CN218867972U - 一种双电源切换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双电源切换电路，包括用于将高压转换为低压输出的第一电源、用于输出低压的第二电源、检测电路、以及分别与外部用电电路连接的第一开关电路和第二开关电路，所述第一电源的低压输出端与第一开关电路的输入端连接，第二电源的低压输出端与第二开关电路的输入端连接，所述检测电路的输入端与第一电源的高压输入端连接，第一输出端与第一开关电路使能端连接，第二输出端与第二开关电路使能端连接，并根据所述高压输入端的电压值来分别向第一开关电路使能端和第二开关电路使能端发送信号，使通过调控第一开关电路和第二开关电路的通断，从而选择第一电源和第二电源对外部用电电路的供电状态，提高对设备进行供电的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及供电技术领域，尤其涉及一种双电源切换电路。
背景技术
在现有的工业设备的供电技术中，通常采用外部电源直接对工业设备供电的单电源供电方式，但只通过外部电压的单电源供电的供电方式，易造成所需供电的运行设备出现供电电压不足的情况，当运行设备电压不足以达到运行所需电压时，运行设备将无法正常运行，或直接影响工业控制领域的安全性，且外部电源易受到周围环境或其他的因素的影响，从而造成对设备输入的电压出现下降或是断开的现象，使所需供电的运行设备无法得到运行保障，产品可靠性低。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中的不足，提供了一种双电源切换电路，包括用于将高压转换为低压输出的第一电源、用于输出低压的第二电源、检测电路、以及分别与外部用电电路连接的第一开关电路和第二开关电路，所述第一电源的低压输出端与第一开关电路的输入端连接，第二电源的低压输出端与第二开关电路的输入端连接，所述检测电路的输入端与第一电源的高压输入端连接，第一输出端与第一开关电路使能端连接，第二输出端与第二开关电路使能端连接，并根据所述高压输入端的电压值来分别向第一开关电路使能端和第二开关电路使能端发送信号。
优选的，所述第二电源为电池组件，所述第一电源的充电输出端与所述电池组件的充电输入端连接。
优选的，所述检测电路包括用于调控第一开关电路通断的分压电路和用于调控第二开关电路通断的采样调控电路，所述分压电路的输入端和采样调控电路的输入端分别与高压输入端连接，分压电路的输出端与第一开关电路的使能端连接，采样调控电路的输出端与第二开关电路的使能端连接。
优选的，所述采样调控电路包括用于监测高压输入端的电压变化的采样电路、以及用于调控第二开关电路通断的调控电路，所述采样电路的输入端与高压输入端连接、信号输出端与调控电路的信号输入端连接，调控电路的输出端与第二开关电路的使能端连接。
优选的，所述采样电路包括采样模组、电阻R1、电阻R2、电阻R6、电容C4和电容C2，所述采样模组的输入端分别与电阻R1的一端和电阻R6的一端连接，所述采样模组的信号输出端分别与电阻R1的一端、电阻R2的一端、电阻R6的一端、电容C2的一端、和调控电路的信号输入端连接，电阻R1的另一端与高压输入端连接，电阻R2的另一端与低压输入端连接，采样模组的电压输入端分别与低压输入端和电容C4的一端连接，电容C2的另一端、电容C4的另一端、电阻R6的另一端、和采样模组的接地端均接地。
优选的，所述调控电路包括调控模组、电阻R3、电容C1、电阻R4和电容C3，所述调控模组的信号输入端与采样电路的信号输出端连接，调控模组的输出端分别与电阻R4的一端、电阻R3的一端连接，调控模组的电压输入端分别与电容C1的一端、电阻R3的另一端、和低压输入端连接，电容C1的另一端、电容C3的另一端均接地，所述电阻R4的另一端与第二开关电路使能端连接。
优选的，所述分压电路包括电阻R8和电阻R9，电阻R8的一端与高压输入端连接、另一端分别与第一开关电路的使能端和电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端接地。
