CN101339417A - 电路隔离模块以及电压切换电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电路隔离模块以及一种电压切换电路，涉及电磁兼容技术领域。解决了现有技术中电能浪费较多且用电模块的电压适用性较差的技术问题。该电路隔离模块，包括隔离控制电路，隔离控制电路设有输入端以及输出端，隔离控制电路用于通过输入端接收电流并将电压值达到要求的电流从输出端输出，而将电压值达不到要求的电流隔断。该电压切换电路，包括上述本发明所提供的电路隔离模块以及与电路隔离模块相连的电压调整模块，电压调整模块用于从电源接收电压值达不到用电模块要求的电流并将该电流的电压值调整为用电模块所要求的电压值，然后将该电流输入用电模块。本发明应用于为电子设备内的用电模块或电子元器件供电。
Description
技术领域
本发明涉及电磁兼容技术领域，具体涉及一种电路隔离模块以及电压切换电路。
背景技术
随着电子技术尤其移动通信技术的飞速发展，手机、掌上电脑等移动电子设备，已经成为人们日常生活必不可少的工具。
现有的一些移动电子设备中，用电模块或电子元器件工作电压的范围比较小，很大一部分用电模块或电子元器件必须在电源的电压大于其正常工作所要求的最低电压值时，才能稳定的工作，而当电源所提供的电压小于该电压值时，用电模块或电子元器件便难以正常工作或者完全不能工作。
通常情况下，电流的电压值达不到用电模块或电子元器件正常工作要求的最低电压值时，只要电路是导通的电流仍旧会输入用电模块，但此时即使电流输入用电模块也不能保证用电模块正常工作，反而造成了电能的浪费。
对于移动电子设备尤其对于小型的便携式移动终端，通常都以充电电池作为电源，充电电池所存储的电能是非常有限的，所以尽量节省电能的浪费是很有必要的。
发明内容
本发明提供了一种电路隔离模块，解决了现有技术中电能浪费较多的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
该电路隔离模块，包括隔离控制电路，所述隔离控制电路设有输入端以及输出端，所述隔离控制电路用于通过输入端接收电流并将电压值达到要求的电流从所述输出端输出，而将电压值达不到要求的电流隔断。
与现有技术相比，本发明所提供的上述电路隔离模块，能接收电流并将电压值达到用电模块要求的电流从输出端传输给用电模块，使其正常工作，而将电压值达不到用电模块要求的电流隔断，避免其进入用电模块造成浪费，所以解决了现有技术中电能浪费较多的技术问题。
本发明还提供了一种电压切换电路，解决了现有技术中电能浪费较多且用电模块工作电压的范围较小，导致用电模块的电压适用性较差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
该电压切换电路，包括电路隔离模块以及与所述电路隔离模块相连的电压调整模块，其中：
所述电路隔离模块包括隔离控制电路，所述隔离控制电路设有输入端以及输出端，所述隔离控制电路用于通过输入端接收电流并将电压值达到要求的电流从所述输出端输出，而将电压值达不到要求的电流隔断；
所述隔离控制电路的输入端与所述电压调整模块的输入端并联后与电源相连，所述隔离控制电路的输出端与所述电压调整模块的输出端并联后与用电模块相连；
所述电压调整模块用于从电源接收电压值达不到用电模块要求的电流并将该电流的电压值调整为用电模块所要求的电压值，然后将该电流输入用电模块。
与现有技术相比，本发明所提供的上述电压切换电路中，当电源所提供的电流的电压值达到用电模块的要求时，电流通过电路隔离模块输入用电模块，保证用电模块能够正常工作；当电源所提供的电流的电压值达不到用电模块的要求，电压调整模块会将该电流的电压值调整为用电模块所要求的电压值，然后将该电流输入用电模块，从而保证用电模块能够正常工作。所以解决了现有技术中电能浪费较多且用电模块工作电压的范围较小，导致用电模块的电源电压适用性较差的技术问题。
附图说明
图1为本发明所提供的电路隔离模块的具体实施电路图；
图2为本发明所提供的电压切换电路的一种实施方式的电路图；
图3为图2所示电压切换电路中隔离升压电路的控制引脚的时序图；
图4为本发明所提供的电压切换电路的又一种实施方式的电路图；
