CN103149998A - 电压调节电路 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种电压调节电路，包括：输入端、电压调节模块、电压设定模块和输出端。输入端耦接至输入电压；电压调节模块耦接至输入端和输出端，包括第一开关元件；电压设定模块耦接至电压调节模块和输出端，电压设定模块被配置为使输出端输出预设电压；当输出端的实际输出电压小于预设电压时，电压调节模块的第一开关元件导通，输入端向输出端供电以使输出端的实际输出电压增大并趋向于预设电压；以及当输出端的实际输出电压大于预设电压时，电压调节模块的第一开关元件截止，以使输出端的实际输出电压减小并趋向于预设电压。本发明所提出的电压调节电路，通过控制第一开关元件，使得输出端能够稳定输出一电压，此电压符合给服务器供电所需。

Description

电压调节电路

技术领域

本发明涉及电压调节，尤其涉及用于服务器的电压调节电路。

背景技术

在对服务器(Server)中的硬件进行测试时，需要直流电源(DC Source)对其供电，一般提供的是12V直流电压，具体地说，将220V交流电转换为12V的直流电给服务器供电。

但是，现有的DC Source常常有较长的电源线，当220V交流电输入至DC Source时，将导致DC Source瞬间电流过大，从而使得电源线上的压降过大，进而导致提供给服务器的电压过小(如小于12*94％V)，这将造成服务器不能正常工作。

此外，现有的DC Source，其所提供的直流电压一般较为单一，如只能提供12V直流电压输出，但是在一定情形下，服务器所需电压并非12V，可能是其他电压，比如10V或14V，此时，采用现有的DC Source将带来一定的不便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种电压调节电路，包括：一输入端、一电压调节模块、一电压设定模块和一输出端；其中：所述输入端耦接至一输入电压；所述电压调节模块耦接至所述输入端和输出端，包括一第一开关元件；所述电压设定模块耦接至所述电压调节模块和所述输出端，所述电压设定模块被配置为使所述输出端输出一预设电压；当所述输出端的实际输出电压小于所述预设电压时，所述电压调节模块的所述第一开关元件导通，所述输入端向所述输出端供电以使所述输出端的实际输出电压增大并趋向于所述预设电压；以及当所述输出端的实际输出电压大于所述预设电压时，所述电压调节模块的所述第一开关元件截止，以使所述输出端的实际输出电压减小并趋向于所述预设电压。

优选地，电压设定模块包括：一第一电阻，具有一第一端子及一第二端子，所述第一端子耦接于所述输出端；一第二电阻，具有一第三端子及一第四端子，所述第三端子耦接于所述第二端子，所述第四端子耦接于所述接地端；以及一齐纳二极管，其负极耦接于所述第二端子与第三端子间的一第一节点，其正极耦接于所述电压调节模块；其中，所述预设电压通过所述第一电阻与所述第二电阻的阻值及所述齐纳二极管的击穿电压所确定。

优选地，所述第一电阻和/或所述第二电阻为滑动变阻器。

优选地，所述第一开关元件具有一第一电极、一第二电极和一第一控制电极，所述第一电极耦接于所述输入端，所述第二电极耦接于所述输出端。

优选地，所述第一开关元件为P沟道金属氧化物半导体场效应管。

优选地，所述电压调节模块还包括：一第二开关元件，具有一第三电极、一第四电极和一第二控制电极，所述第三电极耦接于所述第一控制电极，所述第四电极耦接于一接地端；以及一第三开关元件，具有一第五电极、一第六电极和一第三控制电极，所述第五电极耦接于所述第二控制电极及所述输入端，所述第六电极耦接于所述接地端，所述第三控制电极与所述齐纳二极管的负极耦接于一第二节点；其中，当所述输出端的实际输出电压小于所述预设电压时，所述齐纳二极管不导通，所述第三开关元件截止，所述第二开关元件导通以使所述第一开关元件导通，从而使得所述输入端向所述输出端供电以使所述输出端的实际输出电压增大并趋向于所述预设电压；当所述输出端的实际输出电压大于所述预设电压时，所述齐纳二极管导通，所述第三开关元件导通，所述第二开关元件截止以使所述第一开关元件截止，从而使得所述输出端的实际输出电压减小并趋向于所述预设电压。