优选的，所述第一开关电路包括PMOS管U4、PMOS管U5、电阻R10、三极管Q2和电阻R12，所述PMOS管U4的源极分别与PMOS管U5的源极和电阻R10的一端连接，PMOS管U4的栅极分别与PMOS管U5的栅极和电阻R10的另一端连接，所述PMOS管U4的漏极与第一电源的低压输出端连接，PMOS管U5的漏极与外部用电电路的电源输入端连接，所述电阻R10的另一端与三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极与电阻R12的一端连接、发射极接地，所述电阻R12的另一端通过电阻R9接地。
优选的，所述第二开关电路包括PMOS管U6、PMOS管U7、电阻R11、三极管Q3和电阻R13，所述PMOS管U6的源极分别与PMOS管U7的源极和电阻R11的一端连接，PMOS管U6的栅极分别与PMOS管U7的栅极和电阻R11的另一端连接，PMOS管U6的漏极与第二电源的低压输出端连接，PMOS管U7的漏极与外部用电电路的电源输入端连接，所述电阻R11的另一端与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的基极与电阻R13的一端连接、发射极接地，所述电阻R13的另一端通过电容C3接地。
优选的，所述采样模组为SGM706B-TXS8G芯片，所述调控模组为SGM7SZ04XN5G芯片。
本实用新型公开的双电源切换电路通过检测电路对高压输入端的电压进行监测，根据高压输入端的电压变化对第一开关电路和第二开关电路进行调控切换，第一电源电路可通过第一开关电路的通断与外部用电电路进行供电的通断变化，第二电源可通过第二开关电路的通断与外部用电电路进行供电的通断变化，即外部用电电路通过检测电路对第一开关电路和第二开关的调控选择供电连接方式，外部用电电路不受高压输入端的电压变化的影响，能够保证外部用电电压在高压输入端的电压处于非正常电压的低压状态下时能够使用第二电源进行供电，使运行设备不受高压输入端的电压变化影响，保障设备的正常运行工作，并提高对设备控制的安全性，产品的可靠性高。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例公开的双电源切换电路的结构框图。
图2为本实用新型实施例公开的分压电路的电路示意图。
图3为本实用新型实施例公开的采样调控电路的电路示意图。
图4为本实用新型实施例公开的第一开关电路的电路示意图。
图5为本实用新型实施例公开的第二开关电路的电路示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
在双电源切换电路中，如图1所示，包括：用于将高压转换为低压输出的第一电源1、用于输出低压的第二电源2、检测电路5、以及分别与外部用电电路6连接的第一开关电路3和第二开关电路4，第一电源为设备正常运行过程中的主电源电路，所述第二电源为电池组件，为第一电源出现非正常情况下的设备备用电路，所述第一电源的充电输出端与所述电池组件的充电输入端连接，第一电源能够对第二电源进行供电。所述第一电源1的低压输出端与第一开关电路3的输入端连接，第二电源2的低压输出端与第二开关电路4的输入端连接，所述检测电路5的输入端与第一电源1的高压输入端连接，第一输出端与第一开关电路3使能端连接，第二输出端与第二开关电路4使能端连接，并根据所述高压输入端的电压值来分别向第一开关电路3使能端和第二开关电路4使能端发送信号。当高压输入端的电压值正常于或低于设定值时，并通过第一开关电路和第二开关电路的通断选择电源电路和电源电路与外部用电电路的供电状态，从而实现在高压输入端出现异常时的电源切换工作，降低在转换过程中所消耗的功耗，产品可靠性高。
