CN106505856B - 输入电压自动调节电路和电子设备 - Google Patents

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CN106505856B CN201611060093.2A CN201611060093A CN106505856B CN 106505856 B CN106505856 B CN 106505856B CN 201611060093 A CN201611060093 A CN 201611060093A CN 106505856 B CN106505856 B CN 106505856B
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Abstract

本发明实施方式公开了一种输入电压自动调节电路,包括:电源输入端,用于输入电源电压;开关控制模块,用于检测该电源电压,并根据检测结果输出高电平开关控制信号或低电平开关控制信号;低电压开关模块,用于在接收到高电平开关控制信号时导通以输出电源电压;高电压开关模块,用于在接收到低电平开关控制信号时导通以输出电源电压;降压模块,用于对高电压开关模块输出的电源电压进行降压;电源输出端,用于输出低电压开关模块输出的电源电压或输出经降压模块降压后的电源电压。本发明实施方式还公开了一种电子设备,包括上述输入电压自动调节电路。通过上述方式,本发明实施方式能够避免电子设备因输入电源电压过高而造成设备损坏。

Description

输入电压自动调节电路和电子设备
技术领域
本发明实施方式涉及电子设备供电领域,特别是涉及输入电压自动调节电路和电子设备。
背景技术
在实际应用中,不同类型的电子设备的额定工作电压可能不同,从而对输入电源的规格要求不同。对于需要低电压驱动的电子设备,若输入电源电压为高电压,即输入的电源电压超过电子设备的额定工作电压,则电子设备因输入电源电压过高而被烧毁,造成设备损坏。
发明内容
本发明实施方式主要解决的技术问题是提供一种输入电压自动调节电路,能够避免电子设备因误接入高电压的电源而造成设备损坏。
为解决上述技术问题,本发明实施方式采用的一个技术方案是:提供一种输入电压自动调节电路。
其中,该输入电压自动调节电路包括:
电源输入端,用于输入电源电压;
开关控制模块,用于检测所述电源电压,且在检测到所述电源电压未超过预设电压时输出高电平开关控制信号,在检测到所述电源电压超过预设电压时输出低电平开关控制信号;
低电压开关模块,用于在所述开关控制模块输出高电平开关控制信号时导通以输出所述电源电压;
高电压开关模块,用于在所述开关控制模块输出低电平开关控制信号时导通以输出所述电源电压;
降压模块,用于对所述高电压开关模块输出的电源电压进行降压;
电源输出端,用于输出所述低电压开关模块输出的电源电压或输出经所述降压模块降压后的电源电压;
所述电源输入端分别与所述开关控制模块的输入端、低电压开关模块的输入端和高电压开关模块的输入端连接,所述开关控制模块输出端分别与所述低电压开关模块的控制端和高电压开关模块的控制端连接,所述低电压开关模块的输出端与所述电源输出端连接,所述高电压开关模块的输出端与所述降压模块的输入端连接,所述降压模块的输出端与所述电源输出端连接。
优选地,所述开关控制模块包括:
电压参考单元,用于提供参考电压;
电压检测单元,用于采样所述电源输入端输入的电源电压获取采样电压,并将所述采样电压与所述参考电压比较,根据比较结果输出所述高电平开关控制信号或低电平开关控制信号;
所述电压参考单元的输入端与所述电源输入端连接,所述电压参考单元的输出端与所述电压检测单元的第一输入端连接,所述电压检测单元的第二输入端与所述电源输入端连接,电压检测单元的输出端分别与所述低电压开关模块的控制端和所述高电压开关模块的控制端连接。