图5为图4所示电压切换电路中非隔离升压电路的控制引脚的时序图。
具体实施方式
本发明提供了一种电路隔离模块，能够减少电流的电压值达不到用电模块正常工作要求的最低电压值时，用电模块所耗费的电能。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例所提供的电路隔离模块，包括隔离控制电路，隔离控制电路设有输入端1以及输出端VOUT1，隔离控制电路用于通过输入端1接收电流并将电压值达到要求的电流从输出端VOUT1输出，而将电压值达不到要求的电流隔断。
由于电路隔离模块能接收电流并将电压值达到用电模块要求的电流从输出端VOUT1传输给用电模块，使其正常工作，而将电压值达不到用电模块要求的电流隔断，避免其进入用电模块造成浪费，所以解决了现有技术中电能浪费较多的技术问题。
如图1所示，隔离控制电路包括三极管Q1、第一MOS管Q3以及第二MOS管Q2，三极管Q1为NPN型三极管Q1，第一MOS管Q3以及第二MOS管Q2均为P沟道增强型场效应管。其中：
三极管Q1的集电极分别与隔离控制电路的输入端1、第一MOS管Q3的栅极以及第二MOS管Q2的栅极相连，其发射极接地；
第一MOS管Q3的漏极与隔离控制电路的输入端1相连，第一MOS管Q3的源极与第二MOS管Q2的源极相连；
第二MOS管Q2的漏极与隔离控制电路的输出端VOUT1相连。
三极管Q1的集电极与隔离控制电路的的输入端1之间还设有电阻R1。电阻R1能够降低输入端1传入三极管Q1的集电极的电流，起到保护三极管Q1、第一MOS管Q3以及第二MOS管Q2的作用。
通过三极管Q1的基极GP101，输入高电平、低电平的方式，可以控制隔离控制电路是否将电压值达不到要求的电流隔断。
本发明还提供了一种电压切换电路，能够扩大用电模块工作电压的范围，提高了用电模块的电压适用性。
如图2所示，本发明所提供的电压切换电路，包括电路隔离模块以及与电路隔离模块相连的电压调整模块，其中：
电路隔离模块包括隔离控制电路，隔离控制电路设有输入端1以及输出端VOUT1，隔离控制电路用于通过输入端1接收电流并将电压值达到要求的电流从输出端VOUT1输出，而将电压值达不到要求的电流隔断；
隔离控制电路的输入端1与电压调整模块的输入端V1并联后与电源VCC相连，隔离控制电路的输出端VOUT1与电压调整模块的输出端VOUT2并联后与用电模块相连；
电压调整模块用于从电源VCC接收电压值达不到用电模块要求的电流并将该电流的电压值调整为用电模块所要求的电压值，然后将该电流输入用电模块。
当电源VCC所提供的电流的电压值达到用电模块的要求时，电流通过电路隔离模块输入用电模块，保证用电模块能够正常工作；当电源VCC所提供的电流的电压值达不到用电模块的要求，电压调整模块会将该电流的电压值调整为用电模块所要求的电压值，然后将该电流输入用电模块，从而保证用电模块能够正常工作。所以解决了现有技术中电能浪费较多且用电模块工作电压的范围较小，导致用电模块的电源VCC电压适用性较差的技术问题。
本实施例中隔离控制电路包括三极管Q1、第一MOS管Q3以及第二MOS管Q2，其中：
三极管Q1的集电极分别与隔离控制电路的输入端1、第一MOS管Q3的栅极以及第二MOS管Q2的栅极相连，其发射极接地；
第一MOS管Q3的漏极与隔离控制电路的输入端1相连，第一MOS管Q3的源极与第二MOS管Q2的源极相连；
第二MOS管Q2的漏极与隔离控制电路的输出端VOUT1相连。
三极管Q1的集电极与隔离控制电路的的输出端VOUT1之间还设有电阻R1。
三极管Q1为NPN型三极管，第一MOS管Q3以及第二MOS管Q2均为P沟道增强型场效应管。
如图2所示，电压调整模块为隔离升压电路，隔离升压电路设有使能端EN，其中：
使能端EN既能使隔离升压电路处于使能状态，又能使隔离升压电路处于非使能状态；
通过在使能端EN输入高电平、低电平的方式可以控制隔离升压电路是处于使能状态还是处于非使能状态。
隔离升压电路处于使能状态时，隔离升压电路用于从电源VCC接收电压值达不到用电模块要求的电流并将该电流的电压值调高为用电模块所要求的电压值，然后将该电流输入用电模块；
隔离升压电路处于非使能状态时，其输入端1与输出端2之间隔断。
