CN109120146A - 电压适配电路 - Google Patents
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Abstract
公开了一种电压适配电路，输入端接收输入电压，输出端连接后端设备用于提供相对应的供电电压，检测单元，根据分压电压和稳压电压的比较结果获得控制信号；开关管，提供电流路径，所述电流路径的导通和关断受控于控制信号；适配单元，与电流路径串联并根据输入电压提供供电电压，当输入电压小于等于预设值时，控制信号导通所述电流路径，适配单元选择直接将所述输入电压作为供电电压输出；当输入电压大于所述预设值时，控制信号关断所述电流路径，适配单元选择对输入电压降压以获得供电电压。电压适配电路使后端设备始终工作在正常的电压范围，避免了接入大于供电电压的电源导致后端设备损坏，提高了后端设备的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及电压调节技术领域，特别涉及一种电压适配电路。
背景技术
用于对液晶显示装置进行点灯测试或者DEMO展示等测试操作的测试装置或者信号源，一般通过DC/DC转换器提供供电电压。
DC/DC转换器包括12V/24V/5V等多个输出端，输出端口的外观形状基本相同，在使用不同的测试装置或者信号源时，由于上述装置的型号类型不同经常出现DC/DC转换器输出端口混用，测试人员疏忽误将高电压输出端口插在低电压测试装置提供供电电压，导致测试装置或者信号源损坏。现有技术中通过在测试装置或者信号源的电源入口处设置保险丝，以确保测试装置或者信号源在误接入高电压时与DC/DC转换器断开。
但是测试装置在点灯测试时，由于DC/DC转换器输出端口混用，保险丝需要一定的熔断时间，不能及时保护设备后端电路；而且熔断的保险丝需要重新更换，影响测试效率。
因此，期待进一步改进电源与设备之间的电压适配能力。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种电压适配电路，从而使得通过电压适配电路与供电电源连接的后端设备始终工作在正常的电压范围。
根据本发明的一方面，提供一种电压适配电路，包括输入端和输出端，所述输入端接收输入电压，所述输出端连接后端设备用于提供相对应的供电电压，检测单元，根据预设比例将所述输入电压转换为分压电压，根据所述分压电压和稳压电压的比较结果获得控制信号；开关管，用于提供电流路径，所述电流路径的导通和关断受控于所述控制信号；以及适配单元，与所述电流路径串联并根据所述输入电压提供所述供电电压，其中，当所述输入电压小于等于预设值时，所述控制信号导通所述电流路径，所述适配单元选择直接将所述输入电压作为所述供电电压输出，当所述输入电压大于所述预设值时，所述控制信号关断所述电流路径，所述适配单元选择对所述输入电压降压以获得所述供电电压。
优选地，所述适配单元包括：降压转换器；以及继电器，包括第一至第五端口，第一端口用于供电，第二端口连接所述输入端，第三端口连接所述开关管的通路端，第四端口经由所述降压转换器连接所述输出端，第五端口直接连接所述输出端，其中，所述开关管导通所述电流路径，所述继电器的第二端口与第五端口连接，所述开关管关断所述电流路径，所述继电器的第二端口与第四端口连接。
优选地，所述开关管的控制端连接所述检测单元以接收所述控制信号，第一通路端连接所述继电器的第三端口，第二通路端接地。
优选地，所述适配单元还包括：二极管，连接于所述降压转换器和所述输出端之间，所述二极管的阳极与所述降压转换器连接，阴极与所述输出端连接。
优选地，所述电压适配电路还包括稳压器，连接所述输入端，用于将所述输入电压转换为第一电压，并将所述第一电压提供至所述继电器的第一端口，且所述检测单元的供电电压等于所述第一电压。
优选地，所述检测单元包括：稳压网络，提供所述稳压电压；分压网络，根据所述预设比例将所述输入电压转换为所述分压电压；比较器，所述比较器的正向输入端连接以接收所述稳压电压，所述比较器的反向输入端连接所述分压网络的分压节点以接收所述分压电压，当所述输入电压小于等于预设值时，所述分压电压小于所述稳压电压，当所述输入电压大于所述预设值时，所述分压电压大于所述稳压电压。
优选地，所述分压网络根据预设比例将所述输入电压转换为所述分压电压，包括：串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述输入端连接，所述第二电阻的一端接地，所述第一电阻和第二电阻连接之间具有所述分压节点。
优选地，所述稳压网络用于产生所述稳压电压，包括：串联的第三电阻和稳压管，所述第三电阻的一端与所述输入端连接，所述稳压管的阳极接地，所述第三电阻与所述稳压管的阴极连接之间具有所述稳压网络的输出端。
优选地，所述稳压管的反向击穿电压大于所述预设值。
优选地，所述开关管包括N型沟道的场效应管。