优选地，所述第二开关元件或第三开关元件为晶体三极管。

优选地，所述电压调节模块还包括：一第三电阻，其两端分别耦接于所述第二节点与所述接地端；一第四电阻，其一端耦接于所述输入端，另一端与所述第五电极耦接于一第三节点；一第五电阻，其一端耦接于所述输入端，另一端与所述第三电极耦接于一第四节点；一第一电容，其一端耦接于所述第二节点，另一端耦接于所述第三节点；以及一第二电容，其一耦接于所述第二节点，另一端透过一第六电阻耦接于所述第四节点。

优选地，所述电压调节电路还包括：一升压模块，耦接于所述输入端，用以将一外接电压进行升压以提供所述输入电压。

本发明所提出的电压调节电路，可以通过对第一电阻的阻值、第二电阻的阻值及齐纳二极管的参数的选定，并且通过控制电压调节模块中的第一开关元件，从而使得输出端能够稳定输出一电压，此电压符合给服务器供电所需，从而避免了现有技术中所存在的问题，即由于220V交流电输入至DC Source时使电源线上的压降过大进而导致提供给服务器的电压过小而造成服务器不能正常工作的问题。此外，通过改变第一电阻的阻值、第二电阻的阻值及齐纳二极管的参数中的至少之一就可使输出端稳定输出不同的电压(预设电压)，从而克服了现有技术中的DC Source所提供的直流电压较单一的问题。

附图说明

图1绘示了本发明一实施方式的电压调节电路的结构示意图；

图2绘示了图1中的电压调节电路的一优选实施方式的电路结构示意图。

具体实施方式

以下将以附图及详细说明来清楚阐释本发明的实施方式，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与组件在附图中将以简单示意的方式绘示。

参照图1，图1绘示了本发明一实施方式的电压调节电路的结构示意图。如图1所示，电压调节电路100包括：一输入端110、一电压调节模块120、一电压设定模块130、一输出端140。输入端110耦接至一输入电压；电压调节模块120耦接至输入端110和输出端140，包括一第一开关元件121；电压设定模块130耦接至电压调节模块120和输出端140，电压设定模块130被配置为使输出140端输出一预设电压。

在本实施方式中，当输出端140的实际输出电压小于预设电压时，电压调节模块120中的第一开关元件121导通，输入端110向输出端140供电以使输出端140的实际输出电压增大并趋向于预设电压。另，当输出端140的实际输出电压大于预设电压时，电压调节模块120的第一开关元件121截止，以使输出端140的实际输出电压减小并趋向于预设电压。

在本实施方式中，如图1所示，电压调节电路100还可以包括一升压模块150，如升压芯片，用以将一外接电压进行升压以提供上述之输入电压，此外接电压为一直流电压，较佳地，可以是如现有技术中的DC Source所提供的电压，但不以此为限。但需说明的是，在其他实施例中，如果所提供的外接电压高于所需要的上述之输入电压，那么可以将升压模块150替换为降压模块，如降压芯片，较佳地，如果外接电压刚好符合上述之输入电压的要求，则电压调节电路100可以不包含此升压模块150。

