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    有一些要求長(zhǎng)期不間斷工作的便攜式電子儀器采用主電池及備用電池供電，在主電池電壓降到低電壓閾值電壓時(shí)，由備用電池自動(dòng)切換供電；并給出主電池停止供電信號(hào)，使及時(shí)更換主電池，保證長(zhǎng)期不間斷工作。例如用于野外的長(zhǎng)期測(cè)量電子儀器、便攜式火災(zāi)報(bào)警器等。

　　又例如，在用交流市電供電的防盜報(bào)瞀系統(tǒng)中，若盜賊先切斷交流電源，則報(bào)警系統(tǒng)失效。若采用交直流供電，則即使盜賊切斷交流電，直流電會(huì)自動(dòng)切換供電，可保證報(bào)警系統(tǒng)正常工作。另外，在影、劇院、大型商場(chǎng)的應(yīng)急通道中設(shè)有交直流供電的走向指示燈，對(duì)發(fā)生突然停電時(shí)，對(duì)安全疏散是有重大作用的。

　　本文介紹這丙種電子產(chǎn)品的電源白動(dòng)切換電路。

　　自動(dòng)切換電路的要求自動(dòng)切換電路的要求是，在交直流電源自動(dòng)切換電路中，交流電優(yōu)先，在主、備用電池自動(dòng)切換電路中，主電池優(yōu)先；在自動(dòng)切換過(guò)程中不間斷電子產(chǎn)品的工作；自動(dòng)切換電路工作可靠；切換電路耗電很??；電路簡(jiǎn)單、占印制板面積小。成本低。

　　筆者采用新型低功耗、高精度電壓檢測(cè)器 PT7M62XX 系列及一些通用電子元器件組成的兩種自動(dòng)切換電路，能滿(mǎn)足上述要求。先介紹一下自動(dòng)切換電路中關(guān)鏈器件 PT7M62xx系列。PT7M62XX 系列簡(jiǎn)介PT7M62XX 系列電壓檢測(cè)器是百利通公司的一種高精度、低功耗、多種封裝形式、固定檢測(cè)電壓的器件(檢測(cè)電壓從1，8~5.0V，每 10mV一個(gè)品種)。它主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、微處理器及微控制器、智能儀器及便攜式電池供電設(shè)備等。

　　該系列電壓檢測(cè)器主要特點(diǎn)：檢測(cè)電壓精度高( ± 0.8%)；靜態(tài)電流小，典型值為 0.9μA (VCC=3V)；電壓檢測(cè)值從1.8~5V，每10mV有一個(gè)品種；工作電壓范圍 1.2~5.5V；有兩種輸出結(jié)構(gòu)：CMOS輸出及開(kāi)漏輸出；輸出電流大小與輸入電壓有關(guān)，在±1 ~9mA之間：工作溫度范圍-40℃~+ 85℃。

　　PT7M62XX 系列輸出有兩種：當(dāng) Vcc下降到低電壓閾值電壓VTH- 時(shí)，輸出為低電平(稱(chēng)為 CL型)，輸出端為 ；當(dāng) Vcc下降到低電壓閾值電壓VTH- 時(shí)，輸出為高電平(稱(chēng)為 CH 型)，輸出端為 RST；輸出高電平時(shí)>0.8Vcc，低電平時(shí)<0.2 Vcc。

　　PT7M62XX系列是三端器件，Vcc是被檢測(cè)電壓的輸入端，其輸入的檢測(cè)電壓又是器件內(nèi)部的供電電壓。由于內(nèi)部器件的工作電壓要大于0.8V 才能正常工作，所以檢測(cè)器的電壓最小值為 1V(1V 以下為非工作區(qū))。

　　CMOS 輸出結(jié)構(gòu)的器件如下圖所示，

開(kāi)漏輸出的器件如下圖所示。

如果該電壓檢測(cè)器不用作復(fù)位用，則一般用括號(hào)內(nèi)的符號(hào)，即被檢測(cè)電壓輸入端用 IN，輸出信號(hào)用 Vout表示。

　　COMS 輸出結(jié)構(gòu)的 CL 型及 CH 型的輸出特性分別如下圖所示，

開(kāi)漏輸出結(jié)構(gòu)的 NL型的輸出特性如下圖所示(上拉電阻由 Vdd供電)。

　　CMOS 結(jié)構(gòu)的CL型及開(kāi)漏結(jié)構(gòu)的NL與計(jì)算機(jī)(或 μo、μc)的應(yīng)用電路如下圖所示。

