CN208508605U - 一种主备电源切换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种主备电源切换电路，涉及主备电源管理领域，该电路包括：主电源、备用电源、以及为负载提供电能的合路电源、第一电路、第二电路和第三电路，第一电路包括第一场效应管Q1，第一场效应管Q1的漏极与主电源相连，第一场效应管Q1的源极与合路电源相连；第二电路包括第一电阻R1和第二场效应管Q2，第二场效应管Q2的漏极与备用电源、第一电阻R1的一端均相连，第二场效应管Q2的源极与合路电源、第一电阻R1的另一端均相连；第三电路分别连接第一场效应管Q1的栅极和第二场效应管Q2的栅极。本实用新型提供的主备电源切换电路，在实现主备倒换的同时，有效防止过高的开机冲击电流，从而有效保护备用电源。
Description
技术领域
本实用新型涉及主备电源管理领域，具体涉及一种主备电源切换电路。
背景技术
对于台式电脑或服务器主板，在开机启动之前，此时***处于休眠状态，只需小电量维持休眠状态即可，此时需要用到小的备用电源即可，在开机启动之后，电量需求较多，需要使用到大的主电源才可满足电量需求，因此，通常会设置一个小的备用电源和一个大的主电源，并根据电量需求进行主备电源切换。
参见图1所示，目前常用的主备电源切换方式多采用在主备电源和合路电源间串联二极管的方式实现，利用不同二极管的压差实现主备电源的切换，如图所示，P12V为主电源，P12V_STBY为备用电源，P12V_AUX为负载提供电量的合路电源，二极管D1和D2压降不一致，二极管D1的压降小于二极管D2的压降，通过这两个二极管的压降来实现电源的被动切换。
然而，上述实现主备电源切换的方式在小电流场景应用较多，主要优点是成本低，控制简单，但是在电流较大的场景下，就会存在二极管功耗较大，转换效率低，占板体积大，不能有效防止开机冲击电流的缺点，使得上述主备电源切换电路适用范围有限，性能不佳。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种主备电源切换电路，在实现主备倒换的同时，有效防止过高的开机冲击电流，从而有效保护备用电源。
为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：
一种主备电源切换电路，包括：
主电源、备用电源、以及为负载提供电能的合路电源；
第一电路，所述第一电路包括第一场效应管Q1，所述第一场效应管Q1的漏极与主电源相连，所述第一场效应管Q1的源极与合路电源相连；
第二电路，所述第二电路包括第一电阻R1和第二场效应管Q2，所述第二场效应管Q2的漏极与备用电源、第一电阻R1的一端均相连，所述第二场效应管Q2的源极与合路电源、第一电阻R1的另一端均相连；
第三电路，所述第三电路分别连接第一场效应管Q1的栅极和第二场效应管Q2的栅极，并控制所述第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的开关断。
在上述技术方案的基础上，所述第二场效应管Q2的源极与合路电源之间还设有二极管D1，所述二极管D1的阳极与第二场效应管Q2的源极相连，所述二极管D1的阴极与合路电源相连。
在上述技术方案的基础上，所述第三电路包括双路场效应管Q3和第四场效应管Q4，所述双路场效应管Q3分别连接第一场效应管Q1的栅极和第四场效应管Q4的栅极，所述第四场效应管Q4的漏极与第二场效应管Q2的栅极相连，所述第四场效应管Q4的源极接地。
在上述技术方案的基础上，还包括第四电路，所述第四电路包括第二电阻R2、第三电阻R3和第一电容C1，所述第二电阻R2的一端与备用电源相连，所述第二电阻R2的另一端和双路场效应管Q3均与第四场效应管Q4的栅极相连，所述第三电阻R3和第一电容C1并联后分别连接所述第四场效应管Q4的栅极和源极。
在上述技术方案的基础上，所述第三电路还包括逻辑控制器件，所述逻辑控制器件与双路场效应管Q3相连。
在上述技术方案的基础上，还包括第五电路，所述第五电路包括第四电阻R4和第二电容C2，所述备用电源经第四电阻R4和第二电容C2串联后接地，且所述第四电阻R4和第二电容C2之间分别连接第一场效应管Q1的栅极和合路电源。
在上述技术方案的基础上，还包括第六电路，所述第六电路包括第五电阻R5和第三电容C3，所述备用电源经第五电阻R5和第三电容C3串联后接地，且所述第五电阻R5和第三电容C3之间连接第二场效应管Q2的栅极。
