供电时，由低电压电源来供电。当只有高电压电源供电时，第一NMOS管截止，第二NMOS管导通，第一PMOS管导通，这样，高电压电源通过第二二极管输出，进行供电。当只有低电压电源供电时，第一NMOS管导通，第二NMOS管和第一PMOS管均截止，这样低电压电源通过第一二极管输出，进行供电。当高电压电源和低电压电源同时存在时，第一NMOS管导通，第二NMOS管截止，第一PMOS管截止，低电压电源通过第一二极管输出，进行供电。该电路结构简单，有效减少PCB板的面积，而且功耗低，成本低。
附图说明
图1是本发明提供的电源切换电路实施例一结构图；
图2是本发明提供的电源切换电路是实例二结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
参见图1，该图为本发明提供的电源切换电路实施例一结构图。
本实施例提供的一种电源切换电路，包括：
低电压电源依次通过串联的第一电阻R1和第二电阻R2接地。
高电压电源依次通过串联的第四电阻R4和第五电阻R5接地。
第一NMOS管的栅极连接第一电阻R1和第二电阻R2的公共端，漏极连接第四电阻R4和第五电阻R5的公共端，源极接地。
第二NMOS管的栅极连接第四电阻R4和第五电阻R5的公共端，漏极依次通过串联的第七电阻R7和第六电阻R6接高电压的电源，源极接地。
第一PMOS管的栅极连接第六电阻R6和第七电阻R7的公共端，源极连接高电压的电源，漏极通过第二二极管D2作为高电压电源的输出端；
低电压电源通过第一二极管D1作为低电压电源的输出端。
下面结合图1说明该电源切换电路的工作原理。
当只有高电压电源接入时，第一NMOS管Q1截止，第四电阻R4和第五电阻R5的分压大于第二NMOS管Q2的开启电压，因此第二NMOS管Q2导通。由于第六电阻R6和第七电阻R7的分压与第一PMOS管Q3的源极的压差为负压，且绝对值大于第一PMOS管Q3的开启电压的绝对值，因此第一PMOS管Q3导通。高电压电源通过第二二极管D2到达VCC，VCC作为开关电源的输入电压，为开关电源供电。
当只有低电压电源接入时，第一电阻R1和第二R2的分压大于第一NMOS管Q1的开启电压，因此第一NMOS管Q1导通。第二NMOS管Q2和第一PMOS管Q3均截止。低电压电源通过第一二极管D1到达VCC，VCC作为开关电源的输入电压，为开关电源供电。
当高电压电源和低电压电源同时存在，第一电阻R1和第二电阻R2的分压大于第一NMOS管Q1的开启电压，因此第一NMOS管Q1导通。此时，第一NMOS管Q1的漏极和第二NMOS管Q2的栅极的电压约等于0，第二NMOS管Q2截止。第七电阻R7的电压约等于高电压电源的电压，第一PMOS管Q3的栅极和源极的压差的绝对值小于开启电压的绝对值，因此第一PMOS管Q3截止，第二二极管D2截止。此时低电压电源通过第一二极管D1到达VCC，VCC作为开关电源的输入电压，为开关电源供电。从而达到低电压电源优先供电的目的。
该电源切换电路充分利用MOS管的开关特性和二极管的单向导通特性实现高电压电源和低电压电源同时供电时，由低电压电源来供电。当只有高电压电源供电时，第一NMOS管Q1截止，第二NMOS管Q2导通，第一PMOS管Q3导通，这样，高电压电源通过第二二极管D1输出，进行供电。当只有低电压电源供电时，第一NMOS管Q1导通，第二NMOS管Q2和第一PMOS管Q3均截止，这样低电压电源通过第一二极管D1输出，进行供电。当高电压电源和低电压电源同时存在时，第一NMOS管Q1导通，第二NMOS管Q2截止，第一PMOS管Q3截止，低电压电源通过第一二极管D1输出，进行供电。
参见图2，该图为本发明提供的电源切换电路是实例二结构图。
需要说明的是，实施例一提供的低电压电源为直流电源，当所述低电压的电源为交流电源时，还包括整流桥，所述低电压的电源依次通过串联的整流桥、第一电阻R1和第二电阻R2接地。
本实施例提供的电源切换电路，还包括第三电阻R3，所述第一NMOS管Q1的源极通过所述第三电阻R3接地。
第三电阻R3作为第一NMOS管Q1导通时源极对地的限流电阻，选取阻值时，选择第三电阻R3的阻值远小于第四电阻R4的阻值。这样可以使两种电源同时存在时，第一NMOS管Q1的漏极和第二NMOS管Q2的栅极的电压约等于0。
