CN107834848A - 电压转换匹配电路、移动终端和车载设备 - Google Patents

电压转换匹配电路、移动终端和车载设备 Download PDF

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刘廷
李文峰
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Abstract

本发明实施例涉及供电设备领域，公开了一种电压转换匹配电路、移动终端和车载设备。本发明中，电压转换匹配电路，其特征在于，包括：为功能模块供电的电源转换模块；电压转换匹配电路还包括：PMOS管、第一电阻、第二电阻、第一二极管和第二二极管；PMOS管的源极通过第一电阻连接待转换电压的电源，PMOS管的源极通过第二电阻连接PMOS管的栅极，PMOS管的栅极通过开关机键接地，PMOS管的漏极连接第一二极管的正极；第一二极管的负极与第二二极管的负极共同连接电源转换模块的使能端；第二二极管的正端连接至功能模块的通用输入输出端口GPIO。使得待转换电压的电源和设备侧功能模块的电压一致，同时保证电源转换模块和功能模块具有相同的开关机状态。

Description

电压转换匹配电路、移动终端和车载设备
技术领域
本发明实施例涉及供电设备领域，特别涉及电压转换匹配电路。
背景技术
在电池供电设计中，电池电压和设备电压(功能模块的工作电压)需要一致，但有时为了增加设备持续工作时间，会选用高容量电池，高容量电池的电压可能会超过设备工作电压。比如移动终端(手机、平板电脑等)或将设备用于汽车等场景。在直接用车载电源为设备供电时，由于车载电源的电压较高，亦会超过设备的工作电压。
发明人发现，如果直接用电压转换设备进行变压，在设备或功能模块停止工作时，电压转换设备由于和电源直接连接，而无法停止工作，容易造成设备损坏，增加待机功耗，得不偿失。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种电压转换匹配电路、移动终端和车载设备，使得待转换电压的电源和设备侧功能模块的电压一致，同时保证电源转换模块和功能模块具有相同的开关机状态。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电压转换匹配电路，包括：为功能模块供电的电源转换模块；所述电压转换匹配电路还包括：P沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管PMOS管、第一电阻、第二电阻、第一二极管和第二二极管；所述PMOS管的源极通过所述第一电阻连接待转换电压的电源，所述PMOS管的源极通过所述第二电阻连接所述PMOS管的栅极，所述PMOS管的栅极通过开关机键接地，所述PMOS管的漏极连接所述第一二极管的正极；所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极共同连接所述电源转换模块的使能端；所述第二二极管的正端连接至所述功能模块的通用输入输出端口GPIO。
本发明的实施方式还提供了一种电压转换匹配电路，包括：为功能模块供电的电源转换模块；所述电压转换匹配电路还包括：三极管、第一电阻、第二电阻、第一二极管和第二二极管；所述三极管的集电极通过所述第一电阻连接待转换电压的电源，所述三极管的集电极通过所述第二电阻连接所述三极管的基极，所述三极管的基极通过开关机键接地，所述三极管的发射极接地；所述第一二极管的正极接所述三极管的集电极，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极共同连接所述电源转换模的使能端；所述第二二极管的正端连接至所述功能模块的通用输入输出端口GPIO。
本发明的实施方式还提供了一种移动终端，包括：上述提到的电压转换匹配电路。
本发明的实施方式还提供了一种车载设备，包括：上述提到的电压转换匹配电路。
本发明实施方式相对于现有技术而言，主要区别及其效果在于：利用三极管或MOS管的特性，组建了分别连接电源、开关机键的电路，不仅是的电源电压和设备电压保持一致，设备中的功能模块可以正常工作，还使得电源转换模块根据开关机键被按下的状态转换工作状态，电源转换模块可以在功能模块需要工作时工作，在功能模块需要关闭时关断，保证工作时电压正常的同时，保证关机时具有低功耗。
作为进一步改进，电源转换模块为：升压型电源转换模块或降压型电源转换模块。进一步限定电源转换模块可以是升压型也可以是降压型，可以根据应用场景具体选择，更加灵活多变。
