CN105449831A - 一种主副电源自动切换系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请记载了一种主副电源自动切换系统及方法，涉及电源切换系统及方法，通过设置检测模块实时检测主电源和副电源的电压是否符合用电需求，并利用开关控制电路自动实现上述主电源和副电源之间的切换，以确保与用电系统连接的电源始终符合用电要求，且其电路简单，便于集成，同时利用交叉耦合的PMOS开关模块，有效的提高了开关电路的稳定性，进一步提高了电源切换系统的安全性及其供电效率。

Description

一种主副电源自动切换系统及方法

技术领域

本发明涉及一种电源切换系统及方法，具体涉及一种主副电源自动切换系统及方法。

背景技术

随着社会的发展，各行业对供电可靠性的要求越来越高，如通信终端设备、银行计算机系统、手术设备、计量用的高精密仪器及一些重要场所均要求不间断的供电。

为了满足人们对于供电系统可靠性的要求，传统的是利用二极管控制主电源和副电源的双电源供电系统进行供电，但其工作效率较低，应用非常的有限。

基于MOS开关管具有导通损耗小、便于集成等优点，采用MOS开关管控制主副电源进行供电的系统得到了广泛的应用，但目前采用NMOS开关管进行电源切换的供电系统，由于其电路较为复杂，致使芯片面积较大，不便于集成，且其还存在无法正常上电的风险；而采用PMOS开关管进行电源切换的供电系统中，由于其衬底始终要处于较高电位，致使其性能不稳定，且在关断时易造成阈值泄露等问题。

发明内容

本申请记载了一种主副电源自动切换系统，其中，所述系统包括：副电源、主电源、第一开关模块、第二开关模块、第一检测模块、第

二检测模块、开关控制模块、使能模块和系统电源输出端；

所述主电源分别与所述第一开关模块的电源输入端和所述第一检测模块的电源输入端连接，所述副电源分别与所述第二开关模块的电源输入端和所述第二检测模块的电源输入端连接，所述开关控制模块分别与所述第一检测模块的输出端、所述第二检测模块的输出端、所述第一开关模块的控制端和所述第二开关模块的控制端连接，所述系统电源输出端分别与所述第一开关模块的输出端和所述第二开关模块的输出端连接；

其中，所述第一检测模块还通过所述使能模块与所述第二检测模块的控制端连接。

上述的主副电源自动切换系统，其中，所述系统还包括基准信号源；

所述基准信号源与所述第一检测模块的基准信号输入端连接。

上述的主副电源自动切换系统，其中，所述系统还包括上电复位模块：

所述主电源通过所述上电复位模块与所述开关控制模块的复位信号输入端连接。

上述的主副电源自动切换系统，其中，所述第二检测模块包括控制电路PMOS管和第一单阈值比较电路；

所述控制电路PMOS管的衬底端和源极端均与所述副电源连接，所述控制电路PMOS管的栅极端与所述使能模块的信号输出端连接，所述控制电路PMOS管的漏极端与所述第一单阈值比较电路的输入端连接，且该第一单阈值比较电路的输出端与所述开关控制模块的第一检测信号输入端连接。

上述的主副电源自动切换系统，其中，所述使能模块包括使能电路和第二单阈值比较电路；

所述系统电源输出端与所述第二单阈值比较电路的输入端连接，且该第二单阈值比较电路的输出端与所述使能电路的输入端连接；所述使能电路的信号输出端与所述控制电路PMOS管的栅极端连接，所述第一检测模块的信号输出端与所述使能电路的检测信号输入端连接，所述系统电源输出端与所述使能电路的系统电源输入端连接，所述副电源与所述使能电路的副电源输入端连接。

上述的主副电源自动切换系统，其中，所述第一开关模块包括第一开关PMOS管、第一耦合PMOS管电路、第一控制电路和第二控制电路；

所述主电源与第一开关PMOS管的源极端连接，且该第一开关PMOS管的漏极端及衬底端均与所述第一耦合PMOS管电路的输入端连接，所述开关控制模块的第一控制信号输出端通过所述第一控制电路与所述第一开关PMOS管的栅极端连接，且该开关控制模块的第二控制信号输出端通过所述第二控制电路与所述第一耦合PMOS管电路的控制信号输入端连接；

