[發明專利]一種主電源與后備電源的切換方法和切換電路

有效

• 申請號: 200910057328.6
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101604867A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 姚超;朱江
• 申請（專利權）人: 鉅泉光電科技（上海）有限公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06;H03K19/0185;H03K17/687
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種帶有后備電源的雙電源系統，特別涉及一種在主電源掉落或恢復時，能夠通過控制MOS開關，來完成主電源和后備電源之間無縫切換的雙電源系統。

背景技術

隨著科技的發展，越來越多的設備和精密儀器如通信終端設備，銀行計算機系統，手術設備以及很多計量用的高精密儀器的正常工作，都需要不間斷的穩定的工作電源，基于這樣的要求，這些設備和儀器往往有兩個或多個電源為其供電，其中之一是主電源，其余為副電源。當系統正常工作時，通常由主電源提供系統內部電壓，而副電源與系統斷開；當主電源出現掉電時，要求切換到副電源，由副電源提供系統內部電壓，而主電源與系統斷開；當主電源恢復時，再由副電源切換回主電源，來提供系統內部電壓，以這樣的方式來實現系統的不間斷供電。

實現雙電源切換的方式很多，最傳統的方式是在主、副電源處，均采用二極管來供電，但由于這種方式效率太低，應用受限，并逐漸被帶有雙開關的電源切換方式所取代。采用MOS開關具有導通損耗小，便于集成到片內的優點。用于電源切換的MOS(金屬氧化物半導體)開關通常為PMOS開關，也有少數采用NMOS開關；PMOS開關有采用單開關實現，也有采用串聯雙開關來實現，下面列舉一實際的例子具體分析。

中國專利申請200420082475.1提供了一種采用PMOS串聯雙開關的雙電源切換電路，圖1示出其開關切換電路的主要部分，PMOS串聯雙開關的襯底二極管接成背靠背形式，開關切換控制邏輯由兩個反相器M205、M207和M206、M208，兩個與門IC201B、IC201C和采樣檢測電路IC202以及部分分立元件組成。直接控制開關的反相器M205、M207和M206、M208電源來自串聯開關公共點的電壓。這種連接形式在VSYS或VBAT端加電壓時，由于開關M201和M204的襯底寄生二極管的存在，外電壓可以被傳輸到串聯開關公共點，真正受控的是開關M202和M203。此專利也是通過判斷主電源的狀態來確定內部電壓VDD是與VSYS連接還是與VBAT連接，正常模式下，VDD＝VSYS；當VSYS掉電但VBAT正常時，VDD＝VBAT；當VSYS和VBAT均掉電時，M201～M204均截止，VDD＝0。

上述專利的優點一是保證了開關控制邏輯的輸出高電壓始終取串聯開關兩邊電壓的較大值，不會因VSG＞Vth而存在PMOS單開關在關斷時的閾值泄露問題；二是由于PMOS串聯雙開關的襯底二極管接成背靠背形式，不存在襯底漏電問題。然而該專利的缺點一是M201和M202，M203和M204串聯開關必須同開同關，否則可能發生通過PMOS襯底寄生二極管的漏電，例如VDD＝VBAT時，如果開關M202關，但是開關M201開，則當VDD＞VSYS時，VDD會通過開關M202的襯底二極管向VSYS漏電，而在某些特定應用下，可能需要這樣非同開同關的控制邏輯；二是當VDD太低時，開關切換控制電路輸出未必正確，也就是說，即使此時VSYS恢復，控制電路也未必可以給出正確信息，把開關切換到用VSYS供電。

發明內容

本發明針對現有開關切換方式的缺點，提供了一種雙電源開關切換的方法和切換電路，可以實現更為靈活的開關控制邏輯。

本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種主電源與后備電源的切換方法，檢測一主電源的狀態，據以選擇該主電源與該后備電源其中之一向一輸出節點提供一輸出電壓，該切換電路包括主電源開關、后備電源開關、第一至第四開關控制邏輯、主電源檢測電路以及開關控制信號產生電路。主電源開關包括第一PMOS管和第二PMOS管，該第一PMOS管和該第二PMOS管串聯于該主電源與該輸出節點之間。后備電源開關包括第三PMOS管和第四PMOS管，該第三PMOS管與該第四PMOS管串聯于該輸出節點與該后備電源之間。第一至第四開關控制邏輯一一對應地連接至所述第一至第四PMOS管的控制端，以控制第一至第四PMOS管的導通與截止。主電源檢測電路比較該主電源電壓的采樣值與一基準電壓以獲得一檢測信號，當該主電源電的采樣值大于或等于該基準電壓時，該檢測信號為第一邏輯電平，當該主電源電壓的采樣值小于該基準電壓時，該檢測信號為第二邏輯電平。開關控制信號產生電路連接于該主電源檢測電路與所述第一至第四開關控制邏輯之間，其中該開關控制信號產生電路響應該第一邏輯電平而控制第一PMOS管與第二PMOS管導通，控制第三PMOS管與第四PMOS管截止，并且開關控制信號產生電路響應該第二邏輯電平而控制第一PMOS管與第二PMOS管截止，控制第三PMOS管與第四PMOS管導通。