优选地,所述电压参考单元包括第一电阻和三端可调分流基准源;所述第一电阻的一端与所述电源输入端连接,所述第一电阻的另一端与所述三端可调分流基准源的阴极和所述三端可调分流基准源的参考极连接,所述三端可调分流基准源的阳极接地,所述三端可调分流基准源的阴极与所述电压检测单元的第一输入端连接。
优选地,所述电压检测单元包括第二电阻、第三电阻和比较器;所述第二电阻的一端与所述电源输入端连接,所述第二电阻的另一端经由所述第三电阻接地;所述比较器的反相输入端与所述第二电阻和第三电阻的公共连接节点连接,所述比较器的同相输入端与所述电压参考单元的输出端连接,所述比较器的输出端分别与所述低电压开关模块的控制端和所述高电压开关模块的控制端连接。
优选地,所述低电压开关模块包括第一MOS管;所述第一MOS管的栅极与所述开关控制模块的输出端连接,所述第一MOS管的漏极与所述电源输入端连接,所述第一MOS管的源极与所述电源输出端连接。
优选地,所述高电压开关模块包括第二MOS管、第四电阻和三极管;所述三极管的基极与所述开关控制模块的输出端连接,所述三极管的集电极与所述第二MOS管的栅极连接,所述三极管的发射极接地;所述第二MOS管的栅极经由所述第四电阻与所述电源输入端连接,所述第二MOS管的漏极与所述电源输入端连接,所述第二MOS管的源极与所述降压模块的输入端连接。
优选地,所述高电压开关模块还包括第五电阻;所述第五电阻的一端与所述开关控制模块的输出端连接,所述第五电阻的另一端与所述三极管的基极连接。
优选地,输入电压自动调节电路还包括:
输入滤波模块,用于对所述电源输入端输入的电源电压进行滤波;
输出滤波模块,用于对所述低电压开关模块输出的电源电压或经所述降压模块降压后的电源电压进行滤波;
所述输入滤波模块的输入端与所述电源输入端连接,所述输入滤波模块的输出端与所述低电压开关模块的输入端连接;所述输出滤波模块的输入端分别与所述低电压开关模块的输出端和所述降压模块的输出端连接,所述输出滤波模块的输出端与所述电源输出端连接。
优选地,所述输入滤波模块包括第一电容;所述第一电容的正极与所述电源输入端连接,且与所述低电压开关模块的输入端连接,所述第一电容的负极接地;所述输出滤波模块包括第二电容;所述第二电容的一端分别与所述低电压开关模块的输出端和所述降压模块的输出端连接,且与所述电源输出端连接,所述第二电容的另一端接地。
为解决上述技术问题,本发明实施方式采用的另一个技术方案是:提供一种电子设备。
其中,该电子设备包括输入电压自动调节电路,该输入电压自动调节电路包括:
电源输入端,用于输入电源电压;
开关控制模块,用于检测所述电源电压,且在检测到所述电源电压未超过预设电压时输出高电平开关控制信号,在检测到所述电源电压超过预设电压时输出低电平开关控制信号;
低电压开关模块,用于在所述开关控制模块输出高电平开关控制信号时导通以输出所述电源电压;
高电压开关模块,用于在所述开关控制模块输出低电平开关控制信号时导通以输出所述电源电压;
降压模块,用于对所述高电压开关模块输出的电源电压进行降压;
电源输出端,用于输出所述低电压开关模块输出的电源电压或输出经所述降压模块降压后的电源电压;
所述电源输入端分别与所述开关控制模块的输入端、低电压开关模块的输入端和高电压开关模块的输入端连接,所述开关控制模块输出端分别与所述低电压开关模块的控制端和高电压开关模块的控制端连接,所述低电压开关模块的输出端与所述电源输出端连接,所述高电压开关模块的输出端与所述降压模块的输入端连接,所述降压模块的输出端与所述电源输出端连接。
本发明实施方式的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明实施方式通过开关控制模块检测所输入的电源电压,在检测到输入的电源电压未超过预设电压时输出高电平开关控制信号控制低电压开关模块导通,低电源电压直接通过低电压开关模块输出给电子设备供电;在检测到输入的电源电压超过预设电压时输出低电平开关控制信号控制高电压开关模块导通,高电源电压通过高电压开关模块输出后进入降压模块降压转化为低电源电压再输出给电子设备供电。从而在电子设备输入的电源电压超过额定工作电压的情况下,本发明实施方式能够自动将高电源电压转化为低电源电压输出给电子设备供电,使得电子设备能够正常工作,从而能够避免电子设备因输入电源电压过高而被烧毁,造成设备损坏。
