CN105786073A - 一种电源调控装置 - Google Patents

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Abstract

一种电源调控装置，包括：与供电电源连接的第一分压电路、第二分压电路，与降压后电源端连接的第三分压电路、第四分压电路，第一输入端与所述第一分压电路连接、第二输入端与所述第三分压电路连接的第一电压比较器，连接在所述第一电压比较器的输出端与第二输入端之间的第一反馈电路，第一输入端与所述第二分压电路连接、第二输入端与所述第四分压电路连接的第二电压比较器，连接在所述第二电压比较器的输出端与第二输入端之间的第二反馈电路，输入端与所述第一电压比较器的输出端连接的反相器，反相器的输出端、所述第二电压比较器的输出端连接该电源调控装置的电源输出端。本发明实施例避免了电源电压在临界工作点波动导致设备不断重启的现象。

Description

一种电源调控装置
技术领域
本发明涉及电子电器领域，特别是涉及一种电源调控装置。
背景技术
在目前的各种电子电器设备的应用中，会不可避免地涉及到供电电压不稳定造成的电压抖动的问题。以车载导航产品为例，车载导航产品的供电由车载蓄电池提供，而蓄电池电压容易受到各种天气环境以及车内各种其他设备的影响，因此其电压经常会出现各种抖动。车载导航产品一般通过判断蓄电池的电压情况，从而确定该导航产品是否工作。就车载导航产品而言，车载导航产品的工作电压一般都是9V～～16V，车上蓄电池的抖动有时候会发生在导航工作的两个临界电压(9V和16V)附近，采集电压会不断的变化。如果车载导航判断电压在临界工作电压附近波动，则车载导航的动作会发生异常，出现不断重启的情况。
发明内容
基于此，本发明实施例的目的在于提供一种电源调控装置，其可以预防电源抖动对设备造成的不断重启的问题，且简单易实现。
为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：
一种电源调控装置，包括：与供电电源连接的第一分压电路、第二分压电路，与降压后电源端连接的第三分压电路、第四分压电路，第一输入端与所述第一分压电路连接、第二输入端与所述第三分压电路连接的第一电压比较器，连接在所述第一电压比较器的输出端与第二输入端之间的第一反馈电路，第一输入端与所述第二分压电路连接、第二输入端与所述第四分压电路连接的第二电压比较器，连接在所述第二电压比较器的输出端与第二输入端之间的第二反馈电路，输入端与所述第一电压比较器的输出端连接的反相器，所述反相器的输出端、所述第二电压比较器的输出端连接该电源调控装置的电源输出端。
根据如上所述的本发明实施例的方案，利用带迟滞的电压比较器，实现了对电源电压的检测，使得设备的关断和开启有一定的门限电压范围，避免了电源电压在临界工作点波动导致设备不断重启的现象。
附图说明
图1是一个实施例中的本发明的电源调控装置的结构示意图；
图2是另一个实施例中的本发明的电源调控装置的结构示意图；
图3是一个具体示例中的本发明的电源调控装置的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
图1中示出了一个实施例中本发明的电源调控装置的结构示意图，如图1所示，本实施例中的电源调控装置包括：
与供电电源Vbat连接的第一分压电路101、第二分压电路102，与降压后电源端Vperm连接的第三分压电路103、第四分压电路104，第一输入端与第一分压电路101连接、第二输入端与第三分压电路103连接的第一电压比较器105，连接在第一电压比较器105的输出端与第二输入端之间的第一反馈电路106，第一输入端与第二分压电路102连接、第二输入端与第四分压电路104连接的第二电压比较器108，连接在第二电压比较器108的输出端与第二输入端之间的第二反馈电路107，输入端与第一电压比较器105的输出端连接的反相器109，反相器109的输出端、第二电压比较器108的输出端连接该电源调控装置的电源输出端Vbat_det。