其中，所述系统电源输出端分别与所述第一耦合PMOS管电路的输出端和所述第二控制电路的电源输入端连接，所述第一控制电路的电源输入端与所述主电源连接。

上述的主副电源自动切换系统，其中，所述第二开关模块包括第二开关PMOS管、第二耦合PMOS管电路、第三控制电路和第四控制电路；

所述副电源与第二开关PMOS管的源极端及衬底端连接，且该第二开关PMOS管的漏极端与所述第二耦合PMOS管电路的输入端连接，所述开关控制模块的第三控制信号输出端通过所述第三控制电路与所述第二耦合PMOS管电路的控制信号输入端连接，该开关控制模块的第四控制信号输出端通过所述第四控制电路与所述第四开关PMOS管的栅极端连接；

其中，所述系统电源输出端分别与所述第二耦合PMOS管电路的输出端和所述第三控制电路的电源输入端连接，所述第四控制电路的电源输入端与所述副电源连接。

本申请还记载了一种主副电源自动切换方法，其中，可应用于上述任意一项所述的主副电源自动切换系统上，所述方法包括：

步骤S1，将所述主电源和所述副电源分别与一用电系统连接，并设定一阈值电压；

步骤S2，检测所述主电源的电压是否小于所述阈值电压，

若所述主电源的电压不小于所述阈值电压，则断开所述副电源与所述用电系统的连接，并利用所述主电源向所述用电系统供电；

步骤S3，检测所述副电源的电压是小于所述阈值电压，

若所述副电源的电压不小于所述阈值电压，则断开所述主电源与所述用电系统的连接，并利用所述副电源向所述用电系统供电；

步骤S4，将所述用电系统置为复位状态；

其中，基于所述第一检测模块和所述第二检测模块设定所述阈值电压的值。

上述的主副电源自动切换方法，其中，所述方法还包括：

当采用所述副电源向所述用电系统供电，且检测到所述主电源的电压大于或等于所述阈值电压时，则断开所述副电源与所述用电系统的连接，并采用所述主电源向所述用电系统供电。

上述的主副电源自动切换方法，其中，所述主电源通过所述第一开关模块与所述用电系统连接，所述副电源通过所述第二开关模块与所述用电系统连接，并利用所述开关控制模块来控制所述第一开关模块和所述第二开关模块的断开与闭合。

综上所述，本申请记载了一种主副电源自动切换系统及方法，通过设置检测模块实时检测主电源和副电源的电压是否符合用电需求，并利用开关控制电路自动实现上述主电源和副电源之间的切换，以确保与用电系统连接的电源始终符合用电要求，且其电路简单，便于集成，同时利用交叉耦合的PMOS开关模块，有效的提高了开关电路的稳定性，进一步提高了电源切换系统的安全性及其供电效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本申请一种主副电源自动切换系统的模块示意图；

图2为本申请实施例一中主副电源自动切换系统的电路图；

图3为本申请一种主副电源自动切换方法的流程图；

图4为本申请实施例二中阈值电压为一阈值范围时主副电源自动切换方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

