CN109818411B - 一种适用于电源突变的电源开关电路、芯片及供电系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于电源突变的电源开关电路、芯片及供电系统，包括：第一电源开关电路,在监测到正常供电电源VDD切换到失效时将输出电压切换至备用供电电源Vbat，及在监测到VDD切换到有效时，经过预设延时时间后将输出电压切换至VDD；镜像电流源，利用第一电源开关电路输出的电压产生基准电流；第二电源开关电路，在监测到VDD切换到失效时将输出电压切换至Vbat，及在监测到VDD切换到有效时将输出电压切换至VDD，且镜像基准电流给蓄能电路进行充放电以使蓄能电路的电压达到第二电源开关电路的输出电压；驱动电路，由第一电源开关电路提供工作所需的电源，跟随蓄能电路的电压并将其作为RTC电源输出。本发明可避免电源切换时突变，并使切换后的电源具有较强的驱动能力。

Description

一种适用于电源突变的电源开关电路、芯片及供电系统

技术领域

本发明涉及电源切换领域，尤其涉及一种适用于电源突变的电源开关电路、芯片及供电系统。

背景技术

在众多芯片电源管理系统中，如MCU或ARM，往往会存在两种电源系统，甚至在某些特定芯片内，存在更多。下面以常见的两种供电系统VDD和Vbat为例，VDD指芯片正常的供电系统，Vbat指备用电源系统，一般是电池。如图1所示，其中1表示由VDD供电的功能模块，这些模块在VDD掉电后无法功能，2表示在VDD掉电后仍需工作的功能模块，这些模块的电源域为VDD_RTC，这种双电源系统的设计方法，主要是为在VDD关闭，或在VDD在意外情况下突然掉电的情况下，芯片内部某些特定功能模块(如实时时钟RTC内晶振电路)依旧能够切换至备用电源系统Vbat下正常工作，为芯片持续计时，保证芯片日历，闹钟或其它中断事件功能正常。图1中，用于在VDD和Vbat之间做切换的开关，即被称为电源开关电源开关。

电源开关在大部分应用中为芯片内部自行监控，自行根据电源情况进行切换。如图2所示，示意了VDD与Vbat切换，其控制信号往往采用内部VDD的POR信号，进行电源选择。若芯片内部模块对电源电压有更高的地要求，通常会在芯片内部集成一个低电压检测模块LVD，来保证VDD在小于LVD设定电压时，就会在POR信号来临之前发生切换。但是在电源切换时，根据系统实际情况不同，会出现两种电源系统之间电源水平相差较大的情况，例如，芯片常见的VDD工作电压可能是1.8～3.6V，而电池Vbat电压更是跟电池类型和电池电量相关，电池电压也可能在1.8～3.6V。因此，在两个电源相差最大时就会出现最恶劣的电源切换。

假设VDD电源低，VBat电源高，使VDD，Vbat电源分别为1.8V和3.6V，这里暂不考虑掉电和上电时间，默认为很短可以忽略。VDD突然掉电，VDD降低至VDD系统Vpor以下，导致Vpor信号就会控制Power-Switch将芯片供电系统切换至Vbat，在此时，电源会很快地从1.8V切换至3.6V，相当于在电源上加了一个1.8V的上升跳变。另外，考虑到VDD在后面重新恢复上电时，VDD升高至Vpor以上，Vpor信号控制Power-Switch将芯片供电系统重新切换至VDD，在此时，电源上又会出现一个从3.6V突然变化为1.8V的下降跳变。对于这样突然地大幅度跳变，即使芯片内部电路增存在LDO，但LDO瞬态响应难以在如此短的时间做出任何反应，因此突变的抑制能力也很弱。

在少数应用中，也有部分为外部引脚输入控制信号，人为的或程序化控制电源的切换。电源开关在设考虑中，还需要注意其要具有一定驱动能力，有部分I/O口需要利用备用电源域进行供电，一般在几个驱动负载电流mA左右。

