CN206759147U - 电源切换电路及电源电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电源切换电路，包括第一直流供电端、第二直流供电端、负载电源输出端、第一MOS管、第二MOS管、第一控制单元和第二控制单元；第一MOS管的第一端与第一直流供电端连接，第二MOS管的第一端与第二直流供电端连接；第一控制单元用于在第一直流供电端掉电时控制第一MOS管截止；第二控制单元用于在第一直流供电端掉电时控制第二MOS管导通。相应的，本实用新型还公开了一种电源电路。本实用新型采用MOS管对两直流电源进行隔离，实现两电源之间自动切换，利用MOS管的低导通压降的特性，防止在负载电流较大时电源提前停止工作，同时降低电路供电时的功耗，提高电路的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及电源切换电路及电源电路。
背景技术
电源切换电路，是将负载电路从一个电源自动切换连接至另一个(备用)电源的电路，以便当其中一个电源无法正常供电时另一个电源能迅速为负载电路供电，以确保负载电路连续、可靠地运行。随着科学技术迅速发展，电源切换电路已广泛用于各种电子设备当中。
现有技术提供了一种电源切换电路，如图1所示，外部电源Vi通过第一二极管D1为负载供电，电池Vbat通过第二二极管D2为负载供电，两个供电电路并联连接，当外部电源Vi进行供电时，电池Vbat停止供电，当外部电源Vi无法正常供电时，电池Vbat为负载供电，整个电路结构简单，很方便就能实现供电自动切换。因为第一二极管D1和第二二极管D2将外部电源Vi和电池Vbat隔离开来，从而防止外部电源Vi和电池Vbat直接相连，同时供电造成对电池或电路元器件的损坏。然而由于二极管的导通压降较大，当负载电流较大时，一方面二极管的导通压降会使电池提前停止工作，另一方面有相当一部分电量消耗在二极管上，电路供电时功耗较大。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种电源切换电路及电源电路，防止在负载电流较大时电源提前停止工作，同时降低电路供电时的功耗，进一步提高电路的稳定性和可靠性。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电源切换电路，包括第一直流供电端、第二直流供电端、负载电源输出端、第一MOS管、第二MOS管、第一控制单元和第二控制单元；
所述第一MOS管的第一端与所述第一直流供电端连接，所述第一MOS管的第二端与所述负载电源输出端连接，所述第一MOS管的控制端与所述第一控制单元连接；
所述第二MOS管的第一端与所述第二直流供电端连接，所述第二MOS管的第二端与所述负载电源输出端连接，所述第二MOS管的控制端与所述第二控制单元连接；
所述第一控制单元用于在所述第一直流供电端掉电时控制所述第一MOS管截止，还用于在所述第一直流供电端通电时控制所述第一MOS管导通；
所述第二控制单元用于在所述第一直流供电端掉电时控制所述第二MOS管导通，还用于在所述第一直流供电端通电时控制所述第二MOS管截止。
进一步地，所述第一控制单元包括第一开关管和第一电阻；
所述第一开关管的第一端与所述第一MOS管的第二端连接，所述第一开关管的控制端与所述第一直流供电端连接，所述第一开关管的第二端与所述第一MOS管的控制端连接，所述第一开关管的第二端还通过第一电阻接地。
进一步地，所述第二控制单元包括第二电阻；
所述第二电阻的第一端分别连接所述第一直流供电端和所述第二MOS管的控制端，所述第二电阻的第二端接地。
进一步地，所述电源切换电路还包括第一电容；
所述第一电容的第一端与所述负载电源输出端连接，所述第一电容的第二端接地。
进一步地，所述第二控制单元还包括第三电阻；
所述第一直流供电端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接。
优选地，所述第一MOS管是P沟道MOS管，所述P沟道MOS管的漏极为所述第一MOS管的第一端，所述P沟道MOS管的源极为所述第一MOS管的第二端，所述P沟道MOS管的栅极为所述第一MOS管的控制端；
所述第二MOS管是P沟道MOS管，所述P沟道MOS管的漏极为所述第二MOS管的第一端，所述P沟道MOS管的源极为所述第二MOS管的第二端，所述P沟道MOS管的栅极为所述第二MOS管的控制端。
