[發明專利]一種電源自切換的穩壓電路

無效

• 申請號: 201410290540.8
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104022647A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 王麗春
• 申請（專利權）人: 上海協霖電子有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02J9/06
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;朱淑球

技術領域

本發明涉及一種支持外部直流與后備電池供應自動切換的穩壓電路。

背景技術

在低功耗儀表設計時，經常使用3.6V?Li-SOCL2一次性鋰電池作為儀表停電后的后備電源給RTC、MCU或LCD等低功耗電路供電。在電路設計時需要設計一個切換電路用于外部直流供電停電或上電后的電源供應選擇，常規的做法如圖1所示，采用低壓差線性穩壓器U1與二極管切換方式，此切換電路采用二極管隔離的方式，必須保證外部直流電源電壓大于電池電壓才能保證正確切換。

當穩壓單元輸出5V時，電路能很好的保證切換準確。但隨著集成電路采用更低功耗更低成本的工藝，越來越多的芯片的最高工作電壓限制在3.6V，則要求穩壓單元輸出不高于3.6V，另外一方面Li-SOCL2一次性鋰電池在滿容量的情況，其空載或者低載時的電壓往往會略微高于3.6V。如果仍然采用二極管隔離的方式，則其改進型如圖2，必須在電池回路上串更多的二極管。顯然這樣會造成更大的二極管壓降，電池容量的利用率進一步下降。除此之外，采用二極管隔離，當負載大幅度變化時，二極管的管壓降也會有很大的變化，可達0.3～0.7V左右，兩個二極管在負載電流較大時，出現電池供電回路上壓降過大，輸出電壓過低的現象。顯然當外部直流電源供電時，若設計匹配在如1mA負載時給集成電路的電壓為3.6V，則當負載瞬間變化到50mA時，此時外部供應電壓由于管壓降可能變為3.2V甚至更低，此時電池可能產生幾百uA的損耗，長此電池壽命就會低于設計預期。

總結二極管隔離的弊端：

1)由于二極管管壓降，電池利用容量變小；

2)二極管在負載電流變化時，其管壓降變化造成輸出電壓不穩，輕載電壓過大，重載電壓過低；

3)需要犧牲電池可利用電池容量以滿足3V系統的切換需要。

發明內容

本發明要解決的技術問題是設計一個低成本穩壓電源，以及解決儀表后備電池與外部直流輸入電源的自動切換。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種電源自切換的穩壓電路，包括穩壓單元部分及電源切換單元部分，外部電源電壓輸入端接入穩壓單元部分，穩壓單元部分經由電源切換單元部分連接電源電壓輸出端，同時，電源切換單元部分還連接后備電源正極輸入端，其特征在于：

穩壓單元部分包括第一電阻、第一NMOS管、第二電阻、第一電容、第二NMOS管、第三電阻、第四電阻及第一PNP三極管，外部電源電壓輸入端經由第一電阻連接第二NMOS管漏極，第一電阻同時跨接在第一NMOS管漏極與柵極之間，第一NMOS管漏極亦連接外部電源電壓輸入端，第一NMOS管源極經過并聯的第二電阻及第一電容與第二NMOS柵極相連，第二NMOS管柵極經第三電阻接地，第二NMOS管源極經第四電阻接地，同時第二NMOS管源極接第一PNP三極管射極，第一PNP三極管基極與集電極接地；

電源切換單元部包括第一PMOS管、第三PMOS管、第二PMOS管、第一二極管、第二穩壓管及第五電阻，第一NMOS管源極同時與第一PMOS管漏極、第三PMOS管柵極及第二PMOS管柵極相連，第一PMOS管柵極經第五電阻接地，同時與第一二極管陰極相連，第一二極管陽極與第三PMOS管漏極及第二PMOS管漏極相連，第二穩壓管陰極接第一PMOS管漏極，第二穩壓管陽極接第一PMOS管柵極，后備電源負極接地，后備電源正極輸入端與第二PMOS管源極相連，第二PMOS管漏極與第三PMOS管漏極相連，第三PMOS管源極與第一PMOS管源極相接后與電源電壓輸出端相連。

優選地，所述穩壓單元部分還包括第一穩壓管，所述第一NMOS管源極與第一穩壓管陰極相連，第一穩壓管陽極經過所述并聯的第二電阻及第一電容與所述第二NMOS柵極相連。

優選地，所述第一NMOS管及所述第二NMOS管或選擇相同的型號或采用雙NMOS復合管。

本發明的優點是采用分立元器件設計穩壓電路，使得設計更加靈活，選擇合適的MOSFET，可以設計高輸入電壓的穩壓電路，如8～60V輸入電壓的穩壓；同時MOSFET具有更高的效率，同等體積可以設計更大輸出電流的穩壓電路。

使用第一NMOS管及第二NMOS管構建穩壓電路，因為其選擇相同的型號，或者可以采用雙NMOS復合管，其對溫度的響應一致，實現對穩壓主開關第一NMOS管的溫度補償。