CN110488958A - 电压输入电路、供电装置及触摸屏 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电压输入电路、供电装置及触摸屏。电压输入电路包括第一开关控制单元、第一开关单元、第二开关控制单元和第二开关单元；第一开关控制单元连接第一开关单元的控制端和电源，第一开关单元的输入端连接电源、输出端通过电压转换器连接被供电器件；第二开关控制单元连接第二开关单元的控制端和电源，第二开关单元的输入端连接电源、输出端连接被供电器件；第一开关控制单元在电源输出第一电压时控制第一开关单元断开，在电源输出第二电压时控制第一开关单元闭合；第二开关控制单元在电源输出第一电压时控制第二开关单元闭合，在电源输出第二电压时控制第二开关单元断开。采用本申请，可以拓宽被供电器件的使用范围。

Description

电压输入电路、供电装置及触摸屏

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别是涉及一种电压输入电路、供电装置及触摸屏。

背景技术

电子设备工作时都需要使用供电装置提供一定的工作电压，例如采用电源供电。一般来说，电子设备对工作电压的等级要求比较高，固定工作电压的电子设备只允许固定数值的电压输入，使用范围窄。例如，目前工业常用的触摸屏只能使用单一电压的电源，大大限制了工业触摸屏的使用条件，使得触摸屏的使用范围窄。

发明内容

基于此，有必要针对电子设备使用范围窄的问题，提供一种有助于拓宽使用范围的电压输入电路、供电装置及触摸屏。

一种电压输入电路，包括第一开关控制单元、第一开关单元、第二开关控制单元和第二开关单元，所述第一开关单元和所述第二开关单元均包括输入端、输出端和控制端；

所述第一开关控制单元连接所述第一开关单元的控制端和电源，所述第一开关单元的输入端连接所述电源，所述第一开关单元的输出端通过电压转换器连接被供电器件；所述第二开关控制单元连接所述第二开关单元的控制端和所述电源，所述第二开关单元的输入端连接所述电源，所述第二开关单元的输出端连接所述被供电器件；

所述第一开关控制单元在所述电源输出第一电压时控制所述第一开关单元断开，在所述电源输出第二电压时控制所述第一开关单元闭合，所述第一开关单元在闭合时输出的电压经过所述电压转换器进行转换后输出至所述被供电器件；所述第二开关控制单元在所述电源输出所述第一电压时控制所述第二开关单元闭合，在所述电源输出所述第二电压时控制所述第二开关单元断开，所述第二开关单元在闭合时将接入的电压输出至所述被供电器件。

一种供电装置，包括电源和上述的电压输入电路，所述电源连接所述电压输入电路。

一种触摸屏，包括屏体和上述的电压输入电路，所述电压输入电路连接所述屏体。

上述电压输入电路、供电装置及触摸屏，由第一开关控制单元控制第一个回路，路径为从电源到第一开关单元，第一开关单元输出的电压经过电压转换器转换后输出至被供电器件；由第二开关控制单元控制第二个回路，路径为从电源到第二开关单元，经过第二开关单元输出电压至被供电器件；在电源输出第一电压时，第二开关控制单元控制第二个回路导通、第一开关控制单元控制第一个回路断开，则由第二个回路给被供电器件供电，在电源输出第二电压时，由第一开关控制单元控制第一个回路导通、第二开关控制单元控制第二个回路断开，则由第一个回路输出电压、并经过电压转换器转换后输出给被供电器件供电。通过采用不同的回路，在电源输出的两种电压之间进行自动切换输入，使得能够根据电源电压的不同，自动选择不同回路的路径，最终给被供电器件供电；如此，可以兼容多路电压输入，具备宽电压输入特性，有助于降低被供电器件的使用要求，使得被供电器件不限于使用单一电压的电源，使用范围更宽。