在一个具体示例中，如图1所示，本实施例中的系统还可以包括连接在供电电源Vbat与降压后电源端Vperm之间的降压电路/降压芯片100。该降压电路/降压芯片100可以采用目前已有以及以后可能出现的任何方式实现。
图2中示出了另一个实施例中本发明的电源调控装置的结构示意图，如图2所示，在上述实施例的装置的基础上，该实施例中的装置还包括连接在反相器109的输出端与降压后电源端Vperm之间的第三反馈电路110。该第三反馈电路110上拉，可以使得该电源调控装置的电源输出端Vbat_det能够具有稳定的输出电压。同时该第三反馈电路110与反相器109结合组成反向电路，可以提高反向性能。
图3中示出了一个具体示例中的本发明的电源调控装置的电路结构示意图，在该具体示例中，为示出上述降压电路/降压芯片100，是直接应用降压电路/降压芯片100降压后输出的降压后电源端Vperm进行说明。
如图3所示，在该具体示例中：
电阻R1与接地电阻R2构成第一分压电路101，即第一分压电路101包括：接地电阻R2，一端(为便于区分，可称之为第一端)与供电电源Vbat连接、另一端(为便于区分，可称之为第二端)与接地电阻R2连接的电阻R1，电阻R1的另一端(即上述第二端)、接地电阻R2与第一电压比较器105(U1)的第一输入端连接；
电阻R7与接地电阻R8构成第二分压电路102，即第二分压电路102包括：接地电阻R8，一端(为便于区分，可称之为第一端)与供电电源Vbat连接、另一端(为便于区分，可称之为第二端)与接地电阻R8连接的电阻R7，电阻R7的另一端(即上述第二端)、接地电阻R8与第二电压比较器108(U2)的第一输入端连接；
电阻R3与接地电阻R4构成第三分压电路103，即第三分压电路103包括：接地电阻R4，一端(为便于区分，可称之为第一端)与降压后电源端Vperm连接、另一端(为便于区分，可称之为第二端)与接地电阻R4连接的电阻R3，电阻R3的另一端(即上述第二端)、接地电阻R4与第一电压比较器105(U1)的第二输入端连接；
电阻R9与接地电阻R10构成第四分压电路104，即上述第四分压电路104包括：接地电阻R10，一端(为便于区分，可称之为第一端)与降压后电源端Vperm连接、另一端(为便于区分，可称之为第二端)与接地电阻R10连接的电阻R9，电阻R9的另一端(即上述第二端)、接地电阻R10与第二电压比较器108(U2)的第二输入端连接。
而电阻R5构成第一反馈电路106，即上述第一反馈电路106包括连接在第一电压比较器105(U1)的输出端与第二输入端之间的电阻R5。
电阻R11构成第二反馈电路107，即上述第二反馈电路107包括连接在第二电压比较器108(U2)的输出端与第二输入端之间的电阻R11。
电阻R6构成第三反馈电路110，即上述第三反馈电路110包括连接在反相器109的输出端与降压后电源端Vperm之间的电阻R6。该电阻R6作为上拉电阻，可以使得该电源调控装置的电源输出端Vbat_det能够具有稳定的输出电压。同时该电阻R6与反相器109结合组成反向电路，可以提高反向性能。
如图3所示，上述反向器109可以通过NMOS管来实现，即上述反相器109包括NMOS管，其中，NMOS关的栅极与第一电压比较器105(U1)的输出端、第一反馈电路106连接，漏极与该电源调控装置的电源输出端Vbat_det连接，源极接地。
如图3所示，在该具体示例中，该装置还可以包括连接在反相器109的输出端与该电源调控装置的电源输出端Vbat_det之间的第一低压降二极管D2，以保护该电源调控装置的电源输出端Vbat_det。其中，该第一低压降二极管D2的负极与反相器109的输出端连接，正极连接该电源调控装置的电源输出端Vbat_det。
此时，上述由电阻R6组成的第三反馈电路110是连接在第一低压降二极管D2的正极与降压后电源端Vperm之间。即上述第三反馈电路110包括连接在第一低压降二极管D2的正极与降压后电源端Vperm之间的电阻R6。
