CN108565957A - 一种电源无缝切换系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种电源无缝切换系统及方法，所述电源无缝切换系统包括供电电路，供电电路包括主电源VDD1、辅助电源VDD2、二极管D1、MOS管Q2、电阻R4、电阻RL和输出电压VL，主电源VDD1连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接输出电压VL，其中，供电电源正常时，VDD1>VDD2，VL>VDD2，辅助电源VDD2连接MOS管Q2的D极，MOS管Q2的S极连接输出电压VL，电阻R4一端连接MOS管Q2的G极，电阻R4另一端连接MOS管Q2的S极，电阻RL一端连接MOS管S极与输出电压VL连接的线路上，电阻RL另一端接地，当主电源VDD1异常掉电或断电时，MOS管Q2导通，使辅助电源VDD2给设备供电。当主电源VDD1恢复正常后，MOS管Q2截止，使主电源VDD1给设备供电，切换方便，且没有时间差，有效防止设备重启造成的数据丢失。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源无缝切换系统及方法。
背景技术
工业产品或便携终端设备对电源的要求一般比较高，为保证在设备工作过程中不会出现掉电、断电等情况通常采用增加辅助电源的措施，在设备发生异常掉电或断电情况后，需要一定时间来进行数据存储和对一些外设做一些安全处理，所以备用电源和主电源的切换对一些设备而言是非常重要的，且对一些成本要求较高的工业设备而言，用集成电路来实现电源切换功能比较浪费。
发明内容
本发明提供了一种电源无缝切换系统及方法，克服了现有技术的困难，开创了一种在设掉电或断电情况下的一定时间段内为设备继续提供电源，防止设备重启，保证数据完好存储，或为系统中其他设备提供临时服务的电源无缝切换系统及方法。
本发明提供了一种电源无缝切换系统，包括供电电路，所述供电电路包括主电源VDD1、辅助电源VDD2、二极管D1、MOS管Q2、电阻R4、电阻RL和输出电压VL，其中，供电电源正常时，VDD1>VDD2，VL>VDD2，所述主电源VDD1连接所述二极管D1的正极，所述二极管D1的负极连接所述输出电压VL，所述辅助电源VDD2连接所述MOS管Q2的D极，所述MOS管Q2的S极连接所述输出电压VL，所述电阻R4一端连接所述MOS管Q2的G极，所述电阻R4另一端连接所述MOS管Q2的S极，所述电阻RL一端连接所述MOS管S极与所述输出电压VL连接的线路上，所述电阻RL另一端接地，所述MOS管Q2的G极连接有输入信号。
进一步，还包括切换信号产生电路，所述切换信号产生电路包括比较器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5和MOS管Q1，所述主电源VDD1通过所述电阻R1连接所述比较器U1的反向输入端，所述供电电源V0通过所述电阻R2连接所述比较器U1的同向输入端，所述比较器U1的V+端连接供电电源V0，所述比较器U1的V-端接地，所述比较器U1的输出端连接所述MOS管Q1的G极，所述MOS管Q1的D极连接输入信号，所述MOS管Q1的S极接地，所述电阻R5的一端连接所述电阻R1与所述比较器U1的反向输入端连接的线路上，所述电阻R5的另一端接地，所述电阻R3的一端连接所述电阻R2与所述比较器U1的同向输入端连接的线路上，所述电阻R3的另一端接地。
进一步，还包括比较器供电电路，所述比较器供电电路包括稳压器U2、电容C1和电容C2，所述电容C1的正极连接所述输出电压VL，所述电容C1的负极接地，所述电容C2的正极连接所述供电电源V0，所述电容C2的负极接地，所述稳压器U2的VIN端连接所述电容C1的正极与所述输出电压VL的线路上，所述稳压器U2的GND端接地，所述稳压器U2的VOUT端连接所述电容C2正极与所述供电电源V0连接的线路上。
本发明还提供了一种电源无缝切换方法，包括上述电源无缝切换系统，具体包括以下步骤：
步骤一，主电源VDD1是否异常掉电或断电，若是，则执行步骤二，若否，则执行步骤三；