附图说明

图1为一个实施例中电压输入电路的结构框图；

图2为一个实施例中电压输入电路的电路原理图；

图3为另一个实施例中电压输入电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参考图1，在一个实施例中，提供了一种电压输入电路，包括第一开关控制单元110、第一开关单元120、第二开关控制单元130和第二开关单元140，第一开关单元120和第二开关单元140均包括输入端、输出端和控制端。其中，第一开关控制单元110连接第一开关单元120的控制端和电源(图未示)，第一开关单元120的输入端连接电源，第一开关单元120的输出端通过电压转换器150连接被供电器件(图未示)。第二开关控制单元130连接第二开关单元140的控制端和电源，第二开关单元140的输入端连接电源，第二开关单元140的输出端连接被供电器件。具体地，可以是第一开关控制单元110、第一开关单元120的输入端、第二开关控制单元130、第二开关单元140的输入端通过同一个端口Input连接电源，也可以是第一开关控制单元110、第一开关单元120的输入端通过一个端口连接电源，第二开关控制单元130、第二开关单元140的输入端通过另一端端口连接电源。

第一开关控制单元110在电源输出第一电压时控制第一开关单元120断开，此时，第一开关单元120不输出电压；第一开关控制单元110在电源输出第二电压时控制第一开关单元120闭合，此时，第一开关单元120输出电压，且第一开关单元120在闭合时输出的电压经过电压转换器150进行转换后输出至被供电器件。第二开关控制单元130在电源输出第一电压时控制第二开关单元140闭合，此时，第二开关单元140将接入的电压输出至被供电器件；第二开关控制单元130在电源输出第二电压时控制第二开关单元140断开，此时，第二开关单元140不输出电压至被供电器件。

具体地，电压转换器150对接入的电压进行转换后的电压等于第二开关单元140输出至被供电器件的电压。例如，电压转换器150输入的电压等于第一开关单元120闭合时输出的电压，即基本等于第二电压，第二开关单元140输出至被供电器件的电压基本等于第一电压，电压转换器150将第二电压转换为电压值与第一电压的电压值相等的电压。如此，不论是通过第一开关单元120输出电压并经过电压转换器150转换后给被供电器件供电，还是通过第二开关单元140给被供电器件供电，供电的电压值大小是相同的，可以给被供电器件提供稳定的工作电压。具体地，第一电压的电压值等于被供电器件的工作电压的电压值，从而可以提供被供电器件要求的工作电压。具体地，第二电压的电压值大于第一电压的电压值，电压转换器150用于进行降压转换。

上述电压输入电路，由第一开关控制单元110控制第一个回路，路径为从电源到第一开关单元120，第一开关单元120输出的电压经过电压转换器150转换后输出至被供电器件；由第二开关控制单元130控制第二个回路，路径为从电源到第二开关单元140，经过第二开关单元140输出电压至被供电器件；在电源输出第一电压时，第二开关控制单元130控制第二个回路导通、第一开关控制单元110控制第一个回路断开，则由第二个回路给被供电器件供电，在电源输出第二电压时，由第一开关控制单元110控制第一个回路导通、第二开关控制单元130控制第二个回路断开，则由第一个回路输出电压、并经过电压转换器转换150后输出给被供电器件供电。通过采用不同的回路，在电源输出的两种电压之间进行自动切换输入，使得能够根据电源电压的不同，自动选择不同回路的路径，最终给被供电器件供电；如此，可以兼容多路电压输入，具备宽电压输入特性，有助于降低被供电器件的使用要求，使得被供电器件不限于使用单一电压的电源，使用范围更宽。

在其中一个实施例中，参考图2，第一开关控制单元110包括第一稳压二极管D1、第一电阻R1和第二电阻R2。第一电阻R1和第二电阻R2串联，且第一电阻R1和第二电阻R2的公共端连接第一开关单元120的控制端，第一电阻R1另一端连接第一稳压二极管D1的正极，第一稳压二极管D1的负极连接电源，第二电阻R2另一端接地。其中，第一电压的电压值小于第一稳压二极管D1的反向击穿电压，第二电压的电压值大于或等于第一稳压二极管D1的反向击穿电压。