在本实施例中，如附图1-3所示，其中检测电路5包括用于调控第一开关电路3通断的分压电路和用于调控第二开关电路4通断的采样调控电路，所述分压电路的输入端和采样调控电路的输入端分别与高电压输入端连接，分压电路的输出端与第一开关电路3的使能端连接，采样调控电路的输出端与第二开关电路4的使能端连接。当高电压输入端的电压低于设定值时，高电压输入端的电压无法达到分压电路驱动第一开关电路的驱动电压值，第一开关电路为断开状态，此时满足采样调控电路驱动第二开关电路的驱动电压值，第二开关电路为连通状态，即第二电源通过第二开关电路与外部用电电路连通，外部用电电路的电能由第二电源提供，当高压输入端达到设定值时，高压输入端的电压无法达到采样调控电路驱动第二开关电路的驱动电压值，第二开关电路为断开状态，此时满足分压电路驱动第一开关电路的驱动电压值，第一开关电路为连通状态，即第一电源通过第一开关电路与外部用电电路连通，外部用电电路的电能由第一电源提供。
在本实施例中，采样调控电路包括用于监测高压输入端的电压变化的采样电路、以及用于调控第二开关电路通断的调控电路，所述采样电路的输入端与高压输入端连接、信号输出端与调控电路的信号输入端连接，所述调控电路的输出端与第二开关电路的使能端连接。当高压输入端的电压低于设定值时，调控电路接收到采样电路的低电平信号，调控电路根据接收到的低电平信号输出第二开关电路的连通信号，使得第二开关电路为驱动连通状态，此时外部用电电路由第二电源提供电能。当高压输入端的电压高于设定值时，调控电路根据接收到采样电路的高电平信号输出第二开关电路的关断信号，使得第二开关电路为断开状态，此时外部用电电路由第一电源提供电能。
在本实施例中，如附图2或3所示，其中采样电路为采样模组、电阻R1、电阻R2、电阻R6、电容C4和电容C2，所述采样模组的输入端分别与电阻R1的一端和电阻R6的一端连接，所述采样模组的信号输出端分别与电阻R1的一端、电阻R2的一端、电阻R6的一端、电容C2的一端、和调控电路的信号输入端连接，电阻R1的另一端与高压输入端连接，电阻R2的另一端与低压输入端连接，采样模组的电压输入端分别与低压输入端和电容C4的一端连接，电容C2的另一端、电容C4的另一端、电阻R6的另一端、和采样模组的接地端均接地。调控电路包括调控模组、电阻R3、电容C1、电阻R4和电容C3，调控模组的信号输入端与采样电路的信号输出端连接，其中采样电路为采样模组，即调控模组的信号输入端与采样模组的信号输出端连接，调控模组的输出端分别与电阻R4的一端和电阻R3的一端连接，调控模组的电压输入端分别与电容C1的一端、电阻R3的另一端、和低压输入端连接，电容C1的另一端、电容C3的另一端均接地，所述电阻R4的另一端与第二开关电路使能端连接。其中，采样模组U1可以采用SGM706B-TXS8G芯片，调控模组U2可以采用SGM7SZ04XN5G芯片，高压输入端输入的为24V电压，低压输入端输入的为3.3V电压。采样模组U1的6号引脚与高压输入端连接，当高压输入端的电压为24V跌落至19V时，采样模组U1的7号引脚输出低电平信号Vbat_EN至调控模组U2的2号引脚，调控模组U2将接收的低电平信号进行反向操作后通过阻容延时4ms输出SWITCH 2EN信号使第二开关电路连通，此时，第二开关电路的连通使外部用电电路由第一电源提供5V供电的供电状态切换为由第二电源提供5V供电的供电状态。
在本实施例中，如附图2-5所示，其中分压电路包括电阻R8和电阻R9，电阻R8的一端与高压输入端连接、另一端分别与第一开关电路3的使能端和电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端接地。在第二电源切换至为外部用电电路提供5V电压的同时，分压电路输入的高压输入端的电压持续下降，当分压电路输出的SWITCH 1EN信号由24V下降至16V以下时，该信号电压不能完成对第一开关电路的驱动作用，即第一开关电路断开，第一电源通过第一开关电路断开与外部用电电路的供电关系，且第二电源能够在第一电源断开与外部用电电路的供电关系之前，通过第二关电路的连通完成对外部用电电路的供电作用，即第二电源在第一电源与外部用电电路完全断开连接之前完成切换连接，实现当高压输入端的电压出现掉电情况时的双电源切换功能，且第二电源能够通过在第一电源的掉电时间差内切换连接，实现双电源的无缝切换，使设备不受切换过程中因电压变化而造成损坏，保障设备的正常运行和设备的安全，提高产品可靠性。