本发明提供的电压适配电路，通过检测单元的比较器和开关管将输入电压的检测比较结果通过开关管的状态输出至适配单元，自动判断出输入电压与预设值的关系。开关管状态进而控制适配单元的继电器将输入端自适应地通过继电器选通输出与后端设备相对应的供电电压，使得后端设备始终工作在正常的电压范围，避免了因接入大于供电电压的电源后导致后端设备损坏，提高了后端设备的工作效率。上述电压适配电路适用于测试环境中，连接于电源和测试设备之间，保护了测试设备，并且测试设备始终工作在正常的电压范围，提高了测试操作的测试效率和安全性。
优选地，当输入端接入的输入电压大于预设值时，经由继电器选通输入端与降压转换器连接并通过输出端输出供电电压，其中降压转换器与输出端连接之间包括二极管，以防止输出端输出供电电压时对降压转换器反灌造成损坏，进而提高了电路稳定性。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的电压适配电路的示意图；
图2示出了根据本发明实施例的电压适配电路的应用示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1示出了根据本发明实施例的电压适配电路的示意图。
如图1所示，电压适配电路100包括检测单元110、开关管M1、适配单元120、输入端Vin、输出端Vout以及稳压器，输入端Vin例如接收外部电源提供的输入电压，输出端Vout连接后端设备用于向后端设备提供相对应的供电电压，稳压器连接输入端Vin将输入端的电压转换为第一电压V1用于向电路内部的部分元器件供电，第一电压V1例如为5V，稳压器例如可以是低压差线性稳压器(LDO)。
检测单元110根据预设比例将输入电压转换为分压电压，通过比较分压电压和稳压电压，根据比较结果获得控制信号。开关管M1用于提供电流路径，电流路径的导通和关断受控于检测单元110输出的控制信号。检测单元包括比较器C1、分压网络以及稳压网络。输入端Vin通过稳压网络的输出端连接比较器C1的正向输入端，通过分压网络的分压节点Q连接比较器C1的反向输入端，比较器C1的正向电源端连接稳压器以接收第一电压V1，比较器C1的反向电源端接地，比较器C1的输出端连接开关管M1的控制端控制开关管M1的状态，开关管M1的第一通路端连接适配单元，开关管M1的第二通路端接地。
具体地，稳压网络包括依次串联的第三电阻R3和稳压管D1，第三电阻R3的一端与输入端Vin连接，稳压管D1的阳极接地，第三电阻R3与稳压管D1的阴极连接之间具有稳压网络的输出端，用于输出输入端Vin的输入电压经稳压网络流出的稳压电压。分压网络包括依次串联的第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端与输入端Vin连接，第二电阻R2的一端接地，第一电阻R1和第二电阻R2连接之间具有分压节点Q，用于输出输入端Vin的电压经分压网络流出的分压电压值。
适配单元120电流路径串联并根据输入电压提供供电电压，包括继电器K、降压转换器，电压适配电路100的输入端Vin通过继电器K并分别直接连接输出端Vout或者经由降压转换器连接输出端Vout。继电器K包括第一至第五端口，第一端口A1连接稳压器以接收第一电压V1用于供电。第二端口C连接输入端Vin。第三端口A2连接开关管M1的第一通路端，用于根据检测单元120的比较结果生成的控制信号将输入端Vin经由继电器K的第二端口C连通至第四端口K1或者第五端口K2。第四端口K1经由降压转换器连接输出端Vout，第五端口K2直接连接输出端Vout。
具体地，第五端口K2例如通过导电线直接连接输出端Vout。降压转换器例如可以是降压型(BUCK)转换电路，优选地，在降压转换器与输出端Vout之间连接二极管D2，二极管D2的阳极连接降压转换器，二极管D2的阴极连接输出端Vout，用于防止输出端Vout输出供电电压时对降压转换器反灌造成损坏，进而提高了电路稳定性。
优选地，稳压网络与分压网络按照预设比例参数设置为，当输入端Vin的输入电压大于预设值时，稳压网络输出的稳压电压小于分压网络经由分压节点Q处输出的电压，比较器C1输出低电平，开关管M1提供的电流路径关断；当输入端Vin的输入电压小于等于预设值时，稳压网络输出的稳压电压大于分压网络经由分压节点Q处输出的电压，比较器C1输出高电平，开关管M1提供的电流路径导通，因此，稳压网络中的稳压管的反向击穿电压在一定范围内大于预设值，预设值例如可以为与电压适配电路连接的后端设备相对应地的供电电压值，开关管M1例如为N型MOS管。
优选地，继电器K设置为，当与第三端口A2连接的开关管导通时，第三端口A2处为低电平，第一端口A1和第三端口A3之间有压差并形成回路，第二端口C与第五端口K2连接，输入端Vin将输入电压值直接通过输出端Vout输出；当与第三端口A2连接的开关管关断时，第一端口A1和第三端口A3之间没有压差未形成回路，第二端口C保持与第四端口K1连接，输入端Vin的输入电压经由降压模块降压至供电电压值后再经由输出端Vout输出。