实施例一：

本申请记载了一种主副电源自动切换的系统，可基于串联双开关切换模式的基础上，应用于系统级的双电源甚至是多电源之间的切换。

如图1所示，一种主副电源自动切换的系统，应用于一些需要不间断供电的用电系统(如通信终端设备(机房、交换中心等)、银行计算机系统、手术设备、计量用的高精密仪器及一些需要不间断供电的其他重要场所等)中，包括：用于常态供电的主电源、当上述的主电源无法工作时代替该主电源向用电系统供电的副电源(可以为一个或多个)、第一开关模块(用于控制主电源与用电系统之间的断开或通电)、第二开关模块(用于控制副电源与用电系统之间的断开或通电)、第一检测模块(用于检测主电源的电压是否符合用电系统的要求，并输出相应的检测结果信号；)、第二检测模块(用于检测副电源的电压是否符合用电系统的要求，并输出相应的检测结果信号)、开关控制模块(通过接收上述的第一检测模块和第二检测模块发送的检测结果信号，并根据其接收的检测结果信号控制上述的第一开关模块和第二开关模块的断开和闭合)、使能模块(接收上述第一检测模块发送的检测结果信号，并根据该检测结果信号控制上述第二检测模块运行或停止)、系统电源输出端(用于和上述的用电系统的电源输入端连接)、基准信号源(提供符合用电系统要求的基准电压信号至上述的第一检测模块，以便于该第一检测模块基于该通过判断其所接收到的主电源的电压是否大于或等于所设定的阈值电压；优选的，该阈值电压还可以为一个阈值范围，相应的进行后续判断时，则只要主电源的电压在该阈值范围内即为满足用电系统供电需求的情况)和上电复位模块(用于当用电系统处于复位状态时，检测主电源的电压是否符合阈值电压；若符合则断开第二开关模块，则利用主电源对用电系统供电)。

具体的，上述的主电源分别与第一开关模块的电源输入端和第一检测模块的电源输入端连接，副电源分别与第二开关模块的电源输入端和第二检测模块的电源输入端连接，开关控制模块分别与第一检测模块的输出端、第二检测模块的输出端、第一开关模块的控制端和第二开关模块的控制端连接，电源输出端分别与第一开关模块的输出端和第二开关模块的输出端连接，且上述的第一检测模块还通过使能模块与第二检测模块的控制端连接。

进一步的，上述的基准信号源与第一检测模块的基准信号输入端连接；主电源通过上电复位模块与开关控制模块的复位信号输入端连接。

优选的，上述的第二检测模块包括控制电路PMOS管和第一单阈值比较电路；控制电路PMOS管的衬底端和源极端均与副电源连接，控制电路PMOS管的栅极端与使能模块的信号输出端连接，控制电路PMOS管的漏极端与第一单阈值比较电路的输入端连接，且该第一单阈值比较电路的输出端与开关控制模块的第一检测信号输入端连接。

优选的，上述的使能模块包括使能电路和第二单阈值比较电路；系统电源输出端与第二单阈值比较电路的输入端连接，且该第二单阈值比较电路的输出端与使能电路的输入端连接；使能电路的信号输出端与控制电路PMOS管的栅极端连接，第一检测模块的信号输出端与使能电路的检测信号输入端连接，系统电源输出端与使能电路的系统电源输入端连接，副电源与使能电路的副电源输入端连接。

优选的，上述的第一开关模块包括第一开关PMOS管、第一耦合PMOS管电路、第一控制电路和第二控制电路；主电源与第一开关PMOS管的源极端连接，且该第一开关PMOS管的漏极端及衬底端与第一耦合PMOS管电路输入端连接，开关控制模块的第一控制信号输出端通过第一控制电路与第一开关PMOS管的栅极端连接，且该开关控制模块的第二控制信号输出端通过第二控制电路与第一耦合PMOS管电路的控制信号输入端连接；上述的系统电源输出端还分别与第一耦合PMOS管电路的输出端和第二控制电路的电源输入端连接，第一控制电路的电源输入端与主电源连接。

优选的，上述的第二开关模块包括第二开关PMOS管、第二耦合PMOS管电路、第三控制电路和第四控制电路；上述的副电源与第二开关PMOS管的源极端及衬底端连接，且该第二开关PMOS管的漏极端与第二耦合PMOS管电路输入端连接，开关控制模块的第三控制信号输出端通过第三控制电路与第二耦合PMOS管电路的控制信号输入端连接，该开关控制模块的第四控制信号输出端通过第四控制电路与第四开关PMOS管的栅极端连接，且系统电源输出端还分别与第二耦合PMOS管电路的输出端和第三控制电路的电源输入端连接，第四控制电路的电源输入端与副电源连接。

