CN104319869B - 用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路 - Google Patents
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Abstract
本发明属于集成电路技术领域，涉及一种用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路，该电路包括：基准电路、双电源电压比较电路、及功率选择电路。其特点是：在电路有两路电源供电时，可以自动选择其中的一个作为电路的电源。
Description
技术领域
本发明涉及模拟集成电路领域，特别是涉及一种用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路。
背景技术
在电路设计和应用中，当有两路电源可以供电时，需要对电源进行选择，把提供电源输入的一个作为电路的电源。双电源选择主要存在于由锂电池和AC电源作为供电电源的应用中。如手机，便携式电脑等，在没有连接AC电源时，把锂电池作为电源，在有AC电源时，优选选择AC电源作为供电电源，减少锂电池的耗电。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路，在有两路电源供电时，自动选择其中的一个电源输出并作为电路的电源；两路电源中只有一路电源供电时，选择有输入的一路电源输出作为电路的电源。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：
用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路，用于在电路有两路电源供电时，可以自动选择其中的一个作为电路的电源；包括：基准电路、双电源电压比较电路、及功率选择电路；
所述基准电路，其输入为第一电源电压和第二电源电压，输出为基准电压；
所述双电源电压比较电路，其输入为所述基准电路产生的基准电压，输出为第一电源电压与基准电压产生的第一比较信号，以及第二电源电压与基准电压产生的第二比较信号；
所述功率选择电路，其输入为所述第一比较信号和第二比较信号，输出一选择电压，所述选择电压为第一电源电压和第二电源电压中有电源输入的一个电压，或者第一电源电压和第二电源电压都有电源输入时选择第一电源电压；
所述基准电路包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管及第一电阻；所述第一PMOS管和第二PMOS管的栅端、漏端和衬底短接、并连接第一电阻的正端，第一PMOS管源端连接第一电源电压，第二PMOS管源端连接第二电源电压，第一电阻负端与第一NMOS管漏端和栅端连接并输出基准电压，第一NMOS管的源端和衬底接地。
优选的，所述双电源电压比较电路包括：第一比较器和第二比较器，第一比较器输入接第一电源电压和所述基准电路产生的基准电压，输出第一比较信号；第二比较器输入接第二电源电压和所述基准电路产生的基准电压，输出第二比较信号；所述第一比较器包括：第二NMOS管，第三PMOS管，第二电阻和第一反相器；所述第三PMOS管源极和衬底与第一电源电压相连、栅极和漏极短接并连接到第二NMOS管的漏极和第一反相器输入端，第二NMOS管的栅极与基准电压相连、源极与第二电阻的正端连接，第二电阻的负端连接到地，第一反相器输出第一比较信号；所述第二比较器包括：第三NMOS管，第四PMOS管，第三电阻和第二反相器；所述第四PMOS管源极和衬底与第二电源电压相连、栅极和漏极短接并连接到第三NMOS管的漏极和第二反相器输入端，第三NMOS管的栅极与基准电压相连、源极与第三电阻的正端连接，第三电阻的负端连接到地，第二反相器输出第二比较信号。
优选的，所述功率选择电路包括第五反相器、第三反相器、第四反相器、第一或非门，第二或非门、以及第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管和第八PMOS管；所述第一或非门为两输入门，第二或非门为三输入门，第一或非门和第二或非门构成RS触发器；第一或非门输入接所述第一比较信号，第二或非门输入接所述第二比较信号，同时第一比较信号连接到第五反相器输入端，第五反相器输出连接到第二或非门的一个输入端；第一或非门输出接第三反相器输入端和第八PMOS管栅极，第二或非门输出接第四反相器输入端和第六PMOS管栅极，第三反相器输出接第五PMOS管栅极，第四反相器输出接第七PMOS管栅极；第五PMOS管源端和衬底接第一电源电压、漏端接第六PMOS管源极，第七PMOS管源端和衬底接第二电源电压、漏端接第八PMOS管源极；第六PMOS管和第八PMOS管的漏端、衬底短接并输出选择电压。
本发明的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，基准电路输入所述第一电源电压和第二电源电压，产生基准电压；双电源电压比较电路把所述第一电源电压和第二电源电压分别和所述基准电压比较，产生比较信号；功率选择电路输入所述比较信号，把所述第一电源电压和第二电源电压中较高的一个电压输出，产生选择电压。因此，本发明所述的用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路，能够在有两路电源可以供电时，自动选择其中的一个输出并作为电路的电源，而当只有其中一个输入电源供电时，把有输入的电源输出并作为电路的电源。
