CN1979999A - 一种高压/低压电源切换电路 - Google Patents

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Abstract

一种高压/低压电源切换电路，包括一切换电路，其特征在于：该切换电路是由反相器(I1)、两个单向导通器件(二极管D1、D2)、NMOS开关管(N6)、两个NMOS管(N5、N7)和一PMOS管(P1)所组成，其中：反相器(I1)连接NMOS管(N5)，NMOS开关管(N6)连接在两个NMOS管(N5、N7)之间，且由NMOS管(N7)连接PMOS管(P1)和一单向导通器件(D2)，另一单向导通器件(D1)与PMOS管(P1)相连。本发明提出的高压/低压电源切换电路，在实现电路切换功能的同时，使低压电压源供电时，输出电压基本等于VS1的电压，解决了低压供电时的电压损失问题，实现低压源无电压损失地传递到负载。

Description

一种高压/低压电源切换电路
技术领域
本发明涉及一种高压/低压电源切换电路。
技术背景
在电路设计中，有时要求在两路高、低电压源之间进行切换，要求实现如下功能：当高压电源产生高压时，希望电路由高压电源供电；而当高压电源撤销(电压输出为0V)时，希望电路由一个较低的电压(如数字电路电源)供电。
在传统的设计中，一般采用如图1所示的电路来实现该功能，图1中，VS1代表高压电源，VS0代表低压电源，MN0、MN1为两个高压NMOS开关管，I2为一个电平转换电路，负责将VS0电平的信号转换成VS1电平的信号，I1为反相器，由VS0供电。其工作原理描述如下：
当控制信号in为0，高压电压源VS1为0V，此时MN0控制栅上为高电平等于VS0，于是MN0打开，经过NMOS将低压电源VS0提供给电路，而此时MN1关闭，保证VS1到输出的通路断开；当控制信号为1时，高压电源源VS1输出高压并称这个高压值为“VS1”，此时MN0关闭，将VS0到输出的通路断开。
电平转换电路负责将VS0电平的数字信号转换成VS1电平的数字信号。
上述的高低压切换电路的缺陷是，切换电路输出的高压或低压电源都要在VS0或VS1的基础上损失一个开关管的阈值。这样虽然对于输出高压时，高压电压源损失一个阈值一般不会造成严重的问题，但是，对于外部低压电压源VS0(一般为数字电路工作电源)本身就较低(一般为2～3个阈值)，所以切换电路输出的电压可能难以满足由其供电的电路的最低工作电压要求。
发明内容
针对以上传统电源切换电路的不足，本发明的目的在于提供一种高压/低压电源切换电路，实现低压源无压降地向负载供电。
本发明所提供的一种高压/低压电源切换电路，包括一切换电路，其特征在于：该切换电路是由反相器、两个单向导通器件、NMOS开关管、两个NMOS管和一PMOS管所组成。
在上述的高压/低压电源切换电路中，还包括一电压检测控制电路，用于控制NMOS开关管的栅极电位，以使其达到开或关的作用。
在上述的高压/低压电源切换电路中，单向导通器件为二极管。
在上述的高压/低压电源切换电路中，电压检测控制电路包括主控电路和与之相连的反向电路。
采用了上述的技术解决方案，本发明提供的高压/低压电源切换电路，在实现电路切换功能的同时，使低压电压源供电时，输出电压基本等于VS1的电压，解决了低压供电时的电压损失问题，实现低压源无电压损失地传递到负载。
附图说明
图1是现有高压/低压电源切换电路的原理图；
图2是本发明高压/低压电源切换电路的原理图。
具体实施方式
如图2所示，本发明，即一种高压/低压电源切换电路，由反相器I1、两个单向导通器件、NMOS开关管N6、两个NMOS管N5、N7和一PMOS管P1所组成，其中：反相器I1连接NMOS管N5，NMOS开关管N6连接在两个NMOS管N5、N7之间，且由NMOS管N7连接PMOS管P1和一单向导通器件，另一单向导通器件与PMOS管P1相连。
为了控制NMOS开关管(N6)的栅极电位，以使其达到开或关的作用，设置了一为N6栅极电位控制的电压检测控制电路。该电路包括主控电路和与之相连的反向电路。
