CN110445374A - 电压带通致能电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电压带通致能电路，该致能电路包括一第一检测控制器，具有一第一输入端耦接一第一输入电压和一第一输出端；一第二检测控制器，具有一第二输入端耦接该第一输入电压和一第二输出端；其中该第二输入端还耦接该第一输出端；一致能开关，具有一控制端耦接该第二输出端、一第三输入端耦接一第二输入电压，和一第三输出端；其中，当该第一输入电压处于一第一设定电压和一第二设定电压的范围内时，该致能电路通过该第二输出端耦接至一接地，驱动该致能开关导通以从该第三输出端输出通过该第二输入电压而提供的一致能信号。

Description

电压带通致能电路
技术领域
本发明涉及致能电路，特别涉及一电压带通致能电路，当该致能电路所监测的一输入电压落在一特定电压范围内时，该致能电路可输出一致能信号给所要致能的电路或装置。
背景技术
市面上常看到的电子装置(或元件)都有各自的电源输入引脚以及致能(enable)引脚，大部分的电子装置都会被设计在该电源输入引脚所接收的电源稳定时或是所接收的电压达到一定的电平时，再将该电子装置致能。因为供应至电源输入引脚上的电源电压未达到稳定或未达到一定的电平时就对该电子装置致能，可能会造成该电子装置有异常的动作或甚至损坏。
有一些特殊的电源转换电路的应用，例如一系统的输入电压范围为5V到20V，而该系统内有一升压转换器(Boost Converter)，可将该输入电压由5V升至12V。但对该升压转换器而言，其输入电压都低于其输出电压。换句话说，若该升压转换器的输入电压大于12V时，则可将该升压转换器除能(disable)，并且直接将该升压转换器的该输入电压(大于12V)直接供给与其相耦接的后级装置或系统。如此一来可以更提升整个系统的转换效率，改善系统电源的稳定度。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一致能电路，当输入电源大于一致能电压时才对一电路致能；当输入电源大于一除能电压时，则要对该电路做除能，其中该除能电压大于该致能电压。本发明提出一可调整的第一设定电压VL(即该致能电压)和一第二设定电压VH(即该除能电压)的电路架构，以送出一致能或除能信号给该电路。
依据本发明一实施例的致能电路，包括一第一检测控制器，具有一第一输入端耦接一第一输入电压和一第一输出端；其中，当检测到该第一输入电压不大于一第一设定电压时，将该第一输出端与接地连接；当该第一输入电压大于该第一设定电压时，将该第一输出端与该接地断开；一第二检测控制器，具有一第二输入端耦接该第一输入电压和一第二输出端；其中该第二输入端还耦接该第一输出端，且当检测到该第一输入电压不大于一第二设定电压时，将第二输出端与该接地连接；当该第一输入电压大于该第二设定电压时，该第二输出端与该接地断开；该第二设定电压大于该第一设定电压。一致能开关，具有一控制端耦接该第二输出端、一第三输入端耦接一第二输入电压，和一第三输出端；其中，当该第一输入电压处于该第一和该第二设定电压的范围内时，该致能电路通过该第二输出端耦接至该接地，驱动该致能开关导通以从该第三输出端输出通过该第二输入电压而提供的一致能信号。
如上所述的致能电路，其中该第一输入电压由一第一输入电源所提供，该第一输入电源启动后，在该第一输入电压从该第一设定电压上升至该第二设定电压的期间，该致能电路输出该致能信号。
如上所述的致能电路，还包括一至多个电压箝制装置，耦接于该第一检测控制器的该第一输入端、该第二检测控制器的该第二输入端，或该致能开关的该第三输入端与该接地之间，以将该第一输入电压，或该第二输入电压箝制在该第一检测控制器或该第二检测控制器的额定电压之内。