附图说明
通过以下对本发明用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：
图1是本发明的用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路的电原理图；
图2是本发明用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路中的基准电路和双电源电压比较电路的电原理图。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，这是本发明用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路的电原理图。本发明的目的是把第一电源电压V1及第二电源电压V2之中的一个输出到VOUT。如果第一电源电压V1有输入电压、第二电源电压V2没有输入电压，则VOUT=V1；反之，如果第一电源电压V1没有输入电压、第二电源电压V2有输入电压，则VOUT=V2；如果第一电源电压V1和第二电源电压V2都有输入电压，则V1有优先级输出，VOUT=V1。
本发明用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路由基准电路、双电源电压比较电路、及功率选择电路组成。基准电路为图1中的BIAS电路，双电源电压比较电路由图1中的第一比较器COMP1和第二比较器COMP2组成。
基准电路和双电源电压比较电路的电原理图如图2所示。
图2中，基准电路包括：第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第一NMOS管N1及第一电阻R1。P1和P2管的栅端、漏端和衬底短接、并连接R1的正端，P1源端连接第一电源电压V1，P2源端连接第二电源电压V2，R1负端与N1漏端和栅端连接并输出基准电压，N1的源端和衬底接地。
以下描述基准电路的工作原理。P1管栅端和漏端短接，相当于一个二极管，其正端连接第一电源电压V1，负端产生电压VIN；同样的，P2管栅端和漏端短接，也相当于一个二极管，其正端连接第二电源电压V2，负端也产生电压VIN。VIN的电压会选择V1和V2中较高的一个作为其电压：当V1有输入电压、V2没有输入电压时，P1导通、P2截止，VIN连接到V1的电压；当V1没有输入电压、V2有输入电压时，P1截止、P2导通，VIN连接到V2的电压；当V1和V2都有输入电压时，如果V1>V2，则P1导通、P2截止，如果V1<V2，则P1截止、P2导通，因此，VIN会连接到V1和V2中电压较高的一个电压，VIN在本发明中作为基准电路和所有反相器、或非门电路的电源。P1和P2的衬底接到VIN端是为了防止V1和V2之间产生漏电。基准电路输出的基准电压等于Vgsn1，基准电路的静态电流为
（式1）
图2中，双电源电压比较电路由第一比较器和第二比较器构成。第一比较器包括：第二NMOS管N2，第三PMOS管P3，第二电阻R2和第一反相器INV1。第二比较器包括：第三NMOS管N3，第四PMOS管P4，第三电阻R3和第二反相器INV2。
以下描述第一比较器和第二比较器的工作原理。
第一比较器是比较基准电压和V1的值，比较器中：P3的源端和衬底接V1、源端和漏端接N2的漏端和INV1的输入端，N2的栅端接基准电压、源端接R2的正端，R2负端接地。INV1的输出端输出第一比较信号COMP1_V1。当有V1电源输入时，P3源端被拉到较高电压，COMP1_V1输出低电平；当V1没有电源输入时，P3截止，P3源端通过N2和R2被拉到地，COMP1_V1输出高电平。第一比较器和基准电路组合形成微电流源，第一比较器的静态电流为
（式2）
第二比较器是比较基准电压和V2的值，比较器中：P4的源端和衬底接V2、源端和漏端接N3的漏端和INV2的输入端，N3的栅端接基准电压、源端接R3的正端，R3负端接地。INV2的输出端输出第二比较信号COMP2_V2。当有V2电源输入时，P4源端被拉到较高电压，COMP2_V2输出低电平；当V2没有电源输入时，P4截止，P4源端通过N3和R3被拉到地，COMP2_V2输出高电平。第二比较器和基准电路组合形成微电流源，第二比较器的静态电流为
（式3）
从式1、式2和式3中可以看出，基准电路和双电源电压比较电路的工作电流与R1~R3的阻值成反比，考虑到低功耗应用，可以增大R1~R3的阻值至兆欧级。
本发明中的功率选择电路，由图1中的第五反相器INV5、第三反相器INV3、第四反相器INV4、第一或非门NOR1，第二或非门NOR2、以及第五PMOS管P5、第六PMOS管P6、第七PMOS管P7和第八PMOS管P8组成。NOR1为两输入门，NOR2为三输入门，NOR1和NOR2构成RS触发器。NOR1输入接V1，NOR2输入V2，同时V1连接到INV5输入端，INV5输出连接到NOR2的一个输入端。NOR1输出接INV3输入端和P8栅极，NOR2输出接INV4输入端和P6栅极，INV3输出接P5栅极，INV4输出接P7栅极。P5源端和衬底接第一电源电压V1、漏端接P6源极，P7源端和衬底接第二电源电压V2、漏端接P8源极。P6和P8的漏端、衬底短接并输出选择电压VOUT。