主控电路是由依次相连的PMOS管P2、NMOS管N1和NMOS管N2所组成。
反向电路是由两相连的NMOS管N3和NMOS管N4所组成。其作用是为了保证，当in＝0当out(out随VS1的降低而下降)还未降到VS0+0.7V时，C点始终处于一个较高电位，防止在此转换过程中P1打开，导致两电源VS1和VS0导通。
单向导通器件可以为二极管，也可以是二极管接法的MOS管。
其工作原理说明如下：
在VS1高压未启动时，VS1等于0V，且控制信号in为逻辑低电平，所以N5打开；PMOS管P2栅电压为VS0，所以N7常开。此时，N6栅电位控制电路输出高电平，将N6打开。由于N5，N6，N7都打开，于是c点电位为0V，P1打开，out输出电平为VS0。
当VS1高压启动时，且控制信号in为逻辑高电平，N5截止，c点电位等于VS1减去二极管D2的导通电压(设为0.7V)，由于正常情况下VS1不低于VS0，于是c点电位不低于VS0-0.7V，所以P1被关闭。VS1通过二极管D1对外界供电，out电压等于VS1减去D1的压降。并且由于P1管的漏端电位(out电位)等于VS1减去二极管D1的导通压降，栅电位等于VS1减去D2的导通压降，且D2的压降小于D1(因D2电流为零)，所以对P1来说漏端电位低于控制栅电位，所以out也不会倒灌到VS0。
而N6管和N6栅极控制电路的主要作用在于：当in＝0且out(out随VS1的降低而下降)还未降到VS0+0.7V时，使N6关闭，让C点始终处于一个较高电位，防止在此转换过程中P1打开，导致两电源VS1和VS0导通。
综上所述，电源VS0通过PMOS管P1连至输出，由电源VS1通过一个二极管D1连至输出，同时VS1还通过一个二极管D2连到前述PMOS管P1的控制栅，实现PMOS管P1的截止。当电源VS1高于电源VS0时，由于PMOS管P1控制栅电位约等于电源VS1的电压，所以PMOS管P1被截止，VS0到输出的通路关闭；当电源VS1电压为0时，PMOS管P1的控制栅被控制电路拉到地，从而PMOS管P1打开，由电源VS0对外界供电，且此供电电压就等于VS0的电压。
虽然本发明已参照当前的具体实例进行了描述，但是本技术领域的普通技术人员应该认识到，以上的实例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化和修改。因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实例的变化，变型都将落在本发明的权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种高压/低压电源切换电路，包括一切换电路，其特征在于：该切换电路是由反相器(I1)、两个单向导通器件、NMOS开关管(N6)、两个NMOS管(N5、N7)和一PMOS管(P1)所组成，其中：反相器(I1)连接NMOS管(N5)，NMOS开关管(N6)连接在两个NMOS管(N5、N7)之间，且由NMOS管(N7)连接PMOS管(P1)和一单向导通器件(D2)，另一单向导通器件(D1)与PMOS管(P1)相连。
2.根据权利要求1或2所述的高压/低压电源切换电路，其特征在于：它还包括一电压检测控制电路，用于控制NMOS开关管(N6)的栅极电位，以使其达到开或关的作用。
3.根据权利要求1或2所述的高压/低压电源切换电路，其特征在于：所述的单向导通器件为二极管。
4.根据权利要求3所述的高压/低压电源切换电路，其特征在于：所述的电压检测控制电路包括主控电路和与之相连的反向电路。
5.根据权利要求4所述的高压/低压电源切换电路，其特征在于：所述的主控电路是由依次相连的PMOS管(P2)、NMOS管(N1)和NMOS管(N2)组成。
6.根据权利要求4所述的高压/低压电源切换电路，其特征在于：所述的反向电路是由两相连的NMOS管(N3)和NMOS管(N4)所组成。
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