CN201994695U

CN201994695U - 一种供电电路

Info

Publication number: CN201994695U
Application number: CN2011200499596U
Authority: CN
Inventors: 符昌述; 冯超; 陈超祖; 黄笛郝
Original assignee: Hytera Communications Corp Ltd
Current assignee: Hytera Communications Corp Ltd
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2021-02-28

Abstract

本实用新型涉及一种供电电路，该供电电路包括电池和接口，还包括工作在电压伴随模式的低压差线性稳压器，低压差线性稳压器的输入端连接电池，低压差线性稳压器的输出端连接接口。该供电电路还包括肖特基二极管，肖特基二极管的阳极连接低压差线性稳压器的使能端，肖特基二极管的阴极连接接口。实施本实用新型的技术方案，由于低压差线性稳压器工作在伴随模式，低压差线性稳压器的压降很小，基本实现了满幅输出，并且低压差线性稳压器自身的功耗很低，提高了电池及电源的效率；还实现并提高了短路自恢复保护的响应速度，且方案简单、成本低；还可实现全面保护的功能。

Description

一种供电电路

技术领域

本实用新型涉及电源管理及保护领域，更具体地说，涉及一种供电保护电路。

背景技术

电源管理及保护是非常重要的一门课题，提高电源系统的可靠性和安全性，对于提升产品质量有着重要的意义。

例如，在当前的终端设备中，如DMR（Digital Mobile Radio，数字对讲机），需要向部分配件（如肩咪、GPS（Global Positioning System，全球定位系统）模块、MODE等）提供电源，这就要求对讲机主板中必须带有接口供电电路，图1是现有技术的一种供电电路的逻辑图，该供电电路包括LDO（low dropout voltage regulator，低压差线性稳压器）、采样电阻、开关、AD转换器和MCU。其中，LDO工作在稳压模式，用于将电池电压8.4V稳压到5V，所输出的电压通过接口为外部的配件供电，采样电阻产生的采样信号，经AD转换器转换后发送至MCU，MCU根据采样信号的值，通过控制开关管实现限流和短路保护的功能。但在该供电电路中，由于LDO工作在稳压模式，LDO的输入电压为8.4V，而输出电压仅为5V，这样就使得LDO自身要消耗很大的功耗，从而不能实现满幅输出，且电源的利用效率低至60%。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述供电电路不能实现电压满幅输出和电源利用率低的缺陷，提供一种供电电路，能实现接口电压满幅输出及提高电源的利用率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种供电电路，所述供电电路包括电源和接口，所述供电电路还包括工作在电压伴随模式的低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器的输入端连接所述电源，所述低压差线性稳压器的输出端连接所述接口。

在本实用新型所述的供电电路中，所述供电电路包括用于实现短路自恢复的肖特基二极管，所述肖特基二极管的正极连接所述低压差线性稳压器的使能端，所述肖特基二极管的负极连接所述接口。

在本实用新型所述的供电电路中，所述供电电路还包括用于识别配件的配件识别模块，及用于根据识别结果控制所述低压差线性稳压器使能端的控制器。

在本实用新型所述的供电电路中，所述供电电路还包括用于检测接口的电压是否发生短路或低于预设值的低压或短路检测模块，所述低压或短路检测模块的输出端连接所述控制器。

在本实用新型所述的供电电路中，所述低压或短路检测模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和MOS管，其中，所述第一电阻和所述第二电阻串联在所述低压差线性稳压器的输出端与地之间，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点接所述MOS管的栅极，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的漏极通过所述第三电阻连接高电平，所述第四电阻的一端连接所述MOS管的漏极，所述第四电阻的另一端为低压或短路检测的输出端。

在本实用新型所述的供电电路中，所述供电电路还包括连接在所述低压差线性稳压器的输出端与接口之间的ESD/EMI防护模块。

在本实用新型所述的供电电路中，所述ESD/EMI防护模块包括第一电容、第二电容、电感和TVS二极管，其中，所述电感串联在所述低压差线性稳压器的输出端与所述接口之间，所述第一电容连接在所述低压差线性稳压器的输出端和地之间，所述第二电容连接在所述接口和地之间，所述TVS二极管的负极接所述接口，所述TVS二极管的正极接地。

