CN105790577B - 检流电路及便携式电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检流电路，该检流电路包括电感、第一电子开关、PWM控制器、检流电阻及第二电子开关，第一电子开关的输入端与电感的输出端连接，第一电子开关的输出端接地，第一电子开关的受控端与PWM控制器的输出端连接；检流电阻的一端接地，另一端经第二电子开关与电感的输出端连接；第二电子开关的受控端与PWM控制器的输出端连接；PWM控制器的信号检测端与检流电阻和第二电子开关的公共端连接。本发明还公开了一种便携式电子设备。本发明能够降低检流电路的功率损耗，提高电感的电源转换效率。

Description

检流电路及便携式电子设备

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种检流电路及便携式电子设备。

背景技术

参照图1，图1是为现有技术中检流电路的电路结构示意图。如图1所示，电感L的电源输入端用于输入直流电源VCC，电感L的电源输出端设置有控制电感L的工作状态的主开关K1，该主开关K1的受控端与PWM控制器的PW-IN端连接，以在PWM控制器的控制下驱动电感L进行工作，以对输入直流电源进行转换；该主开关K1上还串联有检流电阻Rs1，用以检测流过主开关K1的电流，以防止电流过大时烧坏主开关K1，实现过流保护；其中PWM控制器的信号检测端ISEN通过一电阻连接于主开关K1与检流电阻Rs1之间，通过检测检流电阻Rs1上流过的电流，以实现对流过主开关K1上的电流进行检测。实际应用中，检流的基准电压基本固定在为0.2V至1V之间，对于低压大电流的电感L来说，流过检流电阻Rs1的电流比较大，因此，该电感L在正常工作输出电源时，检流电阻会损耗较大的功率，使得电感L的整体转换效率降低，另外检流电阻Rs1流过大电流时，还会产生较大的热量，加大了整个电路的热处理的难度。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有检流电路中的检流电阻损耗较大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种检流电路，所述检流电路包括电感、第一电子开关及PWM控制器，所述第一电子开关的输入端与所述电感的输出端连接，所述第一电子开关的输出端接地，所述第一电子开关的受控端与所述PWM控制器的输出端连接；所述第一电子开关根据所述PWM控制器输出的控制信号进行导通或者关断，以控制所述电感的工作状态；所述电感基于所述第一电子开关的控制对输入直流电源进行电压转换；所述检流电路还包括检流电阻及第二电子开关，所述检流电阻的一端接地，另一端经所述第二电子开关与所述电感的输出端连接；所述第二电子开关的受控端与所述PWM控制器的输出端连接；所述PWM控制器的信号检测端与所述检流电阻和第二电子开关的公共端连接。

优选地，所述检流电路还包括延迟元件和单向导通元件，所述延迟元件连接于所述第二电子开关的受控端与所述PWM控制器的输出端之间，所述延迟元件用于将所述PWM控制器输入至所述第二电子开关的控制信号进行延迟处理；所述单向导通元件连接于所述第二电子开关的受控端与所述PWM控制器的输出端之间，以控制所述第二电子开关与所述PWM控制器之间单向导电。

优选地，所述延迟元件包括第一电阻。

优选地，所述单向导通元件包括第一二极管。

优选地，所述第一电子开关和所述第二电子开关为MOS管，所述第一电子开关的输入端为漏极，所述第一电子开关的输出端为源极，所述第一电子开关的受控端为栅极；所述第二电子开关连接所述电感的一端为漏极，所述第二电子开关连接所述检流电阻的一端为源极，所述第二电子开关的受控端为栅极。