在简单的电源开关设计中，电路上可以直接采用如图3所示PMOS作用导通、关闭开关，这种方式是结构最简单，控制逻辑少，但会存在当某电源较低存在漏电的问题，另外由于是直接切换，两电源切换时间极短，电源上容易出现剧烈的跳变。因此在设计中，有利用如图4所示的电源开关设计方案，其利用两个PMOS串联连接作为开关，一组开关的两受控端非别连接VDD和VDD_RTC，另外一组开关的两受控端分别连接Vbat和VDD_RTC。这些PMOS的栅极都分别利用电平转换电路level-shift得到其自身电源域的控制电压，避免出现由于各电源电压不同，造成开关管不断或打不开的情况，这样来解决上述开关漏电的问题。此外，为了减弱开关直接切换的影响，电源开关在控制信号上，往往会采用分级打开的方式，如图5所示，其利用反相器对电容充电造成每一级开关打开的时间不同，造成电源呈阶梯式切换，这种方式，虽然实现了将电源之间直接切换，优化成电源之间一级一级的阶梯切换，其切换示意图如图6所示，减少了每次切换的电源变化量，但是很难做到切换时平滑过渡，整体切换时间也较短，往往只能起到一定的好处，并不能从根本上解决问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种适用于电源突变的电源开关电路、芯片及供电系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种适用于电源突变的电源开关电路，用于实现正常供电电源和备用供电电源之间的电源切换，包括：

第一电源开关电路,用于在监测到正常供电电源切换到失效时，将输出电压切换至备用供电电源；以及在监测到正常供电电源切换到有效时，经过预设延时时间后将输出电压切换至正常供电电源；

镜像电流源，用于利用第一电源开关电路输出的电压产生基准电流；

第二电源开关电路，用于在监测到正常供电电源切换到失效时，将输出电压切换至备用供电电源；以及在监测到正常供电电源切换到有效时，将输出电压切换至正常供电电源，且用于镜像所述镜像电流源的基准电流并输出镜像电流；

蓄能电路，用于在第二电源开关电路的输出电压切换时，利用第二电源开关电路输出的镜像电流进行充放电以使蓄能电路的电压达到第二电源开关电路的输出电压；

驱动电路，由所述第一电源开关电路提供工作所需的电源，用于跟随蓄能电路的电压并将其作为RTC电源输出，并对输出电流进行放大处理，所述RTC电源为掉电时仍需保持工作的功能模块的供电电压；

控制信号产生电路，用于监测正常供电电源、备用供电电源、RTC电源，并根据监测结果对第一电源开关电路、第二电源开关电路的输出电压的切换进行控制。

在本发明所述的适用于电源突变的电源开关电路中，所述第一电源开关电路、第二电源开关电路各自的两个输入端均连接正常供电电源和备用供电电源，所述第一电源开关电路的输出端连接驱动电路以及镜像电流源的电源输入端，所述第一电源开关电路的受控端连接控制信号产生电路的输出端，第二电源开关电路的受控端连接控制信号产生电路的输出端以及镜像电流源的镜像端，第二电源开关电路的输出端连接蓄能电路的供电端，蓄能电路的供电端还连接驱动电路的输入端。

在本发明所述的适用于电源突变的电源开关电路中，第一电源开关电路包括第一开关支路和第二开关支路，第一开关支路和第二开关支路的输入端分别作为第一电源开关电路两个输入端连接正常供电电源和备用供电电源，第一开关支路和第二开关支路的输出端连接在一起作为整个第一电源开关电路的输出端；

其中，第一开关支路包括串联的两个开关管MP6、MP7，第二开关支路包括串联的两个开关管MP8、MP9，开关管MP6、MP7、MP8、MP9的受控端分别连接控制信号产生电路；

其中，控制信号产生电路在监测到正常供电电源切换到失效时，控制开关管MP6、MP7切换至关断状态，同时控制开关管MP8、MP9切换至导通状态；以及在监测到正常供电电源切换到有效时，控制开关管MP6、MP7切换至导通状态，经过预设延时时间后控制开关管MP8、MP9切换至关断状态。

在本发明所述的适用于电源突变的电源开关电路中，所述镜像电流源包括开关管M1、M2、M3、M4以及电阻R1，开关管M1、M3的输入端共接后作为整个镜像电流源的电源输入端，开关管M1、M3的受控端共接后作为整个镜像电流源的镜像端，开关管M1的输出端连接开关管M1的受控端以及开关管M2的输入端，M2的输出端经由电阻R1接地，开关管M4的输入端连接开关管M3的输出端以及开关管M3的受控端，开关管M3、M4的受控端共接，开关管M3的输出端接地。

