专利名称：电源切换电路及使用其的电源供应系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源供应系统，尤指一种具有电源切换电路的电源供应系统。
背景技术：
网络通讯中使用的局端设备(Central Office Terminal，COT)，如非对称数字用户线(Asymmetrical Digital Subscriber Loop，ADSL)，必须具备一不间断供应的电源系统，以此来确保局端设备工作的可靠性。故，大多局端设备的电源供应系统均具有一主用电源和一备份电源，即在局端设备的电源供应系统中，当主用电源正常工作时，备份电源不工作；当主用电源出现异常情况无法提供正常电源至局端设备时，启动备份电源，确保并维持局端设备正常工作。
图1为传统电源供应系统的应用环境图，包括一交流电源10、一适配器20、一直流电源30、一电源切换电路40以及一局端设备50。其中，直流电源30为主用电源，其直接向局端设备50供电；交流电源10与适配器20的组合为备份电源，其中，适配器20用于将交流电源10输出的信号转换为适于局端设备50的直流信号。当主用电源正常工作时，直流电源30通过二极管D2输出一直流信号Vout1至局端设备50；当主用电源出现异常情况时，电源切换电路40检测到该异常，并切换备份电源开始工作，则适配器20将从交流电源10接收到的交流电压转换为适于局端设备50工作的直流电源，并通过一二极管D1输出一转换后的直流信号Vout2至局端设备50。其中，二极管D1与D2用于防止电源倒流至适配器20与直流电源30。
图2为传统电源供应系统中电源切换电路40的模块图。所述电源切换电路40包括一分压电路401、一参考电压电路402、一比较电路403以及一开关电路404。其中，分压电路401将从直流电源30接收到的直流信号Vout1进行分压，并将分压电压送至比较电路403；参考电压电路402产生一参考电压，亦输出至比较电路403，所述参考电压为局端设备50正常工作的最小电压。比较电路403比较参考电压与分压电压，若分压电压大于参考电压，则开关电路404关闭，电源切换电路40无信号输出至适配器20，则采用直流电源30向局端设备50供电；若分压电压小于参考电压，则开关电路404开启，电源切换电路40有信号输出至适配器20，则启动备份电源(交流电源10与适配器20)向局端设备50供电。
由于传统电源切换电路40中，只有一个参考电压，假设为35V，当直流电源30的电压低于35V时，电源切换电路40切换至备份电源进行供电。在此种情况下，若直流电源30在参考电压上下波动时，如直流电源30在34V至36V之间来回变化，电源切换电路40相应会在主用电源与备份电源之间切换，造成局端设备50供电不稳定，并有损适配器20的使用寿命。
发明内容有鉴于此，需提供一种电源切换电路，其具有一冗余电压范围，可使使用其的电源供应系统具有稳定的电源供给。
另外，还需提供一种电源供应系统，其采用一具有电压冗余的电源切换电路，稳定局端设备的电源供给。
一种电源切换电路，包括一分压电路、一第一参考电压电路、一第二参考电压电路、一第一比较电路、一第二比较电路、一合成电路以及一开关电路。分压电路根据接收到的信号产生一分压电压。第一参考电压电路与第二参考电压电路分别产生一第一参考电压与一第二参考电压。第一比较电路用于比较分压电压与第一参考电压。第二比较电路用于比较分压电压与第二参考电压。合成电路合成第一比较电路输出的信号与第二比较电路输出的信号。开关电路根据合成电路输出信号，控制电源切换电路的输出。
一种电源供应系统，包括一交流电源、一适配器、一直流电源以及一上述技术方案所述的电源切换电路。直流电源连接至局端设备，用于提供直流电压。适配器连接于交流电源与局端设备之间，用于将接收到的交流电压转换为适于局端设备工作的直流电压。电源切换电路连接于直流电源与适配器之间，用于选择对局端设备的供电方式。
图1为传统电源供应系统的应用模块图。
图2为传统电源供应系统的模块图。
图3为本发明电源供应系统的模块图。
图4为本发明电源切换电路的具体电路图。
具体实施方式本发明电源供应系统的应用环境与图1所示传统电源供应系统的应用环境相同，也包括一交流电源10、一适配器20、一直流电源30、一电源切换电路40以及一局端设备50，所述元件的连接关系与图1所示的连接关系相同，在此不再赘述。为了避免传统技术中所出现的问题，本发明实施方式中对电源切换电路40做了进一步改进。
图3为本发明电源供应系统中电源切换电路40′的模块图，电源切换电路40′包括一分压电路401′、一第一参考电路402′、一第二参考电路403′、一第一比较电路404′、一第二比较电路405′、一合成电路406′以及一开关电路407′。其中，分压电路401′将接收到的直流信号Vout1进行分压，产生一分压电压，第一参考电压电路402′产生一第一参考电压，第二参考电压电路403′产生一第二参考电压。第一比较电路404′比较分压电压与第一参考电压，并将第一比较结果输出至合成电路406′。第二比较电路405′比较分压电压与第二参考电压，并将第二比较结果输出至合成电路406′。合成电路406′将第一比较结果与第二比较结果合成一合成信号，所述合成信号控制开关电路407′的开启与关断，继而控制电源切换电路40′对局端设备供电方式的切换。在本实施方式中，第一参考电压为6V，第二参考电压为5V。