在本实用新型所述的供电电路中，所述低压差线性稳压器包括限流保护单元。

在本实用新型所述的供电电路中，所述低压差线性稳压器还包括用于在低压差线性稳压器的热量超过热量预设值时进行保护的过热保护单元。

实施本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

1.由于低压差线性稳压器工作在伴随模式，因此相比现有技术的低压差线性稳压器工作在稳压模式，低压差线性稳压器的自身压降很小，基本实现了满幅输出，并且低压差线性稳压器自身的功耗很低，提高了电池电源的效率；

2. 由于无需采样电阻、AD转换器，无需对采样信号进行数字处理，因此还提高了短路或低压检测的响应速度，且方案简单、成本低；

3.优选在低压差线性稳压器的使能端和输出端之间连接肖特基二极管，可实现快速短路自恢复保护；

4.优选内部包括限流保护单元、过热保护单元的低压差线性稳压器，可更全面地实现保护的功能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是现有技术的一种供电电路的逻辑图；

图2是本实用新型供电电路实施例一的逻辑图；

图3是本实用新型供电电路实施例二的逻辑图；

图4是本实用新型供电电路实施例三的电路图。

具体实施方式

图2是本实用新型的供电电路实施例一的逻辑图，首先应当说明的是，本申请所有实施例中的电源都优选电池，但本领域技术人员应能理解，本申请所提及的电源并不限于电池。该供电电路包括依次连接的电池10、LDO 20和接口30，其中，LDO 20工作在电压伴随模式，例如，电池10的电压为4.2V-8.4V，则可选用输出电压参数为9V的LDO 20，由于LDO 20的输出电压参数大于输入电压，所以，LDO 20工作在电压伴随模式。在LDO 20工作时，其输出端的电压等于电池电压与LDO 20自身压降的差，该LDO 20自身的压降很小，可低至0.3V，因此，LDO 20的输出电压与电池电压近似保持一致。实施该实施例的技术方案，由于LDO 20工作在伴随模式，因此相比现有技术的LDO工作在稳压模式，LDO的压降很小，基本实现了满幅输出，并且LDO自身的功耗很低，提高了电池电源的效率。

在图3示出的本实用新型的供电电路实施例二的逻辑图中，该供电电路包括电池10、LDO 20、接口30、配件识别模块40、控制器50、低压或短路检测模块60和EMI/ESD保护模块70，其中，电池10、LDO 20、接口30依次连接，且LDO 20工作在电压伴随模式，电池10的电压通过LDO 20输出至接口30，为配件供电。配件识别模块40通过控制器50连接LDO 20，且配件识别模块40用于识别配件，控制器50用于根据识别结果控制LDO 20的使能端，具体为：在识别到需要供电的配件时，控制器50置LDO 20的使能端为高电平，从而使LDO 20的输出端输出电压；否则，控制器50置LDO 20的使能端为低电平，从而使LDO 20的输出端停止输出电压。低压或短路检测模块60连接接口30及控制器50，且用于检测接口的输出端是否发生短路或电压低于电压预设值，控制器50根据低压或短路检测模块60的检测结果，做出相应处理，比如在检测到输出端低压时，控制器50置LDO 20的使能端为低电平，从而使LDO 20的输出端停止输出电压，这样就起到了低电压禁止输出的功能等等。EMI/ESD保护模块70连接LDO 20的输出端，用于对接口进行ESD/EMI防护。

图4是本实用新型供电电路实施例三的电路图，在该供电电路中，LDO U1的输入端（VDD）连接电池接口BAT+，LDO U1的使能端（CE）通过限流电阻R1连接控制器的一个输出端EXT-PWR，肖特基二极管D1的阳极连接LDO U1的使能端，肖特基二极管D1的阴极连接LDO U1的输出端（VOUT），电容C1连接在LDO U1的输入端和地之间，电容C2连接在LDO U1的输出端和地之间。电阻R2和电阻R3串联在LDO U1的输出端和地之间，电阻R2和电阻R3的连接点连接MOS管Q1的栅极，MOS管Q1的源极接地，MOS管Q1的漏极通过电阻R4接高电平3V3，电阻R5的一端连接MOS管Q1的漏极，另一端为低压或短路检测的输出端（Low-voltage&short DET），该低压或短路检测的输出端连接控制器（未示出）的一个输入端。电容C3连接在LDO U1的输出端和地之间，电感L1连接在LDO U1的输出端和接口EXT-BAT+之间，电容C4连接在接口地之间，TVS二极管D2的负极连接接口，TVS二极管D2的正极接地。