在本发明所述的适用于电源突变的电源开关电路中，第二电源开关电路包括第三开关支路和第四开关支路，第三开关支路和第四开关支路的输入端分别作为第二电源开关电路两个输入端连接正常供电电源和备用供电电源，第三开关支路和第四开关支路的输出端连接在一起作为整个第二电源开关电路的输出端；

其中，第三开关支路包括串联的三个开关管MP0、MP1、MP2，第四开关支路均包括串联的三个开关管MP3、MP4、MP5，开关管MP0、MP2、MP3、MP5的受控端分别连接控制信号产生电路，开关管MP1、MP4的受控端均连接镜像电流源的镜像端；

其中，控制信号产生电路在监测到正常供电电源切换到失效时，控制开关管MP0、MP2切换至关断状态，同时控制开关管MP3、MP5切换至导通状态；以及在监测到正常供电电源切换到有效时，控制开关管MP0、MP2切换至导通状态，同时控制开关管MP3、MP5切换至关断状态。

在本发明所述的适用于电源突变的电源开关电路中，蓄能电路包括电容C1，电容C1的一端作为整个蓄能电路的供电端，电容C1的另一端接地。

在本发明所述的适用于电源突变的电源开关电路中，驱动电路包括运算放大器，运算放大器的同相输入端作为驱动电路的输入端，运算放大器的异相输入端连接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端作为驱动电路的输出端，运算放大器的电源输入端作为驱动电路的电源输入端。

在本发明所述的适用于电源突变的电源开关电路中，

第二电源开关电路包括第三开关支路和第四开关支路，第三开关支路和第四开关支路的输入端分别作为第二电源开关电路两个输入端连接正常供电电源和备用供电电源，第三开关支路和第四开关支路的输出端连接在一起作为整个第二电源开关电路的输出端；其中，第三开关支路包括串联的三个开关管MP0、MP1、MP2，第四开关支路均包括串联的三个开关管MP3、MP4、MP5，开关管MP0、MP2、MP3、MP5的受控端分别连接控制信号产生电路，开关管MP1、MP4的受控端均连接镜像电流源的镜像端；

控制信号产生电路包括POR监测信号产生电路、第一反相器、第二反相器、第三反相器、电平转换电路、数字逻辑电路；其中，POR监测信号产生电路的输出端分别连接第一反相器的输入端以及开关管MP0、开关管MP6的受控端，第一反相器的输出端连接第二反相器的输入端，第二反相器的输出端分别连接第三反相器的输入端以及开关管MP2、开关管MP7的受控端，第三反相器的输出端分别连接电平转换电路的输入端、数字逻辑电路的第一个输入端以及开关管MP5的受控端，电平转换电路的输出端分别连接数字逻辑电路的另一个输入端以及开关管MP3的受控端，数字逻辑电路的两个输出端分别连接开关管MP8、开关管MP9的受控端；

其中，POR监测信号产生电路在监测到正常供电电源切换到失效时，输出正常供电电源域的失效的VDD_Por信号以控制开关管MP0、MP6切换至关断状态，VDD_Por信号经过第一反相器的反相后经过第二反相器的反相输出RTC电源域的VDD_Por_RTC信号以控制开关管MP2、MP7切换至关断状态，VDD_Por_RTC信号经过第三反相器的反相后输出VDD_PorB_RTC信号以控制开关管MP5切换至导通状态，VDD_PorB_RTC信号经过电平转换电路后转换为备用供电电源域的VDD_PorB_vbat信号以控制开关管MP3切换至导通状态，VDD_PorB_vbat信号、VDD_PorB_RTC信号经过数字逻辑电路后输出VDDPorB_vbat_delay信号、VDDPorB_RTC_delay信号分别控制开关管MP8、MP9切换至导通状态；

其中，POR监测信号产生电路在监测到正常供电电源切换到有效时，输出正常供电电源域的有效的VDD_Por信号以控制开关管MP0、MP6切换至导通状态，VDD_Por信号经过第一反相器的反相后经过第二反相器的反相输出RTC电源域的VDD_Por_RTC信号以控制开关管MP2、MP7切换至导通状态，VDD_Por_RTC信号经过第三反相器的反相后输出VDD_PorB_RTC信号以控制开关管MP5切换至关断状态，VDD_PorB_RTC信号经过电平转换电路后转换为备用供电电源域的VDD_PorB_vbat信号以控制开关管MP3切换至关断状态，VDD_PorB_vbat信号、VDD_PorB_RTC信号通过数字逻辑电路后经过预设延时时间后输出VDDPorB_vbat_delay信号、VDDPorB_RTC_delay信号分别控制开关管MP8、MP9切换至关断状态。

