本实用新型属于系统电源管理电路技术领域，具体涉及双电源切换技术。
背景技术：
在需要备份和数据存储的系统中会常用到双电源供电，当主电源断电后由备用电源为系统供电，已达到数据备份和存储的目的。现有的产品中主要采用继电器控制电路或简单三极管切换电路来实现主电源和备用电源的交替。继电器控制的方式延时比较大，电源切换过程中会有电源波动大、可靠性差等问题；三极管切换电路的电源电压损耗较大，而且关断过程要经过三极管的放大区，会导致关断缓慢，电压逐渐变低，这对系统的稳定十分不利。
技术实现要素：
本实用新型的目的是为了解决现有双电源供电系统电源切换时电源波动大、可靠性差、影响系统稳定性的问题，提供一种双电源快速切换延时关断电路。
本实用新型的一种双电源快速切换延时关断电路，包括掉电检测单元电路、双电源切换单元电路、延时关断控制单元电路、快速阻断单元电路、以及防倒灌单元电路；
所述掉电检测单元电路包括二极管d2、电阻r1、以及电阻r2；所述电阻r1和电阻r2串联，形成串联电路，所述二极管d2的阳极连接所述串联电路的一端、且连接点同时连接主电源和负载，所述串联电路的另一端连接电源地；
所述双电源切换单元电路包括场效应管q1、场效应管q3、电阻r3、电阻r4、以及电阻r5；所述场效应管q1的源极连接所述电阻r3的一端，且连接点同时连接备用电源和时钟芯片；所述场效应管q1的栅极连接所述电阻r4的一端；所述场效应管q3的漏极同时连接所述电阻r3的另一端和所述电阻r4的另一端、源极连接电源地、栅极连接所述电阻r5的一端；
所述延时关断控制单元电路包括二极管d1、电容c1和电阻r6；所述二极管d1的阴极同时连接所述电阻r6的一端和所述电容c1的正极，所述电阻r6的另一端和所述电容c1的负极连接电源地；
所述快速阻断单元电路包括3v电压判断电路；所述3v电压判断电路的一端连接所述电阻r5的另一端、另一端连接所述二极管d1的阴极；
所述防倒灌单元包括场效应管q2；所述场效应管q2的漏极连接所述效应管q1的漏极、源极连接所述二极管d2的阴极、栅极同时连接所述二极管d1的阳极和所述二极管d2的阳极。
可选地，所述的主电源包括220v交流电源和与所述220v交流电源连接的变压器；所述变压器的输出端作为所述主电源与所述双电源快速切换延时关断电路的连接点。
可选地，所述变压器用于对所述220v交流电进行变压、整流以及稳压，所述变压器的输出电压为5v。
可选地，所述备用电源为4.2v直流电源。
可选地，所述的场效应管q1为p沟道场效应管。
可选地，所述的场效应管q2为p沟道场效应管。
可选地，所述的场效应管q3为n沟道场效应管。
本实用新型的一种双电源快速切换延时关断电路切换速度快，能够达到零延时，无波动，可靠性好，并且备用电源关断速度快，提高了系统的稳定性。
附图说明
图1为本实用新型具体实施方式所述的一种双电源快速切换延时关断电路的结构示意图；
图2为系统由主电源切换到备用电源过程中b点的电压波形图；
图3为备用电源断电过程中b点的电压波形图。
具体实施方式
结合图1说明本实施方式。本实施方式所述的一种双电源快速切换延时关断电路包括掉电检测单元电路、双电源切换单元电路、延时关断控制单元电路、快速阻断单元电路、以及防倒灌单元电路。下面以220v交流转5v直流作为主电源、4.2v直流作为备用电源(主电源与备用电源之间通过充电控制电路相连接)为例详细说明本实施方式的双电源快速切换延时关断电路的具体结构。
所述掉电检测单元电路包括二极管d2、电阻r1、以及电阻r2；所述电阻r1和电阻r2串联，形成串联电路，电阻r1和电阻r2的连接点为控制器检测点，所述二极管d2的阳极连接所述串联电路的一端、且连接点同时连接主电源和外围电路，所述串联电路的另一端连接电源地。所述控制器检测点的作用是通知单片机系统(即图1中控制和存储供电)掉电、及时存储数据。主电源正常工作时a点电压为5v，控制器检测点为高电平；当主电源掉电时，由于有二极管d2放置备用电源的电流反流，控制器检测点变为低电平。通过掉电检测单元，控制器可以检测到主电源已经掉电，之后开始处理需要备份的数据。