在上述技术方案的基础上，所述双路场效应管Q3为双路集成NMOS管。
在上述技术方案的基础上，所述第四场效应管Q4为NMOS管。
在上述技术方案的基础上，所述第一场效应管Q1和第二场效应管Q2均为PMOS管。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
(1)本实用新型中的主备电源切换电路包括第一电阻R1，在合路电源充电过程中，该第一电阻R1可以起到限制充电电流的作用，有效防止过高的开机冲击电流，从而有效保护备用电源；且在充电完成进行直接供电时，由于第一电阻R1两端分别连接所述第二场效应管Q2的漏极和源极，所述第二场效应管Q2打开后，第一电阻R1将会被短路，使得在供电过程中第一电阻R1不工作，从而有效防止第一电阻R1一直工作导致损坏，同时，也能减少第一电阻R1的能量损耗，节约电能。
(2)本实用新型中的主备电源切换电路，当双路场效应管Q3开启后，由于第一场效应管Q1和双路场效应管Q3直接相连，使得第一场效应管Q1导通，由于双路场效应管Q3和第四场效应管Q4的栅极相连，使得第四场效应管Q4不导通，进而导致第二场效应管Q2关闭，从而实现备用电源和主电源的无缝切换。
(3)本实用新型中的主备电源切换电路，所述第二场效应管Q2的源极与合路电源之间还设有二极管D1，所述二极管D1的阳极与第二场效应管Q2的源极相连，所述二极管D1的阴极与合路电源相连，由于二极管具有单向导通的特性，二极管D1可以起到隔离主电源和备用电源的作用，以防止主电源的电流倒灌至备用电源，以免损坏备用电源。
(4)本实用新型中的主备电源切换电路还包括第四电路，当合路电源充电基本完成后，第四电路组成的RC定时电路使得所述第四场效应管Q4导通，进而使得第二场效应管Q2导通，此时由原来的备用电源为合路电源充电的状态切换为备用电源直接为合路电源供电状态，在这一过程中，可以通过第一电容C1的充电时间来控制合路电源的充电时间，不仅电路结构简单，而且使用起来更加方便。
附图说明
图1为现有技术中主备电源电路的示意图；
图2为本实用新型实施例中主备电源切换电路的示意图；
图3为本实用新型实施例中双路场效应管Q3的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
实施例1
参见图2所示，本实用新型实施例提供一种主备电源切换电路，包括：主电源、备用电源、以及为负载提供电能的合路电源、第一电路、第二电路和第三电路。
所述第一电路包括第一场效应管Q1，所述第一场效应管Q1的漏极与主电源相连，所述第一场效应管Q1的源极与合路电源相连。
所述第二电路包括第一电阻R1和第二场效应管Q2，所述第二场效应管Q2的漏极与备用电源、第一电阻R1的一端均相连，所述第二场效应管Q2的源极与合路电源、第一电阻R1的另一端均相连。
所述第三电路分别连接第一场效应管Q1的栅极和第二场效应管Q2的栅极，并控制所述第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的开关断。
在本实用新型实施例中，备用电源为备用不间断电源，来自于AC/DC电源，不受逻辑控制，输出特性为12V/3A；主电源也来自于AC/DC电源，受CPLD等逻辑器件控制，输出特性为12V/90A；合路电源主要为PCH桥片、CPLD、BMC等器件供电。在本实施例中，主电源用P12V表示，备用电源用P12V_STBY表示，合路电源用P12V_AUX表示。
在服务器开机启动前，只需使用备用电源提供小电量，以维持服务器的基本工作，由于通常情况下，合路电源连接的负载有很多电容，当主电源或备用电源直接为合路电源供电时，电流较大，容易导致备份电源过流保护，因此，需要对合路电源先充电，再供电；当服务器开机启动后，需要使用到主电源提供大电量，需要将备用电源切换为主电源。
同时，220V输入的PSU电源上电过程中，备用电源P12V_STBY产生较大的冲击电流，导致备用电源P12V_STBY过流保护，使得***无法开机。
因此，本实施例中的主备切换电路包括第一电阻R1，在合路电源充电过程中，该第一电阻R1可以起到限制充电电流的作用，有效防止过高的开机冲击电流，从而有效保护备用电源；且在充电完成进行直接供电时，由于第一电阻R1两端分别连接所述第二场效应管Q2的漏极和源极，所述第二场效应管Q2打开后，第一电阻R1将会被短路，使得在供电过程中第一电阻R1不工作，从而有效防止第一电阻R1一直工作导致损坏，同时，也能减少第一电阻R1的能量损耗，节约电能。