　　PT7M62XX 系列的封裝及管腳排列如下圖所示。

型號(hào)中 XX是檢測(cè)電壓值，如檢測(cè)電壓值為 2.7V，則 xx 為 27；型號(hào)中 CL、CH、NL表示Vcc低于檢測(cè)電壓時(shí)的輸出狀態(tài)；C3、TA3、TA5、C4、NB、TD是不同的封裝及引腳數(shù),請(qǐng)對(duì)照上 圖就可以了，例如，型號(hào)為 PT7M6l3OCLTDE 表示：檢測(cè)電壓為 3.0V；CMOS輸出結(jié)構(gòu)；在 Vcc低于檢測(cè)電壓時(shí)輸出為低電平；SOT-89封裝，最后的E表示無(wú)鉛封裝。

　　主電池與備用電池自動(dòng)切換電路

　　1、工作原理  主電池與備用電池自動(dòng)切換電路的工作原理圖如下圖所示。

它由電壓檢測(cè)器(CL型)為主要控制器及兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)( 1 和 2)和一個(gè)反相器組成。

　　當(dāng)主電池電壓高于電池低電壓閾值電壓Vth- 時(shí)，CL型電壓檢測(cè)器輸出高電平，電子開(kāi)關(guān) 1 導(dǎo)通，此高電平經(jīng)反相后輸出低電平，則電子開(kāi)關(guān)2斷開(kāi)，負(fù)載由主電源供電。當(dāng)主電池電壓降到Vth- 時(shí)，CL型電壓檢測(cè)器輸出低電平，電子開(kāi)關(guān) 1 斷開(kāi)，電子開(kāi)關(guān)2導(dǎo)通，則負(fù)載由備用電池供電，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。

　　2、實(shí)際自動(dòng)切換電路實(shí)際自動(dòng)切換電路如下圖所示。

電子開(kāi)關(guān)由 P 溝道功率MOSFET來(lái)?yè)?dān)任，采用雙P溝道功率MOSFET(型號(hào)為 Si9934 DY)代替圖 8中的電子開(kāi)關(guān) 1 及 2。由三極管 VT2 及VT4來(lái)控制電子開(kāi)關(guān)的通斷。具體工作原理如下：雙刀單擲開(kāi)關(guān) S 合上后,若主電池電壓高于 Vth-，CL 型電壓檢測(cè)器輸出高電平。此高電平使VT2導(dǎo)通，使VT1 的柵極 G 接近地電平，VT1 有一個(gè)合適的-Vgs)VT1 導(dǎo)通，向負(fù)載供電；與此同時(shí)，此高電平使VT4導(dǎo)通，R4上的電壓接近備用電池電壓，使VT2 的 –Vgs≈0V，VT2截止，當(dāng)主電池的電壓降Vth- 以下時(shí)，則CL型電壓檢測(cè)器輸出低電平。此低電平使VT2 及VT4截止，VT2 截止則使 VT1的 -Vgs=OV，VT1 截止，VT4截止使 R4接地,-Vgs= 備用電池電壓，VT2導(dǎo)通，則由備用電池向負(fù)載供電。這種切換是自動(dòng)的，切換時(shí)間小于100μs。為防止在切換瞬間影響負(fù)載工作，此時(shí)由 C1 向負(fù)載供電。

　　LED1 是電源供電指示，LED2 是主電池電壓低于Vth- 時(shí)的指示(LED2 亮?xí)r即指示主電池已不供電了 )，應(yīng)及時(shí)更換主電池。

　　在這電路設(shè)計(jì)中，讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)VT1的源極S 與漏極D似乎接反了，在開(kāi)關(guān)S一接通時(shí)，主電池會(huì)通過(guò)VT1 內(nèi)部的二極管向負(fù)載供電。這是對(duì)的，但馬上 VT1導(dǎo)通后，由于VT1 的導(dǎo)通電阻僅 0.05Ω，而二極管內(nèi)阻要比它大得多，負(fù)載電流是經(jīng)過(guò)電子開(kāi)關(guān) VT1 而不是通過(guò)二極管的。

　　VT1的反接的原因有二：(1 )在備用電池供電時(shí)，若VT1 不反接，則備用電池會(huì)通過(guò)VT2 及經(jīng)過(guò)VT1 內(nèi)部二極管，向主電池充電，如下圖所示；