步骤二，MOS管Q2导通；
步骤三，MOS管Q2截止。
进一步，在步骤二中，比较器U1输出高电平，使MOS管Q2导通；在步骤三中，比较器U1输出低电平，使MOS管Q2截止。
由于采用了上述技术，本发明具有以下优点：
当主电源VDD1异常掉电或断电时，比较器U1输出高电平，使MOS管Q2导通，此时，辅助电源VDD2给设备供电。当主电源VDD1恢复正常后，比较器U1输出低电平，使MOS管Q2截止，此时，主电源VDD1给设备供电，切换方便，且没有时间差，有效防止设备重启造成的数据丢失，以及有效为其它设备提供临时服务。
以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
附图说明
图1为本发明所述供电电路的电路图；
图2为本发明所述切换信号产生电路的电路图；
图3为本发明所述比较器供电电路的电路图；
图4为本发明所述电源无缝切换方法的流程图。
具体实施方式
如图1至图3所示，所述电源无缝切换系统包括供电电路、切换信号产生电路和比较器供电电路。
如图1所示，所述供电电路包括主电源VDD1、辅助电源VDD2、二极管D1、MOS管Q2、电阻R4、电阻RL和输出电压VL，其中，供电电源正常时，VDD1>VDD2，VL>VDD2，主电源VDD1连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接输出电压VL，辅助电源VDD2连接MOS管Q2的D极，MOS管Q2的S极连接输出电压VL，还有，电阻R4一端连接MOS管Q2的G极，电阻R4另一端连接MOS管Q2的S极，电阻RL一端连接MOS管S极与输出电压VL连接的线路上，电阻RL另一端接地。另外，MOS管Q2的G极连接有输入信号SW_CTRL。
辅助电源VDD2为可充电电池或其它可以允许有一定反向漏电流的辅助电源，在正常情况下，主电源VDD1比较稳定，且经过二极管D1后的电压大于辅助电源VDD2的电压。
值得注意的是，此电路不能应用于辅助电源VDD2为不可充电电池的情况，否则，输出电压VL会向VDD2漏电，容易发生安全隐患。
如图2所示，所述切换信号产生电路包括比较器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5和MOS管Q1，主电源VDD1通过电阻R1连接比较器U1的反向输入端，供电电源V0通过电阻R2连接比较器U1的同向输入端，比较器U1的V+端连接供电电源V0，比较器U1的V-端接地，比较器U1的输出端连接MOS管Q1的G极，MOS管Q1的D极连接输入信号SW_CTRL，MOS管Q1的S极接地，还有，电阻R5的一端连接电阻R1与比较器U1的反向输入端连接的线路上，电阻R5的另一端接地，电阻R3的一端连接电阻R2与比较器U1的同向输入端连接的线路上，电阻R3的另一端接地。
输出电压VL是比较稳定且可靠的，因此，比较器U1的供电电源可由LDO或DCDC转换电路得到，该LDO是指由输出电压VL为其提供输入电源。
如图3所示，所述比较器供电电路包括稳压器U2、电容C1和电容C2，电容C1的正极连接输出电压VL，电容C1的负极接地，电容C2的正极连接供电电源V0，电容C2的负极接地，稳压器U2的VIN端连接电容C1的正极与输出电压VL的线路上，稳压器U2的GND端接地，稳压器U2的VOUT端连接电容C2正极与供电电源V0连接的线路上。
比较器供电电路主要是给比较器提供电源，并作为切换信号产生电路的参考源。因为是无缝切换，该输出电压VL的稳定性和可靠性均比较高，因此，此电路对稳压器U2输出的精度要求不高，且耗流小，所以稳压器U2的选择范围比较广，比如普通的LDO即可满足要求。
在正常工作情况下，VDD1>VDD2，VL>VDD2，因此，主电源VDD1给设备供电，此时，辅助电源VDD2不会输出电流，其能够长时间的维持在一个比较稳定且不漏电的状态。且此时通过配置分压电阻，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R5，使比较器U1输出为低电平，该MOS管Q2处于截止状态。