如图4所示，电压调整模块包括非隔离升压电路以及第二电路隔离模块，非隔离升压电路也设有使能端EN；其中：
第二电路隔离模块包括隔离控制电路，隔离控制电路设有输入端4以及输出端VOUT2，隔离控制电路的输入端4与非隔离升压电路的输出端V2相连，隔离控制电路的输出端VOUT2与用电模块相连；
使能端EN既能使非隔离升压电路处于使能状态，又能使非隔离升压电路处于非使能状态；通过在使能端EN输入高电平、低电平的方式可以控制非隔离升压电路是处于使能状态还是处于非使能状态。
非隔离升压电路处于使能状态时，非隔离升压电路用于从电源VCC接收电压值达不到用电模块要求的电流并将该电流的电压值调高为用电模块所要求的电压值，然后将该电流输入第二电路隔离模块；
隔离控制电路用于通过输入端1接收非隔离升压电路输出的电流并将电压值达到要求的电流从输出端VOUT1输出，而将电压值达不到要求的电流隔断；
非隔离升压电路处于非使能状态时，隔离控制电路用于将非隔离升压电路输出的电流隔断。
如图4所示，本实施例中第二电路隔离模块的隔离控制电路包括三极管Q4、第三MOS管Q6以及第四MOS管Q5，其中：
三极管Q4的集电极分别与非隔离升压电路的输出端V2、第三MOS管Q6的栅极以及第四MOS管Q5的栅极相连，其发射极接地；
第三MOS管Q6的漏极与非隔离控制电路的输出端V2相连，第三MOS管Q6的源极与第四MOS管Q5的源极相连；
第四MOS管Q5的漏极与用电模块相连。
作为本发明的一种改进，三极管Q4的集电极与非隔离升压电路的输出端V2之间还设有电阻R2。电阻R2与图2中电阻R1作用相似，起到降低电流，保护电子元器件的作用。
三极管Q4为NPN型三极管，第三MOS管Q6以及第四MOS管Q5均为P沟道增强型场效应管。
通过三极管Q4的基极GP102，输入高电平、低电平的方式，可以控制隔离控制电路是否将电压值达不到要求的电流隔断。
由于电流从电源VCC经电路隔离模块输入用电模块或从电源VCC经电压调整模块输入用电模块，这两条供电通路并联后接入用电模块，当VOUT1端的电压小于VOUT2端的电压时，这两条供电通路是不能同时为用电模块供电的，否则会出现因为压差造成的电流倒灌现象。
为了避免在上述两条通路切换时出现用电模块瞬时掉电的情况，该两条通路之间必须实现软切换，即在切换的瞬间，两条供电通路全部打开，待被转换的通路供电稳定后，再关闭转换前的供电通路。
如图3和图5所示，为了减小上述两条通路全部打开瞬间产生的电流倒灌，必须通过软件控制该两条通路同时打开的时间，经过实验可靠性验证和理论分析，这个时间t只要求稍大于该两条供电通路输出电压达到稳定值所需要的建立时间即可，由于时间为微妙数量级，不会对整个电压切换电路产生损坏。通常，为了避免电源波动造成的电压切换电路在用电模块所需要的最低电压值Von附近频繁的切换，在软件控制时，可以相应的增加一个电压迟滞切换控制，比如：当与电压切换电路相连的电源平均电压下降到用电模块所需要的最低电压值Von以下时，将电流从电源经电路隔离模块输入用电模块这条电路切换为电流从电源经电压调整模块输入用电模块这条电路，当电源平均电压因充电等原因再次回到Von+v以上时，再次将电流从电源经电压调整模块输入用电模块这条电路隔断，切换为电流从电源经电路隔离模块输入用电模块这条电路，v的大小可以根据系统电源的性能和用电模块耗电情况来实际调节。通过这种迟滞控制，可以规避电源不稳定造成的Von附近频繁切换问题。
通过以上的硬件电路，配合上如图3和图5所示的软件的时序控制，则可以安全的实现上述两条供电通路，同时为一个用电模块供电的智能电压切换。
综上所述，本发明一方面扩大了用电模块的工作电压的范围，对于由电池等消耗型电源供电的设备而言，如果存在在Von点以下，电源依然存在大量可用电量的情况，这种电路可以有效的利用这些电量，节省了电能且增加系统的工作时间；另一方面本发明所采用的器件都为市场通用的电子元器件，价格便宜，易实现。
以上本发明所提供的实施例仅为本发明的几种典型的实施例的具体实现方法，也可以有其他的实现方法，但这些都不脱离本发明技术方案的精神和范围，都在该专利的保护范围之内。
Claims (10)
1、一种电路隔离模块，其特征在于：包括隔离控制电路，所述隔离控制电路设有输入端以及输出端，所述隔离控制电路用于通过输入端接收电流并将电压值达到要求的电流从所述输出端输出，而将电压值达不到要求的电流隔断。