优选地，所述第一开关管是PNP型三极管，所述PNP型三极管的发射极为所述第一开关管的第一端，所述PNP型三极管的集电极为所述第一开关管的第二端，所述PNP型三极管的基极为所述第一开关管的控制端。
本实用新型提供的电源切换电路，当第一直流供电端掉电时，第一控制单元控制第一MOS管截止，同时第二控制单元控制第二MOS管导通，第二直流供电端提供的第二直流电源为负载供电，第一MOS管对该第二直流电源进行隔离；当第一直流供电端通电时，第一控制单元控制第一MOS管导通，同时第二控制单元控制第二MOS管截止，第一直流供电端提供的第一直流电源为负载供电，第二MOS管对该第一直流电源进行隔离。本实用新型利用MOS管双向导通以及驱动简单的特性，对两直流电源进行隔离，实现两电源之间的自动切换，又利用MOS管的低导通压降的特性，防止在负载电流较大时电源提前停止工作，同时降低电路供电时的功耗，提高电路的稳定性和可靠性。
相应地，本实用新型还提供了一种电源电路，包括第一直流供电模块、第二直流供电模块和电源切换电路；
所述电源切换电路为如前所述的电源切换电路；
所述第一直流供电模块的输出端与所述电源切换电路的第一直流供电端连接，所述第二直流供电模块的输出端与所述电源切换电路的第二直流供电端连接，所述电源切换电路的负载电源输出端与所述电源电路的输出端连接。
进一步地，所述电源电路还包括升压模块；
所述升压模块包括电源输入端、电源输出端和用于接收PWM信号的升压控制端；
所述升压模块的电源输入端与所述电源切换电路的负载电源输出端连接，所述升压模块的电源输出端与所述电源电路的输出端连接。
进一步地，所述升压模块还包括电感、二极管、第二电容、第二开关管和第四电阻；
所述电感的第一端与所述升压模块的电源输入端连接，所述电感的第二端分别连接所述二极管的正极和所述第二开关管的第一端，所述二极管的负极与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第一端与所述升压模块的电源输出端连接，所述第二电容的第二端接地，所述第二开关管的控制端与所述升压控制端连接，所述升压控制端通过所述第四电阻接地，所述第二开关管的第二端接地。
本实用新型提供的电源电路，第一直流供电模块为电源切换电路的第一直流供电端提供第一直流电源，第二直流供电模块为电源切换电路的第二直流供电端提供第二直流电源；当第一直流供电模块不能正常供电时，第一控制单元控制第一MOS管截止，同时第二控制单元控制第二MOS管导通，第二直流电源为负载供电，第一MOS管对第二直流电源进行隔离；当第一直流供电模块正常供电时，第一控制单元控制第一MOS管导通，同时第二控制单元控制第二MOS管截止，第二直流电源为负载供电，第二MOS管对第二直流电源进行隔离。本实用新型利用MOS管双向导通以及驱动简单的特性，对两直流电源进行隔离，实现两电源之间的自动切换，又利用MOS管的低导通压降的特性，防止在负载电流较大时电源提前停止工作，同时降低电路供电时的功耗，提高电路的稳定性和可靠性。
附图说明
图1是现有技术提供的电源切换电路的电路原理图；
图2是本实用新型提供的电源切换电路的电路方框图；
图3是本实用新型提供的电源切换电路的第一个实施例的电路原理图；
图4是本实用新型提供的电源切换电路的第二个实施例的电路原理图；
图5是本实用新型提供的电源电路的电路方框图；
图6是本实用新型提供的电源电路的一个实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图2，是本实用新型提供的电源切换电路的电路方框图。
本实用新型实施例提供一种电源切换电路，包括第一直流供电端Vin1、第二直流供电端Vin2、负载电源输出端Vout、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第一控制单元1和第二控制单元2；
所述第一MOS管Q1的第一端与第一直流供电端Vin1连接，所述第一MOS管Q1的第二端与负载电源输出端Vout连接，所述第一MOS管Q1的控制端与第一控制单元1连接；
所述第二MOS管Q2的第一端与第二直流供电端Vin2连接，所述第二MOS管Q2的第二端与负载电源输出端Vout连接，所述第二MOS管Q2的控制端与第二控制单元2连接；
所述第一控制单元1用于在第一直流供电端Vin1掉电时控制第一MOS管Q1截止，还用于在第一直流供电端Vin1通电时控制第一MOS管Q1导通；