当主电源VDD1异常掉电或断电的同时，VDD2会通过MOS管Q2直接给设备供电，中间没有时差，硬件上可以做到真正的无缝切换。
在MOS管Q2不导通情况下，该MOS管Q2的D极和S极有一定的压差，若此时设备在大功率工作状态下，容易发生断电情况，为避免上述问题的发生，本发明增加了切换信号产生电路，其中，当主电源VDD1异常掉电或断电时，比较器U1会输出高电平，使MOS管Q1导通，并发送输入信号SW_CTRL，驱使MOS管Q2导通，最大程度的减少辅助电源VDD2供电线路上的压差，以提高电源的瞬态响应性能。切换信号产生电路避免了处理器的参与，实现了硬件的自动切换功能。
如图4所示，所述电源无缝切换方法包括电源无缝切换系统，具体包括以下步骤：
步骤一，主电源VDD1是否异常掉电或断电，若是，则执行步骤二，若否，则执行步骤三。
步骤二，比较器U1输出高电平，使MOS管Q2导通。在该状态下，由辅助电源VDD2给设备供电。
步骤三，比较器U1输出低电平，使MOS管Q2截止。在该状态下，由辅助电源VDD1给设备供电。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利采用范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (5)
1.一种电源无缝切换系统，其特征在于，包括供电电路，所述供电电路包括主电源VDD1、辅助电源VDD2、二极管D1、MOS管Q2、电阻R4、电阻RL和输出电压VL，其中，供电电源正常时，VDD1>VDD2，VL>VDD2，所述主电源VDD1连接所述二极管D1的正极，所述二极管D1的负极连接所述输出电压VL，所述辅助电源VDD2连接所述MOS管Q2的D极，所述MOS管Q2的S极连接所述输出电压VL，所述电阻R4一端连接所述MOS管Q2的G极，所述电阻R4另一端连接所述MOS管Q2的S极，所述电阻RL一端连接所述MOS管S极与所述输出电压VL连接的线路上，所述电阻RL另一端接地，所述MOS管Q2的G极连接有输入信号。
2.如权利要求1所述的电源无缝切换系统，其特征在于，还包括切换信号产生电路，所述切换信号产生电路包括比较器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5和MOS管Q1，所述主电源VDD1通过所述电阻R1连接所述比较器U1的反向输入端，所述供电电源V0通过所述电阻R2连接所述比较器U1的同向输入端，所述比较器U1的V+端连接供电电源V0，所述比较器U1的V-端接地，所述比较器U1的输出端连接所述MOS管Q1的G极，所述MOS管Q1的D极连接输入信号，所述MOS管Q1的S极接地，所述电阻R5的一端连接所述电阻R1与所述比较器U1的反向输入端连接的线路上，所述电阻R5的另一端接地，所述电阻R3的一端连接所述电阻R2与所述比较器U1的同向输入端连接的线路上，所述电阻R3的另一端接地。
3.如权利要求2所述的电源无缝切换系统，其特征在于，还包括比较器供电电路，所述比较器供电电路包括稳压器U2、电容C1和电容C2，所述电容C1的正极连接所述输出电压VL，所述电容C1的负极接地，所述电容C2的正极连接所述供电电源V0，所述电容C2的负极接地，所述稳压器U2的VIN端连接所述电容C1的正极与所述输出电压VL的线路上，所述稳压器U2的GND端接地，所述稳压器U2的VOUT端连接所述电容C2正极与所述供电电源V0连接的线路上。
4.一种电源无缝切换方法，其特征在于，包括如权1至3中任一项所述的电源无缝切换系统，具体包括以下步骤：
步骤一，主电源VDD1是否异常掉电或断电，若是，则执行步骤二，若否，则执行步骤三；
步骤二，MOS管Q2导通；
步骤三，MOS管Q2截止。
5.如权利要求4所述的电源无缝切换系统，其特征在于，在步骤二中，比较器U1输出高电平，使MOS管Q2导通；在步骤三中，比较器U1输出低电平，使MOS管Q2截止。
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