[发明专利]一种电源自切换的稳压电路

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

在低功耗仪表设计时，经常使用3.6V Li-SOCL2一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U1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Li-SOCL2一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1mA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：

1)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。

发明内容

本发明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，本发明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。

本发明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。