CN116191650B - 一种电源稳压切换电路 - Google Patents

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Abstract

一种电源稳压切换电路，包括电压基准芯片U1、超级电容、PMOS管Q1，所述超级电容的输出端和输入端分别对应连接PMOS管Q1的源极和漏极，所述漏极经过两个串联的电阻R1和电阻R2后与地连接，电压基准芯片U1的第一引脚与电阻R1和电阻R2的连接点连接，第二引脚与PMOS管的栅极连接并经过电阻R3与所述源极连接，第三引脚与地连接；所述漏极与外部电源Vin连接，所述超级电容的输出端作为整个稳压切换电路的输出Vout，所述输出Vout作为系统的供电端。该发明的优点在于：本申请采用外接电源与超级电容供电的方式，可以解决单一供电导致系统不能保证完整传输数据的问题。

Description

一种电源稳压切换电路
技术领域
本发明属于电子硬件的技术领域，尤其涉及一种电源稳压切换电路。
背景技术
随着物联网技术的发展，采集侧采集的大量数据需要上传的平台上进行处理与保存，对于某些应用领域需要保证数据的完整性，即在断电前的数据必须全部上传完，才能有利于平台软件的分析与处理。这个就要求在物联网侧需要在断电时、或者电压不稳定时时能即时切换电路用内部大容量电池进行供电，保证物联网侧系统的稳定。
目前大部分物联网侧的供电系统都是外部直接供电、或者电池与外部供电系统统一起来的供电方式，单一供电时，一旦电源不稳定或者电源断电整个物联网系统随之就不能保证数据完整的上传，电池和外部供电系统一起供电时，一但外部供电系统断电时，外部负载会抽取电池的电量，造成电池的电量很快衰减完，在这种情况下也增加的电池的充放电次数，不能满足整个系统的需求。
发明内容
为了解决了上述技术问题，本发明提出了一种电源稳压切换电路，具体技术方案如下：
一种电源稳压切换电路，包括电压基准芯片U1、超级电容、PMOS管Q1，所述超级电容的输出端和输入端分别对应连接PMOS管Q1的源极和漏极，所述漏极经过两个串联的电阻R1和电阻R2后与地连接，电压基准芯片U1的第一引脚与电阻R1和电阻R2的连接点连接，第二引脚与PMOS管的栅极连接并经过电阻R3与所述源极连接，第三引脚与地连接；所述漏极与外部电源Vin连接，所述超级电容的输出端作为整个稳压切换电路的输出Vout，所述输出Vout作为系统的供电端。
具体地说，还包括设置在外部电源Vin与地之间的第一防干扰和保护电路，第一防干扰和保护电路包括并联的瞬态抑制二极管TVS1、电解电容CE1、普通电容C1。
具体地说，还包括设置在超级电容的输出端与地之间的第二防干扰和保护电路，第二防干扰和保护电路包括并联的瞬态抑制二极管TVS2、电解电容CE2、普通电容C2。
具体地说，所述瞬态抑制二极管的型号为PE06SB。
具体地说，所述超级电容U2的型号为5.4V/165F。
具体地说，所述电压基准芯片U1的型号为TL431。
具体地说，当外部电源Vin供电电压维持在大于或等于V2时，电压基准芯片U1第一脚的参考电压为(Vin*R1)/(R1+R2)，电压基准芯片U1第二引脚输出为低，PMOS管Q1开始导通,输出Vout等于外部电源Vin的电压；
当外部电源Vin供电电压小于V2并大于V1时，电压基准芯片U1第一引脚的参考电压低于特定电压；电压基准芯片U1第二引脚输出为高，PMOS管Q1的漏极源极关闭，超级电容没有达到开启电压，超级电容不输出，输出Vout通过PMOS管Q1的体二极管向系统供电；
当外部电源Vin的电压持续下降，直至小于V1，超级电容达到开启电压，超级电容输出开启，超级电容的输出电压大于外部电源Vin的电压，PMOS管Q1的体二极管反向截止，输出Vout由超级电容进行供电。
本发明的优点在于：
(1)本申请采用外接电源与超级电容供电的方式，可以解决单一供电导致系统不能保证完整传输数据的问题。
(2)本申请采用电压基准芯片的方式，让PMOS管Q1关断电压可以设置，并保证及时性，并保证后端超级电容的电压不会传递到前端，从而解决电池与外部供电一体时，外部电路抽取电池电量的问题。
(3)本申请通过设置PMOS管Q1，可以避免采用二极管而导致能量消耗过大的问题。
(4)外部电源Vin与超级电容之间的无缝切换保证了供电的稳定性。
附图说明
图1为电源稳压切换电路的电路图。
具体实施方式
如图1所示，一种电源稳压切换电路，包括电压基准芯片U1、超级电容、PMOS管Q1，所述超级电容的输出端和输入端分别对应连接PMOS管Q1的源极和漏极，所述漏极经过两个串联的电阻R1和电阻R2后与地连接，电压基准芯片U1的第一引脚与电阻R1和电阻R2的连接点连接，第二引脚与PMOS管的栅极连接并经过电阻R3与所述源极连接，第三引脚与地连接；所述漏极与外部电源Vin连接，所述超级电容的输出端作为整个稳压切换电路的输出Vout，所述输出Vout作为系统的供电端。