在本实施方式中，电压调节电路100，可用于给服务器供电，尤其在对服务器中的硬件进行测试时对其进行供电。

参照图2，图2绘示了图1中的电压调节电路的一优选实施方式的电路结构示意图。

如图2所示，输入端110，耦接至一输入电压，此输入电压可以通过升压模块(未绘示)将一外接电压进行升压而获得。输出端140用于产生一输出电压，以给服务器供电。

如图2所示，电压设定模块130，包括第一电阻R1、第二电阻R2及齐纳二极管D1。其中，第一电阻R1，具有一第一端子及一第二端子，第一端子耦接于输出端140；第二电阻R2，具有一第三端子及一第四端子，第三端子耦接于第二端子，第四端子耦接于接地端；齐纳二极管D1，其负极耦接于第二端子与第三端子间的一第一节点N1，其正极耦接于电压调节模块120。在本实施方式中，预设电压可以通过设定电阻R1与电阻R2的阻值及齐纳二极管D1的击穿电压来确定。在本实施方式中，电阻R1与电阻R2，较佳地，为滑动变阻器。

电压调节模块120，包括第一开关元件Q3(对应图1中的121)、第二开关元件Q2、第三开关元件Q1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1及第二电容C2。

在本实施方式中，第一开关元件Q3为P沟道场效应管，较佳地，为P沟道金属氧化物半导体场效应管，且为大功率低内阻的场效应管，具有一第一电极(源极)、一第二电极(漏极)及一第一控制电极(栅极)，且衬底与漏极相连接。需说明的是，在本实施方式中，衬底与漏极相连接，但是，在其他实施例中，也可以将衬底与漏极不进行连接，从而使得源极与漏极为对称结构，即可以互换，不以此为限。第一电极耦接于输入端110，第二电极与输出端140相耦接。

在本实施方式中，第二开关元件Q2，具有一第三电极(集电极)、一第四电极(发射极)和一第二控制电极(基极)，第三电极耦接于第一控制电极，第四电极耦接于一接地端。第三开关元件Q1，具有一第五电极(集电极)、一第六电极(发射极)和一第三控制电极(基极)，第五电极耦接于第二控制电极，第六电极耦接于接地端，第三控制电极与齐纳二极管D1的正极耦接于一第二节点N2。在本实施方式中，第三开关元件Q1及Q2，可以是晶体三极管，较佳地，为NPN型晶体三极管。

在本实施方式中，电阻R3，其两端分别耦接于第二节点N2与接地端；电阻R4，其一端耦接于输入端110，另一端与第五电极耦接于一第三节点N3；电阻R5，其一端耦接于输入端110，另一端与第三电极耦接于一第四节点N4；电容C1，其一端耦接于第二节点N2，另一端耦接于第三节点N3；电容C2，其一耦接于第二节点N2，另一端透过电阻R6耦接于第四节点N4。

需说明的是，在本实施方式中，齐纳二极管D1也可以是设置在电压调节模块120中，而不设置在电压设定模块130中，即，预设电压可直接通过电阻R1与电阻R2设定，具体地说，可以首先选择一个符合需求的齐纳二极管，然后相应调节电阻R1与电阻R2的阻值，就可以设定所需的预设电压了。另外，在本实施方式中，对于电容C1、C2，可以用于滤除干扰信号，从而达成较为稳定地控制第一开关元件Q3，进而使得输出端110的输出更为稳定。

在本实施方式中，首先，当输入端110未接入输入电压时，则第一开关元件Q3截止，输出端140的实际输出电压为0V；然后，当输入端110开始接入输入电压时，则第二开关元件Q2导通，从而导致第一开关元件Q3导通，此时，输入端110将通过第一开关元件Q3对输出端140供电，从而使得输出端140的实际输出电压逐渐增大；之后，当输出电压增大到一定值(预设电压)时，将使齐纳二极管D1反向击穿，即D1导通，从而导致第三开关元件Q1导通，当第三开关元件Q1导通时，则第二开关元件Q2截止，由于第二开关元件Q2截止，将使第一开关元件Q3截止，从而使得输出端110的实际输出电压不再增大，并逐渐减小趋向于预设电压；继而，当输出端140的输出电压逐渐减小并小于预设电压时，则由于输入电压的作用将使第二开关元件Q2导通，第二开关元件Q2导通将致第一开关元件Q3导通，并且此时，D1不导通、第三开关元件Q1截止，输入端110将对输出端140供电，以使输出端140的实际输出电压逐渐升高并趋向于预设电压。