本发明还要求保护一种芯片，包括所述的适用于电源突变的电源开关电路。

本发明还要求保护一种供电系统，包括备用供电电源以及一个或者多个正常供电电源，还包括所述的适用于电源突变的电源开关电路。

实施本发明的适用于电源突变的电源开关电路、芯片及供电系统，具有以下有益效果：本发明中镜像电流源利用第一电源开关电路提供的电压可以产生较小的基准电流，镜像给第二电源开关电路，该镜像过来的电流对蓄能电路进行缓慢充放电，因此驱动电路输出的RTC电源会缓慢的线性变化，实现了电源变缓的效果；而且驱动电路可解决驱动能力的问题，同时，为了避免在电源从较高的备用供电电源切换成较低的正常供电电源时，驱动电路无法正常跟随立即切换回正常供电电源而造成突变的问题，在监测到正常供电电源切换到有效时，经过预设延时时间后才将第一电源开关电路的输出电压切换至正常供电电源，因此，驱动电路正常工作以输出蓄能电路缓慢降低的电压，总之，本发明可以将电源跳变过程变缓，使其线性连续变化，降低电源对内部的冲击，并同时还保证切换后的电源具有较强的驱动能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是VDD和Vbat双电源供电系统框图；

图2是VDD和Vbat双电源切换示意图；

图3是简单的电源开关结构示意图；

图4是双向导通电源开关结构示意图；

图5是分级打开双向导通电源开关结构示意图；

图6是分级切换示意图；

图7是本发明的电源开关电路的结构框图；

图8是本发明的较佳实施例中的第一电源开关电路、镜像电流源、第二电源开关电路、蓄能电路、驱动电路的电路图；

图9是本发明的较佳实施例中的控制信号产生电路的电路图；

图10是本发明的控制信号产生电路产生的各种控制信号的时序图；

图11是本发明的电源切换过程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，所述“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本发明的电源开关电路用于实现正常供电电源VDD和备用供电电源Vbat之间的电源切换，下面将正常供电电源VDD记为VDD，备用供电电源Vbat记为Vbat。参考图7，本发明的电源开关电路包括：第一电源开关电路100、镜像电流源200、第二电源开关电路300、蓄能电路400、驱动电路500、控制信号产生电路600。其中：

第一电源开关电路100,用于在监测到正常供电电源VDD切换到失效时，将输出电压VDD_SW切换至备用供电电源Vbat；以及在监测到正常供电电源VDD切换到有效时，经过预设延时时间后将输出电压VDD_SW切换至正常供电电源VDD；

镜像电流源200，用于利用第一电源开关电路100输出的电压VDD_SW产生基准电流；

第二电源开关电路300，用于在监测到正常供电电源VDD切换到失效时，将输出电压切换至备用供电电源Vbat；以及在监测到正常供电电源VDD切换到有效时，将输出电压切换至正常供电电源VDD，且用于镜像所述镜像电流源200的基准电流并输出镜像电流；

蓄能电路400，用于在第二电源开关电路300的输出电压切换时，利用第二电源开关电路300输出的镜像电流进行充放电以使蓄能电路400的电压达到第二电源开关电路300的输出电压；

驱动电路500，由所述第一电源开关电路100提供工作所需的电源，用于跟随蓄能电路400的电压并将其作为RTC电源输出，并对输出电流进行放大处理，所述RTC电源为掉电时仍需保持工作的功能模块(例如LXT晶体32k OSCRTC、备份寄存器、备份操作系统等)的供电电压；

控制信号产生电路600，用于监测正常供电电源VDD、备用供电电源Vbat、RTC电源，并根据监测结果对第一电源开关电路100、第二电源开关电路300的输出电压的切换进行控制。

其中，所述第一电源开关电路100、第二电源开关电路300的输入端均连接正常供电电源VDD和备用供电电源Vbat，所述第一电源开关电路100的输出端连接驱动电路500以及镜像电流源200的电源输入端，所述第一电源开关电路100的受控端连接控制信号产生电路600的输出端，第二电源开关电路300的受控端连接控制信号产生电路600的输出端以及镜像电流源200的镜像端，第二电源开关电路300的输出端连接蓄能电路400的供电端，蓄能电路400的供电端还连接驱动电路500的输入端。