在电源输出第一电压时，由于第一电压的电压值小于第一稳压二极管D1的反向击穿电压，第一稳压二极管D1截止，第一电阻R1和第二电阻R2的公共端无电压，此时第一开关单元120断开，第一开关单元120无输出，从而电压转换器150无输出。在电源输出第二电压时，第一稳压二极管D1被反向击穿，第一稳压二极管D1导通，从而第一电阻R1和第二电阻R2进行分压，第一电阻R1和第二电阻R2的公共端的电压输出至第一开关单元120的控制端，使第一开关单元120闭合，第一开关单元120输出电压至电压转换器150，电压转换器150将接入的电压转换后输出至被供电器件。通过采用第一稳压二极管D1、第一电阻R1和第二电阻R2，对第一开关单元120进行开关控制，结构简单易于实现。

在其中一个实施例中，请继续参考图2，第一开关单元120包括第一开关管Q1和第三电阻R3，第一开关管Q1的输入端作为第一开关单元120的输入端，用于连接电源，第一开关管Q1的控制端作为第一开关单元120的控制端，用于连接第一开关控制单元110，第一开关管Q1的输出端作为第一开关单元120的输出端，用于连接电压转换器150，且通过第三电阻R3接地。具体地，第一开关管Q1的控制端连接第一电阻R1和第二电阻R2的公共端。

以第一开关管Q1为MOS管(场效应晶体管)为例，在第一开关管Q1的Vgs＞Vtn时，第一开关管Q1导通，在第一开关管Q1的Vgs<Vtn时，第一开关管Q1截止；其中，Vgs为栅极g相对于源极s的电压，Vtn为MOS管的开启电压，由MOS管的型号决定。因此，只要第一开关控制单元110输出至第一开关管Q1的控制端的电压可以满足使第一开关管Q1的Vgs＞Vtn，即可使第一开关管Q1导通，从而第一开关单元120闭合。通过采用第一开关管Q1，在第一开关控制单元110的控制下进行导通和截止的切换，结构简单易于实现，而且采用第三电阻R3进行限流，保护第一开关管Q1。具体地，第三电阻R3可以根据第一开关管Q1所能承受的电流来选择阻值。

具体地，如图2所示，V1为第一开关管Q1输出至电压转换器150的电压；以第一电压的电压值为24V(伏特)、第二电压的电压值为48V为例，电源输出24V时，由于第一稳压二极管D1使第一开关控制单元110的电路处于断开状态，第一开关管Q1的Vgs＝0，第一开关管Q1处于断开状态，电压V1为0。电源输出48V时，由于第一稳压二极管D1使电路处于导通状态，通过第一电阻R1、第二电阻R2分压，使得第一开关管Q1的Vgs＝R2/(R1+R2)*48＞第一开关管Q1的Vtn，第一开关管Q1导通，V1≈48V。若被供电器件的工作电压为24V，电压转换器150对48V进行降压转换，可以输出24V电压至被供电器件。

在其中一个实施例中，第二开关控制单元130包括分压控制子单元和分压子单元，分压子单元包括输入端、输出端和控制端。分压控制子单元连接分压子单元的控制端和电源，分压子单元的输入端连接电源，分压子单元的输出端连接第二开关单元140的控制端。

分压控制子单元在电源输出第一电压时，控制分压子单元输出用于使第二开关单元140闭合的第一电平，此时，第二开关单元140输出电压至被供电器件。分压控制子单元在电源输出第二电压时，控制分压子单元输出用于使第二开关单元140断开的第二电平，此时，第二开关单元140无电压输出。如此，通过分压控制子单元控制分压子单元的电平，从而控制第二开关单元140的闭合和断开，控制方便。

在其中一个实施例中，参考图3，分压控制子单元131包括第二稳压二极管D2、第四电阻R8和第五电阻R9，第四电阻R8和第五电阻R9串联，且第四电阻R8和第五电阻R9的公共端连接分压子单元132的控制端，第四电阻R8另一端连接第二稳压二极管D2的正极，第二稳压二极管D2的负极连接电源，第五电阻R9另一端接地。其中，第一电压的电压值小于第二稳压二极管D2的反向击穿电压，第二电压的电压值大于或等于第二稳压二极管D2的反向击穿电压。