依据本发明一实施例的电源切换系统，包括权利要求书1所述的致能电路，接收该第一输入电压，当该第一输入电压处于该第一和该第二设定电压的范围内时，从该第三输出端输出该致能信号；一双切开关，具有一输入端、一输出控制端、一第四输出端和一第五输出端；该输入端接收该第一输入电压，且该输出控制端耦接该致能电路的该第三输出端，且当接收到该致能信号时该双切开关将该输入端连接至该第四输出端，否则该双切开关将该输入端连接至该第五输出端；以及一直流-直流升压转换器，耦接该双切开关的该第四输出端，当接收到该致能电路输出的该致能信号时，该直流-直流升压转换器将接收自该第四输出端的该第一输入电压进行升压转换。
附图说明
图1为本公开实施例的致能电路示意图；
图2A为本公开实施例图1的第一检测控制器的内部电路示意图；
图2B为本公开实施例图1的第二检测控制器的内部电路示意图；
图3为本公开实施例图1的第三输出端的电压与第一、第二输入电压的关系图；
图4为本公开另一实施例的致能电路示意图；
图5为本公开实施例图4的第三输出端的电压与电压VIN的关系图；
图6为本公开实施例图1的致能电路应用于一电源切换系统的电路方块图。
【符号说明】
100～致能电路
102～第一检测控制器
104～第二检测控制器
106～致能开关
200、204～电压比较器
202～第一开关
206～第二开关
500～电源切换系统
502～双切开关
504～直流-直流升压转换器
具体实施方式
图1为本公开实施例的致能电路示意图。如图1所示，致能电路100包括一第一检测控制器102、一第二检测控制器104、一致能开关106、多个分压电阻(R1-R6)，以及可选择性地设置的一至多个箝制装置。在此，例如是采用三个齐纳二极管(D1-D3)作为箝制装置。第一检测控制器102，具有耦接一第一输入电压(VA)的一第一输入端IN1和一第一输出端OUT1；第二检测控制器104，具有耦接该第一输入电压(VA)的一第二输入端IN2、和一第二输出端OUT2，其中该第二输入端IN2还耦接该第一输出端OUT1；致能开关106，具有一控制端TC耦接该第二输出端OUT2、一第三输入端IN3耦接一第二输入电压(VB)，和一第三输出端OUT3。
当第一检测控制器102通过分压电阻R1、R2检测到该第一输入电压(VA)不大于一第一设定电压(VL)时，将该第一输出端OUT1接地连接；当该第一输入电压(VA)大于该第一设定电压(VL)时，将该第一输出端OUT1与该接地断开。当第二检测控制器104通过分压电阻R3、R4检测到该第一输入电压(VA)不大于一第二设定电压(VH)时，将第二输出端OUT2与该接地连接；当该第一输入电压(VA)大于该第二设定电压(VH)时，该第二输出端OUT2与该接地断开。需注意的是该第二设定电压(VH)大于该第一设定电压(VL)。当该第一输入电压(VA)处于该第一和该第二设定电压(VL和VH)的范围内时，该致能电路通过该第二输出端OUT2耦接至该接地，驱动致能开关106导通以从该第三输出端OUT3输出通过该第二输入电压(VB)而提供的一致能信号。
图2A为本公开实施例图1的第一检测控制器的内部电路示意图；更详细地说，第一检测控制器102的内部结构，如图2A所示，可包括一电压比较器200，以及一第一开关202。第一检测控制器102内部的该电压比较器接收该第一输入电压(VA)经过分压电阻R1、R2分压后的电压V1，并且与该第一设定电压(VL)成特别比例(在此例中为R2/R1+R2)的一第一参考电压(Vref1)做比较，当电压V1不大于该第一参考电压(Vref1)时，表示该第一输入电压(VA)不大于该第一设定电压(VL)，则第一检测控制器102内部的第一开关202，使得第一检测控制器102的该第一输出端OUT1与接地相连接。当电压V1大于该第一参考电压(Vref1)时，亦即该第一输入电压(VA)大于该第一设定电压(VL)时，第一检测控制器102内部的该第一开关202，使得第一检测控制器102的该第一输出端OUT1与接地断开。此时，该第一输出端OUT1的电压(V2)为第一输入电压VA通过分压电阻R3、R4分压后的电压。