在该实施例的供电电路中，LDO U1在选取时，其输出电压参数要大于电池电源能提供的最大电压，使LDO U1工作在电压伴随模式，例如，电池电压为5.8-8.4V，可选用输出电压参数为9V的LDO。在该供电电路正常工作时，即没发生短路或低压，电池电压输入至LDO U1的输入端，LDO U1的输出端的电压等于电池电压与LDO U1自身压降的差，由于LDO U1自身的压降很低，LDO U1的输出电压近似等于电池电压，此时LDO U1相当于电压跟随器。LDO U1的输出电压经由电容C3、电容C4、电感L1和TVS二极管D2组成的EMI/ESD防护模块进行ESD/EMI防护后进入接口EXT-BAT+，为配件供电。同时，由电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和MOS管Q1组成的低压或短路检测模块对LDO U1输出的电压进行检测。在电压正常时，MOS管Q1导通，MOS管Q1的漏极电压被拉低，低压或短路检测的输出端为低电平，控制器的一个输入端检测到低电平，置LDO U1的使能端为高电平，从而使LDO U1输出电压。在该供电电路发生短路或低压时，MOS管Q1截至，低压或短路检测的输出端为高电平，控制器的一个输入端检测到高电平，置LDO U1的使能端为低电平，从而使LDO U1停止输出电压。另外，在发生短路或低压时，肖特基二极管D1快速导通，LDO U1的使能端的电位被拉低，从而也能使LDO U1停止输出电压，这样能使LDO U1快速响应以进行短路保护。当短路故障排除后，肖特基二极管D1重新截至，LDO U1的使能端重新被置高电平，从而使LDO U1在短路消失后自行恢复。

在一个实施例中，LDO内部包括短路保护单元、限流保护单元和过热保护单元。其中，短路保护单元可以对供电接口实现短路保护功能；限流保护单元可以对供电接口实现行限流保护功能，当接口输出电流超过最大输出电流时，LDO内部的开关断开，停止对外电源的输出；过热保护单元在LDO的热量超过热量预设值时进行保护。

在一个优选实施例中，选用Ricoh R1191x 9V的LDO，该LDO的相关参数如下：

输入电压范围：3.5V-16.0V；

短路保护电流：50mA；

输出电流：400mA；

自身压降：0.55V（在输出电流为300mA时）；

供应电流:50uA；

使能端输入电压：高电平>1.6V，低电平<0.6V。

本实用新型的供电电路可用于数字对讲机、移动终端设备等任何需要为配件供电的设备。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims

1.一种供电电路，所述供电电路包括电源和接口，其特征在于，所述供电电路还包括工作在电压伴随模式的低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器的输入端连接所述电源，所述低压差线性稳压器的输出端连接所述接口。

2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路还包括用于实现短路自恢复的肖特基二极管，所述肖特基二极管的阳极连接所述低压差线性稳压器的使能端，所述肖特基二极管的阴极连接所述接口。

3.根据权利要求1或2所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路还包括用于识别配件的配件识别模块，及用于根据识别结果控制所述低压差线性稳压器使能端的控制器。

4.根据权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路还包括用于检测接口的电压是否发生短路或低于预设值的低压或短路检测模块，所述低压或短路检测模块的输出端连接所述控制器。

5.根据权利要求4所述的供电电路，其特征在于，所述低压或短路检测模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和MOS管，其中，所述第一电阻和所述第二电阻串联在所述低压差线性稳压器的输出端与地之间，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点接所述MOS管的栅极，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的漏极通过所述第三电阻连接高电平，所述第四电阻的一端连接所述MOS管的漏极，所述第四电阻的另一端为低压或短路检测的输出端。

6.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路还包括连接在所述低压差线性稳压器的输出端与接口之间的ESD/EMI防护模块。

7.根据权利要求6所述的供电电路，其特征在于，所述ESD/EMI防护模块包括第一电容、第二电容、电感和TVS二极管，其中，所述电感串联在所述低压差线性稳压器的输出端与所述接口之间，所述第一电容连接在所述低压差线性稳压器的输出端和地之间，所述第二电容连接在所述接口和地之间，所述TVS二极管的负极接所述接口，所述TVS二极管的正极接地。

8.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述低压差线性稳压器包括限流保护单元。

9.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述低压差线性稳压器还包括用于在低压差线性稳压器的热量超过热量预设值时进行保护的过热保护单元。