CN203522529U - 正负电压供电电路及要求正负电压供电的电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种正负电压供电电路及要求正负电压供电的电子设备，包括方波产生电路、整流二极管、两个电容和一个串联式双二极管器件；其中，第一电容连接在方波产生电路的方波信号输出端与所述双二极管器件的中间节点之间，第二电容连接在所述双二极管器件的阳极与地之间，所述双二极管器件的阴极接地，阳极连接负电压输出端；所述整流二极管连接在方波产生电路的方波信号输出端与第一正电压输出端之间。本实用新型利用二极管的单向导通特性、电容电压的充放电特性、稳压管的稳压特性以及三极管的电流放大作用，通过搭建分立电路来产生多路正电压和一路负电压，最终满足了系统对多路直流电源的用电需求，降低了设计成本，简化了电路结构。

Description

正负电压供电电路及要求正负电压供电的电子设备

技术领域

 本实用新型属于供电电路技术领域，具体地说，是涉及一种可产生正负电压的供电电路以及基于所述供电电路设计的电子设备。

背景技术

在目前的绝大多数手持电子设备以及商用无线POS终端等电子产品中，一般都配置有TFT-LCD彩色液晶显示屏。液晶屏显示是利用液晶分子的物理结构和光学特性进行显示的一项技术。所谓TFT，是指薄膜场效应晶体管；对于TFT-LCD液晶显示屏来说，其每一个液晶像素点都是由集成在其后的薄膜场效应晶体管来驱动的，由此可以达到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息的效果。

根据TFT-LCD显示屏的显示特性，驱动TFT-LCD显示屏正常显示需要多路正电压和一路负电压。例如，某电子产品公司生产的某款7寸TFT-LCD显示屏，其所需要的驱动电压就有9.6V、18V、4V和-6V等多路直流电压，并且对于4V直流电压来说，还需要提供比较大的工作电流。为了能够正常地驱动TFT-LCD显示屏工作，目前电气工程师在进行电路设计时，普遍采用电压转换芯片配合外围电路的方式来搭建供电电路，以产生多路直流电压来驱动TFT-LCD显示屏正常运行。

由于驱动TFT-LCD显示屏需要多路直流电压，并且其中还包括一路负电压，同时负电压的生成又比较难实现，一般需要一片单独的电压转换芯片转换生成；对于不同幅值的正电压来说，也需要采用电压转换芯片转换来生成。因此，在进行TFT-LCD供电电路设计时，传统方法就需要使用多片电压转换芯片来搭建外围电路产生各路直流电压。这样设计的直接弊端是会造成供电电路的整体结构设计复杂度提高，设计成本也相应提高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单的正负电压供电电路，通过采用分立元器件搭建电压转换电路来代替传统设计中所使用的电压转换芯片，从而在满足系统对正负电压供电需求的同时，可以有效降低整机的硬件成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种正负电压供电电路，包括方波产生电路、整流二极管、两个电容和一个串联式双二极管器件；其中，第一电容连接在方波产生电路的方波信号输出端与所述双二极管器件的中间节点之间，第二电容连接在所述双二极管器件的阳极与地之间，所述双二极管器件的阴极接地，阳极连接负电压输出端；所述整流二极管连接在方波产生电路的方波信号输出端与第一正电压输出端之间。

为了获得稳定的负电压，将所述负电压输出端连接第一稳压管的阳极，所述第一稳压管的阴极接地，利用第一稳压管的稳压作用，将通过负电压输出端输出的负电压稳定在第一稳压管的反向击穿电压所对应的幅值上。

优选的，在所述方波产生电路中设置有一升压转换芯片，所述升压转换芯片的输入端连接输入电源，对输入电源进行升压变换并转换成方波信号，通过其方波信号输出端输出；所述第一正电压输出端通过第一分压电路接地，所述第一分压电路的分压节点连接升压转换芯片的反馈端。通过调节与升压转换芯片的反馈端相连接的分压电阻的阻值，以改变通过升压转换芯片输出的方波信号的幅值，进而对通过第一正电压输出端输出的第一正电压的幅值实现有效的调节。

进一步的，在所述升压转换芯片的输入端与方波信号输出端之间还连接有电感；在所述第一正电压输出端与升压转换芯片的反馈端之间连接有电容，以稳定通过第一正电压输出端输出的第一正电压的幅值。