2、根据权利要求1所述的电路隔离模块，其特征在于：所述隔离控制电路包括三极管、第一MOS管以及第二MOS管，其中：
所述三极管的集电极分别与所述隔离控制电路的输入端、所述第一MOS管的栅极以及第二MOS管的栅极相连，其发射极接地；
所述第一MOS管的漏极与所述隔离控制电路的输入端相连，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的源极相连；
所述第二MOS管的漏极与所述隔离控制电路的输出端相连。
3、根据权利要求2所述的电路隔离模块，其特征在于：所述三极管的集电极与所述隔离控制电路的的输入端之间还设有电阻。
4、根据权利要求2所述的电路隔离模块，其特征在于：所述三极管为NPN型三极管，所述第一MOS管以及第二MOS管均为P沟道增强型场效应管。
5、一种电压切换电路，其特征在于：包括电路隔离模块以及与所述电路隔离模块相连的电压调整模块，其中：
所述电路隔离模块包括隔离控制电路，所述隔离控制电路设有输入端以及输出端，所述隔离控制电路用于通过输入端接收电流并将电压值达到要求的电流从所述输出端输出，而将电压值达不到要求的电流隔断；
所述隔离控制电路的输入端与所述电压调整模块的输入端并联后与电源相连，所述隔离控制电路的输出端与所述电压调整模块的输出端并联后与用电模块相连；
所述电压调整模块用于从电源接收电压值达不到用电模块要求的电流并将该电流的电压值调整为用电模块所要求的电压值，然后将该电流输入用电模块。
6、根据权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于：所述隔离控制电路包括三极管、第一MOS管以及第二MOS管，其中：
所述三极管的集电极分别与所述隔离控制电路的输入端、所述第一MOS管的栅极以及第二MOS管的栅极相连，其发射极接地；
所述第一MOS管的漏极与所述隔离控制电路的输入端相连，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的源极相连；
所述第二MOS管的漏极与所述隔离控制电路的输出端相连。
7、根据权利要求2所述的电压切换电路，其特征在于：所述三极管的集电极与所述隔离控制电路的的输出端之间还设有电阻。
8、根据权利要求2所述的电压切换电路，其特征在于：所述三极管为NPN型三极管，所述第一MOS管以及第二MOS管均为P沟道增强型场效应管。
9、根据权利要求2所述的电压切换电路，其特征在于：所述电压调整模块为隔离升压电路，所述隔离升压电路设有使能端，其中：
所述使能端既能使所述隔离升压电路处于使能状态，又能使所述隔离升压电路处于非使能状态；
所述隔离升压电路处于使能状态时，所述隔离升压电路用于从电源接收电压值达不到用电模块要求的电流并将该电流的电压值调高为用电模块所要求的电压值，然后将该电流输入用电模块；
所述隔离升压电路处于非使能状态时，其输入端与输出端之间隔断。
10、根据权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于：所述电压调整模块包括非隔离升压电路以及第二电路隔离模块，所述非隔离升压电路也设有使能端；其中：
所述第二电路隔离模块包括隔离控制电路，所述隔离控制电路设有输入端以及输出端，所述隔离控制电路的输入端与所述非隔离升压电路的输出端相连，所述隔离控制电路的输出端与所述用电模块相连；
所述使能端既能使所述非隔离升压电路处于使能状态，又能使所述非隔离升压电路处于非使能状态；
所述非隔离升压电路处于使能状态时，所述非隔离升压电路用于从电源接收电压值达不到用电模块要求的电流并将该电流的电压值调高为用电模块所要求的电压值，然后将该电流输入所述第二电路隔离模块；
所述隔离控制电路用于通过输入端接收所述非隔离升压电路输出的电流并将电压值达到要求的电流从所述输出端输出，而将电压值达不到要求的电流隔断；
所述非隔离升压电路处于非使能状态时，所述隔离控制电路用于将所述非隔离升压电路输出的电流隔断。
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