在第二电源的供电过程中，高压输入端的电压为24V上电，电压达到19V时，采样模组U1的6号引脚检测到高压输入端的电压，采样模组U1的7号引脚输出高电平信号Vbat_EN至调控模组U2的2号引脚，输入的高电平信号通过调控模组U2反向后阻容延时4ms输出SWITCH 2EN信号使第二开关电路呈断开状态，使第二电源通过第二开关电路与外部用电电路断开连接，与此同时，分压电路输入的高压输入端的电压达到16V时，分压电路输出的SWITCH 1EN信号能够继续驱动第一开关电路的驱动作用，即第一开关电路连通，并通过3ms的第一电源响应时间后完成第一电源对外部用电电路的5V供电，且第一电源的切换供电时间在第二电源与外部用电电路退出连接之前。通过高压输入端的电压转换时间在第一电源输出跌落前完成第二电源的切换、以及在第二电源断开前完成对第一电源的再次上电输出，能够保证外部用电电路电压的稳定，实现在高压输入端的电压受影响时的双电源无缝切换功能，能够对运行设备起保护作用，且根据高压输入端的电压变化切换电路能够适应对压差跌落更高的电路切换，响应速度更快，产品可靠性高。
本实施例中，如附图4或5所示，其中第一开关电路3包括PMOS管U4、PMOS管U5、电阻R10、三极管Q2和电阻R12，所述PMOS管U4的源极分别与PMOS管U5的源极和电阻R10的一端连接，PMOS管U4的栅极分别与PMOS管U5的栅极和电阻R10的另一端连接，所述PMOS管U4的漏极与第一电源的低压输出端连接，PMOS管U5的漏极与外部用电电路的电源输入端连接，所述电阻R10的另一端与三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极与电阻R12的一端连接、发射极接地，所述电阻R12的另一端通过电阻R9接地。第二开关电路4包括PMOS管U6、PMOS管U7、电阻R11、三极管Q3和电阻R13，所述PMOS管U6的源极分别与PMOS管U7的源极和电阻R11的一端连接，PMOS管U6的栅极分别与PMOS管U7的栅极和电阻R11的另一端连接，PMOS管U6的漏极与第二电源的低压输出端连接，PMOS管U7的漏极与外部用电电路的电源输入端连接，所述电阻R11的另一端与三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q3的基极与电阻R13的一端连接、发射极接地，所述电阻R13的另一端与电阻R4的另一端连接。其中PMOS管是型号为LP8233DT1AG的PMOS管，第一开关电路或第二开关电路通过基于门电路采样闭环控制MOS对管实现双电源的低功耗无缝切换，降低了在切换过程中的功耗差损耗，并提高了电路的稳定性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种双电源切换电路，其特征在于，包括：
用于将高压转换为低压输出的第一电源、用于输出低压的第二电源、检测电路、以及分别与外部用电电路连接的第一开关电路和第二开关电路；所述第一电源的低压输出端与第一开关电路的输入端连接，第二电源的低压输出端与第二开关电路的输入端连接；
所述检测电路的输入端与第一电源的高压输入端连接，第一输出端与第一开关电路使能端连接，第二输出端与第二开关电路使能端连接，并根据所述高压输入端的电压值来分别向第一开关电路使能端和第二开关电路使能端发送信号。
2.根据权利要求1所述的双电源切换电路，其特征在于：所述第二电源为电池组件，所述第一电源的充电输出端与所述电池组件的充电输入端连接。
3.根据权利要求1所述的双电源切换电路，其特征在于：