下面以MCU类型的电源供电系统为例予以说明，在这类型产品中，一般存在两个电源域，当VDD存在且高于Vpor时，电源开关切换至VDD，系统所有功能模块都在此VDD电源域下工作，当VDD低于Vpor时或直接掉电时，电源开关切换至Vbat。掉电后，系统内大部分功能都处于掉电状态，无法工作，但RTC模块及部分控制逻辑，会被切换至Vbat电源域下继续保持工作状态。

参考图8，较佳实施例中，蓄能电路400包括电容C1，电容C1的一端作为整个蓄能电路400的供电端，电容C1的另一端接地。

其中，驱动电路500包括运算放大器，运算放大器的同相输入端作为驱动电路500的输入端，运算放大器的异相输入端连接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端作为驱动电路500的输出端，运算放大器的电源输入端作为驱动电路500的电源输入端。

其中，所述镜像电流源200包括开关管M1、M2、M3、M4以及电阻R1，开关管M1、M3的输入端共接后作为整个镜像电流源200的电源输入端，开关管M1、M3的受控端共接后作为整个镜像电流源200的镜像端，开关管M1的输出端连接开关管M1的受控端以及开关管M2的输入端，M2的输出端经由电阻R1接地，开关管M4的输入端连接开关管M3的输出端以及开关管M3的受控端，开关管M3、M4的受控端共接，开关管M3的输出端接地。本实施例中，开关管M1、M3为PNP型的三极管，M2、M4为NPN型的三极管。

其中，第一电源开关电路100包括第一开关支路和第二开关支路，第一开关支路和第二开关支路的输入端分别作为第一电源开关电路100两个输入端连接正常供电电源VDD和备用供电电源Vbat，第一开关支路和第二开关支路的输出端连接在一起作为整个第一电源开关电路100的输出端。第二电源开关电路300包括第三开关支路和第四开关支路，第三开关支路和第四开关支路的输入端分别作为第二电源开关电路300两个输入端连接正常供电电源VDD和备用供电电源Vbat，第三开关支路和第四开关支路的输出端连接在一起作为整个第二电源开关电路300的输出端。

具体的，第一开关支路包括串联的两个开关管MP6、MP7，第二开关支路包括串联的两个开关管MP8、MP9，开关管MP6、MP7、MP8、MP9的受控端分别连接控制信号产生电路600；其中，第三开关支路包括串联的三个开关管MP0、MP1、MP2，第四开关支路均包括串联的三个开关管MP3、MP4、MP5，开关管MP0、MP2、MP3、MP5的受控端分别连接控制信号产生电路600，开关管MP1、MP4的受控端均连接镜像电流源200的镜像端。本实施例中，开关管MP0-MP9均为PMOS管。

其中，控制信号产生电路600在监测到正常供电电源VDD切换到失效时，控制开关管MP6、MP7、MP0、MP2切换至关断状态，同时控制开关管MP8、MP9、MP3、MP5切换至导通状态；以及在监测到正常供电电源VDD切换到有效时，控制开关管MP6、MP7、MP0、MP2切换至导通状态，同时控制开关管MP3、MP5切换至关断状态，经过预设延时时间后控制开关管MP8、MP9切换至关断状态。

更具体的，参考图9，控制信号产生电路600包括POR监测信号产生电路601、第一反相器602、第二反相器603、第三反相器604、电平转换电路level_shift 605、数字逻辑电路606。

其中，POR监测信号产生电路601的输出端分别连接第一反相器602的输入端以及开关管MP0、开关管MP6的受控端，第一反相器602的输出端连接第二反相器603的输入端，第二反相器603的输出端分别连接第三反相器604的输入端以及开关管MP2、开关管MP7的受控端，第三反相器604的输出端分别连接电平转换电路605的输入端、数字逻辑电路606的第一个输入端以及开关管MP5的受控端，电平转换电路605的输出端分别连接数字逻辑电路606的另一个输入端以及开关管MP3的受控端，数字逻辑电路606的两个输出端分别连接开关管MP8、开关管MP9的受控端。