第二检测控制器104与第一检测控制器102有相同的内部结构。如图2B所示，第二检测控制器104内部的电压比较器204接收该第一输入电压(VA)经过分压电阻R3、R4分压后的电压V2，并且与该第二设定电压(VH)成特别比例(在此例中为R4/R3+R4)的一第二参考电压(Vref2)做比较，当电压V2不大于该第二参考电压(Vref2)时，表示该第一输入电压(VA)不大于该第二设定电压(VH)，则第二检测控制器104内部的该第二开关206，使得第二检测控制器104的该第二输出端OUT2与接地相连接。当电压V2大于该第二参考电压(Vref2)时，亦即该第一输入电压(VA)大于该第二设定电压(VH)时，第二检测控制器104内部的第二开关206，使得第二检测控制器104的该第二输出端OUT2与接地断开。
致能开关106具有一控制端TC耦接第二检测控制器104的该第二输出端OUT2，一第三输入端IN3耦接一第二输入电压(VB)，以及一第三输出端OUT3。在此，致能开关106为一PMOS晶体管，其栅极作为控制端TC、源极作为第三输入端IN3、漏极作为第三输出端OUT3。当第一输入电压(VA)大于该第一设定电压(VL)时，亦即电压V1大于该第一参考电压(Vref1)时，第一检测控制器102将该第一输出端OUT1与接地断开，因此该第一输出端OUT1的电压V2为通过电阻R3、R4将该第一输入电压VA分压而得到。在该第一输入电压VA并未大于该第二设定电压VH时，亦即电压V2不大于该第二参考电压(Vref2)时，第二检测控制器104将该第二输出端OUT2与接地相连接。此时，由于该第二输出端OUT2的电压为0V(接地)，电阻R6的两端的电压会对PMOS晶体管(致能开关106)的栅极(gate)与源极(source)以负电压(-V3)进行偏压，使得PMOS晶体管导通，因此该第三输出端OUT3会将该第三输入端IN3的电压V3输出以作为致能信号给后级相耦接的电路或装置。其中，电压V3是通过电阻R5、R6将第二输入电压VB分压而得到。
当该第一输入电压VA大于该第二设定电压VH时，亦即电压V2大于该第二参考电压(Vref2)时，第二检测控制器104将该第二输出端OUT2与接地断开，因此电阻R6的两端的电压无法提供对PMOS晶体管(致能开关106)的栅极(gate)与源极(source)偏压，PMOS晶体管不会导通，第三输入端IN3的电压V3无法从第3输出端OUT3输出以作为致能信号。
图3为本公开实施例图1的第三输出端OUT3的电压(VC)与第一输入电压(VA)的关系图。在本实施例中，依据图1的电路图，第一输入电压为VA，第二输入电压为VB，依据分压定理，则电压V1、V2与该等分压电阻(R1-R4)的关系如下：
V1＝VA×R2/(R1+R2)
V2＝VA×R4/(R3+R4)
当第二检测控制器104的该第二输出端与接地相耦接时，则电压V3与该等分压电阻(R5、R6)的关系如下：
V3＝VB×R6/(R5+R6)
第一检测控制器102的该第一设定电压(VL)，以及第二检测控制器104的该第二设定电压(VH)，与第一参考电压Vref1、第二参考电压Vref2的关系如下：
VL＝Vref1×(1+R1/R2)
VH＝Vref2×(1+R3/R4)
因此，藉由调整、或设定第一检测控制器102和第二检测控制器104内的参考电压Vref1、Vref2，和/或调整、设定电阻R1～R4的值，即可以设定该第一设定电压VL和该第二设定电压VH。藉此，可以使本发明实施例的致能电路100达到可以在第一输入电压在该第一设定电压VL和该第二设定电压VH范围时输出致能信号。所以，本发明实施例的致能电路100运作为电压带通(voltage band-pass)致能电路，亦即在第一设定电压VL和该第二设定电压VH的电压带范围内才发出致能信号。