所述双电源切换单元电路包括p沟道场效应管q1、n沟道场效应管q3、电阻r3、电阻r4、以及电阻r5；所述场效应管q1的源极连接所述电阻r3的一端，且连接点同时连接备用电源和时钟芯片；所述场效应管q1的栅极连接所述电阻r4的一端；所述场效应管q3的漏极同时连接所述电阻r3的另一端和所述电阻r4的另一端、源极连接电源地、栅极连接所述电阻r5的一端。所述双电源切换单元电路用于实现备用电源的通断，当电阻r5的另一端为低电平时场效应管q3截止，4.2v电压通过电阻r3到达场效应管q3漏极，场效应管q1的栅极也是4.2v，场效应管q1管截止，c点无电压，备用电源不工作；当电阻r5的另一端为高电平时场效应管q3管导通，场效应管q1栅极为低电平，场效应管q1导通，c点近似为备用电源电压，备用电源导通。
所述延时关断控制单元电路包括二极管d1、电容c1和电阻r6；所述二极管d1的阴极同时连接所述电阻r6的一端和所述电容c1的正极，所述电阻r6的另一端和所述电容c1的负极连接电源地。所述延时关断控制单元电路为备用电源关断提供延时信号，即当主电源断电时开始延时，延时一段时间后给双电源切换单元电路一个关断信号，关闭整个系统的电源。延时原理：在主电源供电时，通过二极管d1给电容c1充电，d点达到电压v1(v1＝主电源电压-二极管d1压降)，当主电源断电后电容c1通过电阻r6缓慢放电，d点电压逐渐降低，达到延时的作用。延时时间t的计算公式为：t＝rcln[vu/(vu-vt)]，其中，vu为电容c1充满终止电压值；vt为t时刻电容c1两端的电压值，r为电阻r6的阻值，c为电容c1的电容值。
所述快速阻断单元电路包括3v电压判断电路；所述3v电压判断电路的一端连接所述电阻r5的另一端、另一端连接所述二极管d1的阴极。该电路主要是3v电压判断电路，作用是延时关断备用电源时，辅助进行快速关断。工作原理是检测延时部分的电压(也就是d点电压)，如果d点电压高于3v，则场效应管q3导通；如果d点电压低于3v，则场效应管q3立刻截止。如果没有快速阻断单元则会导致关闭备用电源过程缓慢，负载端的电压和电流缓慢降低，这会对系统的稳定性带来十分大的隐患。
上述备用电源通断的控制流程如下：当主电源未掉电，d点电压高于3v，3v电压判断电路输出高电平，也就是电阻r5右端高电平，场效应管q3导通，此时备用电源是导通的，但是由于有场效应管q2保护，所以备用电源并不给电路供电。当主电源掉电时，上述各电气元件状态均不变，只是场效应管q2右端电压低了，备用电源通过场效应管q2给电路供电。经过一段时间后，电容c1的电压降到3v以下时，3v电压检测电路输出低电平，也就是r5右端低电平，备用电源停止供电。
所述防倒灌单元包括p沟道场效应管q2；所述场效应管q2的漏极连接所述效应管q1的漏极、源极连接所述二极管d2的阴极、栅极同时连接所述二极管d1的阳极和所述二极管d2的阳极，场效应管q2源极与二极管d2阴极的公共端连接用于控制和存储数据的单元，该单元主要包括单片机和存储器，是主电源断电后需要供电的部分。该电路主要由场效应管q2构成。当主电源供电时，由于场效应管q2源极电压低于栅极电压，场效应管q2截止。b点近5v电压不会到达c点。防止电流倒灌到备用电源导致备用电源烧毁。当备用电源工作时，通过场效应管q2的寄生二极管把备用电源导通到b点，使备用电源作用到负载。
上述双电源快速切换延时关断电路具有三个工作状态：
