CN106655759B - 一种实现两总线降压的电路结构及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现两总线降压的电路结构，包括一端结合二极管D接入总线电路并输出稳定电压、另一端接地的电容C1，以及LDO稳压模块，还包括开关电路、电压检测控制电路和电容C2；所述开关电路同时与电容C1和LDO稳压模块连接；所述电容C2一端连接在开关电路和LDO稳压模块之间，另一端接地；所述电压检测控制电路同时与开关电路和电容C2连接。本发明电路结构合理、设计非常巧妙，其采用两级电容储能及开关电路和电压检测控制电路的结构设计，合理利用了LDO两端电流相等原理，有效降低了LDO稳压模块输入端电压，从而提高了现有总线输出电压的利用率，并降低了总线能耗，有效延长了电池的使用寿命。

Description

一种实现两总线降压的电路结构及其实现方法

技术领域

本发明涉及消防技术领域，具体涉及的是一种实现两总线降压的电路结构及其实现方法。

背景技术

目前，在两总线电路上，LDO稳压模块将总线电路整流输出的21～24V调整成3V左右，然后为单片机供电，使其正常工作。现有LDO稳压输入输出部分的电路结构如图1所示，其在LDO稳压模块外围(输入端)加入了一个电容储能，并结合一个二极管接入总线电路，由于输入总线为脉冲电压，因此存在着高、低电平。当低电平到来时，利用电容释放能量，可以保证输入到LDO稳压模块的电压稳定在21～24V之间。

然而，由于通过LDO稳压模块的两端电流是相同的，而LDO稳压模块输出端电压为3V左右，因此LDO稳压模块的输入、输出端就存在着较大的电压压差，这种输入电压稳压输出将会在LDO稳压模块上消耗大约15～18V电压的能耗。而在应用时，由于总线会接入到控制器中，并且控制器由电池供电，因此，总线能耗加大时，也会影响到电池的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现两总线降压的电路结构及其实现方法，主要解决现有的总线能耗大、总线输出电压利用率低、且容易降低电池使用寿命的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种实现两总线降压的电路结构，包括一端结合二极管D接入总线电路并输出稳定电压、另一端接地的电容C1，以及LDO稳压模块，还包括开关电路、电压检测控制电路和电容C2；所述开关电路同时与电容C1和LDO稳压模块连接；所述电容C2一端连接在开关电路和LDO稳压模块之间，另一端接地；所述电压检测控制电路同时与开关电路和电容C2连接。

基于上述电路结构，本发明还提供了该电路结构的实现方法，包括以下步骤：

(1)初始时，电压检测控制电路控制开关电路闭合，使整个电路构成回路，然后将电容C1结合二极管D接入总线电路；

(2)总线电路输出21～24V的脉冲电平，当电容C1接收到高电平时，电容C1与电容C2同时充电储能，直至电压检测控制电路检测到电容C2的电压u₁与LDO稳压模块输出端的电压u₀满足(u₁-u₀)≥1V时，控制开关电路断开，由电容C2为LDO稳压模块供电；

(3)当电容C2的电压u₁与LDO稳压模块输出端电压u₀满足0<(u₁-u₀)≤0.5V时，电压检测控制电路控制开关电路闭合，若电容C1此时依然接收到高电平，则由总线电路为电容C2充电储能，直至电压检测控制电路检测到电容C2的电压u₁与LDO稳压模块输出端的电压u₀满足(u₁-u₀)≥1V时，继续断开开关电路，然后由电容C2为LDO稳压模块供电；否则，由电容C1为电容C2充电储能，然后执行步骤(4)；

(4)当电压检测控制电路检测到电容C2的电压u₁与LDO稳压模块输出端的电压u₀满足(u₁-u₀)≥1V时，断开开关电路，然后由电容C2为LDO稳压模块供电，与此同时，若电容C1接收到高电平，则电容C1开始充电，否则，二极管D反向让电容C1内电倒回；

(5)循环步骤(3)、(4)。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明电路结构合理、设计非常巧妙，其采用两级电容储能及开关电路和电压检测控制电路的结构设计，合理利用了LDO两端电流相等原理，有效降低了LDO稳压模块输入端电压，从而提高了现有总线输出电压的利用率。本发明通过严格控制电容C1、C2的充放电顺序，使LDO稳压模块输入、输出端电压大部分时间都保持在0.5～1V的压差，如此一来，既可以保证LDO稳压模块的正常工作，又能有效降低LDO稳压模块的能耗(实践表明，本发明相比现有技术来说，可实现6～8倍的节能)，大幅延长了为总线供电的电池使用寿命，节约成本，并有效避免了由于输入端电压持续过大而导致LDO稳压模块发生损坏的隐患。