类似地，如图3所示，该具体示例中的还可以包括连接在第二电压比较器108(U2)的输出端与该电源调控装置的电源输出端Vbat_det之间的第二低压降二极管D3，以保护该电源调控装置的电源输出端Vbat_det。其中，该第二低压降二极管D3的负极与第二电压比较器108(U2)的输出端连接，正极连接该电源调控装置的电源输出端Vbat_det。
此时，由图3可以看出，上述由电阻R11组成的第二反馈电路107，是连接在第二电压比较器108(U2)的输出端、第二低压降二极管D3的负极与第二电压比较器108(U2)的第二输入端之间。
结合图3中所示的电路结构示意图，以下结合一个具体示例中的工作过程进行详细说明。在下述说明中，是以对应的设备为车载导航设备为例说明，本领域技术人员可以理解，基于相同的原理，本发明方案对于其他的电源电压在临界工作点波动可能导致设备不断重启的相关设备同样适用。
如图3所示，将12V供电电源Vbat通过降压芯片转换成3.3V的电压(图3中的Vperm)，然后将12V电源电压Vbat通过由电阻R1、R2组成的第一分压电路分压后给到第一电压比较器U1的引脚Input1-(为便于区分，将此处电压命名为V-)，再将降压后得到的3.3V的电压Vperm通过由电阻R3、R4组成第三分压电路分压后给到第一电压比较器U1的引脚Input1+(为便于区分，将此处电压命名为V+)，再通过由电阻R5将第一电压比较器U1的输出电压反馈给电压比较器的引脚Input1+。
第一电压比较器U1的输出(图3中引脚Output1)只有两种电压输出情况，一种为0V，另一种为3.3V。当V+大于V-，则第一电压比较器U1的引脚Output1的输出为3.3V；当V+小于V-，则第一电压比较器U1的引脚Output1的输出为0V。第一电压比较器U1的输出电压经过N沟道增强型mos管Q1后得到一个反向电压，使得图中第一电压比较器U1和第二电压比较器U2只需给到同一个MCU的IO口(即图3中的Vbat_det)，即可以实现高、低电压的检测，从而实现了车载导航设备的开关机判断。
其中，以第一电压比较器U1为例，由于反馈电阻R5的存在，使得供电电源Vbat由高电压往低电压波动的时候触发比较器输出电平变化的值V1，和供电电源Vbat由低电压往高电压波动的时候触发比较器输出电平变化的值V2不同。V1和V2的差值就为车载导航设备的开启和关闭提供了一个迟滞空间，避免了电源电压在临界工作电压抖动时对车载导航造成不断重启。
结合图3所示，随着电源电压Vbat的变化，图中Vbat_det输出高低电平给到MCU，从而控制车载导航的开启和关闭。其中，图3所示中，第一电压比较器U1可以实现车载导航设备的电源欠压判断，第二电压比较器U2可以实现车载导航设备的电源过压判断。
当电源欠压的时候，第一电压比较器U1输出高电平3.3V，经过NMOS关Q1后，Vbat_det输出低电平0V；当电源过压的时候，第二电压比较器U2的输出，也即Vbat_det输出低电平0V。所以当MCU检测到Vbat_det为0V时，就表示电源电压是过压或者欠压，此时车载主机设备就不工作；当MCU检测到Vbat_det为3.3V的时候，就表示电源电压是正常工作电压，此时车载主机设备处于工作状态。这样就可以只通过一个IO口，就可以共同检测过压和欠压的情况。
以下针对第一电压比较器U1与第二电压比较器U2的工作原理进行说明。由于第一电压比较器U1与第二电压比较器U2的工作原理相同，因此，在下述说明中，是以第一电压比较器U1为例对其工作原理进行说明。
当第一电压比较器U1的输出电压为0时，此时，
令V＋＝V-，从而得到此时的Vbat1就是电源电压在低压段(例如+9V附近)由高往低波动时候车载导航工作的临界值。
当第一电压比较器U1的输出电压为3.3V时，
令V＋＝V-，从而得到此时的Vbat2就是电源电压在低压段(+9V附近)由低往高波动时候车载导航工作的临界值。