为了满足系统对多路正电压的使用需求，将所述方波产生电路的方波信号输出端通过第三电容连接另一串联式双二极管器件的中间节点，所述另一串联式双二极管器件的阳极连接第一正电压输出端，阴极连接第二正电压输出端，并通过第四电容接地。

进一步的，将所述第二正电压输出端连接第二稳压管的阴极，所述第二稳压管的阳极接地，利用第二稳压管的稳压作用，将通过第二正电压输出端输出的第二正电压稳定在第二稳压管的反向击穿电压所对应的幅值上。

为了获得第三路正电压，在所述第一正电压输出端还连接有第二分压电路，通过第二分压电路的分压节点输出第三正电压。

为了获得大电流的第三正电压，在所述第一正电压输出端连接第二分压电路，所述第二分压电路的分压节点连接一NPN型三极管的基极，所述NPN型三极管的集电极连接第一正电压输出端，发射极连接第三正电压输出端，并通过限流电阻接地，利用三极管的电流放大作用，以满足系统对大电流直流正电压的使用需求。

基于上述正负电压供电电路的结构设计，本实用新型还提出了一种采用所述正负电压供电电路设计的要求正负电压供电的电子设备，包括方波产生电路、整流二极管、两个电容和一个串联式双二极管器件；其中，第一电容连接在方波产生电路的方波信号输出端与所述双二极管器件的中间节点之间，第二电容连接在所述双二极管器件的阳极与地之间，所述双二极管器件的阴极接地，阳极连接负电压输出端；所述整流二极管连接在方波产生电路的方波信号输出端与第一正电压输出端之间。

进一步的，在所述电子设备上设置有TFT-LCD显示屏，通过所述正负电压供电电路输出的正电压和负电压传输至所述TFT-LCD显示屏的不同供电端子，以满足TFT-LCD显示屏对多路驱动电压的使用要求。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的正负电压供电电路利用二极管的单向导通特性、电容电压的充放电特性、稳压管的稳压特性以及三极管的电流放大作用，通过巧妙地搭建外围电路来产生多路正电压和一路负电压，最终满足了系统对多路直流电源的用电需求，在很大程度上降低了电路的设计成本，简化了电路结构，易于实现。将所述正负电压供电电路应用在具有TFT-LCD显示屏的电子设备中，可以有效解决TFT-LCD显示屏需要多路驱动电压以及电路不容易产生负电压或者负电压产生电路设计比较复杂的问题。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的正负电压供电电路中方波产生电路部分的一种实施例的电路原理图；

图2是负电压产生电路部分的一种实施例的电路原理图；

图3是正电压产生部分的一种实施例的电路原理图；

图4是本实用新型所提出的正负电压供电电路的整体电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

实施例一，本实施例的正负电压供电电路采用方波产生电路配合电容、二极管、稳压管等分立元器件搭建而成。其中，方波产生电路可以采用分立元器件搭建而成，也可以直接利用专门的集成芯片配合简单的外围电路组建实现。本实施例提出了一种采用升压转换芯片配合外围电路构建方波产生电路的设计方案，在产生方波信号的同时，对输入的直流电源进行升压变换处理，进而为后续正电压和负电压的生成提供基础。如图1所示，U1为升压转换芯片，将其输入端VCC连接输入电源Vin，所述输入电源Vin为正极性的直流电源，例如+5V的直流电源，输出端LX连接后续的负电压产生电路和正电压产生电路，为负电压产生电路和正电压产生电路提供方波信号Vo。

在所述升压转换芯片U1的输入端VCC与输出端LX之间连接电感L1，使能端EN通过电阻R1连接输入电源Vin，并通过滤波电容C2接地。本实施例的升压转换芯片U1，其使能信号高电平有效，将其使能端EN通过电阻R1连接输入电源Vin，当有输入电源Vin接入时，升压转换芯片U1可以自动进入运行状态，即执行上电运行的控制模式。将滤波电容C1连接在输入电源Vin与地之间，用于滤除输入电源Vin中的干扰信号，以提高输入电源Vin的稳定性。

