CN114326913A - 一种输入电压范围可选择性输出的电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种输入电压范围可选择性输出的电路，输入电压Vi接n路电压范围选择电路，输入电压Vi被分成n段，电压范围选择电路1到n路的输出电压Vo依次为Vo1、Vo2…Von，通过电压范围选择电路的工作，使该电路输出电压或电流适合元器件或电路模块的要求，可以用于元器件、电路模块的防护，此外，还可以对对应供电电源模块，选择合适的电压范围，以保证对应模块的供电电源在合适的电压范围。
Description
技术领域
本发明涉及电子元器件、电路模块的防护电路领域，尤其涉及一种输入电压范围可选择性输出的电路，通过电压范围选择电路，将输入电压值选择性的输出至特定输出口，以适合不同的电子元器件或模块的工作电压、工作电流。
背景技术
常用电子元器件，比如稳压管、三极管、MOSFET(MOS管，金属氧化物半导体效晶体管)或一些电路模块，输入电压过大或电流过大，均会造成器件损坏，电路模块损坏。
发明型内容
为解决上述问题，本发明提供一种输入电压范围可选择性输出的电路，可以防止电子元器件的损坏、电路模块的损坏，此外，还可以对对应供电电源模块，选择合适的电压范围，以保证对应模块的供电电源在合适的电压范围，具体技术方案为：包括：电压范围选择电路，电压范围选择电路输入端接输入电压Vi、输出电压为Vo，所述电压范围选择电路包括：P沟道的MOS管Q1、MOS管Q5、MOS管Q6，N沟道的MOS管Q2，以及电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8；所述电阻R1和电阻R2串联，电阻R1连接在MOS管Q5的G极和S极之间，MOS管Q5的S极接输入电压Vi的正极，输入电压Vi经电阻R1、电阻R2分压，不同大小的输入电压Vi控制MOS管Q5的导通或截止状态，MOS管Q5导通时，G-S电压绝对值为：
设P沟道MOS管的导通阈值电压绝对值为Vth1，令：Vgs5＝Vth1；
MOS管Q5处于导通或截止状态，以控制MOS管Q1导通或截止，MOS管Q1处于导通状态时，输入电压Vi经串联的电阻R5和电阻R6分压，电阻R6和电阻R5共接点连接MOS管Q2的G极，MOS管Q2的S极接输入电压Vi的负极，且G极和S极之间连接电阻R5，不同大小的输入电压Vi控制MOS管Q2的导通或截止状态，MOS管Q2导通时，G-S的电压绝对值为：
设N沟道MOS管的导通阈值电压的绝对值为Vth2，令：Vgs2＝Vth2；
MOS管Q2处于导通或截止状态，以控制MOS管Q6的导通或截止，MOS管Q6的D极接防倒灌二极管D1输出到Vo，假设要求输出电压Vo的范围为Vi1到Vi2(Vi1小于Vi2)，则将Vi1带入Vgs2表达式，将Vi2带入Vgs5表达式，即可求出电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6。
进一步的，输入电压Vi接n路电压范围选择电路，输入电压Vi被分成n段，电压范围选择电路1到n路的输出电压Vo依次为Vo1、Vo2…Von，n路电压范围选择电路的输出端分别接电阻，n个电阻串联分压输出至负载，能够控制负载的电压或电流。
更进一步的，上述电路可用于对稳压管的防护，电压范围选择电路1输出端接电阻R11、电压范围选择电路2的输出端接电阻R12…电压范围选择电路n输出端接电阻R1n，电阻R11、电阻R12…R1n依次串联并与负载R1L串联，稳压管D11并联在负载R1L的两端，选择串联电阻的总阻值，使稳压管工作在合适的电流范围；
假设Vo1<Vo2<…<Von，稳压管D11的稳压值为VT，流经稳压管的电流ID11为：
Vox指Vo1、Vo2、…、Von中某一个，R1x指R11、R12、…、R1n的某一个，x大于等于1且小于等于n。
更进一步的，上述电路还可用于对MOS管的防护，电压范围选择电路1输出端接电阻R21、电压范围选择电路2的输出端接电阻R22…电压范围选择电路n输出端接电阻R2n，电阻R21、电阻R22…R2n依次串联，MOS管Q21的G极接电阻R21的另一端、S极与G极连接电阻R2s、D极接负载R2L，负载R2L的另一端为负载电压VCC，上述电路可以保证MOS管正常工作，防止过压损坏也避免达不到导通阈值；
假设Vo1<Vo2<…<Von，输出电压通过R2s的分压后，MOS管Q21导通时，G-S电压Vgs21表达式，即
Vox指Vo1、Vo2、…、Von种某一个，R2x指R21、R22、…、R2n中某一个，x大于等于1且小于等于n。
进一步的，输入电压Vi接n路电压范围选择电路，输入电压Vi被分成n段，电压范围选择电路1到n路的输出电压Vo依次为Vo1、Vo2…Von，n路电压范围选择电路的输出端分别接电路模块，通过输入电压Vi的范围选择输出相对应的电路模块：如给定Vi值范围为Vo1时，输出给电路模块1；给定Vi值范围为Vo2时，输出给电路模块2；…；给定Vi值范围为Von时，输出给电路模块n；给定Vi值在电压要求范围外，则无输出；上述电路用于对可当做电源，给各个电路模块提供合适的输入电压。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：此电路可以防止电子元器件的损坏、电路模块的损坏，此外，还可以对对应供电电源模块，选择合适的电压范围，以保证对应模块的供电电源在合适的电压范围。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为图1中电压范围选择电路的电路原理图；