图2为本申请实施例一中主副电源自动切换系统的电路图；如图2所示，一种主副电源自动切换系统，包括，主电源VSYS、副电源VBAT、第一开关模块(包括第一开关耦合模块10、第一控制电路(CTRL0)12和第二控制电路(CTRL1)13)、第二开关模块(包括第二开关耦合模块11、第三控制电路(CTRL2)14和第四控制电路(CTRL3)15)、第一检测模块(VSYS_DET)18、第二检测模块(包括控制电路PMOS管22和第一单阈值比较电路(LBOR_B)19)、开关控制模块(SW_CTRL_GEN)16、使能模块(包括第二单阈值比较电路(LBOR_A)20和使能电路(VCTRL_GEN)21)、电源输出端VDD(相当于用电系统的电源输入端)、基准信号源(LVREF)23和上电复位模块(POR_VSYS)17。

其中，上述的第一开关耦合模块10和第二开关耦合模块11是作为电源切换开关，具体的第一开关耦合模块10由第一开关PMOS管S0和第一耦合电路(包括第一耦合PMOS管S1、第二耦合PMOS管QA和第三耦合PMOS管QB)构成；第二开关耦合模块11由第二开关PMOS管S3和第二耦合电路(包括第四耦合PMOS管S2、第五耦合PMOS管QC和第六耦合PMOS管QD)构成；其中，上述的第一耦合PMOS管S1的衬底通过第二耦合PMOS管QA和第三耦合PMOS管QB以交叉耦合的方式形成开关，同样第四耦合PMOS管S2的衬底通过第五耦合PMOS管QC和第六耦合PMOS管QD页以交叉耦合的方式形成开关，而第一开关PMOS管S0和第二开关PMOS管S3的衬底则均与固定电位连接。

优选的，上述的上电复位模块(POR_VSYS)17为一个上电复位电路，输出为POR_RST，用于在主电源VSYS第一次上电完成前，以及主电源VSYS掉电到其阈值电压以下时，产生第一开关PMOS管S0的控制信号，以使得其导通，而不受第一检测模块(VSYS_DET)18的输出值影响；第一检测模块(VSYS_DET)18是主电源VSYS的检测电路，输出为VSYS_OUT，是一个带有迟滞滤波功能的比较电路，能够增加主电源检测电路的可靠性；第一单阈值比较电路(LBOR_B)19是一个低功耗的无需基准电压的单阈值比较电路，用于监测副电源VBAT的电压情况，具有一定的滤波作用，输出LBOR_BAT为第一开关耦合模块10和第二开关耦合模块11的控制信号之一，且当主电源VSYS正常时，第一开关耦合模块10和第二开关耦合模块11不受上述LBOR_BAT的控制，而当主电源VSYS不正常时(即不符合上述的阈值电压时)，第一开关耦合模块10和第二开关耦合模块11则主要由LBOR_BAT来控制；第二单阈值比较电路(LBOR_A)20是另一个功耗的无需基准电压的单阈值比较电路，用于监测系统电源输出端(即内部电源)VDD的电压值，产生LBOR_RST信号，该信号不直接参与第一开关耦合模块10和第二开关耦合模块11的控制，但是作为信号之一用于控制电路PMOS管22使能信号的控制产生。

优选的，开关控制模块(SW_CTRL_GEN)16为一个开关控制信号产生电路，其输入为上电复位模块(POR_VSYS)17、第一检测模块(VSYS_DET)18和第一单阈值比较电路(LBOR_B)19的输出信号；同时，该开关控制模块(SW_CTRL_GEN)16的输出信号传送至第一控制电路(CTRL0)12、第二控制电路(CTRL1)13、第三控制电路(CTRL2)14和第四控制电路(CTRL3)15上，用于直接控制第一开关PMOS管S0、第一耦合PMOS管S1、第四耦合PMOS管S2和第二开关PMOS管S3的导通和截止。

其中，第一控制电路(CTRL0)12的电源由主电源VSYS提供，第二控制电路(CTRL1)13和第三控制电路(CTRL2)14的电源由内部电源VDD提供，第四控制电路(CTRL3)15的电源由副电源VBAT提供，且第一控制电路(CTRL0)12、第二控制电路(CTRL1)13、第三控制电路(CTRL2)14和第四控制电路(CTRL3)15的输出被传送至第一开关PMOS管S0、第一耦合PMOS管S1、第四耦合PMOS管S2和第二开关PMOS管S3的栅极端，当输出低电平时，相应的控制开关导通，输出高电平时，相应的控制开关截止。