图4为电源切换电路40′的具体电路图。其中，第一比较电路404′包括一第一比较器A1，其具有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端A。本实施方式中，第一比较器A1的第一输入端为正极端，其与第一参考电压电路402′电连接；第一比较器A1的第二输入端为负极端，其与分压电路401′电连接，用于比较分压电压与第一参考电压。
第二比较电路405′包括一第二比较器A2，其也具有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端B。本实施方式中，第二比较器A2的第一输入端为正极端，其与分压电路401′电连接；第二比较器A2的第二输入端为负极端，其与第二参考电压电路403′电连接，用于比较分压电压与第二参考电压。
合成电路406′包括一第一与非门(NAND GATE)N1与第二与非门N2，上述与非门分别具有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端。其中，第一与非门N1的第一输入端与第一比较器A1的输出端A相连，用于接收第一比较电路404′的比较结果，其第二输入端与第二与非门N2的输出端Qn+1′相连。第二与非门N2的第一输入端与第二比较器A2的输出端B相连，用于接收第二比较电路405′的比较结果，其第二输入端与第一与非门N1的输出端Qn+1相连。
开关电路407′包括一电阻R以及一开关元件M1，其中，开关元件M1具有一输入端、一第一输出端以及一第二输出端。本实施方式中，开关元件M1为一金属氧化物半导体场效应晶体管(metallic oxidesemiconductor field effect transistor，MOSFET)，输入端为MOSFET M1的栅极，第一输出端为MOSFET M1的漏极，第二输出端为MOSFETM1的源极。其中，MOSFET M1的栅极与第一与非门406′的输出端Qn+1相连，其漏极通过电阻R电性连接至一电压源Vcc，其源极接地。又，MOSFET M1的漏极同时也输出一信号Vc至适配器20。
本实施方式中，局端设备50的正常工作电压为48V，其最低临界值为35V，即若直流电源30的输出小于35V时，电源切换电路40′从主用电源切换至备份电源向局端设备50供电。本实施方式中，分压电路401′的分压系数为7，即分压后的电压为分压前电压的七分之一。其中，合成电路406′中第一与非门N1与第二与非门N2的工作原理依照其真值表，如下表所示 当直流电源30输出48V直流电压时，分压电路401′输出的分压电压大于第一参考电压6V与第二参考电压5V，故第一比较器A1输出端A的输出信号为低电平0，第二比较器A2输出端B的输出信号为高电平1。根据真值表可知，第一与非门N1的输出端Qn+1输出信号为高电平1，第二与非门N2的输出端Qn+1′输出信号为低电平0。因此，MOSFET M1导通，漏极输出电压Vc为0，则此时无信号输出至适配器20，故，电源切换电路40′不启动备份电源，使用主用电源供电。
当直流电源30输出直流电压值从48V下降至42V以下时，例如38V，分压电路401′输出的分压电压小于第一参考电压6V，而大于第二参考电压5V，故第一比较器A1输出端A的输出信号为高电平1，第二比较器A2输出端B的输出信号为高电平1。根据真值表可知，第一与非门N1输出端Qn+1的输出信号与前一次输出信号Qn相同，即为高电平1，第二与非门N2输出端Qn+1′的输出信号与前一次第一与非门N1输出端Qn′的输出信号反相，亦即为高电平1。因此，MOSFET M1导通，漏极输出电压Vc为0，则此时无信号输出至适配器20，故，电源切换电路40′不启动备份电源，仍使用主用电源供电。
当直流电源30输出直流电压值继续从42V下降至35V以下时，例如32V，即下降至局端设备50正常工作的最小临界值时，分压电路401′输出的分压电压小于第一参考电压6V与第二参考电压5V，故第一比较器A1输出端A的输出信号为高电平1，第二比较器A2输出端B的输出信号为低电平0。根据真值表可知，第一与非门N1输出端Qn+1的输出信号为低电平0，第二与非门N2输出端Qn+1′的输出信号为高电平1。因此，MOSFET M1截止，漏极输出电压Vc为Vcc，则此时有信号输出至适配器20，故，电源切换电路40′启动备份电源，使用备用电源供电。
然而，直流电源30的输出电压会在最小临界值35V上下波动，若此时直流电源30的输出电压从32V回升至38V时，分压电路401′输出的分压电压小于第一参考电压6V，而大于第二参考电压5V，故第一比较器A1输出端A的输出信号为高电平1，第二比较器A2输出端B的输出信号为高电平1。根据真值表可知，第一与非门N1输出端Qn+1的输出信号与前一次输出信号Qn相同，即为低电平0，第二与非门N2输出端Qn+1′的输出信号与前一次第一与非门N1输出端Qn′的输出信号反相，即为高电平1。因此，MOSFET M1截止，漏极输出电压Vc为Vcc，则此时有信号输出至适配器20，故，电源切换电路40′启动备份电源，仍使用备用电源供电。