图9中，是VDD_Por由VDD域的POR监测信号产生电路601产生，然后经转到VDD_RTC域内，产生控制与RTC域内控制信号，经level_shift产生Vbat域的控制信号。VDDPorB_vbat_delay,VDDPorb_RTC_delay信号是经逻辑延时后的信号(例如，在监测到vpor有效时，利用RTC时钟或系统时钟计时，记满所需要的预设延时时间即可)，并处理成对应的Vbat电源域和RTC电源域内的控制信号，其时序图如图10所示。

具体的，POR监测信号产生电路601在监测到正常供电电源VDD切换到失效时，输出正常供电电源VDD域的失效的VDD_Por信号以控制开关管MP0、MP6切换至关断状态，VDD_Por信号经过第一反相器602的反相后经过第二反相器603的反相输出RTC电源域的VDD_Por_RTC信号以控制开关管MP2、MP7切换至关断状态，VDD_Por_RTC信号经过第三反相器604的反相后输出VDD_PorB_RTC信号以控制开关管MP5切换至导通状态，VDD_PorB_RTC信号经过电平转换电路605后转换为备用供电电源Vbat域的VDD_PorB_vbat信号以控制开关管MP3切换至导通状态，VDD_PorB_vbat信号、VDD_PorB_RTC信号经过数字逻辑电路606后输出VDDPorB_vbat_delay信号、VDDPorB_RTC_delay信号分别控制开关管MP8、MP9切换至导通状态；

具体的，POR监测信号产生电路601在监测到正常供电电源VDD切换到有效时，输出正常供电电源VDD域的有效的VDD_Por信号以控制开关管MP0、MP6切换至导通状态，VDD_Por信号经过第一反相器602的反相后经过第二反相器603的反相输出RTC电源域的VDD_Por_RTC信号以控制开关管MP2、MP7切换至导通状态，VDD_Por_RTC信号经过第三反相器604的反相后输出VDD_PorB_RTC信号以控制开关管MP5切换至关断状态，VDD_PorB_RTC信号经过电平转换电路605后转换为备用供电电源Vbat域的VDD_PorB_vbat信号以控制开关管MP3切换至关断状态，VDD_PorB_vbat信号、VDD_PorB_RTC信号通过数字逻辑电路606后经过预设延时时间后输出VDDPorB_vbat_delay信号、VDDPorB_RTC_delay信号分别控制开关管MP8、MP9切换至关断状态。

本发明的工作原理如下：

镜像电流源200利用第一电源开关电路100输出的VDD_SW产生一个较小的基准电流，并把电流镜像给第二电源开关电路300中的两个开关支路，两个开关支路中的MP1、MP4为镜象馆，如图7中，MP1或MP4利用该镜像过来的较小基准电流对较小的电容C1进行充放电，电源突变时，为了得到缓慢的变化的电压，需要将镜像电流源200的基准电流做小和电容做大，一般考虑到面积因素，电容不会特别大，也就几十pF级，因此，基准电流不能设计的特别的大，该基准电流可以设定为nA级，在镜像电流源200对电容C1充电时，电容C1端电压Vc会缓慢的线性变化，解决了将电源变缓的问题，如图11示意了本发明的电源切换过程。另外，开关支路中的MP0、MP2为VDD电源接入的开关管，MP0、MP2的控制信号分别为VDD和VDD_RTC电源域的控制信号，MP3、MP5为Vbat电源接入的开关管，MP3、MP5的控制信号分别为Vbat和VDD_RTC电源域的控制信号，这样该开关即可以实现双向导通，又可以实现稳定关断，避免漏电的问题。另外，由于电容C1端电流为nA级，驱动能力无法满足mA级的需求，因此是不可以直接作为切换电压VDD_RTC,为此，运算放大器可以跟随电容C1的电压Vc，这样解决了驱动能力的问题，但也带来了另一个问题，当电源从Vbat切换成VDD时，如果第一电源开关电路100输出的VDD_SW直接切换到VDD，则由于运算放大器的供电电压VDD_SW低于输入端的电压Vc(大小为Vbat)，运算放大器的无法跟随，输出会立即切换回VDD_SW，即VDD，造成突变问题，所以本发明控制第一电源开关电路100输出的VDD_SW经过预设延时时间后才切换到VDD，例如，在监测到vpor有效时，利用RTC时钟或系统时钟计时，记满所需要的预设延时时间再关断控制Vbat电源输出的开关管MP8、MP9，这样VDD切换到Vbat，Vbat切换至VDD的问题均可以解决。