上述的各器件之间的连接关系请参照图2中所示，在此便不予累述(其中图2中各器件带有相同字母标记的端口相互连接)。

实施例二：

图3为本申请一种主副电源自动切换方法的流程图；如图3所示，一种主副电源切换的方法，可应用于上述的主副电源自动切换系统中，包括以下步骤：

首先，将主电源和副电源分别与用电系统连接(以使得副电源和主电源均能向该用电系统供电)，以及设定该用电系统正常工作的阈值电压。

其次，检测主电源的电压是否大于或等于阈值电压；若主电源的电压大于或等于阈值电压，则断开副电源与用电系统的连接，并利用主电源向用电系统供电。

之后，若主电源的电压小于阈值电压，则继续检测副电源的电压是否大于或等于阈值电压；若副电源的电压大于或等于阈值电压，则断开主电源与用电系统的连接，并利用副电源向用电系统供电；若副电源的电压小于阈值电压，则将用电系统设置为复位状态(即此时用电系统处于休眠或停止状态)。

进一步的，当上述采用副电源向用电系统供电，且检测到主电源的电压大于或等于阈值电压时，则断开副电源与用电系统的连接，并采用主电源向用电系统供电。

进一步的，上述的主电源通过第一开关模块与用电系统连接，副电源通过第二开关模块与用电系统连接，并利用一开关控制模块来控制第一开关模块和第二开关模块的断开与闭合；

优选的，上述用于判断主电源和副电源的阈值电压可设定为不同的值，较佳的可设定用于判断主电源的阈值电压的值大于用于判断副电源的阈值电压的值。

具体的：

图3为本申请一种主副电源自动切换方法的流程图，基于上述实施例一的基础上并结合图1～2，主副电源自动切换系统具体的运行状态包括：

1、在正常工作模式下，即主电源VSYS正常的情况下，第一检测模块(VSYS_DET)18通过将主电源VSYS的采样值与阈值电压进行比较(即得出主电源VSYS的采样值大于阈值电压值)，输出高电平，并将此输出传送至开关控制模块(SW_CTRL_GEN)16，以控制第一控制电路(CTRL0)12、第二控制电路(CTRL1)13、第三控制电路(CTRL2)14和第四控制电路(CTRL3)15，进而使得第一开关PMOS管S0和第一耦合PMOS管S1同时导通，而第四耦合PMOS管S2和第二开关PMOS管S3断开，即此时主电源VSYS通过系统电源输出端VDD向用电系统供电；同时，上电复位模块(POR_VSYS)17输出为高，对第一控制电路(CTRL0)12、第二控制电路(CTRL1)13、第三控制电路(CTRL2)14和第四控制电路(CTRL3)15均没有影响，相应的使能电路(VCTRL_GEN)21)的使能信号VCTRL为高，控制电路PMOS管22关闭，进而第一单阈值比较电路(LBOR_B)19输出为低，即第四耦合PMOS管S2和第二开关PMOS管S3断开。

优选的，上述的阈值电压基于基准信号源(LVREF)23的基准电压值发送的基准电压，并根据上述用电系统、第一检测模块电路及第二检测模块在该第一检测模块(VSYS_DET)18中设定，即在该第一检测模块(VSYS_DET)18上可根据具体的需求设定阈值电压的值(或者值域)，以确保用电系统能够正常运行。