如图3所示，在致能电路100所在的电路装置或系统开机时，随着由一输入电源(图1未图示)提供的第一输入电压(VA)从0V逐渐增加，电压V1也依据上述关系式做线性增加。当电压V1不大于该第一参考电压(Vref1)时，即第一输入电压(VA)不大于第一设定电压(VL)，此时第一检测控制器102将该第一输出端OUT1与接地相连接，因此第一检测控制器102的该第一输出端OUT1的电压为0V，电压V2也为0V。当电压V1大于该第一参考电压(Vref1)时，即第一输入电压(VA)大于第一设定电压(VL)，此时第一检测控制器102将该第一输出端OUT1与接地断开，因此第一输出端OUT1的电压V2从原本接地的0V变成成VA×R4/R3+R4。随后，电压V2也随着第一输入电压(VA)的增加而线性增加，当第二输入端IN2(亦即第一输出端OUT1)的电压V2不大于该第二参考电压(Vref2)时，即第一输入电压(VA)不大于第二设定电压(VH)，此时第二检测控制器104将该第二输出端OUT2与接地相连接，致能开关106因而导通，电压V3通过致能开关106而从第三输出端OUT3输出，因而提供一致能信号(电压VC)给后级相耦接的电路或装置。当第一电压VA大于该第二设定电压(VH)时，亦即该第二输入端IN2的电压V2大于该第二参考电压Vref2时，此时第二检测控制器104将该第二输出端OUT2与接地断开，因此致能开关106不导通，致能开关106的该第三输出端OUT3的电压变为0V，而停止输出该致能信号。需注意，在此实例中，第二输入电压VB可以是直接由一第二输入电源直接提供的电压，或是由该第二输入电源经过稳压装置后所提供的电压。因此，前述装置或系统开启之后，在第一输入电压VA上升至该第一设定电压VL和该第二设定电压VH的范围时，该第二输入电压VB可以是持续上升的或是固定的；在此实施例假设第二输入电压VB在此期间是固定的，因此图2中致能电路100所输出的致能信号的电压VC为固定。
图4为本公开另一实施例的致能电路400示意图。图4与图1的差异在于，图4的第一输入电压端与第二输入端相偶接，因此图1的致能电路100的第一输入电压(VA)与第二输入电压(VB)，在图4的致能电路400是相等的电压VIN。除此之外，图4的致能电路400的动作与图1的致能电路100相同，在此不再予以赘述。图5为本公开实施例图3的第三输出端的电压(VC)与电压VIN的关系图。如图5所示，由于将第二输入电压(VB)与第一输入电压(VA)相耦接的缘故，当该电压VIN落在该第一设定电压(VL)以及该第二设定电压(VH)之间的范围时，此时第三输出端(OUT3)的电压VC也会随着该电压VIN的增加而呈现线性增加，使得图5与图3的第三输出端OUT3的电压VC有着不相同的对应线图。
图1与图4的齐纳二极管D1、D2、D3可以箝制电压V1、V2、V3，而保护第一检测控器102及第二检测控制器104不会因过高输入电压发生损毁。
图6为本公开实施例图1的致能电路100应用于一电源切换系统的电路方块图。如图6所示，电源切换系统500包括一致能电路100、一双切开关502，以及一直流-直流升压转换器504。如前述图1与相关内容所述，致能电路100接收该第一输入电压(VA)，当该第一输入电压(VA)在上述第一设定电压VL与上述第二设定电压VH的范围内时，决定输出该致能信号(即由图1的第三输出端OUT3所输出的电压VC)。双切开关502，具有一第四输入端IN4接收该第一输入电压(VA)、一第四输出端OUT4、一第五输出端OUT5，以及一第一控制端TC1接收该致能信号；当该致能信号为逻辑高电平时，双切开关502将该第四输入端IN4与该第四输出端OUT4相耦接；当该致能信号为逻辑低电平时，双切开关502将该第四输入端IN4与该第五输出端OUT5相耦接。值得注意的是，双切开关502在运作后的预设切换位置为将第四输入端IN4与第五输出端OUT5相耦接。换句话说，在双切开关502的第一控制端TC1没有接收到该致能信号时，双切开关502的第四输入端IN4与其第五输出端OUT5相耦接，因而将第一输入电压(VA)导通至双切开关502的该第五输出端OUT5。
直流-直流升压转换器504，具有一第五输入端IN5与双切开关502的该第四输出端OUT4相耦接，以及一第二控制端TC2接收该致能信号；当该致能信号为逻辑高电平时，直流-直流升压转换器504被致能而运作，且通过双切开关502以接收该第一输入电压(VA)，并且将该第一输入电压(VA)升压至一特定电压(VD)，其中该特定电压(VD)大于该第一输入电压(VA)；当该致能信号为逻辑低电平时，则将直流-直流升压转换器504去能。