所述第二控制单元2用于在第一直流供电端Vin1掉电时控制第二MOS管Q2导通，还用于在第一直流供电端Vin1通电时控制第二MOS管Q2截止。
在具体实施时，当第一直流供电端Vin1掉电时，第一控制单元1控制第一MOS管Q1截止，同时第二控制单元2控制第二MOS管Q2导通，第二直流供电端Vin2提供的第二直流电源为负载供电，第一MOS管Q1对该第二直流电源进行隔离；当第一直流供电端Vin1通电时，第一控制单元1控制第一MOS管Q1导通，同时第二控制单元2控制第二MOS管Q2截止，第一直流供电端Vin1提供的第一直流电源为负载供电，第二MOS管Q2对该第一直流电源进行隔离。利用MOS管双向导通以及驱动简单的特性，对第一直流电源和第二直流电源进行隔离，实现两电源之间的自动切换，又利用MOS管的低导通压降的特性，防止在负载电流较大时电源提前停止工作，同时降低电路供电时的功耗，提高电路的稳定性和可靠性。
参见图3，是本实用新型提供的电源切换电路的第一个实施例的电路原理图。如图3所示，所述第一控制单元1包括第一开关管Q3和第一电阻R1；
所述第一开关管Q3的第一端与第一MOS管Q1的第二端连接，所述第一开关管Q3的控制端与第一直流供电端Vin1连接，所述第一开关管Q3的第二端与第一MOS管Q1的控制端连接，所述第一开关管Q3的第二端还通过第一电阻R1接地。
其中，第一控制单元1的工作过程如下：当第一直流供电端Vin1掉电时，第二控制单元2控制第二MOS管Q2导通为负载供电，第一直流供电端Vin1为第一开关管Q3提供导通电压，第一开关管Q3导通为第一MOS管Q1提供截止电压，第一MOS管Q1截止；当第一直流供电端Vin1通电时，第二控制单元2控制第二MOS管Q2截止，第一MOS管Q1的体二极管导通，第一直流供电端Vin1为第一开关管Q3提供截止电压，第一开关管Q3截止，第一电阻R1接地为第一MOS管Q1提供导通电压，第一MOS管Q1导通。
进一步地，所述第二控制单元2包括第二电阻R2；
所述第二电阻R2的第一端分别连接第一直流供电端Vin1和第二MOS管Q2的控制端，所述第二电阻R2的第二端接地。
其中，第二控制单元2的工作过程如下：当第一直流供电端Vin1掉电时，第一控制单元1控制第一MOS管Q1截止，第二MOS管Q2的体二极管导通，第二电阻R2接地为第二MOS管Q2提供导通电压，第二MOS管Q2导通；当第一直流供电端Vin1通电时，第一控制单元1控制第一MOS管Q1导通为负载供电，第一直流供电端Vin1通过第二电阻R2为第二MOS管Q2提供截止电压,其中，第二直流供电端Vin2提供的第二直流电源的电压与第一直流供电端Vin1提供的第一直流电源的电压接近且不会比第一直流电源的电压高出两个二极管的导通压降值，所以第二MOS管Q2的体二极管也截止，第二MOS管Q2截止。
参见图4，是本实用新型提供的电源切换电路的第二个实施例的电路原理图。如图4所示，所述电源切换电路还包括第一电容C1；
所述第一电容C1的第一端与负载电源输出端Vout连接，所述第一电容C1的第二端接地。
其中，当第一直流供电端Vin1掉电时，利用电容的储能特性，第一电容C1放电，持续为负载供电，从而实现了两直流电源之间的无缝切换，进一步确保负载电路连续、可靠地运行。
进一步地，所述第二控制单元2还包括第三电阻R3；
所述第一直流供电端Vin1与第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端与第二电阻R2的第一端连接。
优选地，所述第一MOS管Q1是P沟道MOS管，所述P沟道MOS管的漏极为第一MOS管Q1的第一端，所述P沟道MOS管的源极为第一MOS管Q1的第二端，所述P沟道MOS管的栅极为第一MOS管Q1的控制端；
所述第二MOS管Q2是P沟道MOS管，所述P沟道MOS管的漏极为第二MOS管Q2的第一端，所述P沟道MOS管的源极为第二MOS管Q2的第二端，所述P沟道MOS管的栅极为第二MOS管Q2的控制端。
优选地，所述第一开关管Q3是PNP型三极管，所述PNP型三极管的发射极为第一开关管Q3的第一端，所述PNP型三极管的集电极为第一开关管Q3的第二端，所述PNP型三极管的基极为第一开关管Q3的控制端。
参见图5，是本实用新型提供的电源电路的电路方框图。
本实用新型提供一种电源电路，包括第一直流供电模块4、第二直流供电模块5和电源切换电路3；
所述电源切换电路3为如前所述的电源切换电路；