附图说明
图1是本发明一实施例的原理框图;
图2是本发明另一实施例的原理框图;
图3是本发明一具体实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
参阅图1,本发明实施方式提供的输入电压自动调节电路应用于电子设备,本发明输入电压自动调节电路包括电源输入端Vin、开关控制模块100、低电压开关模块200、高电压开关模块300、降压模块400和电源输出端Vout。
其中,电源输入端Vin用于输入电源电压;开关控制模块100用于检测电源输入端Vin输入的电源电压,且在检测到所述电源电压未超过预设电压时输出高电平开关控制信号,在检测到所述电源电压超过预设电压时输出低电平开关控制信号;低电压开关模块200用于在所述开关控制模块100输出高电平开关控制信号时导通以输出所述电源电压;高电压开关模块300用于在所述开关控制模块100输出低电平开关控制信号时导通以输出所述电源电压;降压模块400用于对所述高电压开关模块300输出的电源电压进行降压;电源输出端Vout用于输出所述低电压开关模块200输出的电源电压或输出经所述降压模块400降压后的电源电压。
所述电源输入端Vin分别与所述开关控制模块100的输入端、低电压开关模块200的输入端和高电压开关模块300的输入端连接,所述开关控制模块100输出端分别与所述低电压开关模块200的控制端和高电压开关模块300的控制端连接,所述低电压开关模块200的输出端与所述电源输出端Vout连接,所述高电压开关模块300的输出端与所述降压模块400的输入端连接,所述降压模块400的输出端与所述电源输出端Vout连接。
在本实施例中,当通过电源输入端Vin接入电源,输入电源电压时,开关控制模块100对电源输入端Vin输入的电源电压进行检测,当检测到电源输入端Vin输入的电源电压未超过预设电压(即电子设备的额定工作电压)时,开关控制模块100输出高电平开关控制信号;当检测到电源输入端Vin输入的电源电压超过预设电压时,开关控制模块100输出低电平开关控制信号。
当开关控制模块100输出高电平开关控制信号时,低电压开关模块200导通,高电压开关模块300关断,此时电源输入端Vin输入的电源电压通过低电压开关模块200输出到电源输出端Vout,进而通过电源输出端Vout输出给电子设备供电。
当开关控制模块100输出低电平开关控制信号时,低电压开关模块200关断,高电压开关模块300导通,此时电源输入端Vin输入的电源电压通过高电压开关模块300输出到降压模块400,降压模块400对通过高电压开关模块300输出的电源电压进行降压转化为低电源电压后输出到电源输出端Vout,进而通过电源输出端Vout输出给电子设备供电。
区别于现有技术,本发明实施方式通过开关控制模块100检测所输入的电源电压,在检测到输入的电源电压未超过预设电压时输出高电平开关控制信号控制低电压开关模块200导通,低电源电压直接通过低电压开关模块200输出给电子设备供电;在检测到输入的电源电压超过预设电压时输出低电平开关控制信号控制高电压开关模块300导通,高电源电压通过高电压开关模块300输出后进入降压模块400降压转化为低电源电压再输出给电子设备供电。从而在电子设备输入的电源电压超过额定工作电压的情况下,本发明实施方式能够自动将高电源电压转化为低电源电压输出给电子设备供电,使得电子设备能够正常工作,从而能够避免电子设备因输入电源电压过高而被烧毁,造成设备损坏。