在本实用新型实施例中主备电源切换电路的工作原理为：当需要备用电源提供小电量时，控制器控制所述第一场效应管Q1和第二场效应管Q2均断开，打开备用电源，备用电源通过所述第一电阻R1为合路电源充电，当合路电源充电一段时间后，控制器控制所述第二场效应管Q2打开，此时，所述第二场效应管Q2将第一电阻R1短路，备用电源直接为合路电源供电；当需要切换为主电源时，第三电路控制所述第二场效应管Q2关闭，同时，第三电路控制所述第一场效应管Q1打开，即可切换至主电源供电。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：所述第二场效应管Q2的源极与合路电源之间还设有二极管D1，所述二极管D1的阳极与第二场效应管Q2的源极相连，所述二极管D1的阴极与合路电源相连。
优选地，二极管D1为隔离二极管。
当由备用电源切换为主电源时，第三电路控制所述第二场效应管Q2关闭，同时，第三电路控制所述第一场效应管Q1打开，此时主电源为合路电源供电，可能出现主备电源电流倒灌的现象。
由于二极管具有单向导通的特性，在本实用新型实施例中，二极管D1可以起到隔离主电源和备用电源的作用，以防止主电源的电流倒灌至备用电源，以免损坏备用电源。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：所述第三电路包括双路场效应管Q3和第四场效应管Q4，所述双路场效应管Q3分别连接第一场效应管Q1的栅极和第四场效应管Q4的栅极，所述第四场效应管Q4的漏极与第二场效应管Q2的栅极相连，所述第四场效应管Q4的源极接地。
优选地，所述双路场效应管Q3为双路集成NMOS管，所述第四场效应管Q4为NMOS管，述第一场效应管Q1和第二场效应管Q2均为PMOS管。
本实用新型实施例中，采用双路场效应管Q3同时控制第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的开关断，且双路场效应管Q3和第二场效应管Q2通过第四场效应管Q4相连，可以在打开第一场效应管Q1的同时关闭第二场效应管Q2，从而实现备用电源和主电源的无缝切换。
本实用新型实施例中主备电源切换电路的工作原理为：当双路场效应管Q3开启后，由于第一场效应管Q1和双路场效应管Q3直接相连，使得第一场效应管Q1导通，由于双路场效应管Q3和第四场效应管Q4的栅极相连，使得第四场效应管Q4不导通，进而导致第二场效应管Q2关闭，从而实现备用电源和主电源的无缝切换。
实施例4
本实施例与实施例3的区别在于：还包括第四电路，所述第四电路包括第二电阻R2、第三电阻R3和第一电容C1，所述第二电阻R2的一端与备用电源相连，所述第二电阻R2的另一端和双路场效应管Q3均与第四场效应管Q4的栅极相连，所述第三电阻R3和第一电容C1并联后分别连接所述第四场效应管Q4的栅极和源极。
本实用新型实施例中主备电源切换电路的工作原理：当合路电源充电基本完成后，第四电路组成的RC定时电路使得所述第四场效应管Q4导通，进而使得第二场效应管Q2导通，此时由原来的备用电源为合路电源充电的状态切换为备用电源直接为合路电源供电状态。在这一过程中，可以通过第一电容C1的充电时间来控制合路电源的充电时间，不仅电路结构简单，而且使用起来更加方便。
在具体应用中，合路电源的充电时间可以根据经验值来设定，也可以根据实际情况来设定，只需对应选取不同的第一电容C1即可。
实施例5
本实施例与实施例3的区别在于：所述第三电路还包括逻辑控制器件，所述逻辑控制器件与双路场效应管Q3相连。在实用新型实施例中，逻辑控制器件采用的是复杂可编程逻辑器件CPLD，所述CPLD与双路场效应管Q3相连。
参见图3所示，优选地，所述双路场效应管Q3为双路集成NMOS管，所述双路场效应管Q3型号为NTJD4001NT1G，该双路场效应管Q3包括六个引脚，1～6个引脚分别对应S1、G1、D2、S2、G2、D1，其中，S1、G1、D1对应表示第一个NMOS管的源极、栅极和漏极，S2、G2、D2对应表示第二个NMOS管的源极、栅极和漏极。