图3为本发明用于保护元器件的一种原理图；
图4为本发明用于保护元器件的又一原理图；
图5为本发明用于电路模块防护的原理图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步说明。
图1所示，输入电压Vi接n路电压范围选择电路，输入电压Vi(范围为x0V—xnV)被分成n段，电压范围选择电路1到n路的输出电压Vo依次为Vo1(范围为x0V—x1V)、Vo2(范围为x1V—x2V)…Von(xn-1V—xnV)，通过电压范围选择电路的工作，使该电路输出电压或电流适合元器件或电路模块的要求，可以用于元器件、电路模块的防护。
图2所示，电压范围选择电路包括：P沟道的MOS管Q1、MOS管Q5、MOS管Q6，N沟道的MOS管Q2，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8；电阻R1连接在MOS管Q5的G极和S极之间，MOS管Q5的S极接输入电压Vi的正极、D极经过电阻R3接输入电压Vi负极，电阻R1和电阻R2串联，电阻R2的另一端接输入电压Vi负极，根据输入电压Vi的大小，由电阻R1、电阻R2分压后，可使MOS管Q5处于导通或截止状态，MOS管Q5导通时，G-S电压绝对值为：
设P沟道MOS管的导通阈值电压绝对值为Vth1，令：Vgs5＝Vth1；
MOS管Q5用于驱动MOS管Q1的通断，通过MOS管Q1来实现电阻R5、电阻R6接通输入电压Vi，根据输入电压Vi的大小，由电阻R5、电阻R6分压后，可使MOS管Q2处于导通或截止状态：MOS管Q1的S极与MOS管Q5的S极相连、MOS管Q1的G极与MOS管Q5的D极之间连接电阻R4、MOS管Q1的D极与MOS管Q2的G极之间连接电阻R6，MOS管Q1的D极与MOS管Q2的D极之间连接电阻R7；电阻R5与电阻R6串联连接，MOS管Q2的G极连接在两个电阻的共接点上，且电阻R5连接在MOS管Q2的G极与输入电压Vi负极之间，MOS管Q2的S极接输入电压Vi的负极，MOS管Q2导通时，G-S的电压绝对值为：
设N沟道MOS管的导通阈值电压的绝对值为Vth2，令：Vgs2＝Vth2；
MOS管Q2处于导通或截止状态，以控制MOS管Q6导通或截止：MOS管Q6的G极与MOS管Q2的S极之间连接电阻R8，MOS管Q6的S极与MOS管Q1的D极连接，MOS管Q6的D极连接防倒灌二极管D1并输出到输出电压Vo的正极，输出电压Vo的负极和输入电压Vi的负极接地，假设要求输出电压Vo的范围为Vi1到Vi2(Vi1小于Vi2)，则将Vi1带入Vgs2表达式，将Vi2带入Vgs5表达式，即可求出电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6。
通过图2所示的电压范围选择电路，能使图1所示的电路输出合适的电压或电流，如下：
实施例1：
图3所示为用于稳压管的防护，电压范围选择电路1输出端接电阻R11、电压范围选择电路2的输出端接电阻R12…电压范围选择电路n输出端接电阻R1n，电阻R11、电阻R12…R1n依次串联并与负载R1L串联，稳压管D11并联在负载R1L的两端。
通过配置电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6，使电压范围选择电路1选择电压段Vo1；电压范围选择电路2选择电压段Vo2；…；电压范围选择电路n选择电压段Von；假设Vo1<Vo2<…<Von，稳压管D11的稳压值为VT，流经稳压管的电流ID11为：
Vox指Vo1、Vo2、…、Von中某一个，R1x指R11、R12、…、R1n的某一个，x大于等于1且小于等于n。
根据表达式选择合适的R11+R12…+R1x，使稳压管工作在合适的电流范围，综上，电路可以防止电流过小，不能正常工作，也可以防止电流过大，损坏稳压管。
实施例2：
图4所示为用于MOS管的防护，电压范围选择电路1输出端接电阻R21、电压范围选择电路2的输出端接电阻R22…电压范围选择电路n输出端接电阻R2n，电阻R21、电阻R22…R2n依次串联，MOS管Q21的G极接电阻R21的另一端、S极与G极连接电阻R2s、D极接负载R2L，负载R2L的另一端为负载电压VCC。
通过配置电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6，使电压范围选择电路1选择电压段Vo1；电压范围选择电路2选择电压段Vo2；…；电压范围选择电路n选择电压段Von；假设Vo1<Vo2<…<Von，输出电压通过R2s的分压后，MOS管Q21导通时，G-S电压Vgs21表达式，即