附图说明

图1为现有技术的电路结构示意图。

图2为本发明的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图2所示，本发明用于实现两总线的高效率降压，其电路结构包括一端用于接入总线电路并输出稳定电压、另一端接地的电容C1，以及LDO稳压模块、开关电路、电压检测控制电路和电容C2。所述开关电路同时与电容C1和LDO稳压模块连接；所述电容C2一端连接在开关电路和LDO稳压模块之间，另一端接地；所述电压检测控制电路同时与开关电路和电容C2连接。

本发明利用开关电路来引导两级电容顺序充放电，巧妙利用了LDO稳压模块两端电流相等原理，实现了LDO稳压模块输入端电压的降低，并提高现有总线上的利用率。本发明的实现过程如下：

初始时，电压检测控制电路控制开关电路闭合，使整个电路构成回路，然后将电容C1接入总线电路。

给予总线脉冲信号时，总线电路整合输出21～24V的脉冲电平，而当电容C1接收到高电平时，电容C1与电容C2同时充电储能，此时，LDO稳压模块由总线电压供电工作。

当电压检测控制电路检测到电容C2的电压u₁与LDO稳压模块输出端的电压u₀满足(u₁-u₀)≥1V时，控制开关电路断开，此时，LDO稳压模块便改成由电容C2供电工作。而当电容C2的电压u₁与LDO稳压模块输出端电压u₀满足0<(u₁-u₀)≤0.5V时，电压检测控制电路控制开关电路再次闭合，若电容C1此时依然接收到高电平，则由总线电路为电容C2充电储能，同时，LDO稳压模块该由总线电压实现工作，直至电压检测控制电路检测到电容C2的电压u₁与LDO稳压模块输出端的电压u₀满足(u₁-u₀)≥1V时，继续断开开关电路，然后再由电容C2为LDO稳压模块供电。

若电容C2的电压u₁与LDO稳压模块输出端电压u₀满足0<(u₁-u₀)≤0.5V、且电容C1接收到的是低电平，则由电容C1为电容C2充电储能，直至电压检测控制电路检测到电容C2的电压u₁与LDO稳压模块输出端的电压u₀满足(u₁-u₀)≥1V时，断开开关电路，然后由电容C2为LDO稳压模块供电；与此同时，若电容C1接收到高电平，则电容C1开始充电；若电容C1接收到低电平，则二极管D反向让电容C1内电倒回，直至高电平的到来。

需要说明的是，本发明中的开关电路和电压检测控制电路均可采用常规的电路设计，且二者的具体电路结构也不是本发明的主要创新点，故本发明不对开关电路和电压检测控制电路的具体结构和工作原理进行详细介绍。

本发明看似简单，实则不易想到，只有充分理解总线电路及LDO稳压模块的特性，并通过有效的电路结构设计，才能很好地改善整个总线电路的性能，提高其电压输出的利用率，减少能耗，节约成本。因此，本发明通过简单的电路及流程设计，解决了现有技术不能解决的问题，实现了现有技术不可预料的技术效果，具有突出的实质性特点和显著的进步。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种实现两总线降压的电路结构，包括一端结合二极管D接入总线电路并输出稳定电压、另一端接地的电容C1，以及LDO稳压模块，其特征在于，还包括开关电路、电压检测控制电路和电容C2；所述开关电路同时与电容C1和LDO稳压模块连接；所述电容C2一端连接在开关电路和LDO稳压模块之间，另一端接地；所述电压检测控制电路同时与开关电路和电容C2连接。

2.权利要求1所述的电路结构的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)初始时，电压检测控制电路控制开关电路闭合，使整个电路构成回路，然后将电容C1结合二极管D接入总线电路；

(2)总线电路输出21～24V的脉冲电平，当电容C1接收到高电平时，电容C1与电容C2同时充电储能，直至电压检测控制电路检测到电容C2的电压u₁与LDO稳压模块输出端的电压u₀满足(u₁-u₀)≥1V时，控制开关电路断开，由电容C2为LDO稳压模块供电；

(3)当电容C2的电压u₁与LDO稳压模块输出端电压u₀满足0<(u₁-u₀)≤0.5V时，电压检测控制电路控制开关电路闭合，若电容C1此时依然接收到高电平，则由总线电路为电容C2充电储能，直至电压检测控制电路检测到电容C2的电压u₁与LDO稳压模块输出端的电压u₀满足(u₁-u₀)≥1V时，继续断开开关电路，然后由电容C2为LDO稳压模块供电；否则，由电容C1为电容C2充电储能，然后执行步骤(4)；

(4)当电压检测控制电路检测到电容C2的电压u₁与LDO稳压模块输出端的电压u₀满足(u₁-u₀)≥1V时，断开开关电路，然后由电容C2为LDO稳压模块供电，与此同时，若电容C1接收到高电平，则电容C1开始充电，否则，二极管D反向让电容C1内电倒回；

(5)循环步骤(3)、(4)。