参阅图2,基于图1所示的输入电压自动调节电路,本发明另一实施例中,输入电压自动调节电路输入滤波模块500和输出滤波模块600。输入滤波模块500用于对所述电源输入端Vin输入的电源电压进行滤波,输出滤波模块600用于对所述低电压开关模块200输出的电源电压或经所述降压模块400降压后的电源电压进行滤波。
所述输入滤波模块500的输入端与所述电源输入端Vin连接,所述输入滤波模块500的输出端与所述低电压开关模块200的输入端连接;所述输出滤波模块600的输入端分别与所述低电压开关模块200的输出端和所述降压模块400的输出端连接,所述输出滤波模块600的输出端与所述电源输出端Vout连接。
本实施例通过输入滤波模块500对电源输入端Vin输入的电源电压进行滤波使得输入的电源电压稳定。通过输出滤波模块600对所述低电压开关模块200输出的电源电压或经所述降压模块400降压后的电源电压进行滤波,使得输出的电源电压稳定,即输出给电子设备的负载供电的电源电压稳定。
参阅图3,本发明一具体实施例中,所述开关控制模块100包括电压参考单元和电压检测单元。电压参考单元用于提供参考电压,电压检测单元用于采样所述电源输入端Vin输入的电源电压获取采样电压,并将所述采样电压与所述参考电压比较,根据比较结果输出高电平开关控制信号或低电平开关控制信号。
所述电压参考单元的输入端与所述电源输入端Vin连接,所述电压参考单元的输出端与所述电压检测单元的第一输入端连接,所述电压检测单元的第二输入端与所述电源输入端Vin连接,电压检测单元的输出端分别与所述低电压开关模块200的控制端和所述高电压开关模块300的控制端连接。
具体地,如图3所示,所述电压参考单元包括第一电阻R1和三端可调分流基准源U1。
所述第一电阻R1的一端与所述电源输入端Vin连接,所述第一电阻R1的另一端与所述三端可调分流基准源U1的阴极K和所述三端可调分流基准源U1的参考极R连接,所述三端可调分流基准源U1的阳极A接地,所述三端可调分流基准源U1的阴极K与所述电压检测单元的第一输入端连接。
具体地,如图3所示,所述电压检测单元包括第二电阻R2、第三电阻R3和比较器U2。
所述第二电阻R2的一端与所述电源输入端Vin连接,所述第二电阻R2的另一端经由所述第三电阻R3接地;所述比较器U2的反相输入端与所述第二电阻R2和第三电阻R3的公共连接节点连接,所述比较器U2的同相输入端与所述电压参考单元的输出端连接,所述比较器U2的输出端分别与所述低电压开关模块200的控制端和所述高电压开关模块300的控制端连接。
如图3所示,所述低电压开关模块200包括第一MOS管Q1,第一MOS管Q1为NMOS管。
所述第一MOS管Q1的栅极与所述开关控制模块100的输出端连接,所述第一MOS管Q1的漏极与所述电源输入端Vin连接,所述第一MOS管Q1的源极与所述电源输出端Vout连接。
如图3所示,所述高电压开关模块300包括第二MOS管Q2、第四电阻R4和三极管Q3,第二MOS管Q2为NMOS管,三极管Q3为NPN三极管。
所述三极管Q3的基极与所述开关控制模块100的输出端连接,所述三极管Q3的集电极与所述第二MOS管Q2的栅极连接,所述三极管Q3的发射极接地;所述第二MOS管Q2的栅极经由所述第四电阻R4与所述电源输入端Vin连接,所述第二MOS管Q2的漏极与所述电源输入端Vin连接,所述第二MOS管Q2的源极与所述降压模块400的输入端连接。
如图3所示,所述高电压开关模块300还包括第五电阻R5。
所述第五电阻R5的一端与所述开关控制模块100的输出端连接,所述第五电阻R5的另一端与所述三极管Q3的基极连接。
如图3所示,所述输入滤波模块500包括第一电容C1;所述第一电容C1的正极与所述电源输入端Vin连接,且与所述低电压开关模块200的输入端连接,所述第一电容C1的负极接地。
如图3所示,所述输出滤波模块600包括第二电容C2;所述第二电容C2的一端分别与所述低电压开关模块200的输出端和所述降压模块400的输出端连接,且与所述电源输出端Vout连接,所述第二电容C2的另一端接地。
