CN102255496B - 一种电压侦测电源管理电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电压侦测电源管理电路及其控制方法，包括输入电压接口、输出电压接口、第一电阻、第二电阻、电压侦测芯片以及带关闭接口的开关电源，通过调整第一电阻和第二电阻的阻值，设定电压侦测芯片的动作电压；通过比较输入电压和电压侦测芯片的内部稳定电压，控制其输出信号；带关闭接口的开关电源将输入电压转换成需要的输出电压，根据接收到的特定信号控制是否输出电源电压。由于本发明综合考虑了当前电源设计技术的缺点，采用了电压侦测芯片配合带关闭接口的开关电源，这种使用方式，增大了系统功率的利用率，降低了系统的功耗。同时增大了整个系统的散热能力，降低了系统发热量。

Description

一种电压侦测电源管理电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及电源管理技术领域，例如单片机电源管理，特别是一种电压侦测电源管理电路及其控制方法。
背景技术
目前单片机电源管理，主要采用以下两种方式：
第一种是采用三端电源模块(LDO)，常见的如LT/M317，LM78XX(05/33)，而LT/M317系列的典型应用电路如图1所示。LT/M317是可调节或可预设三端电源模块，在输出电压范围为1.2～37V时能够提供超过1.5A的电流。图1所示的LT/317应用电路主要包括LM/317三端电源模块和电阻R1、R2。Vi是输入电压，通过调整R1和R2的阻值，可以得到相应的输出电压Vo。但是LT/M317应用电路无法控制Vo输出电压的关闭，待机功耗无法控制，并且在大负载情况下，芯片发热过大。
LM78XX(05/33)系列的典型应用电路如图2所示。Input是输入电压，C1和C2是滤波电容，Output是输出电压(一般为3.3V/5V)。LM78XX(05/33)应用电路的缺点在于无法控制Output输出电压的关闭，待机功耗也无法控制，并且同样在大负载情况下，芯片发热过大。
第二种是采用开关电源，常见的如LM2576等。LM2576系列包括LM2576(最高输入电压为40V)及LM2576HV(最高输入电压为60V)两个系列。LM2576系列的最大输出电流为3A。但是LM2576系列的缺点在于无法控制Output输出电压的关闭，待机功耗无法控制。
发明内容
本发明的目的是在于针对现有技术的缺点而提供一种电压侦测电源管理电路及其控制方法，可减低系统功耗，能够控制电压侦测值的准确性，使得电源模块工作更稳定、可靠，并且配合开关电源使用，可以有效地控制芯片发热量。
本发明的技术方案：一种电压侦测电源管理电路，包括输入电压接口和输出电压接口，还包括第一电阻、第二电阻、电压侦测芯片以及带关闭接口的开关电源，第一电阻的一端与输入电压接口连接，另一端与第二电阻串联后接地；电压侦测芯片的输入端接于串联后的第一电阻和第二电阻的中间端子，其输出端与带关闭接口的开关电源连接；输入电压接口与带关闭接口的开关电源的输入端连接，带关闭接口的开关电源的输出端与输出电压接口连接，电压侦测芯片和带关闭接口的开关电源均接地。
本发明中，电压侦测芯片采用型号为NCP300、NCP301或HT70XXA-1的芯片。
本发明中，带关闭接口的开关电源采用型号为MIC4680的芯片。
本发明中，还包括并联在第二电阻两端的稳压管。
本发明中，还包括接于输入电压接口与带关闭接口的开关电源GND接脚之间并与带关闭接口的开关电源并联的由第一电容和第二电容组成的π型滤波电路。
本发明中，还包括与带关闭接口的开关电源的SW输出端连接的第一电感。
本发明中，还包括一二极管，二极管的阴极接于带关闭接口的开关电源的SW输出端，其阳极接地。
本发明中，还包括并接于带关闭接口的开关电源的FB输出端与二极管阳极之间的稳压电容。
本发明还同时公开了一种所述电压侦测电源管理电路的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过调整第一电阻和第二电阻的阻值，设定电压侦测芯片的动作电压；
通过比较输入电压和电压侦测芯片的内部稳定电压，控制其输出信号；
带关闭接口的开关电源将输入电压转换成需要的输出电压，根据接收到的特定信号控制是否输出电源电压。
本发明中，带关闭接口的开关电源控制其电源电压输出的步骤包括：
侦测输入电压；
判断输入电压是否大于设定值；
如果输入电压大于设定值，则打开电源电压输出，否则关闭电源电压输出。
本发明具有的有益效果：由于本发明综合考虑了当前电源设计技术的缺点，采用了电压侦测芯片配合带关闭接口的开关电源，这种使用方式，增大了系统功率的利用率，降低了系统的功耗。同时增大了整个系统的散热能力，降低了系统发热量。
附图说明
图1为现有技术的LT/M317系列应用电路的电路示意图；
图2是现有技术的LM78XX(05/33)系列应用电路的电路示意图；
图3是现有技术的LM2576开关电源的电路示意图；
图4是本发明所述电压侦测电源管理电路的电路示意图；
图5是本发明所述电压侦测电源管理电路的一实施例的电路图；
图6是本发明所述电压侦测电源管理电路的控制流程图。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