在电源输出第一电压时，由于第一电压的电压值小于第二稳压二极管D2的反向击穿电压，第二稳压二极管D2截止，第四电阻R8和第五电阻R9的公共端无电压，此时分压子单元132输出用于使第二开关单元140闭合的第一电平。在电源输出第二电压时，第二稳压二极管D2被反向击穿而导通，从而第四电阻R8和第五电阻R9进行分压，第四电阻R8和第五电阻R9的公共端的电压输出至分压子单元132的控制端，使分压子单元132输出用于使第二开关单元140断开的第二电平。通过采用第二稳压二极管D2、第四电阻R8和第五电阻R9，对分压子单元132的输出进行控制，结构简单易于实现。

具体地，第二稳压二极管D2与第一稳压二极管D1为同型号的稳压二极管，即第二稳压二极管D2的反向击穿电压等于第一稳压二极管D1的反向击穿电压。

在其中一个实施例中，请继续参考图3，分压子单元132包括第六电阻R4、第七电阻R6、第八电阻R5和第二开关管Q3。第六电阻R4和第七电阻R6串联，且第六电阻R4和第七电阻R6的公共端作为分压子单元132的输出端，用于连接第二开关单元140的控制端；第六电阻R4另一端作为分压子单元132的输入端，用于连接电源，第七电阻R6另一端接地。第二开关管Q3的控制端作为分压子单元132的控制端，用于连接分压控制子单元131，具体是连接第四电阻R8和第五电阻R9的公共端；第二开关管Q3的输入端通过第八电阻R5连接第六电阻R4和第七电阻R6的公共端，第二开关管Q3的输出端接地。

具体地，以第二开关管Q3为MOS管为例，在第二开关管Q3的Vgs＞Vtn时，第二开关管Q3导通，在第二开关管Q3的Vgs<Vtn时，第二开关管Q3截止。具体地，在电源输出第一电压时，分压控制子单元131使第二开关管Q3的Vgs<Vtn，具体是由于第二稳压二极管D2截止使第四电阻R8和第五电阻R9的公共端无电压，使得第二开关管Q3的Vgs<Vtn，从而第二开关管Q3截止；此时，第六电阻R4和第七电阻R6组成分压结构进行分压，第六电阻R4和第七电阻R6的公共端输出的第一电平使第二开关单元140闭合。具体地，第一电平的数值＝R6/(R4+R6)*第一电压的电压值。在电源输出第二电压时，分压控制子单元131使第二开关管Q3的Vgs＞Vtn，具体是由于第二稳压二极管D2导通，第四电阻R8和第五电阻R9的公共端输出的电压大于第二开关管Q3的Vtn，第二开关管Q3导通后的内阻几乎可以忽略不计，即第四电阻R8和第五电阻R9的公共端输出的电压等于第二开关管Q3的Vgs，那么第二开关管Q3的Vgs＞Vtn，从而第二开关管Q3导通；此时，第七电阻R6和第八电阻R5并联之后的结构与第六电阻R4分压，第六电阻R4和第七电阻R6的公共端输出的第二电平使第二开关单元140断开。具体地，第二电平的数值＝R0/(R0+R4)*第二电压的电压值，其中，R0为第八电阻R5和第七电阻R6并联后的电阻，R0＝R5R6/(R5+R6)。

通过采用第六电阻R4和第七电阻R6串联进行分压，由第二开关管Q3的导通或截止来控制第八电阻R5接入电路与第七电阻R6并联或不接入电路，从而调节分压子单元132输出至第二开关单元140的电平大小，进而控制第二开关单元140的闭合和断开，结构和控制逻辑简单。

在其中一个实施例中，第二开关单元140包括第三开关管Q2和第九电阻R7，第三开关管的输入端Q2作为第二开关单元140的输入端，用于连接电源，第三开关管Q2的控制端作为第二开关单元140的控制端，用于连接分压子单元132的输出端，具体是连接第六电阻R4和第七电阻R6的公共端；第三开关管Q2的输出端作为第二开关单元140的输出端，用于连接被供电器件，且通过第九电阻R7接地。

