一种带保护的双电源供电电路转让专利
申请号 : CN201911176732.5
文献号 : CN111009955B
文献日 : 2021-07-09
发明人 : 杨辉 , 李林科 , 吴天书 , 杨现文 , 张健
申请人 : 武汉联特科技股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种带保护的双电源供电电路,其特征在于:包括第一电源供电电路、第二电源供电电路和比较器电路,所述第二电源供电电路的输入端与第二电压输入端连接,所述第二电源供电电路的输出端与电压输出端连接,所述第一电源供电电路的输入端与第一电压输入端连接,所述第一电源供电电路的输出端经开关管与电压输出端连接,所述比较器电路的第二输入端与第二电压输入端连接,所述比较器电路的第一输入端与第一电压输入端连接,所述比较器电路的输出端与开关管的控制端连接,用于控制开关管的导通或断开;
所述第一电源供电电路包括过压保护电路,所述过压保护电路包括稳压二极管Q4、第三MOSFET管Q3和第二MOSFET管Q2,第三MOSFET管Q3的源极分别与第一电压输入端、第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端、第二MOSFET管Q2的源极连接,第一电阻R1的另一端分别与稳压二极管Q4的阴极、第三MOSFET管Q3的栅极连接,稳压二极管Q4的阳极接地,第二电阻R2的另一端分别与第三MOSFET管Q3的漏极、第六电阻R6的一端、第二MOSFET管Q2的栅极连接,第六电阻R6的另一端接地,第二MOSFET管Q2的漏极与开关管Q5的一端连接;
假设稳压二极管Q4的典型稳压工作电压为Vz,雪崩击穿下限电流为Iz(min),上限电流为Iz(max),设置的保护下限为Up(min),保护上限为Up(max),那么与稳压二极管Q4串联的电阻取值为:
;
如果想微调减小Up,减小R1电阻;如果想微调增大Up,增大R1电阻;在调试中,逐步加大外部电压,直到第二MOSFET管Q2的输出电压由变为0,代表输出过压保护,这时候外部电压值就是过压保护的阈值;
保护电路的上限值为:
;
所述第一电源供电电路还包括第一极性保护电路,所述第一极性保护电路位于第一电压输入端与过压保护电路的输入端之间;所述第一极性保护电路包括第一MOSFET 管Q1,所述第一MOSFET 管Q1的漏极与第一电压输入端连接,第一MOSFET 管Q1的源极与过压保护电路的输入端连接,所述第一MOSFET 管Q1的栅极与第四电阻R4的一端连接,第四电阻R4的另一端接地;
所述第二电源供电电路还包括第二极性保护电路,所述第二极性保护电路位于第二电压输入端与DC‑DC电源模块的输入端之间;所述第二极性保护电路包括第六MOSFET 管Q6,所述第六MOSFET 管Q6的漏极与第二电压输入端连接,第六MOSFET 管Q6的源极与DC‑DC电源模块的输入端连接,所述第六MOSFET 管Q6的栅极与电阻R472的一端连接,电阻R472的另一端接地;
所述比较器电路包括运放U42A,运放U42A的正向输入端与电阻R467的一端、电阻R468的一端连接,电阻R467的另一端与第二电压输入端连接,电阻R468的另一端接地,所述运放U42A的负向输入端与电阻R470的一端、电阻R469的一端连接,电阻R470的另一端与第一电压输入端连接,电阻R469的另一端接地,所述运放U42A的输出端经电阻R471与开关管Q5的栅极连接;所述开关管采用第五MOSFET管Q5,第五MOSFET管Q5的栅极与比较器电路的输出端连接,第五MOSFET管Q5的源极与第一电源供电电路的输出端连接,第五MOSFET管Q5的漏极分别与电容C2的一端、电感L8的一端连接,电容C2的另一端接地,电感L8的另一端与电压输出端VOUT连接;
当只有外部第一电源供电时,因为没有第二电源,所以U42的Pin3正向输入端为电阻到地,而Pin2负向输入端由于第一电源经过电阻R470和电阻R469分压后,U42的Pin1为比较器低电平输出,导致Q5的栅极G和源极S存在大电压,Q5导通,有从源极S到漏极D的正常输出,而源极是第一电源供电电路的电源输出,所以整个电路有第一电源供电电路输出;