当直流电源30输出直流电压值继续从38V回升至42V以上时，例如又回升至48V，分压电路401′输出的分压电压大于第一参考电压6V与第二参考电压5V，故第一比较器A1输出端A的输出信号为低电平0，第二比较器A2输出端B的输出信号为高电平1。根据真值表可知，第一与非门N1输出端Qn+1的输出信号为高电平1，第二与非门N2输出端Qn+1′的输出信号为低电平0。因此，MOSFET M1导通，漏极输出电压Vc为0，则此时无信号输出至适配器20，故，电源切换电路40′停止备份电源供电，使用主用电源供电。
本实施方式的电源切换电路40′将直流电源30供电分为以下三个电压段一为大于42V，另一为小于42V但大于35V，再一为小于35V。其中，第二电压段为电源切换电路40′的电压冗于范围，即当直流电源30的输出电压值从第二电压段降至第三电压段时，启动备用电源，而当直流电源30的输出电压值从第三电压段回升至第二电压段时，不启动主用电源，仍使用备份电源供电。
本实施方式的电源切换电路40′确保整个电路之稳定性，同时确保局端设备50供电的稳定性。
权利要求
1.一种电源切换电路，包括一分压电路，用于根据接收到的信号产生一分压电压；一第一参考电压电路，用于产生一第一参考电压；一第二参考电压电路，用于产生一第二参考电压；一第一比较电路，其分别连接至分压电路与第一参考电压电路，用于比较分压电压与第一参考电压；一第二比较电路，其分别连接至分压电路与第二参考电压电路，用于比较分压电压与第二参考电压；一合成电路，其分别连接至第一比较电路与第二比较电路，用于合成第一比较电路输出的信号与第二比较电路输出的信号；以及一开关电路，其与合成电路相连，用于控制电源切换电路的输出。
2.如权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于所述第一比较电路包括一第一比较器，其具有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端，其中，第一比较器的第一输入端与第一参考电压电路相连，第一比较器的第二输入端与分压电路相连。
3.如权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于所述第二比较电路包括一第二比较器，其具有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端，其中，第二比较器的第一输入端与分压电路相连，第二比较器的第二输入端与第二参考电压电路相连。
4.如权利要求1所述的电源切换电路，其特征在于所述合成模块包括一第一与非门，其具有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端，其中，所述第一与非门的第一输入端接收第一比较器输出的信号；以及一第二与非门，其具有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端，其中，所述第二与非门的第一输入端接收第二比较器输出的信号；其中，第一与非门的输出端与第二与非门的第二输入端相连，第二与非门的输出端与第一与非门的第二输入端相连。
5.如权利要求4所述的电源切换电路，其特征在于所述开关电路包括一电阻；以及一开关元件，其具有一输入端、一第一输出端以及一第二输出端，其中，所述开关元件的输入端与第一与非门的输出端连接，所述开关元件的第一输出端通过电阻与一电压源连接，所述开关元件的第二输出端接地。
6.如权利要求5所述的电源切换电路，其特征在于所述开关元件的第一输出端为所述电源切换电路的输出端。
7.如权利要求5所述的电源切换电路，其特征在于所述开关元件为一金属氧化物半导体场效应晶体管。
8.如权利要求7所述的电源切换电路，其特征在于所述开关元件的输入端为金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极。
9.如权利要求7所述的电源切换电路，其特征在于所述开关元件的第一输出端为金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极。
10.如权利要求7所述的电源切换电路，其特征在于所述开关元件的第二输出端为金属氧化物半导体场效应晶体管的源极。
11.一种电源供应系统，用于提供电能给局端设备，所述电源供应系统包括一直流电源、一交流电源、一适配器以及一如权利要求1至10任一项所述的电源切换电路，其中，适配器用于将交流电源输出的信号转换为适于局端设备的直流信号，直流电源直接连接至局端设备并向其供电，电源切换电路连接于直流电源与适配器之间，用于转换电源供应系统的供电方式。
全文摘要
一种电源切换电路，包括一分压电路、一第一参考电压电路、一第二参考电压电路、一第一比较电路、一第二比较电路、一合成电路以及一开关电路。分压电路根据接收到的信号产生一分压电压。第一参考电压电路与第二参考电压电路分别产生一第一参考电压与一第二参考电压。第一比较电路用于比较分压电压与第一参考电压。第二比较电路用于比较分压电压与第二参考电压。合成电路合成第一比较电路输出的信号与第二比较电路输出的信号。开关电路根据合成电路输出信号，控制电源切换电路的输出。本发明电源切换电路具有电压冗余范围，可使使用其的电源供应系统具有稳定的电源供给。
文档编号H02M3/00GK1960152SQ200510100960
公开日2007年5月9日 申请日期2005年11月2日 优先权日2005年11月2日
发明者叶信辉 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司