專利名稱：雙電源自動(dòng)切換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
雙電源自動(dòng)切換電路技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種自動(dòng)化控制工程，特別是指一種雙電源自動(dòng) 切換電路。背景技術(shù)：
在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中， 一般使用380VAC或220VAC動(dòng)力電源 對(duì)設(shè)備供電，但同時(shí)又需要在沒有動(dòng)力電源的情況下能對(duì)相關(guān)參數(shù)的修 改進(jìn)行記錄，這就需要使用電池作為備用電源。在雙電源供電的情況下， 在動(dòng)力電源供電時(shí)電池的消耗應(yīng)該為零，且要求能實(shí)現(xiàn)兩種電源的自動(dòng) 無擾切換，同時(shí)。使用電池供電，對(duì)電路的功耗提出了新的要求。因此,對(duì) 低壓低功耗電路的開發(fā)和應(yīng)用倍受人們的關(guān)注?？梢詮亩鄠€(gè)方面控制系 統(tǒng)功耗1、功耗與電源VDD的平方成正比。工作電壓降低后，功耗下 降了 ，但也帶來了延遲時(shí)間增加、驅(qū)動(dòng)能力下降以及低閾值電壓的控制 等新問題。因此，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，不可能單純依靠降低電源電壓來滿足 功耗的需要。2、降低時(shí)鐘頻率可以直接降低動(dòng)態(tài)功耗。但是，實(shí)際應(yīng)用 中總希望電路的工作速度越快越好。3、系統(tǒng)增加"睡眠，，或"掉電" 工作方式。在系統(tǒng)進(jìn)入掉電模式后要求在需要的時(shí)候能將系統(tǒng)喚醒，從 而進(jìn)入正常工作模式。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)電源的自 動(dòng)無擾切換的雙電源自動(dòng)切換電路，同時(shí)要求系統(tǒng)功耗超低。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的 一種雙電源自動(dòng)切換電路，包括動(dòng)力電源及電池，一二極管D19的陽極接動(dòng)力電源， 陰極連接到一三端穩(wěn)壓器件Ul6的輸入端，三端穩(wěn)壓器件Ul6的輸出端 連接到二極管D18的陽極，二極管D18的陰極引出一接口，同時(shí)二極管 D18的陰才及連接到一場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極，并通過一電阻R55連接到場(chǎng) 效應(yīng)管Q3的^JH及，場(chǎng)效應(yīng)管Q3的漏極引出一接口 ，場(chǎng)效應(yīng)管Q3同時(shí) 連接到一場(chǎng)效應(yīng)管Q5的源^l;一二極管D24的陽極接動(dòng)力電源，陰極通過一 電阻R50連接到場(chǎng)效 應(yīng)管Q5的4冊(cè)極，場(chǎng)效應(yīng)管Q5的漏極接地；一電阻R48的一端接動(dòng)力電源，另 一端接到一場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極， 場(chǎng)效應(yīng)管Q2的桶K及通過一 電阻R42接地；電池連接到場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極連接到一二極 管D16的陽極，二極管D16的陰極分成三個(gè)支路， 一支路連接到電容 C24的一端， 一支路連接到一低壓降線性穩(wěn)壓器U14的輸入端， 一支路 引出一電池電壓接口，電容C24的另一端接地，低壓降線性穩(wěn)壓器U14 的輸出端分別同時(shí)直接連接到單片機(jī)U15的GP0端口 、 GP5端口 、 VDD 端口，以及分別通過一電阻R45接到單片機(jī)U15的GP3端口、通過一 電阻R54接到單片機(jī)U15的GP4端口，單片機(jī)U15的GND端接地。本實(shí)用新型進(jìn)一步具體為所述場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極通過電阻R52和電阻R43接地，電阻R52 和電阻R43之間引出一連接線，連接到主單片機(jī)U6的AD 口。所述場(chǎng)效應(yīng)管Q5的柵極同時(shí)通過一電阻R51連接到單片機(jī)U15的 GP2口，單片機(jī)U15的GP2端口分成兩個(gè)支路， 一個(gè)支路通過一電阻 R46接地，另一支路連接到電阻R51,單片機(jī)U15的GP4端口接到一三 級(jí)管Q4的集電極，三級(jí)管Q4的基極一路通過一電阻R53接到主單片 機(jī)U6的I/O 口 ，另 一路通過一電阻R44接地，三級(jí)管Q4的發(fā)射極接地。所述單片機(jī)U15的GP3端口通過一電阻R57接到一手輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備。所述三端穩(wěn)壓器件U16的輸出端連接到二極管D25的陽極，二極管D25的陰極通過一電阻R49接到單片機(jī)的中斷喚醒口 GP1, GP1端口分 成兩個(gè)支路， 一個(gè)支路通過一電阻R47接地，另一支路連接到電阻R49。一二極管D21的陽極接動(dòng)力電源，陰極連接到一三端穩(wěn)壓器件U17 的輸入端，該三端穩(wěn)壓器件U17的輸入端通過一電容C29接地，接地端 連接到一二極管D23的陽極，二極管D23的陰極接地，輸出端分成兩支 路， 一支路通過一電容C22接地，另一支路連接到二極管D22的陽極， 二極管D22的陰極引出 一接口 。所述三端穩(wěn)壓器件U16的輸入端通過一電容C28接地，接地端連接 到一二極管D20的陽極，二極管D20的陰極接地，輸出端通過一電容 C26接地。所述低壓降線性穩(wěn)壓器U14的輸入端同時(shí)連接到一二級(jí)管D17的陰 極，二級(jí)管D17的陽極與低壓降線性穩(wěn)壓器U14的輸出端形成一結(jié)點(diǎn)， 該結(jié)點(diǎn)通過一 電容C25接地。本實(shí)用新型雙電源自動(dòng)切換電路的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)合軟件，使用雙單 片機(jī)，實(shí)現(xiàn)電源的自動(dòng)無擾切換，同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的超低功耗控制。
下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。 圖l是本實(shí)用新型雙電源自動(dòng)切換電路連接圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參見圖l，其中IOV來自動(dòng)力電源，經(jīng)開關(guān)電源后輸出為10VDC; Jl來自9V工業(yè)電池。該雙電源自動(dòng)切換電路的連接關(guān)系如下。一二極管D19的陽極接動(dòng)力電源，陰極連接到一三端穩(wěn)壓器件U16 的輸入端，該三端穩(wěn)壓器件U16的輸入端通過一電容C28接地，接地端 連接到一二極管D20的陽極，二極管D20的陰極接地，輸出端通過一電容C26接地，且該三端穩(wěn)壓器件U16的輸出端分別連接到二極管D18 和D25的陽極，二極管D25的陰極通過一電阻R49接到單片機(jī)的中斷 喚醒口 GP1 (PCWAKEUP)。 二極管D18的陰極引出一接口 ，同時(shí)二極 管D18的陰極連4妄到一 P溝道MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管(金屬氧化物半導(dǎo)體 場(chǎng)效應(yīng)管)Q3的源極，并通過一電阻R55連接到該場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極， 該場(chǎng)效應(yīng)管Q3的漏極引出一接口 ，該場(chǎng)效應(yīng)管Q3同時(shí)連接到一 N溝 道MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管Q5的源極。一二極管D24的陽極接動(dòng)力電源，陰極通過一 電阻R50連接到該場(chǎng) 效應(yīng)管Q5的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管Q5的柵極同時(shí)通過一電阻R51連接到單 片機(jī)U15的GP2 口(WAKEUP-ARM),場(chǎng)效應(yīng)管Q5的漏極接地。一二極管D21的陽極接動(dòng)力電源，陰極連接到一三端穩(wěn)壓器件U17 的輸入端，該三端穩(wěn)壓器件U17的輸入端通過一電容C29接地，接地端 連接到一二極管D23的陽極，二極管D23的陰極接地，輸出端通過一電 容C22接地，且該三端穩(wěn)壓器件U17的輸出端連接到二極管D22的陽 極，二極管D22的陰極引出一接口。一電阻R48的 一端接動(dòng)力電源，另 一端接到一 P溝道MOSFET場(chǎng) 效應(yīng)管Q2的柵極，該場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極通過一電阻R42接地。電池Jl連4妄到場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源才及，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極分成兩個(gè) 支路， 一個(gè)支路通過電阻R52和電阻R43接地，另一支路連接到一二極 管D16的陽極。電阻R52和電阻R43之間引出一連接線，連接到主單片 機(jī)U6的AD 口 。 二極管D16的陰極分成三個(gè)支路， 一支路連接到電容 C24的一端， 一支路連接到一 LDO芯片(低壓降線性穩(wěn)壓器)U14的輸 入端， 一支路引出一VBAT(電池電壓)接口，電容C24的另一端接地， LDO芯片U14的輸入端同時(shí)連接到一二級(jí)管D17的陰極，二級(jí)管D17 的陽極與LDO芯片U14的輸出端形成一結(jié)點(diǎn)，該結(jié)點(diǎn)一路通過一電容 C25接地，另一路分別同時(shí)直接連接到單片機(jī)U15的GP0端口、 GP5端 口 、 VDD端口 ，以及分別通過一電阻R45接到單片機(jī)U15的GP3端口 、通過一電阻R54接到單片機(jī)U15的GP4端口 ，單片機(jī)U15的GND端接 地、GP1端口分成兩個(gè)支路， 一個(gè)支路通過一電阻R47接地，另一支路 連接到電阻R49。單片機(jī)U15的GP2端口分成兩個(gè)支路， 一個(gè)支路通過 一電阻R46接地，另一支路連接到電阻R51。單片機(jī)U15的GP3端口通 過一電阻R57接到一手輪(圖未示)，手輪用來手動(dòng)喚醒單片機(jī)U15。 單片機(jī)U15的GP4端口接到一三級(jí)管Q4的集電極，三級(jí)管Q4的基極 一路通過一 電阻R53接到主單片機(jī)U6的I/O 口 ，另 一路通過一 電阻R44 接地，三級(jí)管Q4的發(fā)射極接地。該雙電源自動(dòng)切換電路的工作原理如下。在有動(dòng)力電源工作的情況下，系統(tǒng)通過IOVDC后經(jīng)過二極管D19 后由三端穩(wěn)壓器件U16輸出5.7VDC，再經(jīng)二極管D18后輸出為 5VDC(PWD5.0),系統(tǒng)通過IOVDC后經(jīng)過二極管D21后由三端穩(wěn)壓器 件U17也輸出5.7VDC,再經(jīng)二極管D22后輸出為DVDD， DVDD單獨(dú) 為供較大功耗元件如感性元件繼電器等使用，以增加控制系統(tǒng)電源 (PWD5.0)的穩(wěn)定性。其中單向二極管D18和D22是為了防止電池供電 時(shí)三端穩(wěn)壓器件U16和U17消耗電流，二極管D20和D23是為了將輸 出電壓提升到5.7VDC。同時(shí)10VDC經(jīng)電阻R48后進(jìn)入場(chǎng)效應(yīng)管Q2的 控制端，使場(chǎng)效應(yīng)管Q2截止，從而使電池的消耗為零。IOVDC的另一 路通過二極管D24和電阻R50后控制場(chǎng)效應(yīng)管Q5導(dǎo)通，從而控制場(chǎng)效 應(yīng)管Q3導(dǎo)通，使整個(gè)系統(tǒng)正常工作。在動(dòng)力電源缺失的情況下，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的控制端為低，使場(chǎng)效應(yīng) 管Q2導(dǎo)通，電池供電回路通過二極管D16后由LDO芯片U14穩(wěn)壓為 5.0VDC(PWD5.0)。單片機(jī)U15的輸出控制口 GP2(WAKEUP—ARM)上電 后為高電平，通過電阻R51后控制Q5導(dǎo)通，從而控制Q3導(dǎo)通，使最 簡(jiǎn)系統(tǒng)(含主單片機(jī)U6電路、霍爾計(jì)數(shù)電路、紅外遙控接受電路)正 常工作。場(chǎng)效應(yīng)管Q2漏極電壓通過精密電阻R52和R43分壓后得到電壓PMON,進(jìn)入主單片機(jī)U6的AD 口進(jìn)行采樣，用來檢驗(yàn)電池電壓，同時(shí) 可由此模擬值判斷是否電池供電。