所述检测电路包括用于调控第一开关电路通断的分压电路和用于调控第二开关电路通断的采样调控电路，所述分压电路的输入端和采样调控电路的输入端分别与高压输入端连接，分压电路的输出端与第一开关电路的使能端连接，采样调控电路的输出端与第二开关电路的使能端连接。
4.根据权利要求3所述的双电源切换电路，其特征在于：所述采样调控电路包括用于监测高压输入端的电压变化的采样电路、以及用于调控第二开关电路通断的调控电路，所述采样电路的输入端与高压输入端连接、信号输出端与调控电路的信号输入端连接，调控电路的输出端与第二开关电路的使能端连接。
5.根据权利要求4所述的双电源切换电路，其特征在于：所述采样电路包括采样模组、电阻R1、电阻R2、电阻R6、电容C4和电容C2，所述采样模组的输入端分别与电阻R1的一端和电阻R6的一端连接，所述采样模组的信号输出端分别与电阻R1的一端、电阻R2的一端、电阻R6的一端、电容C2的一端、和调控电路的信号输入端连接，电阻R1的另一端与高压输入端连接，电阻R2的另一端与低压输入端连接，采样模组的电压输入端分别与低压输入端和电容C4的一端连接，电容C2的另一端、电容C4的另一端、电阻R6的另一端、和采样模组的接地端均接地。
6.根据权利要求5所述的双电源切换电路，其特征在于：所述调控电路包括调控模组、电阻R3、电容C1、电阻R4和电容C3，所述调控模组的信号输入端与采样电路的信号输出端连接，调控模组的输出端分别与电阻R4的一端、电阻R3的一端连接，调控模组的电压输入端分别与电容C1的一端、电阻R3的另一端、和低压输入端连接，电容C1的另一端、电容C3的另一端均接地，所述电阻R4的另一端与第二开关电路使能端连接。
7.根据权利要求4所述的双电源切换电路，其特征在于：所述分压电路包括电阻R8和电阻R9，电阻R8的一端与高压输入端连接、另一端分别与第一开关电路的使能端和电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端接地。
8.根据权利要求7所述的双电源切换电路，其特征在于：所述第一开关电路包括PMOS管U4、PMOS管U5、电阻R10、三极管Q2和电阻R12，所述PMOS管U4的源极分别与PMOS管U5的源极和电阻R10的一端连接，PMOS管U4的栅极分别与PMOS管U5的栅极和电阻R10的另一端连接，所述PMOS管U4的漏极与第一电源的低压输出端连接，PMOS管U5的漏极与外部用电电路的电源输入端连接，所述电阻R10的另一端与三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极与电阻R12的一端连接、发射极接地，所述电阻R12的另一端通过电阻R9接地。
9.根据权利要求6所述的双电源切换电路，其特征在于：所述第二开关电路包括PMOS管U6、PMOS管U7、电阻R11、三极管Q3和电阻R13，所述PMOS管U6的源极分别与PMOS管U7的源极和电阻R11的一端连接，PMOS管U6的栅极分别与PMOS管U7的栅极和电阻R11的另一端连接，PMOS管U6的漏极与第二电源的低压输出端连接，PMOS管U7的漏极与外部用电电路的电源输入端连接，所述电阻R11的另一端与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的基极与电阻R13的一端连接、发射极接地，所述电阻R13的另一端通过电容C3接地。
10.根据权利要求6所述的双电源切换电路，其特征在于：所述采样模组为SGM706B-TXS8G芯片，所述调控模组为SGM7SZ04XN5G芯片。
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| CN (1) | CN218867972U (zh) |
-
2022
- 2022-10-11 CN CN202222672620.2U patent/CN218867972U/zh active Active
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |