[发明专利]一种主电源与后备电源的切换方法和切换电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有后备电源的双电源系统，特别涉及一种在主电源掉落或恢复时，能够通过控制MOS开关，来完成主电源和后备电源之间无缝切换的双电源系统。

背景技术

随着科技的发展，越来越多的设备和精密仪器如通信终端设备，银行计算机系统，手术设备以及很多计量用的高精密仪器的正常工作，都需要不间断的稳定的工作电源，基于这样的要求，这些设备和仪器往往有两个或多个电源为其供电，其中之一是主电源，其余为副电源。当系统正常工作时，通常由主电源提供系统内部电压，而副电源与系统断开；当主电源出现掉电时，要求切换到副电源，由副电源提供系统内部电压，而主电源与系统断开；当主电源恢复时，再由副电源切换回主电源，来提供系统内部电压，以这样的方式来实现系统的不间断供电。

实现双电源切换的方式很多，最传统的方式是在主、副电源处，均采用二极管来供电，但由于这种方式效率太低，应用受限，并逐渐被带有双开关的电源切换方式所取代。采用MOS开关具有导通损耗小，便于集成到片内的优点。用于电源切换的MOS(金属氧化物半导体)开关通常为PMOS开关，也有少数采用NMOS开关；PMOS开关有采用单开关实现，也有采用串联双开关来实现，下面列举一实际的例子具体分析。

中国专利申请200420082475.1提供了一种采用PMOS串联双开关的双电源切换电路，图1示出其开关切换电路的主要部分，PMOS串联双开关的衬底二极管接成背靠背形式，开关切换控制逻辑由两个反相器M205、M207和M206、M208，两个与门IC201B、IC201C和采样检测电路IC202以及部分分立元件组成。直接控制开关的反相器M205、M207和M206、M208电源来自串联开关公共点的电压。这种连接形式在VSYS或VBAT端加电压时，由于开关M201和M204的衬底寄生二极管的存在，外电压可以被传输到串联开关公共点，真正受控的是开关M202和M203。此专利也是通过判断主电源的状态来确定内部电压VDD是与VSYS连接还是与VBAT连接，正常模式下，VDD＝VSYS；当VSYS掉电但VBAT正常时，VDD＝VBAT；当VSYS和VBAT均掉电时，M201～M204均截止，VDD＝0。

上述专利的优点一是保证了开关控制逻辑的输出高电压始终取串联开关两边电压的较大值，不会因VSG＞Vth而存在PMOS单开关在关断时的阈值泄露问题；二是由于PMOS串联双开关的衬底二极管接成背靠背形式，不存在衬底漏电问题。然而该专利的缺点一是M201和M202，M203和M204串联开关必须同开同关，否则可能发生通过PMOS衬底寄生二极管的漏电，例如VDD＝VBAT时，如果开关M202关，但是开关M201开，则当VDD＞VSYS时，VDD会通过开关M202的衬底二极管向VSYS漏电，而在某些特定应用下，可能需要这样非同开同关的控制逻辑；二是当VDD太低时，开关切换控制电路输出未必正确，也就是说，即使此时VSYS恢复，控制电路也未必可以给出正确信息，把开关切换到用VSYS供电。

发明内容

本发明针对现有开关切换方式的缺点，提供了一种双电源开关切换的方法和切换电路，可以实现更为灵活的开关控制逻辑。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种主电源与后备电源的切换方法，检测一主电源的状态，据以选择该主电源与该后备电源其中之一向一输出节点提供一输出电压，该切换电路包括主电源开关、后备电源开关、第一至第四开关控制逻辑、主电源检测电路以及开关控制信号产生电路。主电源开关包括第一PMOS管和第二PMOS管，该第一PMOS管和该第二PMOS管串联于该主电源与该输出节点之间。后备电源开关包括第三PMOS管和第四PMOS管，该第三PMOS管与该第四PMOS管串联于该输出节点与该后备电源之间。第一至第四开关控制逻辑一一对应地连接至所述第一至第四PMOS管的控制端，以控制第一至第四PMOS管的导通与截止。主电源检测电路比较该主电源电压的采样值与一基准电压以获得一检测信号，当该主电源电的采样值大于或等于该基准电压时，该检测信号为第一逻辑电平，当该主电源电压的采样值小于该基准电压时，该检测信号为第二逻辑电平。开关控制信号产生电路连接于该主电源检测电路与所述第一至第四开关控制逻辑之间，其中该开关控制信号产生电路响应该第一逻辑电平而控制第一PMOS管与第二PMOS管导通，控制第三PMOS管与第四PMOS管截止，并且开关控制信号产生电路响应该第二逻辑电平而控制第一PMOS管与第二PMOS管截止，控制第三PMOS管与第四PMOS管导通。