本实施例中，向后端设备输出的相对应的供电电压为12V时，通过DC/DC转换器向电压适配电路100的输入端Vin提供输入电压。此时稳压网络中的稳压管的反向击穿电压例如大于12V并且小于24V，预设值例如为12V，开关管M1例如为N型MOS管。当DC/DC转换器输出至电压适配电路100的输入端Vin的电压小于12V时，后端设备不工作也不会损坏；当DC/DC转换器输出至电压适配电路100的输入端Vin的电压等于12V时，电压适配电路100通过检测单元110导通开关管M1，进而继电器的第一端口A1和第二端口A2形成回路，通过电磁感应使继电器的磁体靠近吸附，进而第二端口C连接第五端口K2，输入端Vin通过继电器连通直接经由输出端Vout输出12V电压至后端设备，后端设备正常工作；当DC/DC转换器输出至电压适配电路100的输入端Vin的电压大于12V时，例如为24V等，电压适配电路100通过检测单元110导通断开开关管M1，进而继电器的第一端口A1和第二端口A2未形成回路，继电器K的磁体不吸附，进而第二端口C保持连接第四端口K1，输入端Vin通过继电器连通降压模块121将电压降压至12V后经由输出端Vout输出12V电压至后端设备，后端设备正常工作。
图2示出了根据本发明实施例的电压适配电路的应用示意图。
如图2所示，电压适配电路100在实际应用中，连接于电源与后端设备之间，用于将电源输出的外部电源电压自适应调节为与后端设备相适配的供电电压后输出至后端设备的控制回路，电压适配电路100的上述应用一般应用于测试环境中，连接在测试装置、设备或者测试信号源与供电电源之间，使测试设备始终工作在正常的电压范围，既保护了后端测试设备，又提高了测试工作的效率。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种电压适配电路，包括输入端和输出端，所述输入端接收输入电压，所述输出端连接后端设备用于提供相对应的供电电压，其特征在于，包括：
检测单元，根据预设比例将所述输入电压转换为分压电压，根据所述分压电压和稳压电压的比较结果获得控制信号；
开关管，用于提供电流路径，所述电流路径的导通和关断受控于所述控制信号；以及
适配单元，与所述电流路径串联并根据所述输入电压提供所述供电电压，
其中，当所述输入电压小于等于预设值时，所述控制信号导通所述电流路径，所述适配单元选择直接将所述输入电压作为所述供电电压输出，
当所述输入电压大于所述预设值时，所述控制信号关断所述电流路径，所述适配单元选择对所述输入电压降压以获得所述供电电压。
2.根据权利要求1所述的电压适配电路，其特征在于，所述适配单元包括：
降压转换器；以及
继电器，包括第一至第五端口，第一端口用于供电，第二端口连接所述输入端，第三端口连接所述开关管的通路端，第四端口经由所述降压转换器连接所述输出端，第五端口直接连接所述输出端，
其中，所述开关管导通所述电流路径，所述继电器的第二端口与第五端口连接，所述开关管关断所述电流路径，所述继电器的第二端口与第四端口连接。
3.根据权利要求2所述的电压适配电路，其特征在于，所述开关管的控制端连接所述检测单元以接收所述控制信号，第一通路端连接所述继电器的第三端口，第二通路端接地。
4.根据权利要求2所述的电压适配电路，其特征在于，所述适配单元还包括：
二极管，连接于所述降压转换器和所述输出端之间，所述二极管的阳极与所述降压转换器连接，阴极与所述输出端连接。
5.根据权利要求2所述的电压适配电路，其特征在于，所述电压适配电路还包括：
稳压器，连接所述输入端，用于将所述输入电压转换为第一电压，并将所述第一电压提供至所述继电器的第一端口，且所述检测单元的供电电压等于所述第一电压。
6.根据权利要求1所述的电压适配电路，其特征在于，所述检测单元包括：
稳压网络，提供所述稳压电压；
分压网络，根据所述预设比例将所述输入电压转换为所述分压电压；
比较器，所述比较器的正向输入端连接以接收所述稳压电压，所述比较器的反向输入端连接所述分压网络的分压节点以接收所述分压电压，
当所述输入电压小于等于预设值时，所述分压电压小于所述稳压电压，当所述输入电压大于所述预设值时，所述分压电压大于所述稳压电压。
7.根据权利要求6所述的电压适配电路，其特征在于，所述分压网络根据预设比例将所述输入电压转换为所述分压电压，包括：
串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述输入端连接，所述第二电阻的一端接地，所述第一电阻和第二电阻连接之间具有所述分压节点。
8.根据权利要求6所述的电压适配电路，其特征在于，所述稳压网络用于产生所述稳压电压，包括：
串联的第三电阻和稳压管，所述第三电阻的一端与所述输入端连接，所述稳压管的阳极接地，所述第三电阻与所述稳压管的阴极连接之间具有所述稳压网络的输出端。
9.根据权利要求8所述的电压适配电路，其特征在于，所述稳压管的反向击穿电压大于所述预设值。
10.根据权利要求1所述的电压适配电路，其特征在于，所述开关管包括N型沟道的场效应管。
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