作为进一步改进，第一二极管和/或所述第二二极管采用肖特基二极管。采用肖特基二极管增强了用于隔离的二极管的隔断能力。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本发明第一实施方式的电压转换匹配电路示意图；
图2是根据本发明第二实施方式的电压转换匹配电路中的升压型电源转换模块的示意图；
图3是根据本发明第一实施方式的电压转换匹配电路示意图；
图4是根据本发明第五实施方式中的移动终端的示意图；
图5是根据本发明第六实施方式中的车载设备的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种电压转换匹配电路，本实施方式以应用在移动终端(如手机或平板电脑)的场景为例进行说明，如图1所示，包括：为功能模块供电的电源转换模块，还包括：P沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管PMOS管、第一电阻、第二电阻、第一二极管和第二二极管。
其中，PMOS管的源极(即S极)通过第一电阻连接待转换电压的电源，PMOS管的源极通过第二电阻连接PMOS管的栅极(即G极)，PMOS管的栅极通过开关机键接地，PMOS管的漏极(即D极)连接第一二极管的正极；第一二极管的负极与第二二极管的负极共同连接电源转换模块的使能端；第二二极管的正端连接至功能模块的通用输入输出端口GPIO。另外，PMOS管的栅极还通过第三二极管连接开关机键的信号端POWERKEY。
需要说明的是，假设本实施方式中电压转换匹配电路的初始状态是设备关机状态，电源已经安装到位，即VBAT已经连接，在开关机键没有按下时，PMOS管G极为高电平，PMOS管截止。实际应用中的工作原理如下：
开机过程：在按下开关机键S1001时，PMOS管G极对地，VGS<0V，PMOS管导通，EN处为高电平，电源转换模块开始工作，给设备侧供电，系统开始工作，随后，系统侧把GPIO端口拉高，接管EN。此时，即使开关机键弹开，设备仍可以继续工作。
关机过程：在按下开关机键S1001时，PMOS管G极对地，VGS<0V，PMOS管导通，当系统侧检测开机键下拉超过一定时间，执行关机动作，各运行程序关闭，GPIO下拉，完成关机，开关机键弹开，PMOS管截止，电源转换模块关断输出，设备进入关机状态。
具体的说，本实施方式中，电源转换模块为降压型电源转换模块，可以将电源侧的电压降压后输入设备侧，其主要包括：DCDC芯片101和一个电感、三个电容、三个电阻，具体连接关系如下：DCDC芯片101的使能端作为电源转换模块的使能端，使能端还通过电阻R3接地，DCDC芯片的输入端VIN连接电源电压(即VBAT)，还通过电容C1接地，DCDC芯片的接地端(即GND端)接地，DCDC芯片的SW端连接电感L1的第一端，电感L1的第二端作为电源转换模块的输出端VOUT，DCDC芯片的VBST端通过电容C2连接SW端，DCDC芯片的FB端通过电阻R4接地，FB端还连接电阻R5的第一端，电阻R5的第二端和电感L1的第二段共同作为输出端VOUT，电阻R5的第二端还通过电容C3接地。
还可以进一步地说，实际应用中，本实施方式中的三个二极管(第一二极管、第二二极管、第三二极管)均可采用肖特基二极管，使得隔断能力更好。
本申请发明人想要说明的是，由于实际应用中，设备设计时需要保证电源电压和设备电压一致，而简单的电源转换模块在和电源连接后，即使设备并没有开机工作，只能保持持续工作状态，而设备中如果存在持续工作的电源转换模块，不仅将提高关机时的设备功耗，持续工作的电源转换模块还可能出现漏电能情形，对设备造成危害。发明人想到，如果可以使电源转换模块和设备侧硬件具有相同的开关机逻辑，就可以解决上述问题，由此发明了本申请中的电路。
综上，本实施方式相对于现有技术而言，主要区别及其效果在于：利用三极管或MOS管的特性，组建了分别连接电源、开关机键的电路，不仅是的电源电压和设备电压保持一致，设备中的功能模块可以正常工作，还使得电源转换模块根据开关机键被按下的状态转换工作状态，电源转换模块可以在功能模块需要工作时工作，在功能模块需要关闭时关断，保证工作时电压正常的同时，保证关机时具有低功耗。
本发明的第二实施方式涉及一种电压转换匹配电路，本实施方式和第一实施方式相类似，主要区别之处在于：第一实施方式中的电源转换模块为降压型电源转换模块，而本实施方式中的电源转换模块为升压型电源转换模块。
具体的说，升压型电源转换模块的示意图如图2所示，其主要包括：一块DCDC芯片102、一个电感、一个电阻和两个电容，其连接结构如下：DCDC芯片102的使能端(即EN端)作为电源转换模块的使能端，使能端还通过电阻R6接地，DCDC芯片的输入端(即VIN端)连接电源电压VBAT，DCDC芯片的SW端通过电感L2连接VIN端，VIN端还通过电容C4接地，DCDC芯片的接地端接地，输出端(即VOUT端)通过电容C5接地，同时VOUT端作为本实施方式中电源转换模块的输出端，为设备侧的功能模块供电。