Vox指Vo1、Vo2、…、Von种某一个，R2x指R21、R22、…、R2n中某一个，x大于等于1且小于等于n。
选择合适的R21+R22+…+R2x，使Vgs21在MOS管正常工作的范围。
综上，电路可以保证MOS管正常工作，防止MOS管达不到导通阈值，也可以防止MOS管过压导致损坏。
实施例3：
图5所示的电路原理图，目的是将某一范围电压值，输出给合适的模块电路，以保证其正常工作。
输入电压Vi接n路电压范围选择电路，输入电压Vi被分成n段，电压范围选择电路1到n路的输出电压Vo依次为Vo1、Vo2…Von，n路电压范围选择电路的输出端分别接电路模块。
设：电路模块1可工作的电压范围为Vo1(x0V—x1V)；
电路模块2可工作的电压Vo2(x1V—x2V)；…；
电路模块n可工作的电压Von(xn-1V—xnV)；
则，通过配置电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6，使：
给定Vi值范围为Vo1时，输出给电路模块1；
给定Vi值范围为Vo2时，输出给电路模块2；…；
给定Vi值范围为Von时，输出给电路模块n；
给定Vi值在电压要求范围外，则无输出。
此时，保证了将输入的电压值，适当的给特定模块的功能，以保证各电路模块工作在合适的输入电压范围。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种输入电压范围可选择性输出的电路，包括：电压范围选择电路，电压范围选择电路输入端接输入电压Vi、输出电压为Vo，其特征在于，所述电压范围选择电路包括：P沟道的MOS管Q1、MOS管Q5、MOS管Q6，N沟道的MOS管Q2，以及电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，所述电阻R1和电阻R2串联，电阻R1连接在MOS管Q5的G极和S极之间，MOS管Q5的S极接输入电压Vi的正极，输入电压Vi经电阻R1、电阻R2分压，不同大小的输入电压Vi控制MOS管Q5的导通或截止状态，MOS管Q5导通时，G-S电压绝对值为：
设P沟道MOS管的导通阈值电压绝对值为Vth1，令：Vgs5＝Vth1；
MOS管Q5处于导通或截止状态，以控制MOS管Q1导通或截止，MOS管Q1处于导通状态时，输入电压Vi经串联的电阻R5和电阻R6分压，电阻R6和电阻R5共接点连接MOS管Q2的G极，MOS管Q2的S极接输入电压Vi的负极，且G极和S极之间连接电阻R5，不同大小的输入电压Vi控制MOS管Q2的导通或截止状态，MOS管Q2导通时，G-S的电压绝对值为：
设N沟道MOS管的导通阈值电压的绝对值为Vth2，令：Vgs2＝Vth2；
MOS管Q2处于导通或截止状态，以控制MOS管Q6的导通或截止，MOS管Q6的D极接防倒灌二极管D1输出到输出电压Vo，假设要求输出电压Vo的范围为Vi1到Vi2(Vi1小于Vi2)，则将Vi1带入Vgs2表达式，将Vi2带入Vgs5表达式，即可求出电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6。
2.根据权利要求1所述的一种输入电压范围可选择性输出的电路，其特征在于：输入电压Vi接n路电压范围选择电路，输入电压Vi被分成n段，电压范围选择电路1到n路的输出电压Vo依次为Vo1、Vo2…Von，n路电压范围选择电路的输出端分别接电阻，n个电阻串联分压输出至负载。
3.根据权利要求2所述的一种输入电压范围可选择性输出的电路，其特征在于：电压范围选择电路1输出端接电阻R11、电压范围选择电路2的输出端接电阻R12…电压范围选择电路n输出端接电阻R1n，电阻R11、电阻R12…R1n依次串联并与负载R1L串联，稳压管D11并联在负载R1L的两端；
假设Vo1<Vo2<…<Von，稳压管D11的稳压值为VT，流经稳压管的电流ID11为：
Vox指Vo1、Vo2、…、Von中某一个，R1x指R11、R12、…、R1n的某一个，x大于等于1且小于等于n。
4.根据权利要求2所述的一种输入电压范围可选择性输出的电路，其特征在于：电压范围选择电路1输出端接电阻R21、电压范围选择电路2的输出端接电阻R22…电压范围选择电路n输出端接电阻R2n，电阻R21、电阻R22…R2n依次串联，MOS管Q21的G极接电阻R21的另一端、S极与G极连接电阻R2s、D极接负载R2L，负载R2L的另一端为负载电压VCC；
假设Vo1<Vo2<…<Von，输出电压通过R2s的分压后，MOS管Q21导通时，G-S电压Vgs21表达式，即
Vox指Vo1、Vo2、…、Von种某一个，R2x指R21、R22、…、R2n中某一个，x大于等于1且小于等于n。
5.根据权利要求1所述的一种输入电压范围可选择性输出的电路，其特征在于：输入电压Vi接n路电压范围选择电路，输入电压Vi被分成n段，电压范围选择电路1到n路的输出电压Vo依次为Vo1、Vo2…Von，n路电压范围选择电路的输出端分别接电路模块，通过输入电压Vi的范围选择输出相对应的电路模块。
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