需说明的是，在本实施方式中，前述之预设电压，可以是，当齐纳二极管D1从不导通将转向导通的临界状态时，此时输出端110的实际输出电压即为预设电压，其具体值为电阻R1与电阻R2上的压降之和。由此可推知，通过对齐纳二极管D1、电阻R1及电阻R2的参数进行设定，就可得到预设电压的值。并且，可以按照对服务器供电需求来灵活选择齐纳二极管D1、电阻R1及R2的参数。

由上可知，在本实施方式中，当输出端110的实际输出电压小于预设电压时，齐纳二极管D 1不导通，第三开关元件Q 1截止，第二开关元件Q2导通以使第一开关元件Q3导通，从而使得输入端110向输出端140供电以使输出端110的实际输出电压增大并趋向于预设电压；当输出端110的实际输出电压大于预设电压时，齐纳二极管D1导通，第三开关元件Q1导通，第二开关元件Q2截止以使第一开关元件Q3截止，从而使得输出端110的实际输出电压减小并趋向于预设电压。简而言之，在本实施方式中，输出端110的实际输出电压被钳位于预设电压处，而此预设电压符合给服务器供电电压。

下面结合各元件的具体参数对本发明所提出的方案进行具体说明。在本实施方式中，服务器所需直流电压为12V，但不以此为限，比如也可以是10V、14V或其他。相应地，选择输入电压为15V，因第一开关元件Q3在导通时具有一定阻抗，即使在饱和导通时，仍具有饱和压降约为0.5V，所以所需的输入电压至少应大于13V，在本实施方式中，选择15V，但不以此为限。在本实施方式中，电阻R1的阻值为50K，电阻R2的阻值为10K，电阻R4、R4、R5及R6的阻值为1K，电容C1、C2的电容值为1μF。

在本实施方式中，当输入端110开始接入输入电压时，由于输入电压为15V，远大于0.7V，则使第二开关元件Q2导通，此时，第一开关元件Q3的栅极(第一控制电极)的电压为第二开关元件Q2的集电极与发射极间的电压Vce，由于Vce远小于所述输入电压，从而使得第一开关元件Q3的栅极与源极形成负偏置，而根据第一开关元件Q3的特性，此时，第一开关元件Q3将导通，进而输入端110将通过第一开关元件Q3对输出端140进行供电，以使输出端140产生输出电压，并且之后第一开关元件Q3的阻抗将越来越小，即其压降逐渐减小，从而使得输出端140的实际输出电压逐渐增大。当持续一定时间后，由于电阻R2上的压降，将导致齐纳二极管D1导通，并且在本实施方式中，此时电阻R2上的压降为2V，即节点N1处的电压为2V，且在此临界点即齐纳二极管D1从未导通即将转变为导通时，可以将电阻R1与电阻R2看成为串联状态，那么根据R1的阻值50K、R2的阻值10K及分压原理，可得知电阻R1的压降为10V，从而得知输出端140的实际输出电压为电阻R1与电阻R2上的压降之和即12V。而之后，齐纳二极管D1已导通，且其压降约为0.7V，那么节点N2处的电压约为1.3V，那么将导致第三开关元件Q1导通，由于Q1导通，将导致第二开关元件Q2截止，由于第二开关元件Q2截止，那么将使第一开关元件Q3截止，从而输入端110不将对输出端140进行供电，进而使得输出端110的实际输出电压维持在12V。

由上可知，可以通过对电阻R1的阻值、电阻R2的阻值及齐纳二极管D1的参数的选定，并且通过控制电压调节模块120中的第一开关元件Q3，从而使得输出端110能够稳定输出一电压，此电压符合给服务器供电所需，从而避免了现有技术中所存在的问题，即由于220V交流电输入至DCSource时使电源线上的压降过大进而导致提供给服务器的电压过小而造成服务器不能正常工作的问题。此外，通过改变电阻R1的阻值、电阻R2阻值及齐纳二极管D1的参数中的至少之一就可使输出端140稳定输出不同的电压(预设电压)，从而克服了现有技术中的DC Source所提供的直流电压较单一的问题。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种电压调节电路，其特征在于，包括：一输入端、一电压调节模块、一电压设定模块和一输出端；其中：