当只有外部第二电源供电时,因为没有第一电源,所以U42的Pin3正向输入端为第二电源经电阻R470和电阻R469分压,而Pin2负向输入端由于没有第一电源,所以U42的Pin1为比较器高电平输出,导致Q5的栅极G和源极S没有电压,Q5截止,电压不能完成从源极S到漏极D正常输出,而第二电源供电电路的DC‑DC是正常工作的,所以整个电路的VOUT输出由第二电源供电电路提供;
当外部第一电源和第二电源同时供电时,U42的Pin1为比较器高电平输出,导致Q5截止,电压不能完成从源极S到漏极D正常输出,而第二电源供电电路的DC‑DC是正常工作的,所以整个电路的VOUT由第二电源供电电路提供,第一电源和第二电源同时供电,系统会选择第二电源作为支路提供VOUT输出。
2.根据权利要求1所述的带保护的双电源供电电路,其特征在于:所述第一电压输入端连接3.3V电源。
3.根据权利要求1所述的带保护的双电源供电电路,其特征在于:所述第一电源供电电路还包括ESD保护二极管D1,所述ESD保护二极管D1的阴极与第一电压输入端连接,所述ESD保护二极管D1的阳极接地。
4.根据权利要求1所述的带保护的双电源供电电路,其特征在于:所述第二电源供电电路包括用于将外部2.6V 5.5V电压转换成3.3V输出的DC‑DC电源模块;所述DC‑DC电源模块~
的输入端与第二电压输入端连接,DC‑DC电源模块的输出端与电容C371的一端、电感L14的一端连接,电容C371的另一端接地,电感L14的另一端与电压输出端VOUT连接。
5.根据权利要求1或4所述的带保护的双电源供电电路,其特征在于:所述第二电压输入端连接5V电源。
说明书 :
一种带保护的双电源供电电路
技术领域
背景技术
问题。
发明内容
压输入端连接,所述第二电源供电电路的输出端与电压输出端连接,所述第一电源供电电
路的输入端与第一电压输入端连接,所述第一电源供电电路的输出端经开关管与电压输出
端连接,所述比较器电路的第二输入端与第二电压输入端连接,所述比较器电路的第一输
入端与第一电压输入端连接,所述比较器电路的输出端与开关管的控制端连接,用于控制
开关管的导通或断开。
输入端、第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端、第二MOSFET管Q2的源极连接,第一电阻R1
的另一端分别与稳压二极管Q4的阴极、第三MOSFET管Q3的栅极连接,稳压二极管Q4的阳极
接地,第二电阻R2 的另一端分别与第三MOSFET管Q3的漏极、第六电阻R6的一端、第二
MOSFET 管Q2的栅极连接,第六电阻R6的另一端接地,第二MOSFET管Q2的漏极与开关管Q5的
一端连接。
MOSFET管Q1,所述第一MOSFET管Q1的漏极与第一电压输入端连接,第一MOSFET管Q1的源极
与过压保护电路的输入端连接,所述第一 MOSFET管Q1的栅极与第四电阻R4的一端连接,第
四电阻R4的另一端接地。
块的输出端与电容C371的一端、电感L14的一端连接,电容C371的另一端接地,电感L14的另
一端与电压输出端VOUT连接。
六MOSFET管Q6,所述第六MOSFET管Q6的漏极与第二电压输入端连接,第六MOSFET管Q6的源
极与DC‑DC电源模块的输入端连接,所述第六MOSFET管Q6的栅极与电阻R472的一端连接,电
阻R472的另一端接地。
电压输入端、电阻R469的一端连接,电阻R469的另一端接地,所述运放U42A的输出端与开关
管Q5的控制端连接。
管Q5的漏极分别与电容C2的一端、电感L8的一端连接,电容C2的另一端接地,电感L8的另一
端与电压输出端VOUT连接。
入端连接,所述第二电源供电电路的输出端与电压输出端连接,所述第一电源供电电路的
输入端与第一电压输入端连接,所述第一电源供电电路的输出端经开关管与电压输出端连
接,所述比较器电路的第二输入端与第二电压输入端连接,所述比较器电路的第一输入端
与第一电压输入端连接,所述比较器电路的输出端与开关管的控制端连接,用于控制开关
管的导通或断开。本发明利用了MOS管、稳压管和比较器功能,较好地实现了极性保护、过压
保护、双电源可靠供电的功能。
为MOSFET,Q2为大功率MOSFET,连同电阻网络R2和R6 一起构成了过压保护电路。
附图说明
具体实施方式
本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员