2、当主电源VSYS掉电到某个设定的阈值VH(如2.8V)以下时，即第一检测模块(VSYS_DET)18通过将主电源VSYS的采样值与阈值电压值进行比较后(即主电源的电压低于阈值电压2.8V)，其输出由高变低，对第一控制电路(CTRL0)12、第二控制电路(CTRL1)13、第三控制电路(CTRL2)14和第四控制电路(CTRL3)15没有影响；而此时使能电路(VCTRL_GEN)21)输出低电平使控制电路PMOS管22导通，副电源VBAT的电压检测模块第一单阈值比较电路(LBOR_B)19启动，并实时检测副电源VBAT的电压；若检测到副电源VBAT的电压符合用电系统需求，则第一开关PMOS管S0和第一耦合PMOS管S1同时断开，而第四耦合PMOS管S2和第二开关PMOS管S3导通，即此时副电源VBAT通过系统电源输出端VDD向用电系统供电，且此时用电系统处于低功耗模式；否则，上述的用电系统处于复位状态(即休眠或停止运行)。

3、在上述的副电源VBAT供电模式下，当第一检测模块(VSYS_DET)18检测到主电源VSYS恢复到某个设定的阈值VH(如2.8V)以上时(即第一检测模块(VSYS_DET)18通过将主电源VSYS的采样值与阈值电压值进行比较，得到采样值大于或等于阈值电压值，即主电源VSYS的电压满足用电系统的要求)，相应的第一检测模块(VSYS_DET)18的输出则由低变回高，则第一开关PMOS管S0和第一耦合PMOS管S1同时导通，而第四耦合PMOS管S2和第二开关PMOS管S3断开，此时用电系统恢复正常工作模式，即此时主电源VSYS通过系统电源输出端VDD向用电系统供电；相应的，当第一检测模块(VSYS_DET)18未检测到主电源VSYS的电压恢复，且若VBAT下降到使得VDD低于阈值电压时，则触发第一单阈值比较电路(LBOR_B)19，使其输出由高变低，进而控制用电系统进入复位状态。

4、在上述用电系统处于复位状态下时，若主电源VSYS恢复，且副电源VBAT的电压不存在或者很低(低于阈值电压很多)时，第一开关PMOS管S0和第一耦合PMOS管S1均处于导通状态，进而系统电源输出端的电压VDD会随着主电源VSYS的电压上升而上升；当主电源VSYS的电压上升到阈值电压以上时，上电复位模块(POR_VSYS)17正常工作且输出为高，使得用电系统进入正常工作模式，即第一开关PMOS管S0和第一耦合PMOS管S1导通，而第四耦合PMOS管S2和第二开关PMOS管S3断开，相应的利用主电源VSYS向用电系统供电。

另外，当系统处于复位状态下，若主电源VSYS的电压未恢复，但是副电源VBAT的电压恢复到符合阈值电压的要求时，则第一单阈值比较电路(LBOR_B)19输出为高，则开关控制模块(SW_CTRL_GEN)16将第一开关PMOS管S0和第一耦合PMOS管S1断开，将第四耦合PMOS管S2和第二开关PMOS管S3导通，即利用副电源VBAT向用电系统供电；而在用电系统处于复位状态下，如果主电源VSYS的电压未恢复至阈值电压，且副电源VBAT的电压也未满足阈值电压要求时，则该用电系统一直处于复位状态。

总之，在本申请的电源切换系统及方法中，优先考虑主电源VSYS的电压是否满足用电系统的要求，只要该主电源VSYS的电压满足用电系统的要求，采用该主电源VSYS向用电系统供电，而为了节省电能，此时可将副电源VBAT与用电系统之间的连接置为断开状态，此时用电系统进入正常工作状态；只有在上述的主电源VSYS的电压无法满足用电系统要求时，且副电源VBAT的电压满足用电系统要求，则再利用该副电源VBAT向用电系统供电，此时用电系统进入低功耗状态(由于副电源(即备用电源)一般为蓄电池，其存储的电能有限，为了使得用电系统能够在副电源供电时能够较长时间的运行，一般会在此时将一些非关键设备或功能关闭，即用电系统进入低功耗状态)。

进一步的，在用电系统进入上述低功耗状态时，还要实时检测上述的主电源VSYS的电压，一旦检测到该主电源VSYS的电压满足用电系统的要求，则立即进入上述的正常工作状态；而若上述的主电源VSYS的电压和副电源VBAT的电压均无法满足用电系统要求时，则将该用电系统置于复位状态(休眠或停止运行)。