以下描述功率选择电路的工作原理。
功率选择电路的功能是选择第一电源电压V1通过P5、P6赋予VOUT，或者选择第二电源电压V2通过P7、P8赋予VOUT。
当V1有电源输入、V2没有电源输入时，COMP1_V1为低电平，COMP2_V2为高电平，之后NOR1为高电平、NOR2为低电平，之后INV3为低电平、INV4为高电平，因此P5、P6导通，P7、P8截止，VOUT=V1；
当V1没有电源输入、V2有电源输入时，COMP1_V1为高电平，COMP2_V2为低电平，之后NOR1为低电平、NOR2为高电平，之后INV3为高电平、INV4为低电平，因此P5、P6截止，P7、P8导通，VOUT=V2；
当V1和V2都有电源输入时，COMP1_V1为低电平，COMP2_V2为低电平，由于有INV2的存在，使NOR2有一个输入端为高电平，导致NOR1输出高电平、NOR2输出低电平，之后INV3为低电平、INV4为高电平，因此P5、P6导通，P7、P8截止，VOUT=V1。因此，在V1和V2同时有电源输入时，功率选择电路保证了第一电源电压V1的优先级选择。
综上所述，本发明用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路，其输入为两个电源电压，输出选择电压会输出两个输入电源电压中有电源输入的一个电压，如果两个输入电源电压都中有电源输入时，输出选择电压会优先输出其中的第一电源电压。同时，本发明还通过设置其中电阻的阻值使整个电路的静态电流更小，降低电路功耗，可见本发明具有输入电压范围广，面积小，结构简单，功耗低的优点。
上述实施例仅说明本发明的技术构思和特点，其目的是在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范畴之内。
Claims (3)
1.用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路，用于在电路有两路电源供电时，可以自动选择其中的一个作为电路的电源；包括：基准电路、双电源电压比较电路、及功率选择电路；
所述基准电路，其输入为第一电源电压和第二电源电压，输出为基准电压；
所述双电源电压比较电路，其输入为所述基准电路产生的基准电压，输出为第一电源电压与基准电压产生的第一比较信号，以及第二电源电压与基准电压产生的第二比较信号；
所述功率选择电路，其输入为所述第一比较信号和第二比较信号，输出一选择电压，所述选择电压为第一电源电压和第二电源电压中有电源输入的一个电压，或者第一电源电压和第二电源电压都有电源输入时选择第一电源电压；
所述基准电路包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管及第一电阻；所述第一PMOS管和第二PMOS管的栅端、漏端和衬底短接、并连接第一电阻的正端，第一PMOS管源端连接第一电源电压，第二PMOS管源端连接第二电源电压，第一电阻负端与第一NMOS管漏端和栅端连接并输出基准电压，第一NMOS管的源端和衬底接地。
2.权利要求1所述用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路，其特征在于，所述双电源电压比较电路包括：第一比较器和第二比较器，第一比较器输入接第一电源电压和所述基准电路产生的基准电压，输出第一比较信号；第二比较器输入接第二电源电压和所述基准电路产生的基准电压，输出第二比较信号；所述第一比较器包括：第二NMOS管，第三PMOS管，第二电阻和第一反相器；所述第三PMOS管源极和衬底与第一电源电压相连、栅极和漏极短接并连接到第二NMOS管的漏极和第一反相器输入端，第二NMOS管的栅极与基准电压相连、源极与第二电阻的正端连接，第二电阻的负端连接到地，第一反相器输出第一比较信号；所述第二比较器包括：第三NMOS管，第四PMOS管，第三电阻和第二反相器；所述第四PMOS管源极和衬底与第二电源电压相连、栅极和漏极短接并连接到第三NMOS管的漏极和第二反相器输入端，第三NMOS管的栅极与基准电压相连、源极与第三电阻的正端连接，第三电阻的负端连接到地，第二反相器输出第二比较信号。
3.权利要求1所述用于汽车电子设备的锂电池双电源选择电路，其特征在于，所述功率选择电路包括第五反相器、第三反相器、第四反相器、第一或非门，第二或非门、以及第五PMOS管、第六PMOS管、第七PMOS管和第八PMOS管；所述第一或非门为两输入门，第二或非门为三输入门，第一或非门和第二或非门构成RS触发器；第一或非门输入接所述第一比较信号，第二或非门输入接所述第二比较信号，同时第一比较信号连接到第五反相器输入端，第五反相器输出连接到第二或非门的一个输入端；第一或非门输出接第三反相器输入端和第八PMOS管栅极，第二或非门输出接第四反相器输入端和第六PMOS管栅极，第三反相器输出接第五PMOS管栅极，第四反相器输出接第七PMOS管栅极；第五PMOS管源端和衬底接第一电源电压、漏端接第六PMOS管源极，第七PMOS管源端和衬底接第二电源电压、漏端接第八PMOS管源极；第六PMOS管和第八PMOS管的漏端、衬底短接并输出选择电压。
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