更具体的说，本实施方式中的EN端连接第一二极管D1的负端。
需要说明的是，本实施方式中的升压型电源转换模块可以使得电源电压通过升压和设备电压相匹配，从而使得电源电压和设备电压一致，保持设备的正常工作。
本发明的第三实施方式涉及一种电压转换匹配电路，本实施方式以应用在移动终端(如手机或平板电脑)的场景为例进行说明，如图3所示，包括：为功能模块供电的电源转换模块，还包括：三极管Q2、第一电阻R7、第二电阻R8、第一二极管D4和第二二极管D5。
其中，三极管Q2的集电极通过第一电阻R7连接待转换电压的电源，三极管的集电极通过第二电阻R8连接三极管的基极，三极管的基极通过开关机键S1002接地，三极管的发射极接地；第一二极管D4的正极接三极管的集电极，第一二极管D4的负极与第二二极管D5的负极共同连接电源转换模块的使能端，电源转换模块的输出端连接功能模块，为设备端供电；第二二极管D5的正端连接至功能模块的通用输入输出端口GPIO。另外，三极管的基极还通过第三二极管D6连接开关机键S1002的信号端POWERKEY。
本实施方式中的电路结构与第一实施方式相类似，所以工作原理不再赘述。
需要说明的是，二极管D4、D5、D6都可以采用肖特基二极管，以提升隔断性能。
本发明的第四实施方式同样涉及一种电压转换匹配电路，本实施方式和第三实施方式相类似，主要区别之处在于：第三实施方式中的电源转换模块为降压型电源转换模块，而本实施方式中的电源转换模块为升压型电源转换模块。
具体的说，升压型电源转换模块的示意图和第二实施方式中的图2类似，在此不再赘述。
本发明第五实施方式涉及一种移动终端，如图4所示，包括：上述第一实施方式至第四实施方式中任意一种的电压转换匹配电路。本实施方式中的移动终端可以是手机、平板电脑或其他，在此不再一一列举。
本发明第六实施方式涉及一种车载设备，如图5所示，包括：上述第一实施方式至第四实施方式中任意一种的电压转换匹配电路。本实施方式中的车站设备可以是车用吸尘器或车载冰箱，在此不再一一列举。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电压转换匹配电路，其特征在于，包括：为功能模块供电的电源转换模块；
所述电压转换匹配电路还包括：P沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管PMOS管、第一电阻、第二电阻、第一二极管和第二二极管；所述PMOS管的源极通过所述第一电阻连接待转换电压的电源，所述PMOS管的源极通过所述第二电阻连接所述PMOS管的栅极，所述PMOS管的栅极通过开关机键接地，所述PMOS管的漏极连接所述第一二极管的正极；
所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极共同连接所述电源转换模块的使能端；
所述第二二极管的正端连接至所述功能模块的通用输入输出端口GPIO。
2.根据权利要求1所述的电压转换匹配电路，其特征在于，所述电源转换模块为：升压型电源转换模块或降压型电源转换模块。
3.根据权利要求1所述的电压转换匹配电路，其特征在于，所述第一二极管和/或所述第二二极管采用肖特基二极管。
4.一种电压转换匹配电路，其特征在于，包括：为功能模块供电的电源转换模块；
所述电压转换匹配电路还包括：三极管、第一电阻、第二电阻、第一二极管和第二二极管；所述三极管的集电极通过所述第一电阻连接待转换电压的电源，所述三极管的集电极通过所述第二电阻连接所述三极管的基极，所述三极管的基极通过开关机键接地，所述三极管的发射极接地；
所述第一二极管的正极接所述三极管的集电极，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极共同连接所述电源转换模块的使能端；
所述第二二极管的正端连接至所述功能模块的通用输入输出端口GPIO。
5.根据权利要求4所述的电压转换匹配电路，其特征在于，所述电源转换模块为：升压型电源转换模块或降压型电源转换模块。
6.根据权利要求4所述的电压转换匹配电路，其特征在于，所述第一二极管和/或所述第二二极管采用肖特基二极管。
7.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的电压转换匹配电路。
8.一种车载设备，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的电压转换匹配电路。
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