當(dāng)判斷是電池供電時(shí)，關(guān)閉在電池供 電時(shí)不使用的功能，如液晶背光等。并且在兩分鐘內(nèi)沒有任何紅外遙控 操作或沒有手輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備操作改變閥位，則系統(tǒng)將進(jìn)入掉電模式首先 保存當(dāng)前的各設(shè)置內(nèi)容、當(dāng)前閥位和總的閥位計(jì)數(shù)值到EEPROM。然后， 通過主單片機(jī)U6I/0 口 PWDN,發(fā)送一個(gè)信號(hào)到單片機(jī)U15的輸入口 GP4。單片機(jī)U15通過GP2(WAKEUP—ARM)端口輸出低電平，通過電 阻R51后控制場(chǎng)效應(yīng)管Q5截止，從而控制場(chǎng)效應(yīng)管Q3截止，結(jié)束整 個(gè)主單片機(jī)U6系統(tǒng)的電源。然后單片機(jī)U15自己進(jìn)入掉電狀態(tài),整個(gè)系 統(tǒng)的功耗控制在juA級(jí)。在手輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備時(shí)，觸發(fā)干簧管1B，使單片機(jī)U15的中斷輸入口 GP3收到一個(gè)電平跳變信號(hào)，從而喚醒單片機(jī)U15，再由單片機(jī)U15通 過GP2端口輸出高電平控制Q5和Q3導(dǎo)通，恢復(fù)最筒系統(tǒng)供電。為了防止在進(jìn)入掉電模式后，動(dòng)力電源來到，系統(tǒng)可正常工作。但 是單片機(jī)PIC12F508還是處于掉電狀態(tài)，特使用了如下電路由三端穩(wěn) 壓器件U16輸出5.7VDC通過二極管D25和電阻R49后，進(jìn)入單片機(jī) U15的中斷喚醒口 GP1。上述實(shí)施例中，二級(jí)管的型號(hào)均釆用1N4007，三端穩(wěn)壓器件U16、 U17采用型號(hào)為L(zhǎng)7805,場(chǎng)效應(yīng)管Q2及Q3的型號(hào)為P溝道MOSFET 場(chǎng)效應(yīng)管ZXM62P02E6,場(chǎng)效應(yīng)管Q5的型號(hào)為N溝道MOSFET場(chǎng)效應(yīng) 管ZXMN2A01F,單片機(jī)U15的型號(hào)為PIC12F508, LDO芯片U14的型 號(hào)為L(zhǎng)P38692MP-5.0。
權(quán)利要求1.一種雙電源自動(dòng)切換電路，包括動(dòng)力電源及電池，其特征在于一二極管D19的陽極接動(dòng)力電源，陰極連接到一三端穩(wěn)壓器件U16的輸入端，三端穩(wěn)壓器件U16的輸出端連接到二極管D18的陽極，二極管D18的陰極引出一接口，同時(shí)二極管D18的陰極連接到一場(chǎng)效應(yīng)管Q3的源極，并通過一電阻R55連接到場(chǎng)效應(yīng)管Q3的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管Q3的漏極引出一接口，場(chǎng)效應(yīng)管Q3同時(shí)連接到一場(chǎng)效應(yīng)管Q5的源極；一二極管D24的陽極接動(dòng)力電源，陰極通過一電阻R50連接到場(chǎng)效應(yīng)管Q5的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管Q5的漏極接地；一電阻R48的一端接動(dòng)力電源，另一端接到一場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極通過一電阻R42接地；電池連接到場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極連接到一二極管D16的陽極，二極管D16的陰極分成三個(gè)支路，一支路連接到電容C24的一端，一支路連接到一低壓降線性穩(wěn)壓器U14的輸入端，一支路引出一電池電壓接口，電容C24的另一端接地，低壓降線性穩(wěn)壓器U14的輸出端分別同時(shí)直接連接到單片機(jī)U15的GP0端口、GP5端口、VDD端口，以及分別通過一電阻R45接到單片機(jī)U15的GP3端口、通過一電阻R54接到單片機(jī)U15的GP4端口，單片機(jī)U15的GND端接地。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙電源自動(dòng)切換電路，其特征在于所述場(chǎng) 效應(yīng)管Q2的漏極通過電阻R52和電阻R43接地，電阻R52和電阻R43 之間引出一連接線，連接到主單片機(jī)U6的AD 口。