进一步的，在用电系统进入上述复位状态时，需实时检测主电源VSYS的电压和副电源VBAT的电压，一旦检测到该主电源VSYS的电压满足用电系统的要求，则用电系统转入正常工作状态；而检测到只有副电源的电压满足用电系统的要求，即此时主电源VSYS的电压未符合上述用电系统的要求时，则用电系统转入低功耗状态；否则，该用电系统一直处于复位状态。

图4为本申请实施例二中阈值电压为一阈值范围时主副电源自动切换方法的流程图；由于要确保用电系统的平稳运行，一般均将阈值电压值设置为一个阈值范围，下面就以一个电压值范围为低压LV至高压VTH(LV～VTH)的阈值电压为例进行具体描述，具体的：

如图4所示，一种主副电源自动切换方法，包括：

步骤S1：判断主电源VSYS的电压是否大于或等于上述的高压VTH；若大于或等于，则继续步骤S4；否则，继续步骤S2。

步骤S2：判断副电源VBAT的电压是否大于或等于上述的低压VL；若大于或等于，则继续步骤S5；否则，继续步骤S3。

步骤S3：将用电系统置于复位状态，且将第一开关PMOS管S0和第一耦合PMOS管S1导通，将第四耦合PMOS管S2和第二开关PMOS管S3断开；继续步骤S1。

步骤S4：将用电系统置于正常工作状态，且将第一开关PMOS管S0和第一耦合PMOS管S1导通，将第四耦合PMOS管S2和第二开关PMOS管S3断开；继续步骤S1。

步骤S5：将用电系统置于低功耗状态，且将第一开关PMOS管S0和第一耦合PMOS管S1断开，将第四耦合PMOS管S2和第二开关PMOS管S3导通；继续步骤S1。

本申请具有的有益效果：

a、本申请通过引入副电源检测功能，并直接参与切换开关的控制，进而能取代系统内部电压检测功能，使得系统控制逻辑中不存在反馈回路，成功避免了内部电压震荡现象，而增加的使能电路(VCTRL_GEN)21)和控制电路PMOS管22则使得第一单阈值比较电路(LBOR_B)19(即副电源检测模块)在正常工作模式下处于关闭状态，因此没有额外增加功耗。

b、开关控制模块(SW_CTRL_GEN)16不仅能提高每一种上电和下电情况的可靠性，还能有效地避免漏电现象。

c、简化了PMOS开关的衬底连接方式，配合新的开关控制逻辑，以更加简单经济的方式既避免了衬底漏电，又解决了双开关控制中，两个串联开关不能在需要时分别导通和截止的问题。

综上所述，本申请记载的一种主副电源自动切换系统及方法，通过设置电压检测模块实时检测主、副电源电压是否符合用电系统的要求，并利用开关控制电路实现主副电源向用电系统供电的自动切换，以保证向用电系统不间断供电，具有安全可靠、供电效率高等特点。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；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作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，这并不影响本发明的实质内容。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 (10)

1.一种主副电源自动切换系统，其特征在于，所述系统包括：副电源、主电源、第一开关模块、第二开关模块、第一检测模块、第二检测模块、开关控制模块、使能模块和系统电源输出端；

所述主电源分别与所述第一开关模块的电源输入端和所述第一检测模块的电源输入端连接，所述副电源分别与所述第二开关模块的电源输入端和所述第二检测模块的电源输入端连接，所述开关控制模块分别与所述第一检测模块的输出端、所述第二检测模块的输出端、所述第一开关模块的控制端和所述第二开关模块的控制端连接，所述系统电源输出端分别与所述第一开关模块的输出端和所述第二开关模块的输出端连接；

其中，所述第一检测模块还通过所述使能模块与所述第二检测模块的控制端连接。

2.如权利要求1所述的主副电源自动切换系统，其特征在于，所述系统还包括基准信号源；

所述基准信号源与所述第一检测模块的基准信号输入端连接。

3.如权利要求1所述的主副电源自动切换系统，其特征在于，所述系统还包括上电复位模块：

所述主电源通过所述上电复位模块与所述开关控制模块的复位信号输入端连接。

4.如权利要求1所述的主副电源自动切换系统，其特征在于，所述第二检测模块包括控制电路PMOS管和第一单阈值比较电路；

所述控制电路PMOS管的衬底端和源极端均与所述副电源连接，所述控制电路PMOS管的栅极端与所述使能模块的信号输出端连接，所述控制电路PMOS管的漏极端与所述第一单阈值比较电路的输入端连接，且该第一单阈值比较电路的输出端与所述开关控制模块的第一检测信号输入端连接。

