有一些要求长期不间断工作的便携式电子仪器采用主电池及备用电池供电，在主电池电压降到低电压阈值电压时，由备用电池自动切换供电；并给出主电池停止供电信号，使及时更换主电池，保证长期不间断工作。例如用于野外的长期测量电子仪器、便携式火灾报警器等。

　　又例如，在用交流市电供电的防盗报瞀系统中，若盗贼先切断交流电源，则报警系统失效。若采用交直流供电，则即使盗贼切断交流电，直流电会自动切换供电，可保证报警系统正常工作。另外，在影、剧院、大型商场的应急通道中设有交直流供电的走向指示灯，对发生突然停电时，对安全疏散是有重大作用的。

　　本文介绍这两种电子产品的电源自动切换电路。

　　自动切换电路的要求自动切换电路的要求是，在交直流电源自动切换电路中，交流电优先，在主、备用电池自动切换电路中，主电池优先；在自动切换过程中不间断电子产品的工作；自动切换电路工作可靠；切换电路耗电很小；电路简单、占印制板面积小。成本低。

　　笔者采用新型低功耗、高精度电压检测器 PT7M62XX 系列及一些通用电子元器件组成的两种自动切换电路，能满足上述要求。先介绍一下自动切换电路中关链器件 PT7M62xx系列。PT7M62XX 系列简介PT7M62XX 系列电压检测器是百利通公司的一种高精度、低功耗、多种封装形式、固定检测电压的器件(检测电压从1，8~5.0V，每 10mV一个品种)。它主要应用于计算机、微处理器及微控制器、智能仪器及便携式电池供电设备等。

　　该系列电压检测器主要特点：检测电压精度高( ± 0.8%)；静态电流小，典型值为 0.9μA (VCC=3V)；电压检测值从1.8~5V，每10mV有一个品种；工作电压范围 1.2~5.5V；有两种输出结构：CMOS输出及开漏输出；输出电流大小与输入电压有关，在±1 ~9mA之间：工作温度范围-40℃~+ 85℃。

　　PT7M62XX 系列输出有两种：当 Vcc下降到低电压阈值电压VTH- 时，输出为低电平(称为 CL型)，输出端为 ；当 Vcc下降到低电压阈值电压VTH- 时，输出为高电平(称为 CH 型)，输出端为 RST；输出高电平时>0.8Vcc，低电平时<0.2 Vcc。

　　PT7M62XX系列是三端器件，Vcc是被检测电压的输入端，其输入的检测电压又是器件内部的供电电压。由于内部器件的工作电压要大于0.8V 才能正常工作，所以检测器的电压最小值为 1V(1V 以下为非工作区)。

　　CMOS 输出结构的器件如下图所示，

开漏输出的器件如下图所示。

如果该电压检测器不用作复位用，则一般用括号内的符号，即被检测电压输入端用 IN，输出信号用 Vout表示。

　　COMS 输出结构的 CL 型及 CH 型的输出特性分别如下图所示，

开漏输出结构的 NL型的输出特性如下图所示(上拉电阻由 Vdd供电)。

　　CMOS 结构的CL型及开漏结构的NL与计算机(或 μo、μc)的应用电路如下图所示。

　　PT7M62XX 系列的封装及管脚排列如下图所示。

型号中 XX是检测电压值，如检测电压值为 2.7V，则 xx 为 27；型号中 CL、CH、NL表示Vcc低于检测电压时的输出状态；C3、TA3、TA5、C4、NB、TD是不同的封装及引脚数,请对照上 图就可以了，例如，型号为 PT7M6l3OCLTDE 表示：检测电压为 3.0V；CMOS输出结构；在 Vcc低于检测电压时输出为低电平；SOT-89封装，最后的E表示无铅封装。

　　主电池与备用电池自动切换电路

　　1、工作原理  主电池与备用电池自动切换电路的工作原理图如下图所示。

它由电压检测器(CL型)为主要控制器及两个电子开关( 1 和 2)和一个反相器组成。

　　当主电池电压高于电池低电压阈值电压Vth- 时，CL型电压检测器输出高电平，电子开关 1 导通，此高电平经反相后输出低电平，则电子开关2断开，负载由主电源供电。当主电池电压降到Vth- 时，CL型电压检测器输出低电平，电子开关 1 断开，电子开关2导通，则负载由备用电池供电，实现自动切换。