3. 如權(quán)利要求2所述的雙電源自動(dòng)切換電路，其特征在于所述場(chǎng) 效應(yīng)管Q5的柵極同時(shí)通過一電阻R51連接到單片機(jī)U15的GP2 口 ，單 片機(jī)U15的GP2端口分成兩個(gè)支路， 一個(gè)支路通過一電阻R46接地， 另 一支路連接到電阻R51 ，單片機(jī)Ul5的GP4端口接到一三級(jí)管Q4的 集電極，三級(jí)管Q4的基極一路通過一電阻R53接到主單片機(jī)U6的I/O口，另一路通過一電阻R44接地，三級(jí)管Q4的發(fā)射極接地。
4. 如權(quán)利要求3所述的雙電源自動(dòng)切換電路，其特征在于所述單 片機(jī)U15的GP3端口通過一電阻R57接到一手輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備。
5. 如權(quán)利要求1所述的雙電源自動(dòng)切換電路，其特征在于所述三 端穩(wěn)壓器件U16的輸出端連接到二極管D25的陽極，二極管D25的陰 極通過一電阻R49^妄到單片機(jī)的中斷喚醒口 GP1, GP1端口分成兩個(gè)支 路， 一個(gè)支路通過一電阻R47接地，另一支路連接到電阻R49。
6. 如權(quán)利要求1所述的雙電源自動(dòng)切換電路，其特征在于一二極 管D21的陽極接動(dòng)力電源，陰極連接到一三端穩(wěn)壓器件U17的輸入端， 該三端穩(wěn)壓器件U17的輸入端通過一電容C29接地，接地端連接到一二 極管D23的陽極，二極管D23的陰極接地，輸出端分成兩支路， 一支路 通過一電容C22接地，另一支路連接到二極管D22的陽極，二極管D22 的陰極引出一接口。
7. 如權(quán)利要求1所述的雙電源自動(dòng)切換電路，其特征在于所述三 端穩(wěn)壓器件U16的輸入端通過一電容C28接地，接地端連接到一二極管 D20的陽41, 二極管D20的陰才及接地，輸出端通過一電容C26接地。
8. 如權(quán)利要求1所述的雙電源自動(dòng)切換電路，其特征在于所述低 壓降線性穩(wěn)壓器U14的輸入端同時(shí)連接到一二級(jí)管D17的陰極，二級(jí)管 D17的陽極與低壓降線性穩(wěn)壓器U14的輸出端形成一結(jié)點(diǎn)，該結(jié)點(diǎn)通過 一電容C25接地。
專利摘要一種雙電源自動(dòng)切換電路，包括動(dòng)力電源及電池，一二極管D19的陽極接動(dòng)力電源，陰極連接到一三端穩(wěn)壓器件U16的輸入端，三端穩(wěn)壓器件U16的輸出端通過一二極管D18連接到一場(chǎng)效應(yīng)管Q3，場(chǎng)效應(yīng)管Q3與場(chǎng)效應(yīng)管Q5相連，一二極管D24的陽極接動(dòng)力電源，陰極連接到場(chǎng)效應(yīng)管Q5，動(dòng)力電源接到一場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極，電池接到場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極，場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極通過一二極管D16連接到一低壓降線性穩(wěn)壓器U14的輸入端，低壓降線性穩(wěn)壓器U14的輸出端連接到單片機(jī)U15，單片機(jī)U15連接到主單片機(jī)U6。本實(shí)用新型雙電源自動(dòng)切換電路的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)合軟件，使用雙單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)電源的自動(dòng)無擾切換，同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的超低功耗控制。
文檔編號(hào)H02J9/06GK201113512SQ20072017
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月23日
發(fā)明者匡付華, 朱丁才, 李雪海, 謝恢興 申請(qǐng)人:深圳市浚海儀表設(shè)備有限公司