将通过升压转换芯片U1输出的方波信号Vo传输至整流二极管D5，利用整流二极管D5整流生成第一正电压，通过第一正电压输出端+VOUT1输出。

为了对第一正电压的幅值进行调节，以满足不同系统的用电需求，本实施例在升压转换芯片U1的反馈端FB配置分压电阻R4、R5，通过分压电阻R4、R5形成第一分压电路连接在整流二极管D5的阴极与地之间。通过升压转换芯片U1的输出端LX输出的方波信号Vo经由整流二极管D5传输至第一分压电路，通过分压电路的分压节点（即电阻R4、R5的中间节点）生成反馈电压传输至升压转换芯片U1的反馈端FB。升压转换芯片U1将接收到的反馈电压与其基准电压进行比较，通过改变其输出的方波信号Vo的高电平幅值，使反馈电压刚好等于其基准电压。由此一来，通过合理地配置两个分压电阻R4、R5的阻值，即可方便地改变方波信号Vo的高电平幅值，进而经由整流二极管D5获得不同系统所需的第一正电压。

为了使通过第一正电压输出端+VOUT1输出的第一正电压稳定，本实施例在所述第一正电压输出端+VOUT1与升压转换芯片U1的反馈端FB之间还连接有一电容C9，如图1所示，即并联在分压电阻R5的两端，以稳定第一正电压的输出。

对于系统所需的负电压可以采用如图2所示的负电压产生电路转换生成，具体包括第一电容C3、串联式双二极管器件D1、第二电容C6、第一稳压管D3等分立元器件。将所述第一电容C3连接在升压转换芯片U1的输出端LX与串联式双二极管器件D1的中间节点之间，将双二极管器件D1的阴极接地，阳极通过第二电容C6接地，并通过电阻R2连接负电压输出端-VOUT。为了对通过负电压输出端-VOUT输出的直流负电压起到稳压作用，本实施例在所述负电压输出端-VOUT与地之间还连接有第一稳压管D3和由电阻R3、电容C5并联形成的滤波电路，通过稳压滤波处理，以为系统提供恒定的直流负电压。

该负电压产生电路的工作原理是：当电路上电工作后，由升压转换芯片U1输出的方波信号Vo传输到第一电容C3。假设输出方波信号Vo的高电平为V1，低电平为0V。当方波信号Vo为高电平时，对第一电容C3充电，并在第一电容C3的两端形成V1的电压差；当方波信号Vo变为低电平时，第一电容C3的左端电压突变为0V，由于电容两端电压差不能突变，因此第一电容C3的右端电压变为-V1，电容C3对外放电，控制双二极管器件D1单向导通，在负电压输出端-VOUT形成负电压。由于第一稳压管D3的阳极连接负电压输出端-VOUT，阴极接地，因此第一稳压管D3反向击穿导通，将通过负电压输出端-VOUT输出的负电压的幅值钳位在其反向导通压降所对应的幅值上，进而形成系统所需的直流恒定负电压。

为了满足系统对多路正电压的使用需求，本实施例在所述正负电压供电电路中还设计了正电压倍压产生电路和大电流正电压产生电路，参见图3所示。对于倍压产生电路来说，主要由第三电容C4、串联式双二极管器件D2、第四电容C7和第二稳压管D4等分立元器件组成。将第三电容C4连接在升压转换芯片U1的输出端LX与串联式双二极管器件D2的中间节点之间，将双二极管器件D2的阳极连接第一正电压输出端+VOUT1，阴极通过第四电容C7接地，并通过电阻R6连接第二正电压输出端+VOUT2。

为了使通过第二正电压输出端+VOUT2输出的第二正电压更加稳定，本实施例在所述第二正电压输出端+VOUT2与地之间还连接有第二稳压管D4和由电阻R7、电容C8并联形成的滤波电路。通过第二稳压管D4的稳压作用和电阻R7、电容C8的滤波处理，进而生成一路恒定的、且幅值较高的直流正电压，以满足系统的用电需求。

当升压转换芯片U1上电后，输出方波信号Vo施加到第三电容C4上。当方波信号Vo为高电平V1时，对第三电容C4充电，并在第三电容C4的两端形成电压差V1；当方波信号Vo变为低电平时，第三电容C4对外放电，控制双二极管器件D2单向导通。由于双二极管器件D2的阳极连接第一正电压输出端+VOUT1，而通过第一正电压输出端+VOUT1输出的第一正电压为方波信号Vo经过整流二极管D5整流后得到的直流电压V2=V1-0.4V，因此，在双二极管器件D2的中间节点处两个电压V1、V2叠加，并正向导通形成一个幅值接近于两倍V1的直流正电压，通过第二稳压管D4稳压后得到实际所需的电压值（在这里，实际所需的电压值一般要小于两倍V1，在此通过第二稳压管D4进行准确调节），即第二正电压，经由第二正电压输出端+VOUT2输出。这其中，对于第二正电压的大小可以通过改变电阻R4、R5的阻值以及第二稳压管D4的反向击穿压降进行调节。