本发明所公开的该致能电路，可运用于具有多重电源输入的电子装置。举例来说，屏幕可拆式笔记型计算机具有底板及可拆式屏幕两部分。一般来说，该底板的工作电压为5V，但可拆式屏幕的工作电压为12V，因此需要通过底板内的一直流-直流升压转换器(例如图5的504)，将电压5V升压为12V，以供应该可拆式屏幕所需的电源。但是当该屏幕可拆式笔记型计算机接上一外部电源，对该笔记型计算机的电池充电时，该外部电源的电压为20V，此时应该将该直流-直流升压转换器504去能(disable)，该可拆式屏幕可直接利用20V的电源(如图5双切开关502在低逻辑电平下，双切开关502通过第五输出端OUT5而将该第一输入电压(VA)输出)，并经降压后来执行运作。此时，可应用本发明所公开的该致能电路100，将第一设定电压(VL)设为5V，第二设定电压(VH)设为12V。在该屏幕可拆式笔电由该外部电源供电的情况下(20V)，因为输入电压20V大于第二设定电压(VH)的12V，因此该致能电路100可将该直流-直流升压转换器504去能(disable)，以达到省电的目的，并改善系统的稳定度。
虽然本发明的实施例如上述所描述，我们应该明白上述所呈现的只是范例，而不是限制。依据本实施例上述示范实施例的许多改变是可以在没有违反发明精神及范围下被执行。因此，本发明的广度及范围不该被上述所描述的实施例所限制。更确切地说，本发明的范围应该要以权利要求书及其相等物来定义。

Claims (4)

1.一种致能电路，包括：
第一检测控制器，具有第一输入端耦接第一输入电压和第一输出端；其中，当检测到该第一输入电压不大于第一设定电压时，将该第一输出端与接地连接；当该第一输入电压大于该第一设定电压时，将该第一输出端与该接地断开；
第二检测控制器，具有第二输入端耦接该第一输入电压和第二输出端；其中该第二输入端还耦接该第一输出端，且当检测到该第一输入电压不大于第二设定电压时，将第二输出端与该接地连接；当该第一输入电压大于该第二设定电压时，该第二输出端与该接地断开；该第二设定电压大于该第一设定电压；以及
致能开关，具有控制端耦接该第二输出端、第三输入端耦接第二输入电压，和第三输出端；
其中，当该第一输入电压处于该第一和该第二设定电压的范围内时，该致能电路通过该第二输出端耦接至该接地，驱动该致能开关导通以从该第三输出端输出通过该第二输入电压而提供的致能信号。
2.如权利要求1所述的致能电路，其中该第一输入电压由第一输入电源提供，该第一输入电源启动后，在该第一输入电压从该第一设定电压上升至该第二设定电压的期间，该致能电路输出该致能信号。
3.如权利要求1所述的致能电路，还包括至多个电压箝制装置，耦接于该第一检测控制器的该第一输入端、该第二检测控制器的该第二输入端，或该致能开关的该第三输入端与该接地之间，以将该第一输入电压，或该第二输入电压箝制在该第一检测控制器或该第二检测控制器的额定电压之内。
4.一种电源切换系统，包括：
如权利要求1所述的致能电路，接收该第一输入电压，当该第一输入电压处于该第一和该第二设定电压的范围内时，从该第三输出端输出该致能信号；
双切开关，具有输入端、输出控制端、第四输出端和第五输出端；该输入端接收该第一输入电压，且该输出控制端耦接该致能电路的该第三输出端，且当接收到该致能信号时该双切开关将该输入端连接至该第四输出端，否则该双切开关将该输入端连接至该第五输出端；以及
直流-直流升压转换器，耦接该双切开关的该第四输出端，当接收到该致能电路输出的该致能信号时，该直流-直流升压转换器将接收自该第四输出端的该第一输入电压进行升压转换。
CN201810494329.6A 2018-05-03 2018-05-22 电压带通致能电路 Active CN110445374B (zh)

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