如图3所示,本发明输入电压自动调节电路的工作原理具体描述如下:
当通过电源输入端Vin接入电源,输入电源电压时,电源输入端Vin输入的电源电压经过第一电阻R1输入到三端可调分流基准源U1的参考极R,此时三端可调分流基准源U1的参考极R输入的电压大于三端可调分流基准源U1内部的基准电压,三端可调分流基准源U1的内部开关管导通,即三端可调分流基准源U1的阴极K和阳极A导通,三端可调分流基准源U1导通工作。三端可调分流基准源U1导通工作后,三端可调分流基准源U1输出参考电压Vref,该参考电压Vref等于三端可调分流基准源U1内部的基准电压,该参考电压Vref输出至比较器U2的同相输入端。同时,电源输入端Vin输入的电源电压经过第二电阻R2和第三电阻R3分压得到分压电压V1,该分压电压V1输出至比较器U2的反相输入端。
当分压电压V1低于参考电压Vref,即电源输入端Vin输入的电源电压为低电压,电源电压未超过预设电压(即电子设备的额定工作电压)时,比较器U2的输出端输出高电平信号,即比较器U2的输出端输出高电平开关控制信号。该高电平开关控制信号输出至第一MOS管Q1的栅极,使得第一MOS管Q1导通,同时该高电平开关控制信号输出至三极管Q3的基极,使得三极管Q3导通,将第二MOS管Q2的栅极拉低,进而使得第二MOS管Q2关断。从而电源输出端Vout输入的电源电压通过第一MOS管Q1输出到电源输出端Vout,进而通过电源输出端Vout输出给电子设备供电。
当分压电压V1高于参考电压Vref,即电源输入端Vin输入的电源电压为高电压,电源电压超过预设电压时,比较器U2的输出端输出低电平信号,即比较器U2的输出端输出低电平开关控制信号。该低电平开关控制信号输出至第一MOS管Q1的栅极,使得第一MOS管Q1关断,同时该低电平开关控制信号输出至三极管Q3的基极,使得三极管Q3关断,此时第二MOS管Q2的栅极通过第四电阻R4的上拉作用获得偏置电压,从而第二MOS管Q2的栅极呈高电平,第二MOS管Q2导通。从而电源输出端Vout输入的电源电压通过第二MOS管Q2输出到降压模块400,降压模块400对通过第二MOS管Q2输出的电源电压进行降压,具体降压模块400的降压原理参考现有降压电路的降压原理,此处不作赘述。经过降压模块400降压处理后的电源电压转化为低电源电压,该低电源电压未超过上述预设电压,降压模块400将该低电源电压输出到电源输出端Vout,进而通过电源输出端Vout输出给电子设备供电。
从而在电子设备输入的电源电压超过额定工作电压的情况下,本发明输入电压自动调节电路能够自动将高电源电压转化为低电源电压输出给电子设备供电,使得电子设备能够正常工作,从而能够避免电子设备因输入电源电压过高而被烧毁,造成设备损坏。
本发明还提出一种电子设备,该电子设备包括输入电压自动调节电路,该输入电压自动调节电路的结构、工作原理以及所带来的有益效果均参照上述实施例,此处不再赘述。
以上所述仅为本发明的实施方式,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 (8)

1.一种输入电压自动调节电路,其特征在于,包括:
电源输入端,用于输入电源电压;
开关控制模块,用于检测所述电源电压,且在检测到所述电源电压未超过预设电压时输出高电平开关控制信号,在检测到所述电源电压超过预设电压时输出低电平开关控制信号;
低电压开关模块,用于在所述开关控制模块输出高电平开关控制信号时导通以输出所述电源电压;
高电压开关模块,用于在所述开关控制模块输出低电平开关控制信号时导通以输出所述电源电压,所述高电压开关模块包括第二MOS管、第四电阻和三极管;所述三极管的基极与所述开关控制模块的输出端连接,所述三极管的集电极与所述第二MOS管的栅极连接,所述三极管的发射极接地;所述第二MOS管的栅极经由所述第四电阻与所述电源输入端连接,所述第二MOS管的漏极与所述电源输入端连接,所述第二MOS管的源极与降压模块的输入端连接;所述高电压开关模块还包括第五电阻;所述第五电阻的一端与所述开关控制模块的输出端连接,所述第五电阻的另一端与所述三极管的基极连接;
