[實用新型]一種高瞬態響應電源切換電路

有效

• 申請號: 201420119280.3
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN203761129U
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 張建;李良;喻小虎
• 申請（專利權）人: 湖南芯豐微電子有限責任公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀

技術領域

本實用新型涉及電學電子線路領域，尤其涉及一種高瞬態響應電源切換電路。

背景技術

在電子產品中，常常會使用到兩路電源輸入：一路是通過交流適配器提供的直流電源，此電源做為主電源，在正常情況下使用；另外一路是備用電源如鋰電池，主要在主電源突然斷電情況下，無間斷繼續提供電源使產品正常工作。在此應用情況下，此兩路電路的快速切換和瞬態響應需要很好的實現。

在常見的電路設計中，通常在這兩路電源輸入路徑上各加一個二極管來實現切換，并防止其中一路電源輸入到另外一路中去。此方法在普通應用中能夠滿足要求，但在特殊應用中不盡如人意。如大電流負載情況下不允許有大的壓差、二極管本身的能量消耗，瞬間切換時的電壓跌落問題等。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種電源切換效率高，瞬間切換時電壓不會跌落的一種高瞬態響應電源切換電路。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種高瞬態響應電源切換電路，采用兩個肖特基二極管、一個NMOS管、一個開關控制器、一個或門、兩個電阻元件組成，主直流電源正極串聯一個肖特基二極管到輸出端；備用電源正極串聯另一個肖特基二極管到輸出端，所述NMOS管源極接備用電源正極，NMOS管漏極接肖特基二極管負極，NMOS管柵極接開關控制器輸出端，開關控制器輸入端接或門的輸出端，或門的輸入端短接連接兩個電阻，一個電阻接地，另一個串聯到主直流電源正極。

在上述電路中，主電源VIN_AC正常供電情況下，通過二極管D14對負載V_SYS供電，且此時U57和U58共同作用輸出一個低電平控制Q8處于關斷狀態，由于V_BATTERY電壓低于VIN_AC,因此在此情況下，備用電源不會輸出電流，主電源也不會向備用電源供電。

當主電源斷電后，U57會輸出高電平，Q8導通，備用電源為負載供電。由于二極管D14的單向導通性，備用電源不會輸出電流給已經關斷后的主電源。

優點：這里選用的器件都是支持額定5A的負載電流，瞬態電流更是50A以上。另外由于備用電源端采用了NMOS管，導通電阻＜5毫歐姆，因此壓差非常小，能夠為負載提供盡可能高的電壓，同時本身的消耗非常小，不易發熱。

上述電路的另外一個優點就是在于它的瞬態響應特性。

常見的切換電路中，都無法保障瞬態切換下的大電流供給，會有一個比較大的電壓跌落，此跌落后的電壓不一定能夠很好的滿足負載電壓的要求。

在本實用新型的電路中，主電源關斷后，會立即切換到備用電源供電。首先在切換的瞬間，NMOS管Q8還沒有導通，由低壓差二極管D15續流，電壓有一個明顯的跌落，此特性和常見切換電路相同；但持續約2ms（此時間在下面進一步描述）后，Q8導通，此時由于Q8的極低阻值，電壓回升約0.5V。因此在大電流負載的情況下，此電路可以盡量減短電壓跌落時間。

當然在負載端增加合適大電容可以也緩解切換瞬間的電壓跌落幅度。但在很多有面積和高度限制的印制板中添加大電容無疑非常困難，另外緩解時間也非常有限。

上面提到的切換后的2ms內，NMOS沒有導通，原因是由于U58的輸入門限電平所影響。主電源VIN_AC鏈路中不可避免的存在很多容性器件，因此主電源斷開后,U58的輸入電平不可能瞬態跌到0V，或者說是門限電平以下。故電路的R134，R135的阻值選擇要非常慎重，它們在很大層度上決定了切換時間。

其中VIN_AC為主直流電源，V_BATTERY為備用電源（鋰電池），V_SYS為負載,VCC_MCU來自V_SYS的轉換（此處未標注）。

注：這里的設計方案是以主電源5V，鋰電池為3.7V為例，其它電壓應用需要根據實際情況選用合適元器件。

本實用新型優點是：能夠實現高效、大電流負載情況下的切換響應，比常用的電源切換電路速度更快。

附圖說明

圖1為本實用新型的原理圖；

圖中：VIN_AC為主直流電源；V_BATTERY為備用電源（鋰電池）；V_SYS為負載；VCC_MCU來自V_SYS的轉換；D14、D15為肖特基二極管；U57為開關控制器；U58為或門；R134、R135為電阻；Q8為NMOS管。

具體實施方式

以下結合附圖及實施例做本實用新型做進一步說明。

實施例1