优选地，所述检流电阻的阻值大于所述第一电子开关的输入端和输出端之间的电阻值。

优选地，所述第一电子开关的输入端和输出端之间的电阻值为17毫欧。

优选地，所述PWM控制器采用型号为LM3481的电子芯片。

优选地，所述检流电路还包括第二电阻，所述第二电阻连接于所述第二电子开关的源极与所述PWM控制器的信号检测端之间。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种便携式电子设备，所述便携式电子设备包括如上所述的检流电路；所述检流电路包括电感、第一电子开关及PWM控制器，所述第一电子开关的输入端与所述电感的输出端连接，所述第一电子开关的输出端接地，所述第一电子开关的受控端与所述PWM控制器的输出端连接；所述第一电子开关根据所述PWM控制器输出的控制信号进行导通或者关断，以控制所述电感的工作状态；所述电感基于所述第一电子开关的控制对输入直流电源进行电压转换；所述检流电路还包括检流电阻及第二电子开关，所述检流电阻的一端接地，另一端经所述第二电子开关与所述电感的输出端连接；所述第二电子开关的受控端与所述PWM控制器的输出端连接；所述PWM控制器的信号检测端与所述检流电阻和第二电子开关的公共端连接。

本发明检流电路通过在第一电子开关的输入端和输出端之间并联一检流电阻，且在检流电阻和第一电子开关的输出端和电感的公共端之间设置一第二电子开关，该第二电子开关在开启时，将电感输出至第一电子开关上的电源电压同步至检流电阻上，实现对第一电子开关的电压进行检测，以实现过流保护；由于电源变换输出的电流大部分流过第一电子开关，小部分流过检流电阻，因此，降低了整个检流电路的功率损耗，并且还能够提高电感的电源转换效率。

附图说明

图1为现有技术中检流电路的电路结构示意图；

图2是本发明检流电路较佳实施例的电路结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种检流电路，适用于各种电子设备中，尤其是便携式电子设备，例如手机、便携式音响等，可以降低这些设备中电池的损耗，延长使用时间。

参照图2，在一实施例中，所述检流电路包括电感L1、第一电子开关Q1、PWM控制器U1、检流电阻Rs及第二电子开关Q2，所述第一电子开关Q1的输入端与所述电感L1的输出端连接，所述第一电子开关Q1的输出端接地，所述第一电子开关Q1的受控端与所述PWM控制器U1的输出端DR连接；所述检流电阻Rs的一端接地，另一端经所述第二电子开关Q2与所述电感L1的输出端连接；所述第二电子开关Q2的受控端与所述PWM控制器U1的输出端DR连接；所述检流电阻Rs和第二电子开关Q2的公共端与所述PWM控制器U1的信号检测端ISEN连接。

其中，电感L1用于对输入直流电源VCC进行电压转换输出，例如图1示出的输入端输入3.7V，经电感L1进行电压转换输出12V；PWM控制器U1的输出端DR用于输出控制第一电子开关Q1导通或者关断的控制信号；所述第一电子开关Q1用于根据所述PWM控制器U1输出的控制信号进行导通或者关断，以控制所述电感L1的工作状态，所述电感L1具有电源输出和停止输出两种工作状态，所述第一电子开关Q1在关断时，控制电感L1将输入电源转换后输出，所述第一电子开关Q1在导通时，控制电感L1停止电源输出；所述第二电子开关Q2用于在所述PWM控制器U1的控制下进行导通和关断，且在导通时，控制电感L1输出的电源电压流过检流电阻Rs，易于理解的是，检流电阻Rs和第一电子开关Q1相当于并联，两者电压相同，通过检测检流电阻Rs上的电压即可实现检测出第一电子开关Q1上的电压，进而根据第一电子开关Q1的内阻判断出流过第一电子开关Q1的电流大小，其中PWM控制器U1的信号检测端ISEN可以实现对检流电阻Rs的电压进行检测，再通过检流电阻Rs的阻值来确定流过检流电阻Rs(流过检流电阻Rs上的电流与流过第一电子开关Q1上电流大小相同)上的电流；当PWM控制器U1检测到流过第一电子开关Q1上的电流大于保护值时，控制第一电子开关Q1关断，以保护第一电子开关Q1。其中，电流保护值一般根据第一电子开关Q1的过流承受能力设置，在PWM控制器U1中设置时，设置为与该电流保护值对应的电压值，例如220毫伏。其中，所述第一电子开关Q1和第二电子开关Q2可采用MOS管或者其他的电子开关管来实现。实际应用中，第一电子开关Q1一般选择较小内阻的开关元件，第二电子开关Q2选择内阻相对较大的开关元件，以保证检流电阻Rs不管取任意值时，流过检流电阻Rs的电流小于流过第一电子开关Q1的电流。