在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
入端连接,所述第二电源供电电路的输出端与电压输出端连接,所述第一电源供电电路的
输入端与第一电压输入端连接,所述第一电源供电电路的输出端经开关管与电压输出端连
接,所述比较器电路的第二输入端与第二电压输入端连接,所述比较器电路的第一输入端
与第一电压输入端连接,所述比较器电路的输出端与开关管的控制端连接,用于控制开关
管的导通或断开。
输入端、第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端、第二MOSFET管Q2的源极连接,第一电阻R1
的另一端分别与稳压二极管Q4的阴极、第五电阻R5的一端连接,稳压二极管Q4的阳极接地,
第五电阻R5的另一端与第三MOSFET管Q3的栅极连接,第二电阻R2的另一端分别与第三
MOSFET 管Q3的漏极、第六电阻R6的一端、第二MOSFET管Q2的栅极连接,第六电阻 R6的另一
端接地,第二MOSFET管Q2的漏极与开关管Q5的一端连接。第一电阻 R1的两端并联有电容
C1。
外部电压值就是过压保护的阈值。
MOSFET管Q1,所述第一MOSFET管Q1的漏极与第一电压输入端连接,第一MOSFET管Q1的源极
与过压保护电路的输入端连接,所述第一 MOSFET管Q1的栅极与第四电阻R4的一端连接,第
四电阻R4的另一端接地。
块的输出端与电容C371的一端、电感L14的一端连接,电容C371的另一端接地,电感L14的另
一端与电压输出端VOUT连接。
六MOSFET管Q6,所述第六MOSFET管Q6的漏极与第二电压输入端连接,第六MOSFET管Q6的源
极与DC‑DC电源模块的输入端连接,所述第六MOSFET管Q6的栅极与电阻R472的一端连接,电
阻R472的另一端接地。
接地,所述运放U42A的负向输入端与电阻R470的一端、电阻R469的一端连接,电阻R470的另
一端与第一电压输入端连接,电阻R469 的另一端接地,所述运放U42A的输出端经电阻R471
与开关管Q5的栅极连接。
管Q5的漏极分别与电容C2的一端、电感L8的一端连接,电容C2的另一端接地,电感L8的另一
端与电压输出端VOUT连接。
为MOSFET,Q2为大功率MOSFET,连同电阻网络R2 和R6一起构成了过压保护电路。当外部电
压小于稳压管典型工作电压时,稳压管不工作,Q3的Pin1和Pin2压差很小,Q3的D极和S极电
阻较大,使得R2 和R6正常分压,Q2的G极和S极压差较大引起Q2的S极和D极电阻较小,使
3.3V支路电压从Q2的漏极D正常输出;当外部电压较大并使稳压管Q4正常工作时,由于Q4稳
压管作用,与其串接的R1电阻上将分压较大,导致Q3的Pin1 和Pin2压差较大,Q3的D极和S
极电阻较小使得Q3正常工作,R2的两端电压因Q3导通使得一个小电阻(Q3的漏极D和源极S
之间电阻)与R2100K并联,使得R2端电压变得很小导致Q2的G极和S极压差较小从而Q2关断,
Q2的漏极D 关断没有电压输出,这就是过压保护机制。
3.3V输出。该芯片的VOUT与FB间的100K电阻在芯片内部,所以只需要选择合适FB到地电阻,
就可以实现DC‑DC的输出。输出与输入电压关系为:
以U42的Pin1为比较器低电平输出,导致Q5的栅极G和源极S存在大电压,Q5导通,有从源极S
到漏极D的正常输出。而源极是VCC_3V3 支路的电源输出,所以整个电路有为VCC_3V3支路
电源输出。
没有VCC_3V3,所以只有R469电阻到地,所以U42的 Pin1为比较器高电平输出,导致Q5的栅
极G和源极S没有电压,Q5截止,电压不能完成从源极S到漏极D正常输出。而VCC_5V支路的
DC‑DC是正常工作的,所以整个电路的VOUT输出由VCC_5V支路提供。
电压不能完成从源极S到漏极D正常输出。而VCC_5V 支路的DC‑DC是正常工作的,所以整个
电路的VOUT却可以由VCC_5V支路提供。也就是说,VCC_3V3和VCC_5V同时供电,系统会选择
VCC_5V作为支路提供VOUT 输出。
的等同替代或变换等,例如选择其它厂商相似大功率 MOSFET/稳压管/比较器/DC‑DC芯片/
电阻型号设计原理一样的电路,选择不是 3.3V和5V供电而是其它电压种类但与本发明原
理一样的电路,均应包含在本发明的保护范围之内。