基于同一发明构思，本发明还公开了一种芯片，包括如上所述的适用于电源突变的电源开关电路。

基于同一发明构思，本发明还公开了一种供电系统，包括备用供电电源以及一个或者多个正常供电电源，其特征在于，还包括如上所述的适用于电源突变的电源开关电路。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种适用于电源突变的电源开关电路，用于实现正常供电电源和备用供电电源之间的电源切换，其特征在于，包括：

第一电源开关电路,用于在监测到正常供电电源切换到失效时，将输出电压切换至备用供电电源；以及在监测到正常供电电源切换到有效时，经过预设延时时间后将输出电压切换至正常供电电源；

镜像电流源，用于利用第一电源开关电路输出的电压产生基准电流；

第二电源开关电路，用于在监测到正常供电电源切换到失效时，将输出电压切换至备用供电电源；以及在监测到正常供电电源切换到有效时，将输出电压切换至正常供电电源，且用于镜像所述镜像电流源的基准电流并输出镜像电流；

蓄能电路，用于在第二电源开关电路的输出电压切换时，利用第二电源开关电路输出的镜像电流进行充放电以使蓄能电路的电压达到第二电源开关电路的输出电压；

驱动电路，由所述第一电源开关电路提供工作所需的电源，用于跟随蓄能电路的电压并将其作为RTC电源输出，并对输出电流进行放大处理，所述RTC电源为掉电时仍需保持工作的功能模块的供电电压；

控制信号产生电路，用于监测正常供电电源、备用供电电源、RTC电源，并根据监测结果对第一电源开关电路、第二电源开关电路的输出电压的切换进行控制。

2.根据权利要求1所述的适用于电源突变的电源开关电路，其特征在于，所述第一电源开关电路、第二电源开关电路各自的两个输入端均连接正常供电电源和备用供电电源，所述第一电源开关电路的输出端连接驱动电路以及镜像电流源的电源输入端，所述第一电源开关电路的受控端连接控制信号产生电路的输出端，第二电源开关电路的受控端连接控制信号产生电路的输出端以及镜像电流源的镜像端，第二电源开关电路的输出端连接蓄能电路的供电端，蓄能电路的供电端还连接驱动电路的输入端。

3.根据权利要求1所述的适用于电源突变的电源开关电路，其特征在于，第一电源开关电路包括第一开关支路和第二开关支路，第一开关支路和第二开关支路的输入端分别作为第一电源开关电路两个输入端连接正常供电电源和备用供电电源，第一开关支路和第二开关支路的输出端连接在一起作为整个第一电源开关电路的输出端；

其中，第一开关支路包括串联的两个开关管MP6、MP7，第二开关支路包括串联的两个开关管MP8、MP9，开关管MP6、MP7、MP8、MP9的受控端分别连接控制信号产生电路；

其中，控制信号产生电路在监测到正常供电电源切换到失效时，控制开关管MP6、MP7切换至关断状态，同时控制开关管MP8、MP9切换至导通状态；以及在监测到正常供电电源切换到有效时，控制开关管MP6、MP7切换至导通状态，经过预设延时时间后控制开关管MP8、MP9切换至关断状态。

4.根据权利要求1所述的适用于电源突变的电源开关电路，其特征在于，所述镜像电流源包括开关管M1、M2、M3、M4以及电阻R1，开关管M1、M3的输入端共接后作为整个镜像电流源的电源输入端，开关管M1、M3的受控端共接后作为整个镜像电流源的镜像端，开关管M1的输出端连接开关管M1的受控端以及开关管M2的输入端，M2的输出端经由电阻R1接地，开关管M4的输入端连接开关管M3的输出端以及开关管M3的受控端，开关管M3、M4的受控端共接，开关管M3的输出端接地。

5.根据权利要求1所述的适用于电源突变的电源开关电路，其特征在于，第二电源开关电路包括第三开关支路和第四开关支路，第三开关支路和第四开关支路的输入端分别作为第二电源开关电路两个输入端连接正常供电电源和备用供电电源，第三开关支路和第四开关支路的输出端连接在一起作为整个第二电源开关电路的输出端；

其中，第三开关支路包括串联的三个开关管MP0、MP1、MP2，第四开关支路均包括串联的三个开关管MP3、MP4、MP5，开关管MP0、MP2、MP3、MP5的受控端分别连接控制信号产生电路，开关管MP1、MP4的受控端均连接镜像电流源的镜像端；