所述输入端耦接至一输入电压；

所述电压调节模块耦接至所述输入端和输出端，包括一第一开关元件；

所述电压设定模块耦接至所述电压调节模块和所述输出端，所述电压设定模块被配置为使所述输出端输出一预设电压；

当所述输出端的实际输出电压小于所述预设电压时，所述电压调节模块的所述第一开关元件导通，所述输入端向所述输出端供电以使所述输出端的实际输出电压增大并趋向于所述预设电压；以及

当所述输出端的实际输出电压大于所述预设电压时，所述电压调节模块的所述第一开关元件截止，以使所述输出端的实际输出电压减小并趋向于所述预设电压。

2.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，电压设定模块包括：

一第一电阻，具有一第一端子及一第二端子，所述第一端子耦接于所述输出端；

一第二电阻，具有一第三端子及一第四端子，所述第三端子耦接于所述第二端子，所述第四端子耦接于所述接地端；以及

一齐纳二极管，其负极耦接于所述第二端子与第三端子间的一第一节点，其正极耦接于所述电压调节模块；

其中，所述预设电压通过所述第一电阻与所述第二电阻的阻值及所述齐纳二极管的击穿电压所确定。

3.根据权利要求2所述的电压调节电路，其特征在于，所述第一电阻和/或所述第二电阻为滑动变阻器。

4.根据权利要求2所述的电压调节电路，其特征在于，所述第一开关元件具有一第一电极、一第二电极和一第一控制电极，所述第一电极耦接于所述输入端，所述第二电极耦接于所述输出端。

5.根据权利要求4所述的电压调节电路，其特征在于，所述第一开关元件为P沟道金属氧化物半导体场效应管。

6.根据权利要求4所述的电压调节电路，其特征在于，所述电压调节模块还包括：

一第二开关元件，具有一第三电极、一第四电极和一第二控制电极，所述第三电极耦接于所述第一控制电极，所述第四电极耦接于一接地端；以及

一第三开关元件，具有一第五电极、一第六电极和一第三控制电极，所述第五电极耦接于所述第二控制电极及所述输入端，所述第六电极耦接于所述接地端，所述第三控制电极与所述齐纳二极管的负极耦接于一第二节点；

其中，当所述输出端的实际输出电压小于所述预设电压时，所述齐纳二极管不导通，所述第三开关元件截止，所述第二开关元件导通以使所述第一开关元件导通，从而使得所述输入端向所述输出端供电以使所述输出端的实际输出电压增大并趋向于所述预设电压；当所述输出端的实际输出电压大于所述预设电压时，所述齐纳二极管导通，所述第三开关元件导通，所述第二开关元件截止以使所述第一开关元件截止，从而使得所述输出端的实际输出电压减小并趋向于所述预设电压。

7.根据权利要求6所述的电压调节电路，其特征在于，所述第二开关元件或第三开关元件为晶体三极管。

8.根据权利要求6所述的电压调节电路，其特征在于，所述电压调节模块还包括：

一第三电阻，其两端分别耦接于所述第二节点与所述接地端；

一第四电阻，其一端耦接于所述输入端，另一端与所述第五电极耦接于一第三节点；

一第五电阻，其一端耦接于所述输入端，另一端与所述第三电极耦接于一第四节点；

一第一电容，其一端耦接于所述第二节点，另一端耦接于所述第三节点；以及

一第二电容，其一耦接于所述第二节点，另一端透过一第六电阻耦接于所述第四节点。

9.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，还包括：

一升压模块，耦接于所述输入端，用以将一外接电压进行升压以提供所述输入电压。

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