图4是本发明所述电压侦测电源管理电路的电路示意图，如图所示，包括输入电压接口、输出电压接口、第一电阻R1、第二电阻R2、电压侦测芯片以及带关闭接口的开关电源。
第一电阻R1的一端与输入电压接口连接，另一端与第二电阻R2串联后接地；电压侦测芯片的输入端接于串联后的第一电阻R1和第二电阻R2的中间端子A，其输出端与带关闭接口的开关电源连接。
输入电压接口与带关闭接口的开关电源的输入端连接，带关闭接口的开关电源的输出端与输出电压接口连接，电压侦测芯片和带关闭接口的开关电源均接地。
通过调整第一电阻R1和第二电阻R2的阻值，可以设定电压侦测芯片的动作电压。电压侦测芯片通过比较输入端和其内部稳定电压，控制输出的信号(高电平信号或低电平信号)。电压侦测芯片采用型号为NCP300、NCP301或HT70XXA-1的芯片。
带关闭接口的开关电源通过其开关特性，将输入电压转换成需要的输出电压(例如一般需要的输出电压为3.3V、5V等)。带关闭接口的开关电源具有关闭接口功能，通过收到的特定信号来控制打开电源电压的输出或关闭电源电压的输出(关闭电源电压的输出，即电压输出为0)。带关闭接口的开关电源采用型号为MIC4680的芯片。
带关闭接口的开关电源控制其电源电压输出的流程图如图6所示，侦测输入电压，判断输入电压是否大于设定值，如果输入电压大于设定值，则打开电源电压输出，否则关闭电源电压输出。
图5是本发明所述电压侦测电源管理电路的一实施例的电路图，如图所示。Vbat输入端的电压，电阻R9和电阻R10并联之后，与并联之后的电阻R11和电阻R12再串联。电阻R9、电阻R10和电阻R11、电阻R12各组成分压电路，调整阻值可以调整侦测电压电容C3，电容C3为滤波电容与电阻R11并联，或电容C3与电阻R12并联。
稳压管Z1也是与电阻R12并联，用于稳定电阻分压后的电压，保证Q3输入端电压不超过极限值。
电阻R17与Vbat输入端连接，电阻R17是Q3输出端的上拉电阻。芯片Q3的型号为NCP301，通过比较输入端电压和其内部稳定电压，控制输出的信号。电容C12是滤波电容，电容C12的一端与电阻R17串联，另一端接地。
电容C1和电容C2组成π型滤波电路并接于Vbat输入端与带关闭接口的开关电源GND接脚之间。
芯片U2的型号为MIC4680，带有关闭接口功能的开关电源。电感L1与芯片U2的接脚SW连接，电感L1用于储能电感。续流二极管D5的阴极与芯片U2的接脚SW连接，其阳极接地。稳压电容C4的一端与电感L1连接，另一端与续流二极管D5的阳极连接。
由此可知，由于本发明综合考虑了当前电源设计技术的缺点，采用了电压侦测芯片配合带关闭接口的开关电源，这种使用方式，增大了系统功率的利用率，降低了系统的功耗。同时增大了整个系统的散热能力，降低了系统发热量。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种电压侦测电源管理电路，包括输入电压接口和输出电压接口，其特征在于，还包括第一电阻、第二电阻、电压侦测芯片以及带关闭接口的开关电源，第一电阻的一端与输入电压接口连接，另一端与第二电阻串联后接地；电压侦测芯片的输入端接于串联后的第一电阻和第二电阻的中间端子，其输出端与带关闭接口的开关电源连接；输入电压接口与带关闭接口的开关电源的输入端连接，带关闭接口的开关电源的输出端与输出电压接口连接，电压侦测芯片和带关闭接口的开关电源均接地；
还包括并联在第二电阻两端的稳压管；
还包括接于输入电压接口与带关闭接口的开关电源GND接脚之间并与带关闭接口的开关电源并联的由第一电容和第二电容组成的π型滤波电路；
还包括与带关闭接口的开关电源的SW输出端连接的第一电感；
还包括一二极管，二极管的阴极接于带关闭接口的开关电源的SW输出端，其阳极接地；
还包括并接于带关闭接口的开关电源的FB输出端与二极管阳极之间的稳压电容。
2.根据权利要求1所述的电压侦测电源管理电路，其特征在于，电压侦测芯片采用型号为NCP300、NCP301或HT70XXA-1的芯片。
3.根据权利要求1或2所述的电压侦测电源管理电路，其特征在于，带关闭接口的开关电源采用型号为MIC4680的芯片。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述电压侦测电源管理电路的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：通过调整第一电阻和第二电阻的阻值，设定电压侦测芯片的动作电压；通过比较输入电压和电压侦测芯片的内部稳定电压，控制其输出信号；带关闭接口的开关电源将输入电压转换成需要的输出电压，根据接收到的特定信号控制是否输出电源电压。
5.根据权利要求4所述的电压侦测电源管理电路的控制方法，其特征在于，带关闭接口的开关电源控制其电源电压输出的步骤包括：侦测输入电压；判断输入电压是否大于设定值；如果输入电压大于设定值，则打开电源电压输出，否则关闭电源电压输出。
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开关型电压调节器MIC4680及其应用电路;李希文等;《国外电子元器件》;20010531(第5期);参见第19-20页，图1、3 *

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