具体地，以第三开关管Q2为MOS管为例，在第三开关管Q2的Vgs＞Vtn时，第三开关管Q2导通，在第三开关管Q2的Vgs<Vtn时，第三开关管Q2截止。因此，只要分压子单元132输出的第一电平可以满足第三开关管Q2的Vgs＞Vtn，则可使第三开关管Q2导通，从而第二开关单元140闭合；分压子单元132输出的第二电平满足第三开关管Q2的Vgs<Vtn，即可使第三开关管Q2截止，从而第二开关单元140断开。通过采用第三开关管Q2，在分压子单元132的控制下进行导通和截止的切换，结构简单易于实现，而且采用第九电阻R7进行限流，保护第三开关管Q2。具体地，第九电阻R7可以根据第三开关管Q2所能承受的电流来选择阻值。

具体地，如图3所示，V2为第三开关管Q2输出至被供电器件的电压；以第一电压的电压值为24V、第二电压的电压值为48V为例，电源输出24V时，由于第二稳压二极管D2使分压控制子单元131的电路处于断开状态，第二开关管Q3的Vgs＝0，第二开关管Q3处于断开状态；此时，通过第六电阻R4、第七电阻R6分压，使第三开关管Q2的Vgs＝R6/(R4+R6)*24＞第三开关管Q2的Vtn，第三开关管Q2导通，V2≈24v。在电源输出48V时，由于第二稳压二极管D2导通，使分压控制子单元131的电路处于导通状态，第二开关管Q3的Vgs＝R9/(R8+R9)*48＞第二开关管Q3的Vtn，第二开关管Q3导通；此时，第八电阻R5与第七电阻R6是并联关系，设第八电阻R5与第七电阻R6并联后的电阻为R0，R0＝R5R6/(R5+R6)，第三开关管Q2的Vgs＝R0/(R0+R4)*48<第三开关管的Vtn，第三开关管Q2断开，V2＝0。

在其中一个实施例中，上述电压输入电路还可以包括电压转换器150，电压转换器150连接第一开关单元120和被供电器件。如此，电压输入电路可以具备电压转换功能，通过设置电压转换器150的电压转换，可使电压转换器150输出与第二开关单元140输出的电压相等的电压，从而在电源输入第一电压和第二电压时，经过电压输入电路给被供电器件供电的电压固定。

具体地，电压转换器150包括DC/DC转换芯片，DC/DC转换芯片连接第一开关单元120和被供电器件。采用DC/DC转换芯片可以有效地进行直流电压的大小转换。具体地，DC/DC转换芯片可以为降压芯片。

在一个实施例中，提供了一种供电装置，包括电源和前述的电压输入电路，电源连接电压输入电路。电压输入电路可以连接被供电器件，根据电源输出的不同电压选择不同的路径输出，给被供电器件供电。

上述供电装置，由于采用了前述电压输入电路，同理，有助于降低被供电器件的使用要求，使得被供电器件的使用范围更宽。

在一个实施例中，提供了一种触摸屏，包括屏体和前述的电压输入电路，电压输入电路连接屏体。电压输入电路可以连接电源，根据电源输出的不同电压选择不同的路径输出，给屏体供电。

上述触摸屏，由于采用了前述电压输入电路，同理，有助于降低触摸屏的使用要求，使得触摸屏不限于使用单一电压的电源，使用范围更宽。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电压输入电路，其特征在于，包括第一开关控制单元、第一开关单元、第二开关控制单元和第二开关单元，所述第一开关单元和所述第二开关单元均包括输入端、输出端和控制端；

所述第一开关控制单元连接所述第一开关单元的控制端和电源，所述第一开关单元的输入端连接所述电源，所述第一开关单元的输出端通过电压转换器连接被供电器件；所述第二开关控制单元连接所述第二开关单元的控制端和所述电源，所述第二开关单元的输入端连接所述电源，所述第二开关单元的输出端连接所述被供电器件；