　　2、实际自动切换电路实际自动切换电路如下图所示。

电子开关由 P 沟道功率MOSFET来担任，采用双P沟道功率MOSFET(型号为 Si9934 DY)代替图 8中的电子开关 1 及 2。由三极管 VT2 及VT4来控制电子开关的通断。具体工作原理如下：双刀单掷开关 S 合上后,若主电池电压高于 Vth-，CL 型电压检测器输出高电平。此高电平使VT2导通，使VT1 的栅极 G 接近地电平，VT1 有一个合适的-Vgs)VT1 导通，向负载供电；与此同时，此高电平使VT4导通，R4上的电压接近备用电池电压，使VT2 的 –Vgs≈0V，VT2截止，当主电池的电压降Vth- 以下时，则CL型电压检测器输出低电平。此低电平使VT2 及VT4截止，VT2 截止则使 VT1的 -Vgs=OV，VT1 截止，VT4截止使 R4接地,-Vgs= 备用电池电压，VT2导通，则由备用电池向负载供电。这种切换是自动的，切换时间小于100μs。为防止在切换瞬间影响负载工作，此时由 C1 向负载供电。

　　LED1 是电源供电指示，LED2 是主电池电压低于Vth- 时的指示(LED2 亮时即指示主电池已不供电了 )，应及时更换主电池。

　　在这电路设计中，读者会发现VT1的源极S 与漏极D似乎接反了，在开关S一接通时，主电池会通过VT1 内部的二极管向负载供电。这是对的，但马上 VT1导通后，由于VT1 的导通电阻仅 0.05Ω，而二极管内阻要比它大得多，负载电流是经过电子开关 VT1 而不是通过二极管的。

　　VT1的反接的原因有二：(1 )在备用电池供电时，若VT1 不反接，则备用电池会通过VT2 及经过VT1 内部二极管，向主电池充电，如下图所示；

自动切换电路

(2 )备用电池的电压也会通过VT1 的二极管作用在电压检测器的输入端，则使 CL型电压检测器输出高电平，破坏了切换的工作。虽然说可以在VT1 后加一个肖特基二极管作堵塞二极管，如下图所示。

但在电路中要损失 0.3~O.6V 的电压。所以下图的设计中将 VT1 反接是比较巧妙的，这降低电压损失及二极管的损耗。

　　自动切换电路的二极管反接还有在启动时，先用较低一点的电压向C1充电，可减小冲击电流的作用。

　　切换电路主要参数选择

　　在图9中主要元器件参数选择，主、备用电池采用锂离子电池，其额定电压为3。6～3.7V、充满电电压4.2V、终止放电电压2.7～2.8V。由于不过深放电可提高电池的寿命，所以电压检测器可选取检测电压VTH-为2.8～3V的；电子开关VT1、VT2可选用双P沟道功率MOSFET(Si9934DY)，电容器C1是在电子开关切换瞬间向负载供电用的，其耐压可取10V，电容量可根据负载电流大小选取)最好由实验决定。

　　锂离子电池的容量要根据负载电流大小来选取，并根据多少时间间隔来检测一次电子产品运行情况而定。

　　交直流电源自动切换电路

      交直流电源自动切换电路的工作原理图如下图所示。

交直流电源自动切换电路

220V市电经隔离型AC/DC 转换器后输出稳定的直流电压(如5V(。在有市电供电时电子开关 VT3断开，其工作原理与自动切换电路相同，不再重复。如果在用电池供电时，要求输出电压较稳定，则可在电池后增加一个低压差(LDO)线性稳压器供电。

       结束语

　　上述两种自动切换电路自身耗电甚小，例如电压检测器耗电0.9~3.6UA；VT2、VT4在导通时，耗电约50μA；LED耗电3mA左右。

　　自动切换电路及图12中的电源开关S仅为说明上电工作后的工作原理而设，在实际电路中是否需要在这电路中设开关S由整个电路设计中决定。同样，LEDI作为电源指示仅为说明本电路工作时用。若整个系统有电源指示，则LEDI可省去。

　　交直流电源自动切换电路图中，AC/DC转换器(交流适配器)是装在仪器内。若需要将AC/DC转换器单独插入设备应用时，电路稍加改动即可。