本发明检流电路通过在第一电子开关Q1的输入端和输出端之间并联一检流电阻Rs，且在检流电阻Rs和第一电子开关Q1的输出端和电感L1的公共端之间设置一第二电子开关Q2，该第二电子开关Q2在开启时，将电感L1输出至第一电子开关Q1上的电源电压同步至检流电阻Rs上，实现对第一电子开关Q1的电压进行检测，以实现过流保护；由于电感L1输出的电流大部分流过第一电子开关Q1，小部分流过检流电阻Rs，因此，降低了整个检流电路的功率损耗，从而提高了电感L1的电源转换效率。此外，由于流过检流电阻Rs的电流很小，产生的热量也比较小，进而减少了热处理的成本。

进一步地，所述检流电路还包括延迟元件和单向导通元件，所述延迟元件连接于所述第二电子开关Q2的受控端与所述PWM控制器U1的输出端DR之间，所述延迟元件用于将所述PWM控制器U1输入至所述第二电子开关Q2的控制信号进行延迟处理；所述单向导通元件连接于所述第二电子开关Q2的受控端与所述PWM控制器U1的输出端DR之间，以控制所述第二电子开关Q2与所述PWM控制器U1之间单向导电。

其中，所述延迟元件可采用电阻元件来实现，在一优选实施例中，所述延迟元件包括第一电阻R1。该第一电阻R1用于将PWM控制器U1输入至第二电子开关Q2的控制信号延迟处理，以在第一电子开关Q1导通后，该第二电子开关Q2再导通，防止了第二电子开关Q2比第一电子开关Q1先导通时，检流电阻Rs造成较大的功率损耗。

所述单向导通元件可包括第一二极管D1，所述第一二极管D1的阳极为所述单向导通元件的输入端，所述第一二极管D1的阴极为所述单向导通元件的输出端。该单向导通元件用于在第二电子开关Q2关断时，与第一电子开关Q1同步关断。

可以理解的是，通过上述延迟元件和单向导通元件提高了电路的稳定性和可靠性。

进一步地，上述第一电子开关Q1和所述第二电子开关Q2为NMOS管，所述第一电子开关Q1的输入端为漏极，所述第一电子开关Q1的输出端为源极，所述第一电子开关Q1的受控端为栅极；所述第二电子开关Q2连接所述电感L1的一端为漏极，所述第二电子开关Q2连接所述检流电阻Rs的一端为源极，所述第二电子开关Q2的受控端为栅极。

进一步地，为了降低检流电阻Rs的功率损耗，所述检流电阻Rs的阻值大于所述第一电子开关Q1的输入端和输出端之间的电阻值。

在一优选实施例中，检流电阻Rs的电阻值为220欧姆。所述第一电子开关Q1的输入端和输出端之间的电阻值为17毫欧。这样，可以使得流过检流电阻Rs的电流相对流过第一电子开关Q1的电流非常小，基本可以忽略不计，进而电流损耗也非常少。