所述第一直流供电模块4的输出端A与电源切换电路3的第一直流供电端Vin1连接，所述第二直流供电模块5的输出端B与电源切换电路3的第二直流供电端Vin2连接，所述电源切换电路3的负载电源输出端Vout与电源电路的输出端连接。其中，所述第二直流供电模块5可为电池，电池输出电源电压给电源切换电路3，为电源切换电路3的第二直流供电端Vin2提供第二直流电源。
在具体实施时，第一直流供电模块4为电源切换电路3的第一直流供电端Vin1提供第一直流电源，第二直流供电模块5为电源切换电路3的第二直流供电端Vin2提供第二直流电源；当第一直流供电模块4不能正常供电时，第一控制单元1控制第一MOS管Q1截止，同时第二控制单元2控制第二MOS管Q2导通，第二直流供电端Vin2提供的第二直流电源为负载供电，第一MOS管Q1对该第二直流电源进行隔离；当第一直流供电模块4正常供电时，第一控制单元1控制第一MOS管Q1导通，同时第二控制单元2控制第二MOS管Q2截止，第一直流供电端Vin1提供的第一直流电源为负载供电，第二MOS管对该第一直流电源进行隔离。利用MOS管双向导通以及驱动简单的特性，对第一直流电源和第二直流电源进行隔离，实现两电源之间的自动切换，又利用MOS管的低导通压降的特性，防止在负载电流较大时电源提前停止工作，同时降低电路供电时的功耗，提高电路的稳定性和可靠性。
参见图6，是本实用新型提供的电源电路的一个实施例的电路原理图。如图6所示，所述电源电路还包括升压模块6；
所述升压模块6包括电源输入端VI、电源输出端VO和用于接收PWM信号的升压控制端Ctr；
所述升压模块6的电源输入端VI与电源切换电路3的负载电源输出端Vout连接，所述升压模块6的电源输出端VO与电源电路的输出端连接。
进一步地，所述升压模块6还包括电感L、二极管D、第二电容C2、第二开关管Q4和第四电阻R4；
所述电感L的第一端与升压模块6的电源输入端VI连接，所述电感L的第二端分别连接二极管D的正极和第二开关管Q4的第一端，所述二极管D的负极与第二电容C2的第一端连接，所述第二电容C2的第一端与升压模块6的电源输出端VO连接，所述第二电容C2的第二端接地，所述第二开关管Q4的控制端与升压控制端Ctr连接，所述升压控制端Ctr通过第四电阻R4接地，所述第二开关管Q4的第二端接地。
其中，升压模块6的工作过程如下：第二开关管Q4的控制端接收PWM信号，当接收到的信号是高电平时，第二开关管Q4导通，电感L充电，二极管D用于防止第二电容C2对地放电；当接收到的信号是低电平时，第二开关管Q4截止，电感L放电并通过二极管D为第二电容C2充电，第二开关管Q4的升压控制端Ctr持续接收PWM信号，第二开关管Q4通断的过程不断重复，从而在第二电容C2两端得到高于输入电压的电压。
优选地，所述第二开关管Q4可为N沟道MOS管，所述N沟道MOS管的漏极为所述第二开关管Q4的第一端，所述N沟道MOS管的源极为所述第二开关管Q4的第二端，所述N沟道MOS管的栅极为所述第二开关管Q4的控制端。
需要说明的是，上述实施例提供的电源切换电路1和升压模块6中，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2是P沟道MOS管，第一开关管Q3为PNP型三极管，第二开关管Q4是N沟道MOS管仅仅为其中的一种实施方式，在其他实施方式中，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2还可以替换为N沟道MOS管，第一开关管Q3和第二开关管Q4也可以替换为P沟道MOS管或其它三端控制开关器件或其派生器件，在不同的应用场合中，视实际电路的功耗、成本、驱动功率以及与开关管的驱动控制元件参数匹配等要求合理选用和设置，选用和设置开关管是现有技术的常用设计过程，在此不进行赘述。
本实用新型提供的电源切换电路及电源电路，当第一直流供电端掉电时，第一控制单元控制第一MOS管截止，同时第二控制单元控制第二MOS管导通，第二直流供电端提供的第二直流电源为负载供电，第一MOS管对该第二直流电源进行隔离；当第一直流供电端通电时，第一控制单元控制第一MOS管导通，同时第二控制单元控制第二MOS管截止，第一直流供电端提供的第一直流电源为负载供电，第二MOS管对该第一直流电源进行隔离。本实用新型利用MOS管双向导通以及驱动简单的特性，对两直流电源进行隔离，实现两电源之间的自动切换，又利用MOS管的低导通压降的特性，防止在负载电流较大时电源提前停止工作，同时降低电路供电时的功耗，提高电路的稳定性和可靠性。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种电源切换电路，其特征在于，包括第一直流供电端、第二直流供电端、负载电源输出端、第一MOS管、第二MOS管、第一控制单元和第二控制单元；