(1)主电源工作：负载供电由主电源经过稳压后得到的5v提供，a点和b点电压近5v，“控制器检测点”为高电平；延时电路d点电压为近5v；双电源切换单元电路的场效应管q1导通，c点电压为4.2v(备用电源电压)；场效应管q2截止，防止主电源倒灌备用电源。
(2)备用电源工作：主电源断电后，a点变为低电平，场效应管q2管导通，c点电压到达b点电压值，也就是备用电源给负载供电，“控制器检测点”为低电平，系统开始存储备份数据；延时关断控制单元电路的d点电压开始逐渐变低。
(3)系统全部断电：当延时关断控制单元电路的d点电压低于3v时，3v电压判断电路”动关断场效应管q3，场效应管q1截止，c点电压变为零，整个系统停止工作。
上述双电源快速切换延时关断电路的性能指标和优点：
(1)可以对系统掉电进行检测，精准地开始存储备份数据。
(2)电源切换速度快，可以做到零延时，无波动。如图2所示，可以看到在切换过程中由主电源的5v切换到备用电源的4.2v，非常平滑没有扰动。
(3)可以延时关断，不良费备用电源。
(4)在主电源工作时，备用电源的耗能在几ua以内，可以减少备用电源的充电次数，延长使用时间。
(5)快速阻断单元电路可以实现备用电源的快速关断。与不包括快速阻断单元电路的双电源切换电路相比稳定性会有很大提高。如图3所示是增加了快速阻断电路关断的波形图，可以看到由4.2v下降到低电平非常快。
1.一种双电源快速切换延时关断电路，其特征在于，包括掉电检测单元电路、双电源切换单元电路、延时关断控制单元电路、快速阻断单元电路、以及防倒灌单元电路；
所述掉电检测单元电路包括二极管d2、电阻r1、以及电阻r2；所述电阻r1和电阻r2串联，形成串联电路，所述二极管d2的阳极连接所述串联电路的一端、且连接点同时连接主电源和外围电路，所述串联电路的另一端连接电源地；
所述双电源切换单元电路包括场效应管q1、场效应管q3、电阻r3、电阻r4、以及电阻r5；所述场效应管q1的源极连接所述电阻r3的一端，且连接点同时连接备用电源和时钟芯片；所述场效应管q1的栅极连接所述电阻r4的一端；所述场效应管q3的漏极同时连接所述电阻r3的另一端和所述电阻r4的另一端、源极连接电源地、栅极连接所述电阻r5的一端；
所述延时关断控制单元电路包括二极管d1、电容c1和电阻r6；所述二极管d1的阴极同时连接所述电阻r6的一端和所述电容c1的正极，所述电阻r6的另一端和所述电容c1的负极连接电源地；
所述快速阻断单元电路包括3v电压判断电路；所述3v电压判断电路的一端连接所述电阻r5的另一端、另一端连接所述二极管d1的阴极；
所述防倒灌单元包括场效应管q2；所述场效应管q2的漏极连接所述效应管q1的漏极、源极连接所述二极管d2的阴极、栅极同时连接所述二极管d1的阳极和所述二极管d2的阳极。
2.根据权利要求1所述的一种双电源快速切换延时关断电路，其特征在于，所述的主电源包括220v交流电源和与所述220v交流电源连接的变压器；所述变压器的输出端作为所述主电源与所述双电源快速切换延时关断电路的连接点。
3.根据权利要求2所述的一种双电源快速切换延时关断电路，其特征在于，所述变压器用于对所述220v交流电进行变压、整流以及稳压，所述变压器的输出电压为5v。
4.根据权利要求3所述的一种双电源快速切换延时关断电路，其特征在于，所述备用电源为4.2v直流电源。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种双电源快速切换延时关断电路，其特征在于，所述的场效应管q1为p沟道场效应管。
6.根据权利要求5所述的一种双电源快速切换延时关断电路，其特征在于，所述的场效应管q2为p沟道场效应管。
7.根据权利要求6所述的一种双电源快速切换延时关断电路，其特征在于，所述的场效应管q3为n沟道场效应管。
技术总结