具体地，G1、G2和CPLD相连，CPLD通过使能信号！FM_AUX_SW_EN控制双路场效应管Q3的开关断，S1、S2接地，D1连接第一场效应管Q1的栅极，D2连接第二场效应管Q2的栅极。
并且，与CPLD连接的引脚同时还连接有第六电阻R6，所述第六电阻R6另一端接地。
在本实用新型实施例中，在220V电源上电之前，整个电路处于无电状态，此时，第六电阻R6将CPLD的使能信号！FM_AUX_SW_EN下拉到地，可有效防止CPLD上电过程中管脚不定态导致双路场效应管Q3出现误动作，使得整个主备切换电路更加安全可靠；同时，由于本实施例中采用复杂可编程逻辑器件CPLD来控制双路场效应管Q3的开关断，使得控制电路结构简单，控制起来更加方便可靠。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于：还包括第五电路和第六电路。所述第五电路包括第四电阻R4和第二电容C2，所述备用电源经第四电阻R4和第二电容C2串联后接地，且所述第四电阻R4和第二电容C2之间分别连接第一场效应管Q1的栅极和合路电源。
所述第六电路包括第五电阻R5和第三电容C3，所述备用电源经第五电阻R5和第三电容C3串联后接地，且所述第五电阻R5和第三电容C3之间连接第二场效应管Q2的栅极。
本实用新型不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本实用新型相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。
Claims (10)
1.一种主备电源切换电路，其特征在于，包括：
主电源、备用电源、以及为负载提供电能的合路电源；
第一电路，所述第一电路包括第一场效应管Q1，所述第一场效应管Q1的漏极与主电源相连，所述第一场效应管Q1的源极与合路电源相连；
第二电路，所述第二电路包括第一电阻R1和第二场效应管Q2，所述第二场效应管Q2的漏极与备用电源、第一电阻R1的一端均相连，所述第二场效应管Q2的源极与合路电源、第一电阻R1的另一端均相连；
第三电路，所述第三电路分别连接第一场效应管Q1的栅极和第二场效应管Q2的栅极，并控制所述第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的开关断。
2.如权利要求1所述的主备电源切换电路，其特征在于：所述第二场效应管Q2的源极与合路电源之间还设有二极管D1，所述二极管D1的阳极与第二场效应管Q2的源极相连，所述二极管D1的阴极与合路电源相连。
3.如权利要求1所述的主备电源切换电路，其特征在于：所述第三电路包括双路场效应管Q3和第四场效应管Q4，所述双路场效应管Q3分别连接第一场效应管Q1的栅极和第四场效应管Q4的栅极，所述第四场效应管Q4的漏极与第二场效应管Q2的栅极相连，所述第四场效应管Q4的源极接地。
4.如权利要求3所述的主备电源切换电路，其特征在于：还包括第四电路，所述第四电路包括第二电阻R2、第三电阻R3和第一电容C1，所述第二电阻R2的一端与备用电源相连，所述第二电阻R2 的另一端和双路场效应管Q3均与第四场效应管Q4的栅极相连，所述第三电阻R3和第一电容C1并联后分别连接所述第四场效应管Q4的栅极和源极。
5.如权利要求3所述的主备电源切换电路，其特征在于：所述第三电路还包括逻辑控制器件，所述逻辑控制器件与双路场效应管Q3相连。
6.如权利要求1所述的主备电源切换电路，其特征在于：还包括第五电路，所述第五电路包括第四电阻R4和第二电容C2，所述备用电源经第四电阻R4和第二电容C2串联后接地，且所述第四电阻R4和第二电容C2之间分别连接第一场效应管Q1的栅极和合路电源。
7.如权利要求1所述的主备电源切换电路，其特征在于：还包括第六电路，所述第六电路包括第五电阻R5和第三电容C3，所述备用电源经第五电阻R5和第三电容C3串联后接地，且所述第五电阻R5和第三电容C3之间连接第二场效应管Q2的栅极。
8.如权利要求3所述的主备电源切换电路，其特征在于：所述双路场效应管Q3为双路集成NMOS管。
9.如权利要求3所述的主备电源切换电路，其特征在于：所述第四场效应管Q4为NMOS管。
10.如权利要求1所述的主备电源切换电路，其特征在于：所述第一场效应管Q1和第二场效应管Q2均为PMOS管。
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