所述第一开关控制单元在所述电源输出第一电压时控制所述第一开关单元断开，在所述电源输出第二电压时控制所述第一开关单元闭合，所述第一开关单元在闭合时输出的电压经过所述电压转换器进行转换后输出至所述被供电器件；所述第二开关控制单元在所述电源输出所述第一电压时控制所述第二开关单元闭合，在所述电源输出所述第二电压时控制所述第二开关单元断开，所述第二开关单元在闭合时将接入的电压输出至所述被供电器件。

2.根据权利要求1所述的电压输入电路，其特征在于，所述第一开关控制单元包括第一稳压二极管、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻串联，且所述第一电阻和所述第二电阻的公共端连接所述第一开关单元的控制端，所述第一电阻另一端连接所述第一稳压二极管的正极，所述第一稳压二极管的负极连接所述电源，所述第二电阻另一端接地；所述第一电压的电压值小于所述第一稳压二极管的反向击穿电压，所述第二电压的电压值大于或等于所述第一稳压二极管的反向击穿电压。

3.根据权利要求1所述的电压输入电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一开关管和第三电阻，所述第一开关管的输入端作为所述第一开关单元的输入端，所述第一开关管的控制端作为所述第一开关单元的控制端，所述第一开关管的输出端作为所述第一开关单元的输出端，且通过所述第三电阻接地。

4.根据权利要求1所述的电压输入电路，其特征在于，所述第二开关控制单元包括分压控制子单元和分压子单元，所述分压子单元包括输入端、输出端和控制端；所述分压控制子单元连接所述分压子单元的控制端和所述电源，所述分压子单元的输入端连接所述电源，所述分压子单元的输出端连接所述第二开关单元的控制端；

所述分压控制子单元在所述电源输出所述第一电压时，控制所述分压子单元输出用于使所述第二开关单元闭合的第一电平，在所述电源输出所述第二电压时，控制所述分压子单元输出用于使所述第二开关单元断开的第二电平。

5.根据权利要求4所述的电压输入电路，其特征在于，所述分压控制子单元包括第二稳压二极管、第四电阻和第五电阻，所述第四电阻和所述第五电阻串联，且所述第四电阻和所述第五电阻的公共端连接所述分压子单元的控制端，所述第四电阻另一端连接所述第二稳压二极管的正极，所述第二稳压二极管的负极连接所述电源，所述第五电阻另一端接地；所述第一电压的电压值小于所述第二稳压二极管的反向击穿电压，所述第二电压的电压值大于或等于所述第二稳压二极管的反向击穿电压。

6.根据权利要求5所述的电压输入电路，其特征在于，所述分压子单元包括第六电阻、第七电阻、第八电阻和第二开关管；

所述第六电阻和所述第七电阻串联，且所述第六电阻和所述第七电阻的公共端作为所述分压子单元的输出端，所述第六电阻另一端作为所述分压子单元的输入端，所述第七电阻另一端接地；所述第二开关管的控制端作为所述分压子单元的控制端，所述第二开关管的输入端通过所述第八电阻连接所述第六电阻和所述第七电阻的公共端，所述第二开关管的输出端接地。

7.根据权利要求4所述的电压输入电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第三开关管和第九电阻，所述第三开关管的输入端作为所述第二开关单元的输入端，所述第三开关管的控制端作为所述第二开关单元的控制端，所述第三开关管的输出端作为所述第二开关单元的输出端，且通过所述第九电阻接地。

8.根据权利要求1所述的电压输入电路，其特征在于，还包括所述电压转换器，所述电压转换器连接所述第一开关单元和所述被供电器件。

9.一种供电装置，其特征在于，包括电源和权利要求1-8中任意一项所述的电压输入电路，所述电源连接所述电压输入电路。

10.一种触摸屏，其特征在于，包括屏体和权利要求1-8中任意一项所述的电压输入电路，所述电压输入电路连接所述屏体。