本实施例提供的电源切换电路，还包括第八电阻R8，所述第二NMOS管Q2的源极通过所述第八电阻R8接地。
第八电阻R8作为第二NMOS管Q2导通时源极对地的限流电阻，选取阻值时，选择第八电阻R8的阻值远小于第六电阻R6和第七电阻R7之和。当只有高电压电源时，由R6和(R7+R8)的分压与第一PMOS管Q3的栅极的压差为负压，且绝对值大于第一PMOS管Q3的开启电压的绝对值，因此第一PMOS管Q3导通。高电压电源通过第二二极管D2到达VCC。
需要说明的是，所述的远小于在取值时，可以将R1、R2、R4、R5、R6和R7选择为兆欧级电阻，可以将R3和R8选择为几千欧的电阻。
D1和D2为低导通电压的肖特基二极管。
其中，第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2的体二极管的方向满足源极为体二极管的正极，漏极为体二极管的负极。第一PMOS管Q3要求体二极管的方向满足漏极为体二极管的正极，源极为体二极管的负极。
本发明实施例提供的电源切换电路的功耗主要集中在R1、R2、R4、R5、R6、R7以及两个肖特基二极管上。上述的6个电阻均为兆欧级，肖特基二极管也是低压差(约为0.3V)的二极管，所以整体电路的功耗较小。
其中，第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2可以选择2N7002；第一PMOS管Q3可以选择SI4435DY；第一二极管D1和第二二极管D2可以选择B290。
需要说明的是，以上实施例提供的电源切换电路优选用在所述高电压电源为POE的场合，其中低电压电源可以为24V交流电。
通过以上分析可知，利用MOS管的开关特性及二极管单向导通特性控制两个电源的切换，该电路结构简单，功耗小，有效减少了PCB板的面积，成本低。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种电源切换电路，其特征在于，包括：
低电压电源依次通过串联的第一电阻和第二电阻接地；
高电压电源依次通过串联的第四电阻和第五电阻接地；
第一NMOS管的栅极连接第一电阻和第二电阻的公共端，漏极连接第四电阻和第五电阻的公共端，源极接地；
第二NMOS管的栅极连接第四电阻和第五电阻的公共端，漏极依次通过串联的第七电阻和第六电阻接高电压电源，源极接地；
第一PMOS管的栅极连接第六电阻和第七电阻的公共端，源极连接高电压电源，漏极通过第二二极管作为电压输出端；
低电压电源通过第一二极管作为电压输出端。
2.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，还包括第三电阻，所述第一NMOS管的源极通过所述第三电阻接地。
3.根据权利要求2所述的电源切换电路，其特征在于，还包括第八电阻，所述第二NMOS管的源极通过所述第八电阻接地。
4.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，当所述低电压电源为交流电源时，还包括整流桥，所述低电压电源依次通过串联的整流桥、第一电阻和第二电阻接地。
5.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一NMOS管的体二极管的方向为源极为体二极管的正极，漏极为体二极管的负极。
6.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述第二NMOS管的体二极管的方向为源极为体二极管的正极，漏极为体二极管的负极。
7.根据权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一PMOS管的体二极管的方向为漏极为体二极管的正极，源极为体二极管的负极。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电源切换电路，其特征在于，所述高电压电源为以太网供电POE。
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