所述第一MOS管的第一端与所述第一直流供电端连接，所述第一MOS管的第二端与所述负载电源输出端连接，所述第一MOS管的控制端与所述第一控制单元连接；
所述第二MOS管的第一端与所述第二直流供电端连接，所述第二MOS管的第二端与所述负载电源输出端连接，所述第二MOS管的控制端与所述第二控制单元连接；
所述第一控制单元用于在所述第一直流供电端掉电时控制所述第一MOS管截止，还用于在所述第一直流供电端通电时控制所述第一MOS管导通；
所述第二控制单元用于在所述第一直流供电端掉电时控制所述第二MOS管导通，还用于在所述第一直流供电端通电时控制所述第二MOS管截止。
2.如权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一控制单元包括第一开关管和第一电阻；
所述第一开关管的第一端与所述第一MOS管的第二端连接，所述第一开关管的控制端与所述第一直流供电端连接，所述第一开关管的第二端与所述第一MOS管的控制端连接，所述第一开关管的第二端还通过第一电阻接地。
3.如权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述第二控制单元包括第二电阻；
所述第二电阻的第一端分别连接所述第一直流供电端和所述第二MOS管的控制端，所述第二电阻的第二端接地。
4.如权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于，所述电源切换电路还包括第一电容；
所述第一电容的第一端与所述负载电源输出端连接，所述第一电容的第二端接地。
5.如权利要求3所述的电源切换电路，其特征在于，所述第二控制单元还包括第三电阻；
所述第一直流供电端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接。
6.如权利要求1至5任一项所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一MOS管是P沟道MOS管，所述P沟道MOS管的漏极为所述第一MOS管的第一端，所述P沟道MOS管的源极为所述第一MOS管的第二端，所述P沟道MOS管的栅极为所述第一MOS管的控制端；
所述第二MOS管是P沟道MOS管，所述P沟道MOS管的漏极为所述第二MOS管的第一端，所述P沟道MOS管的源极为所述第二MOS管的第二端，所述P沟道MOS管的栅极为所述第二MOS管的控制端。
7.如权利要求2所述的电源切换电路，其特征在于，所述第一开关管是PNP型三极管，所述PNP型三极管的发射极为所述第一开关管的第一端，所述PNP型三极管的集电极为所述第一开关管的第二端，所述PNP型三极管的基极为所述第一开关管的控制端。
8.一种电源电路，其特征在于，包括第一直流供电模块、第二直流供电模块和电源切换电路；
所述电源切换电路为如权利要求1至7任一项所述的电源切换电路；
所述第一直流供电模块的输出端与所述电源切换电路的第一直流供电端连接，所述第二直流供电模块的输出端与所述电源切换电路的第二直流供电端连接，所述电源切换电路的负载电源输出端与所述电源电路的输出端连接。
9.如权利要求8所述的电源电路，其特征在于，所述电源电路还包括升压模块；
所述升压模块包括电源输入端、电源输出端和用于接收PWM信号的升压控制端；
所述升压模块的电源输入端与所述电源切换电路的负载电源输出端连接，所述升压模块的电源输出端与所述电源电路的输出端连接。
10.如权利要求9所述的电源电路，其特征在于，所述升压模块还包括电感、二极管、第二电容、第二开关管和第四电阻；
所述电感的第一端与所述升压模块的电源输入端连接，所述电感的第二端分别连接所述二极管的正极和所述第二开关管的第一端，所述二极管的负极与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第一端与所述升压模块的电源输出端连接，所述第二电容的第二端接地，所述第二开关管的控制端与所述升压控制端连接，所述升压控制端通过所述第四电阻接地，所述第二开关管的第二端接地。
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