其中，控制信号产生电路在监测到正常供电电源切换到失效时，控制开关管MP0、MP2切换至关断状态，同时控制开关管MP3、MP5切换至导通状态；以及在监测到正常供电电源切换到有效时，控制开关管MP0、MP2切换至导通状态，同时控制开关管MP3、MP5切换至关断状态。

6.根据权利要求1所述的适用于电源突变的电源开关电路，其特征在于，蓄能电路包括电容C1，电容C1的一端作为整个蓄能电路的供电端，电容C1的另一端接地。

7.根据权利要求1所述的适用于电源突变的电源开关电路，其特征在于，驱动电路包括运算放大器，运算放大器的同相输入端作为驱动电路的输入端，运算放大器的异相输入端连接运算放大器的输出端，运算放大器的输出端作为驱动电路的输出端，运算放大器的电源输入端作为驱动电路的电源输入端。

8.根据权利要求2所述的适用于电源突变的电源开关电路，其特征在于，第二电源开关电路包括第三开关支路和第四开关支路，第三开关支路和第四开关支路的输入端分别作为第二电源开关电路两个输入端连接正常供电电源和备用供电电源，第三开关支路和第四开关支路的输出端连接在一起作为整个第二电源开关电路的输出端；其中，第三开关支路包括串联的三个开关管MP0、MP1、MP2，第四开关支路均包括串联的三个开关管MP3、MP4、MP5，开关管MP0、MP2、MP3、MP5的受控端分别连接控制信号产生电路，开关管MP1、MP4的受控端均连接镜像电流源的镜像端；

控制信号产生电路包括POR监测信号产生电路、第一反相器、第二反相器、第三反相器、电平转换电路、数字逻辑电路；其中，POR监测信号产生电路的输出端分别连接第一反相器的输入端以及开关管MP0、开关管MP6的受控端，第一反相器的输出端连接第二反相器的输入端，第二反相器的输出端分别连接第三反相器的输入端以及开关管MP2、开关管MP7的受控端，第三反相器的输出端分别连接电平转换电路的输入端、数字逻辑电路的第一个输入端以及开关管MP5的受控端，电平转换电路的输出端分别连接数字逻辑电路的另一个输入端以及开关管MP3的受控端，数字逻辑电路的两个输出端分别连接开关管MP8、开关管MP9的受控端；

其中，POR监测信号产生电路在监测到正常供电电源切换到失效时，输出正常供电电源域的失效的VDD_Por信号以控制开关管MP0、MP6切换至关断状态，VDD_Por信号经过第一反相器的反相后经过第二反相器的反相输出RTC电源域的VDD_Por_RTC信号以控制开关管MP2、MP7切换至关断状态，VDD_Por_RTC信号经过第三反相器的反相后输出VDD_PorB_RTC信号以控制开关管MP5切换至导通状态，VDD_PorB_RTC信号经过电平转换电路后转换为备用供电电源域的VDD_PorB_vbat信号以控制开关管MP3切换至导通状态，VDD_PorB_vbat信号、VDD_PorB_RTC信号经过数字逻辑电路后输出VDDPorB_vbat_delay信号、VDDPorB_RTC_delay信号分别控制开关管MP8、MP9切换至导通状态；

其中，POR监测信号产生电路在监测到正常供电电源切换到有效时，输出正常供电电源域的有效的VDD_Por信号以控制开关管MP0、MP6切换至导通状态，VDD_Por信号经过第一反相器的反相后经过第二反相器的反相输出RTC电源域的VDD_Por_RTC信号以控制开关管MP2、MP7切换至导通状态，VDD_Por_RTC信号经过第三反相器的反相后输出VDD_PorB_RTC信号以控制开关管MP5切换至关断状态，VDD_PorB_RTC信号经过电平转换电路后转换为备用供电电源域的VDD_PorB_vbat信号以控制开关管MP3切换至关断状态，VDD_PorB_vbat信号、VDD_PorB_RTC信号通过数字逻辑电路后经过预设延时时间后输出VDDPorB_vbat_delay信号、VDDPorB_RTC_delay信号分别控制开关管MP8、MP9切换至关断状态。

9.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的适用于电源突变的电源开关电路。

10.一种供电系统，包括备用供电电源以及一个或者多个正常供电电源，其特征在于，还包括如权利要求1-8任一项所述的适用于电源突变的电源开关电路。

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