从而，电源电压在低压段波动时候，由于存在门限宽度ΔV＝Vbat2-Vbat1，电压比较器并不会在某一个输入电压点切换输出电平，从而避免了由于电源电压在低压段波动时，导致车载导航设备不断的开启和关闭导航。且门限宽度ΔV可以通过反馈电阻R5来调节。
第二电压比较器U2的原理与第一电压比较器的U1的原理相同，在此不在详加赘述。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电源调控装置，其特征在于，包括：
与供电电源连接的第一分压电路、第二分压电路，与降压后电源端连接的第三分压电路、第四分压电路，第一输入端与所述第一分压电路连接、第二输入端与所述第三分压电路连接的第一电压比较器，连接在所述第一电压比较器的输出端与第二输入端之间的第一反馈电路，第一输入端与所述第二分压电路连接、第二输入端与所述第四分压电路连接的第二电压比较器，连接在所述第二电压比较器的输出端与第二输入端之间的第二反馈电路，输入端与所述第一电压比较器的输出端连接的反相器，所述反相器的输出端、所述第二电压比较器的输出端连接该电源调控装置的电源输出端。
2.根据权利要求1所述的电源调控装置，其特征在于，还包括连接在所述供电电源与所述降压后电源端之间的降压电路/降压芯片。
3.根据权利要求1所述的电源调控装置，其特征在于，还包括连接在所述反相器的输出端与所述降压后电源端之间的第三反馈电路。
4.根据权利要求1所述的电源调控装置，其特征在于，还包括连接在所述反相器的输出端与该电源调控装置的电源输出端之间的第一低压降二极管，所述第一低压降二极管的负极与所述反相器的输出端连接，正极连接该电源调控装置的电源输出端。
5.根据权利要求4所述的电源调控装置，其特征在于，还包括连接在所述第一低压降二极管的正极与所述降压后电源端之间的第三反馈电路。
6.根据权利要求5所述电源调控装置，其特征在于，所述第三反馈电路包括连接在所述第一低压降二极管的正极与所述降压后电源端之间的电阻R6。
7.根据权利要求1所述的电源调控装置，其特征在于，还包括连接在所述第二电压比较器的输出端与该电源调控装置的电源输出端之间的第二低压降二极管，所述第二低压降二极管的负极与所述第二电压比较器的输出端连接，正极连接该电源调控装置的电源输出端。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的电源调控装置，其特征在于，包括下述各项中的至少一项：
所述第一分压电路包括：接地电阻R2，第一端与供电电源连接、第二端与所述接地电阻R2连接的电阻R1，电阻R1的第二端、接地电阻R2与所述第一电压比较器的第一输入端连接；
所述第二分压电路包括：接地电阻R8，第一端与供电电源连接、第二端与所述接地电阻R8连接的电阻R7，电阻R7的第二端、接地电阻R8与所述第二电压比较器的第一输入端连接；
所述第三分压电路包括：接地电阻R4，第一端与所述降压后电源端连接、第二端与所述接地电阻R4连接的电阻R3，电阻R3的第二端、接地电阻R4与所述第一电压比较器的第二输入端连接；
所述第四分压电路包括：接地电阻R10，第一端与所述降压后电源端连接、第二端与所述接地电阻R10连接的电阻R9，电阻R9的第二端、接地电阻R10与所述第二电压比较器的第二输入端连接。
9.根据权利要求1至7任意一项所述的电源调控装置，其特征在于，包括下述各项中的至少一项：
所述第一反馈电路包括连接在所述第一电压比较器的输出端与第二输入端之间的电阻R5；
所述第二反馈电路包括连接在所述第二电压比较器的输出端与第二输入端之间的电阻R11。
10.根据权利要求1至7任意一项所述的电源调控装置，其特征在于，所述反相器包括NMOS管，所述NMOS关的栅极与所述第一电压比较器的输出端、所述第一反馈电路连接，漏极与该电源调控装置的电源输出端连接，源极接地。
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