一种“首次装入电池时并不接通”的电源切换电路的制作方法

本发明专利涉及一种“首次装入电池时并不接通”的电源切换电路。

背景技术：

现阶段，对于大多数电子出厂校准后，都采用附加一张薄塑料片来强行隔离备用电池，从而实现断电和省电。否则在成品测试、出厂前抽检后，虽然外部电源断开，但是备用电池已经开始继续供电，不利于产品长时间库存。上述普通隔离备用电池的方法，还存在如下缺点：

1、使用复杂度影响客户体验。

2、增加了材料成本和人力成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种“首次装入电池时并不接通”的电源切换电路，以克服上述缺点。即在电子产品出厂前就立即安装好后备电池进行库存备货，此时芯片并不会工作，电池也不会耗电。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种“首次装入电池时并不接通”的电源切换电路，其包括五个pmos开关、三个反相器、一个比较器电路、一个输出端滤波电容。其中，所述比较器和反相器电路判别输入电压的相对大小，它们统一由系统输出电压vsw供电。其中比较器电路需要具有一定的迟滞功能，避免两个电源电压非常接近时系统频繁切换动作。第一、第二反相器用于增加y1和y2信号的驱动能力，加快第一、第二pmos的开关速度。

所述第一、第二pmos实际控制电源切换通路，这两个pmos的尺寸大小决定它们的导通阻抗，也决定该电路系统负载时的电压损耗。

所述第三pmos和第三反相器电路用于实现“首次装入电池时并不接通”功能。当首次仅装入电池电压时，由于输出电压vsw初始电压为0，则y1，y2都为0，而第三反相器的输出y3为高，第三pmos管关断，vsw电压保持为0，系统并不耗电。

所述第四、第五pmos用于选择相对较高的电压作为第一、第二pmos的衬背电压。

所述第一至第五pmos管也可以使用pmos和nmos晶体管组成的传输门开关来替代，并通过相应有效电平的控制，完成相同工作。

本发明专利的有益效果是，为以下两种实际应用场合减低生产成本，方便库存和客户使用。详细叙述如下：

应用1，当电子产品检测或校准时，可以允许外接电源供电并进行检测或校准工作，而不接入电池；当检测完成后，断开芯片的外接电源，然后后再直接接入电池，库存，此时电池并未给芯片系统供电。只有等待客户使用外接电源对该产品上电启动一次之后，才根据电源状态判别切换进入正确的工作状态。

应用2，当电表检测或校准时，可以允许外接电源供电并进行检测或校准工作，同时接入电池以便测试电源切换功能。当检测完成后，断开芯片的外接电源、拔出备用电池，然后再装回电池，库存，此时电池并未给芯片系统供电。只有等待客户使用外接电源对该产品上电启动一次之后，才根据电源状态判别切换进入正确的工作状态。

附图说明

附图1是电源切换电路示意图；

附图2是反相器3的具体实现；

附图3是方法1工作过程图示；

附图4是方法2工作过程图示。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明专利的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1所示，本发明专利是一种“首次装入电池时并不接通”的电源切换电路，其中包括：比较器cmp，反相器inv1、inv2和inv3，pmos管m1、m2、m3、m4和m5。

电源切换开关模块包括m1、m2和m3管，它们根据电源vdd和电池vbat的大小，通过比较器cmp和inv1、inv2和inv3反相器自动判别得到的y1、y2、y3信号，选择较大者接通至内部实际供电端vsw。其中，为了更稳定地实现“首次装入电池时并不接通”功能，通过调整inv3内部mos管的宽长比实现较大的翻转阈值电压（确保在vsw端由于残余电荷或受干扰时，inv3反相器不误判），具体实现电路见图2。

pmos开关衬底电压选择模块包括m4和m5管，根据电源vdd和电池vbat的大小，自动选择较大者接通至衬底电压vsub端。

inv3使用电池电压vbat供电而不是vsw供电，是为了确保在vsw悬浮或者为0时，y3仍有一个明确的电位控制m3。

比较器cmp和反相器inv1和inv2构成的“判别电路”采用vsw供电，当系统电路首次仅使用vbat供电（vdd=0或者悬浮）时，由于电容c的作用确保vsw=0v，所以inv3的输出y3=1，m3处于断开状态，确保vsw仍然没有接通至vbat。y1=y2=0保持在低电平状态。

此时，若接入外部电源vdd后，则m1迅速导通，vsw=vdd，“判别电路”开始工作，比较vbat和vdd的大小后控制m1和m2开关，做出对应的选通动作。

现以上述两种应用场合做说明：

应用1的具体工作过程如下：

步骤1，芯片出产时，vdd=0v、vbat=0v；电路不工作不耗电。

步骤2，产品装入电池，vdd=0v、vbat=0v跳变到3v；电路不工作不耗电。

在vbat=0v跳变到3v的上升初期，vsw由于电容c作用变化很慢仍为0v，此时inv3反相器有效（该模块的电源供电电压为vbat），保证y3=vbat为高电平，电池开关支路（vbat-m3-m2-vsw）不导通，vsw总是为0v，则电路不工作不耗电。

步骤3，测试/抽检过程，vdd=0v跳变到5v、vbat=3v；电路正常工作。

在vdd=0v跳变到5v的上升初期，m1和m2管控制端y1和y2都保持为低电位、电源开关支路(vdd-m1-vsw)有效，vsw=vdd跟随vdd上升趋向于5v；inv3反相器接收vsw高电位得到y3为0v低电位，使得m3导通。对于comp比较器接收到vdd>vbat得到输出为vdd=5v高电位，经过inv1反相器得到y1=0v为低电位，保持电源开关支路有效；再经过inv2反相器输出y2=vsw=5v为高电位，使得电池开关m2、m3支路无效。

步骤4，测试/抽检结束，断开外接电源vdd、拔出电池vbat。

步骤5，出厂前重新装入电池，如步骤2所示电路不工作、不耗电。此时库存长期存放，也不会消耗电池电量，即不会缩短电池的使用寿命。

应用1工作过程图示见图3。

应用2的具体工作过程如下：

步骤1，芯片出产时，vdd=0v、vbat=0v；电路不工作不耗电。

步骤2，测试或者抽检过程，vdd=0v跳变到5v、vbat=0v；电路正常工作。可测试芯片及系统电路的各项性能。

步骤3，测试或者抽检结束，断开外接电源vdd。

步骤4，出厂前重新装入电池，在vbat=0v跳变到3v的上升初期，vsw由于电容c作用变化很慢仍为0v，此时inv3反相器输出y3=vbat为高电平，电池开关支路（vbat-m3-m2-vsw）不导通，vsw仍为0v，系统电路不工作、不耗电。此时库存长期存放，也不会消耗电池电量，即不会缩短电池的使用寿命。

应用2工作过程图示见图4。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。