优化的，电路还包括两个防干扰和保护电路，分别设置在超级电容的输出端和外部电源Vin的输入端；所述防干扰和保护电路包括并联的瞬态抑制二极管TVS、电解电容、普通电容，具体地说，设置在外部电源Vin与地之间的第一防干扰和保护电路包括瞬态抑制二极管TVS1、电解电容CE1、普通电容C1；设置在超级电容的输出端与地之间的第二防干扰和保护电路包括瞬态抑制二极管TVS2、电解电容CE2、普通电容C2。其中普通电容C1、电解电容CE1保证外部电源Vin电压的稳定，普通电容C2、电解电容CE2保证了超级电容的输出电压的稳定。
具体地说，所述瞬态抑制二极管的型号为PE06SB，所述超级电容U2的型号为5.4V/165F。所述电压基准芯片U1的型号为TL431。
具体地说，所述超级电容提供的电源为5V，由于外部电源Vin的不稳定，本申请的电路工作原理如下：
外部电源Vin上电，通过PMOS管Q1中的体二极管给输出Vout供电，同时外部电源给超级电容进行充电,这时外部输入电源的电压值大于V2。
电压基准芯片U1第一管脚为参考脚，该参考脚接到外部电源Vin上，当外部电源Vin供电电压维持在大于或等于V2时，电压基准芯片U1第一脚的参考电压为(Vin*R1)/(R1+R2),这时根据TL431的特性，电压基准芯片U1第二引脚输出为低，PMOS管Q1开始导通,输出Vout等于外部电源Vin的电压。
当PMOS管Q1导通时，外部电源Vin选择从阻值小的通道进行能力传输当外部电源Vin的电压大于一定的电压时，超级电容不输出，系统是通过PMOS管Q1供电。
当外部电源Vin供电电压小于V2并大于V1时，电压基准芯片U1第一引脚的参考电压低于特定电压；这时根据TL431的特性，电压基准芯片U1第二引脚输出为高，PMOS管Q1的漏极源极关闭，超级电容没有达到开启电压，超级电容不输出，输出Vout通过PMOS管Q1的体二极管向系统供电。
当外部电源Vin的电压持续下降，直至小于V1，这时超级电容达到开启电压，超级电容输出开启，超级电容的输出电压大于外部电源Vin的电压，PMOS管Q1的体二极管由于阳极电压小于阴极电压，体二极管反向截止，输出Vout由超级电容进行供电，实现给系统供电的无缝切换。
在该实施例中，外部供电电压维持在5V时，所述电阻R1为10Ω，R2为11Ω，电压基准芯片U1第一脚上的参考电压为(5*11)/21＝2.619V,这时根据TL431的特性，电压基准芯片U1第二引脚输出为低，PMOS管Q1开始导通。当PMOS管导通时，外部电源选择从阻值小的通道进行能力传输，当外部电源电压大于4.78V时，超级电容不输出，通过PMOS管向系统供电。
当外部供电电压低于4.78V并大于4.6V时，电压基准芯片U1第一脚的参考电压低于2.5V；这时根据TL431的特性，电压基准芯片U1第二脚输出为高，PMO管的漏极源极关闭，超级电容没有达到开启电压，超级电容不输出，通过Q1的体二极管向系统供电。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电源稳压切换电路，其特征在于，包括电压基准芯片U1、超级电容、PMOS管Q1，所述超级电容的输出端和输入端分别对应连接PMOS管Q1的源极和漏极，所述漏极经过两个串联的电阻R1和电阻R2后与地连接，电压基准芯片U1的第一引脚与电阻R1和电阻R2的连接点连接，第二引脚与PMOS管的栅极连接并经过电阻R3与所述源极连接，第三引脚与地连接；所述漏极与外部电源Vin连接，所述超级电容的输出端作为整个稳压切换电路的输出Vout，所述输出Vout作为系统的供电端；
当外部电源Vin供电电压维持在大于或等于V2时，电压基准芯片U1第一脚的参考电压为(Vin*R1)/(R1+R2)，电压基准芯片U1第二引脚输出为低，PMOS管Q1开始导通,输出Vout等于外部电源Vin的电压；
当外部电源Vin供电电压小于V2并大于V1时，电压基准芯片U1第一引脚的参考电压低于特定电压；电压基准芯片U1第二引脚输出为高，PMOS管Q1的漏极源极关闭，超级电容没有达到开启电压，超级电容不输出，输出Vout通过PMOS管Q1的体二极管向系统供电；
当外部电源Vin的电压持续下降，直至小于V1，超级电容达到开启电压，超级电容输出开启，超级电容的输出电压大于外部电源Vin的电压，PMOS管Q1的体二极管反向截止，输出Vout由超级电容进行供电。
2.根据权利要求1所述的一种电源稳压切换电路，其特征在于，还包括设置在外部电源Vin与地之间的第一防干扰和保护电路，第一防干扰和保护电路包括并联的瞬态抑制二极管TVS1、电解电容CE1、普通电容C1。
3.根据权利要求1所述的一种电源稳压切换电路，其特征在于，还包括设置在超级电容的输出端与地之间的第二防干扰和保护电路，第二防干扰和保护电路包括并联的瞬态抑制二极管TVS2、电解电容CE2、普通电容C2。
4.根据权利要求2或3所述的一种电源稳压切换电路，其特征在于，所述瞬态抑制二极管的型号为PE06SB。
5.根据权利要求1所述的一种电源稳压切换电路，其特征在于，所述超级电容U2的型号为5.4V/165F。
6.根据权利要求1所述的一种电源稳压切换电路，其特征在于，所述电压基准芯片U1的型号为TL431。
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