进一步地，上述PWM控制器U1可采用型号为LM3481的电子芯片。该型号为LM3481的电子芯片可以采用电感L1输出的电源电压来进行供电。

此外，所述检流电路还可包括第二电阻R2，所述第二电阻R2连接于所述第二电子开关Q2的源极与所述PWM控制器U1的信号检测端ISEN之间。

为了更好地说明本发明的思想，以下结合图2对本发明电路的具体原理进行阐述：

如附图2，当PWM控制器U1的输出端DR输出控制信号时，第一电子开关Q1导通，由于第一电阻R1的作用，第二电子开关Q2相对第一电子开关Q1在后导通，并在导通后，将第一电子开关Q1上的电压信号通过所述第二电子开关Q2同步至检流电阻Rs上，然后由PWM控制器U1的信号检测端ISEN实现对检流电阻Rs的电压检测(通过检测到的电压值与检流电阻Rs的阻值可确定流过第一电子开关Q1的电流)，该PWM控制器U1内部设置有检测门限值，例如220毫伏，当检测到的电压超过该检测门限值时，控制第一电子开关Q1关断，从而实现对第一电子开关Q1的保护。当PWM控制器U1的输出端DR停止输出控制信号时，第二电子开关Q2由于第一二极管D1的单向导电性，使得该第二电子开关Q2和第一电子开关Q1同步关断，保证了电路的可靠、稳定。需要说明的是，第一电子开关Q1采用MOS管时，其内阻RDSon等同于电流检测电阻，通过第二电子开关Q2将信号同步至检流电阻Rs上，从而实现无损耗电流检测。

本发明还提供一种便携式电子设备，该便携式电子设备包括上述检流电路；所述检流电路的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在便携式电子设备中使用了上述检流电路，因此，该便携式电子设备的实施例包括上述检流电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种检流电路，包括电感、第一电子开关及PWM控制器，所述第一电子开关的输入端与所述电感的输出端连接，所述第一电子开关的输出端接地，所述第一电子开关的受控端与所述PWM控制器的输出端连接；所述第一电子开关根据所述PWM控制器输出的控制信号进行导通或者关断，以控制所述电感的工作状态；所述电感基于所述第一电子开关的控制对输入直流电源进行电压转换；其特征在于，所述检流电路还包括检流电阻及第二电子开关，所述检流电阻的一端接地，另一端经所述第二电子开关与所述电感的输出端连接；所述第二电子开关的受控端与所述PWM控制器的输出端连接；所述PWM控制器的信号检测端与所述检流电阻和第二电子开关的公共端连接；

所述检流电路还包括延迟元件和单向导通元件，所述延迟元件连接于所述第二电子开关的受控端与所述PWM控制器的输出端之间，所述延迟元件用于将所述PWM控制器输入至所述第二电子开关的控制信号进行延迟处理；所述单向导通元件连接于所述第二电子开关的受控端与所述PWM控制器的输出端之间，以控制所述第二电子开关与所述PWM控制器之间单向导电，以使得所述PWM控制器输出控制所述第一电子开关关断的控制信号时，所述第二电子开关与所述第一电子开关同步关断。

2.如权利要求1所述的检流电路，其特征在于，所述延迟元件包括第一电阻。

3.如权利要求1所述的检流电路，其特征在于，所述单向导通元件包括第一二极管。

4.如权利要求1所述的检流电路，其特征在于，所述第一电子开关和所述第二电子开关为MOS管，所述第一电子开关的输入端为漏极，所述第一电子开关的输出端为源极，所述第一电子开关的受控端为栅极；所述第二电子开关连接所述电感的一端为漏极，所述第二电子开关连接所述检流电阻的一端为源极，所述第二电子开关的受控端为栅极。

5.如权利要求1所述的检流电路，其特征在于，所述检流电阻的阻值大于所述第一电子开关的输入端和输出端之间的电阻值。

6.如权利要求5所述的检流电路，其特征在于，所述第一电子开关的输入端和输出端之间的电阻值为17毫欧。

7.如权利要求1所述的检流电路，其特征在于，所述PWM控制器采用型号为LM3481的电子芯片。

8.如权利要求4所述的检流电路，其特征在于，所述检流电路还包括第二电阻，所述第二电阻连接于所述第二电子开关的源极与所述PWM控制器的信号检测端之间。

9.一种便携式电子设备，其特征在于，所述便携式电子设备包括如权利要求1-8任一项所述的检流电路。