5.如权利要求4所述的主副电源自动切换系统，其特征在于，所述使能模块包括使能电路和第二单阈值比较电路；

所述系统电源输出端与所述第二单阈值比较电路的输入端连接，且该第二单阈值比较电路的输出端与所述使能电路的输入端连接；所述使能电路的信号输出端与所述控制电路PMOS管的栅极端连接，所述第一检测模块的信号输出端与所述使能电路的检测信号输入端连接，所述系统电源输出端与所述使能电路的系统电源输入端连接，所述副电源与所述使能电路的副电源输入端连接。

6.如权利要求1所述的主副电源自动切换系统，其特征在于，所述第一开关模块包括第一开关PMOS管、第一耦合PMOS管电路、第一控制电路和第二控制电路；

所述主电源与第一开关PMOS管的源极端连接，且该第一开关PMOS管的漏极端及衬底端均与所述第一耦合PMOS管电路的输入端连接，所述开关控制模块的第一控制信号输出端通过所述第一控制电路与所述第一开关PMOS管的栅极端连接，且该开关控制模块的第二控制信号输出端通过所述第二控制电路与所述第一耦合PMOS管电路的控制信号输入端连接；

其中，所述系统电源输出端分别与所述第一耦合PMOS管电路的输出端和所述第二控制电路的电源输入端连接，所述第一控制电路的电源输入端与所述主电源连接。

7.如权利要求1所述的主副电源自动切换系统，其特征在于，所述第二开关模块包括第二开关PMOS管、第二耦合PMOS管电路、第三控制电路和第四控制电路；

所述副电源与第二开关PMOS管的源极端及衬底端连接，且该第二开关PMOS管的漏极端与所述第二耦合PMOS管电路的输入端连接，所述开关控制模块的第三控制信号输出端通过所述第三控制电路与所述第二耦合PMOS管电路的控制信号输入端连接，该开关控制模块的第四控制信号输出端通过所述第四控制电路与所述第四开关PMOS管的栅极端连接；

其中，所述系统电源输出端分别与所述第二耦合PMOS管电路的输出端和所述第三控制电路的电源输入端连接，所述第四控制电路的电源输入端与所述副电源连接。

8.一种主副电源自动切换方法，其特征在于，应用于如权利要求1～7中任意一项所述的主副电源自动切换系统上，所述方法包括：

步骤S1，将所述主电源和所述副电源分别与一用电系统连接，并设定一阈值电压；

步骤S2，检测所述主电源的电压是否小于所述阈值电压，

若所述主电源的电压不小于所述阈值电压，则断开所述副电源与所述用电系统的连接，并利用所述主电源向所述用电系统供电；

步骤S3，检测所述副电源的电压是小于所述阈值电压，

若所述副电源的电压不小于所述阈值电压，则断开所述主电源与所述用电系统的连接，并利用所述副电源向所述用电系统供电；

步骤S4，将所述用电系统置为复位状态；

其中，基于所述第一检测模块和所述第二检测模块设定所述阈值电压的值。

9.如权利要求8所述的主副电源自动切换方法，其特征在于，所述方法还包括：

当采用所述副电源向所述用电系统供电，且检测到所述主电源的电压大于或等于所述阈值电压时，则断开所述副电源与所述用电系统的连接，并采用所述主电源向所述用电系统供电。

10.如权利要求9所述的主副电源自动切换方法，其特征在于，所述主电源通过所述第一开关模块与所述用电系统连接，所述副电源通过所述第二开关模块与所述用电系统连接，并利用所述开关控制模块来控制所述第一开关模块和所述第二开关模块的断开与闭合。