一种电源自切换的稳压电路制造技术

本发明专利技术涉及一种电源自切换的稳压电路，包括稳压单元部分及电源切换单元部分，外部电源电压输入端接入稳压单元部分，稳压单元部分经由电源切换单元部分连接电源电压输出端，同时，电源切换单元部分还连接后备电源正极输入端。本发明专利技术的优点是采用分立元器件设计稳压电路，使得设计更加灵活，选择合适的MOSFET，可以设计高输入电压的稳压电路，如8～60V输入电压的稳压；同时MOSFET具有更高的效率，同等体积可以设计更大输出电流的稳压电路。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种电源自切换的稳压电路，包括稳压单元部分及电源切换单元部分，外部电源电压输入端接入稳压单元部分，稳压单元部分经由电源切换单元部分连接电源电压输出端，同时，电源切换单元部分还连接后备电源正极输入端。本专利技术的优点是采用分立元器件设计稳压电路，使得设计更加灵活，选择合适的MOSFET，可以设计高输入电压的稳压电路，如8～60V输入电压的稳压；同时MOSFET具有更高的效率，同等体积可以设计更大输出电流的稳压电路。【专利说明】一种电源自切换的稳压电路
本专利技术涉及一种支持外部直流与后备电池供应自动切换的稳压电路。
技术介绍
在低功耗仪表设计时，经常使用3.6V L1-S0CL2 一次性锂电池作为仪表停电后的后备电源给RTC、MCU或LCD等低功耗电路供电。在电路设计时需要设计一个切换电路用于外部直流供电停电或上电后的电源供应选择，常规的做法如图1所示，采用低压差线性稳压器Ul与二极管切换方式，此切换电路采用二极管隔离的方式，必须保证外部直流电源电压大于电池电压才能保证正确切换。当稳压单元输出5V时，电路能很好的保证切换准确。但随着集成电路采用更低功耗更低成本的工艺，越来越多的芯片的最高工作电压限制在3.6V，则要求稳压单元输出不高于3.6V，另外一方面L1-S0CL2 —次性锂电池在满容量的情况，其空载或者低载时的电压往往会略微高于3.6V。如果仍然采用二极管隔离的方式，则其改进型如图2，必须在电池回路上串更多的二极管。显然这样会造成更大的二极管压降，电池容量的利用率进一步下降。除此之外，采用二极管隔离，当负载大幅度变化时，二极管的管压降也会有很大的变化，可达0.3?0.7V左右，两个二极管在负载电流较大时，出现电池供电回路上压降过大，输出电压过低的现象。显然当外部直流电源供电时，若设计匹配在如ImA负载时给集成电路的电压为3.6V，则当负载瞬间变化到50mA时，此时外部供应电压由于管压降可能变为3.2V甚至更低，此时电池可能产生几百uA的损耗，长此电池寿命就会低于设计预期。总结二极管隔离的弊端:I)由于二极管管压降，电池利用容量变小；2) 二极管在负载电流变化时，其管压降变化造成输出电压不稳，轻载电压过大，重载电压过低；3)需要牺牲电池可利用电池容量以满足3V系统的切换需要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是设计一个低成本稳压电源，以及解决仪表后备电池与外部直流输入电源的自动切换。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供一种电源自切换的稳压电路，包括稳压单元部分及电源切换单元部分，外部电源电压输入端接入稳压单元部分，稳压单元部分经由电源切换单元部分连接电源电压输出端，同时，电源切换单元部分还连接后备电源正极输入端，其特征在于:稳压单元部分包括第一电阻、第一 NMOS管、第二电阻、第一电容、第二 NMOS管、第三电阻、第四电阻及第一 PNP三极管，外部电源电压输入端经由第一电阻连接第二 NMOS管漏极，第一电阻同时跨接在第一 NMOS管漏极与栅极之间，第一 NMOS管漏极亦连接外部电源电压输入端，第一 NMOS管源极经过并联的第二电阻及第一电容与第二 NMOS栅极相连，第二NMOS管栅极经第三电阻接地，第二 NMOS管源极经第四电阻接地，同时第二 NMOS管源极接第一 PNP三极管射极，第一 PNP三极管基极与集电极接地；电源切换单元部包括第一 PMOS管、第三PMOS管、第二 PMOS管、第一二极管、第二稳压管及第五电阻，第一 NMOS管源极同时与第一 PMOS管漏极、第三PMOS管栅极及第二PMOS管栅极相连，第一 PMOS管栅极经第五电阻接地，同时与第一二极管阴极相连，第一二极管阳极与第三PMOS管漏极及第二 PMOS管漏极相连，第二稳压管阴极接第一 PMOS管漏极，第二稳压管阳极接第一 PMOS管栅极，后备电源负极接地，后备电源正极输入端与第二PMOS管源极相连，第二 PMOS管漏极与第三PMOS管漏极相连，第三PMOS管源极与第一 PMOS管源极相接后与电源电压输出端相连。优选地，所述稳压单元部分还包括第一稳压管，所述第一 NMOS管源极与第一稳压管阴极相连，第一稳压管阳极经过所述并联的第二电阻及第一电容与所述第二 NMOS栅极相连。优选地，所述第一 NMOS管及所述第二 NMOS管或选择相同的型号或采用双NMOS复合管。本专利技术的优点是采用分立元器件设计稳压电路，使得设计更加灵活，选择合适的MOSFET，可以设计高输入电压的稳压电路，如8?60V输入电压的稳压；同时MOSFET具有更高的效率，同等体积可以设计更大输出电流的稳压电路。