降压模块,用于对所述高电压开关模块输出的电源电压进行降压;
电源输出端,用于输出所述低电压开关模块输出的电源电压或输出经所述降压模块降压后的电源电压;
所述电源输入端分别与所述开关控制模块的输入端、低电压开关模块的输入端和高电压开关模块的输入端连接,所述开关控制模块输出端分别与所述低电压开关模块的控制端和高电压开关模块的控制端连接,所述低电压开关模块的输出端与所述电源输出端连接,所述高电压开关模块的输出端与所述降压模块的输入端连接,所述降压模块的输出端与所述电源输出端连接。
2.根据权利要求1所述的输入电压自动调节电路,其特征在于,所述开关控制模块包括:
电压参考单元,用于提供参考电压;
电压检测单元,用于采样所述电源输入端输入的电源电压获取采样电压,并将所述采样电压与所述参考电压比较,根据比较结果输出所述高电平开关控制信号或低电平开关控制信号;
所述电压参考单元的输入端与所述电源输入端连接,所述电压参考单元的输出端与所述电压检测单元的第一输入端连接,所述电压检测单元的第二输入端与所述电源输入端连接,电压检测单元的输出端分别与所述低电压开关模块的控制端和所述高电压开关模块的控制端连接。
3.根据权利要求2所述的输入电压自动调节电路,其特征在于,所述电压参考单元包括第一电阻和三端可调分流基准源;
所述第一电阻的一端与所述电源输入端连接,所述第一电阻的另一端与所述三端可调分流基准源的阴极和所述三端可调分流基准源的参考极连接,所述三端可调分流基准源的阳极接地,所述三端可调分流基准源的阴极与所述电压检测单元的第一输入端连接。
4.根据权利要求2所述的输入电压自动调节电路,其特征在于,所述电压检测单元包括第二电阻、第三电阻和比较器;
所述第二电阻的一端与所述电源输入端连接,所述第二电阻的另一端经由所述第三电阻接地;所述比较器的反相输入端与所述第二电阻和第三电阻的公共连接节点连接,所述比较器的同相输入端与所述电压参考单元的输出端连接,所述比较器的输出端分别与所述低电压开关模块的控制端和所述高电压开关模块的控制端连接。
5.根据权利要求1所述的输入电压自动调节电路,其特征在于,所述低电压开关模块包括第一MOS管;
所述第一MOS管的栅极与所述开关控制模块的输出端连接,所述第一MOS管的漏极与所述电源输入端连接,所述第一MOS管的源极与所述电源输出端连接。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的输入电压自动调节电路,其特征在于,还包括:
输入滤波模块,用于对所述电源输入端输入的电源电压进行滤波;
输出滤波模块,用于对所述低电压开关模块输出的电源电压或经所述降压模块降压后的电源电压进行滤波;
所述输入滤波模块的输入端与所述电源输入端连接,所述输入滤波模块的输出端与所述低电压开关模块的输入端连接;所述输出滤波模块的输入端分别与所述低电压开关模块的输出端和所述降压模块的输出端连接,所述输出滤波模块的输出端与所述电源输出端连接。
7.根据权利要求6所述的输入电压自动调节电路,其特征在于,所述输入滤波模块包括第一电容;所述第一电容的正极与所述电源输入端连接,且与所述低电压开关模块的输入端连接,所述第一电容的负极接地;
所述输出滤波模块包括第二电容;所述第二电容的一端分别与所述低电压开关模块的输出端和所述降压模块的输出端连接,且与所述电源输出端连接,所述第二电容的另一端接地。
8.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求1至7中任意一项所述的输入电压自动调节电路。
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