使用第一 NMOS管及第二 NMOS管构建稳压电路，因为其选择相同的型号，或者可以采用双NMOS复合管，其对温度的响应一致，实现对稳压主开关第一 NMOS管的温度补偿。由第一 PMOS管、第二 PMOS管及第三PMOS管构成切换电路，因为PMOS管的导通压降比二极管更低，所以有更高的切换效率。同时当外部输入直流稳压输出电压比电池电压略低的情况，工程设计的幅度在PMOS的栅极门限电压的一半VT0/2，通常在0.25V左右。【专利附图】【附图说明】图1为二极管隔离稳压电路图；图2为改进型二极管隔离电路图；图3为本专利技术提供的一种具有电源自切换功能的稳压电路电路图；图4为N-MOSFET栅极门限电压温度特性的示例图；图5为使用本专利技术原理设计的应用图。【具体实施方式】为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。结合图3及图5应用说明，本专利技术提供的一种电源自切换的稳压电路由稳压电路单元与切换单元组成。仿真实例中自外部电源电压输入端Vin_DC输入的电压DC INPUT为外部直流电源输入，Rsoure用于改变外部直流电源输入单元的直流电压大小，此电源单元可输出O?60V的直流电压。SWl为开关，用于仿真控制外部直流电源的开关。Rloadl与Rload2为仿真电路模拟轻载与重载的负载，Sffload为两种负载的切换开关。外部直流输入经过SWl接第一 NMOS管Ql漏极，第一电阻Rl跨接在第一 NMOS管Ql漏栅极之间，第一 NMOS管Ql栅极接第二 NMOS管Q2漏极，第一 NMOS管Ql源极为稳压部分的输出端，稳压部分输出端接第一稳压管Dl阴极，第一稳压管Dl阳极经过第二电阻R2连到第二 NMOS管Q2栅极，第二 NMOS管Q2栅极再经过第三电阻R3接地，第一电容Cl并在第二电阻R2两端，第二 NMOS管Q2源极经过第四电阻R4接地，同时第二 NMOS管Q2源极接第一 PNP三极管Q3发射极，第一 PNP三极管Q3集电极与基极接地。稳压部分输出，即第一 NMOS管Ql的源极，与第一 PMOS管Q4的漏极、第三PMOS管Q5及第二 PMOS管Q6的栅极相连，第三PMOS管Q5漏极与第二 PMOS管Q6漏极相连，并接第一二极管D3阳极，第一二极管D3阴极接第一 PMOS管Q4栅极，第二稳压管D2阳极接第一 PMOS管Q4栅极，第二稳压管D2阴极接第一 PMOS管Q4的源极，第一 PMOS管Q4栅极经过第五电阻R5接地，第二 PMOS管Q6源极接后备电源(本实施例中为锂电池)正极输入端Battery正极，第一 PMOS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源自切换的稳压电路，包括稳压单元部分及电源切换单元部分，外部电源电压输入端(Vin_DC)接入稳压单元部分，稳压单元部分经由电源切换单元部分连接电源电压输出端(Vout)，同时，电源切换单元部分还连接后备电源正极输入端(Battery)，其特征在于：稳压单元部分包括第一电阻(R1)、第一NMOS管(Q1)、第一稳压管(D1)、第二电阻(R2)、第二NMOS管(Q2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)及第一PNP三极管(Q3)，外部电源电压输入端(Vin_DC)经由第一电阻(R1)连接第二NMOS管(Q2)漏极，第一电阻(R1)同时跨接在第一NMOS管(Q1)漏极与栅极之间，第一NMOS管(Q1)漏极亦连接外部电源电压输入端(Vin_DC)，第一NMOS管(Q1)源极经过并联的第二电阻(R2)及第一电容(C1)与第二NMOS(Q2)栅极相连，第二NMOS管(Q2)栅极经第三电阻(R3)接地，第二NMOS管(Q2)源极经第四电阻(R4)接地，同时第二NMOS管(Q2)源极接第一PNP三极管(Q3)射极，第一PNP三极管(Q3)基极与集电极接地；电源切换单元部包括第一PMOS管(Q4)、第三PMOS管(Q5)、第二PMOS管(Q6)、第一二极管(D3)、第二稳压管(D2)及第五电阻(R5)，第一NMOS管(Q1)源极同时与第一PMOS管(Q4)漏极、第三PMOS管(Q5)栅极及第二PMOS管(Q6)栅极相连，第一PMOS管(Q4)栅极经第五电阻(R5)接地，同时与第一二极管(D3)阴极相连，第一二极管(D3)阳极与第三PMOS管(Q5)漏极及第二PMOS管(Q6)漏极相连，第二稳压管(D2)阴极接第一PMOS管(Q4)漏极，第二稳压管(D2)阳极接第一PMOS管(Q4)栅极，后备电源负极接地，后备电源正极输入端(Battery)与第二PMOS管(Q6)源极相连，第二PMOS管(Q6)漏极与第三PMOS管(Q5)漏极相连，第三PMOS管(Q5)源极与第一PMOS管(Q4)源极相接后与电源电压输出端(Vout)相连。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽春，
申请(专利权)人：上海协霖电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31