若系统还需要使用第三路直流正电压，本实施例可以采用在第一正电压输出端+VOUT1上连接第二分压电路，通过第二分压电路对第一正电压进行分压处理，以生成满足幅值要求的第三正电压，并通过第三正电压输出端+VOUT3输出。

考虑到某些系统要求使用大电流直流正电源的情况，本实施例在第三正电压生成电路中加入三极管Q1，利用三极管Q1的电流放大特性，形成电流放大电路。

具体参见图3所示，将第一正电压输出端+VOUT1通过第二分压电路接地，所述第二分压电路可以采用两个分压电阻R8、R9连接而成。将所述第二分压电路的分压节点（即分压电阻R8、R9的中间节点）连接至一NPN型三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接第一正电压输出端+VOUT1，发射极通过并联的限流电阻R10和滤波电容C10接地，并连接第三正电压输出端+VOUT3。

当通过第一正电压输出端+VOUT1输出第一正电压V1后，所述第一正电压V1经过电阻R8、R9分压后，形成电压V3作用于三极管Q1的基极，控制三极管Q1饱和导通，进而通过三极管Q1的发射极输出幅值为V3-0.7V的第三正电压V3，经由第三正电压输出端+VOUT3输出。调节分压电阻R8、R9的阻值，即可改变第三正电压的幅值大小。由于三极管Q1对电流具有放大作用，因此通过第三正电压输出端+VOUT3可以输出较大的直流电流，满足系统对大电流直流正电源的使用需求。

图4是将图1-图3所示的三部分电路组合后形成的正负电压供电电路的整体电路原理图，下面以某公司生产的TFT-LCD显示屏为例，结合图4，对本实施例所提出的正负电压供电电路的具体工作原理进行详细的阐述。

假设该款TFT-LCD显示屏需要的驱动电压包括四路，分别为三路正电压9.6V、18V、4V和一路负电压-6V，且其中4V电压需要比较大的工作电流。为了满足该款TFT-LCD显示屏的用电需求，本实施例调节电阻R4、R5的阻值，使升压转换芯片U1输出0-10V的方波信号Vo。

当输入电源Vin建立后，升压转换芯片U1通过其输出端LX输出0-10V的方波信号Vo。当输出的方波信号Vo为高电平10V时，对第一电容C3充电，并在电容C3的两端形成10V的电压差；当方波信号Vo变为低电平时，电容C3的左端电压突变为0V，因为电容两端的电压不能突变，因此在电容C3的右端形成-10V电压，使双向二极管D1单向导通，将电容C3中的电荷通过双向二极管D1对外放电，并经由反向击穿电压为6V的第一稳压管D3稳压后，得到负电压-6V，通过负电压输出端-VOUT输出。当方波信号Vo再次变为高电平时，又开始对第一电容C3充电，低电平时，第一电容C3再次放电，依次循环，这样利用高速连续的方波信号Vo就可以对外提供稳定的直流负电压。

与此同时，通过升压转换芯片U1输出的方波信号Vo经过整流二极管D5整流后，得到9.6V的直流电压，作为第一正电压，通过第一正电压输出端+VOUT1输出。

此外，通过升压转换芯片U1输出的方波信号Vo同时传输至第三电容C4，在第三电容C4的两端产生10V的电压差。当方波信号Vo变为低电平0V时，通过单向导通的双向二极管D2叠加形成9.6V-0.7V-（-10V）-0.7V≈18V的直流正电压，经由第二稳压管D4稳压后，得到第二正电压18V，通过第二正电压输出端+VOUT2输出。

将9.6V的第一正电压通过分压R8、R9的分压后，导通三极管Q1，调节分压电阻R8和R9的阻值，以产生具有较大电流且幅值为4V的第三正电压，通过第三正电压输出端+VOUT3输出。

由此便产生了此款TFT-LCD显示屏所需的各路驱动电压。

将三路正电压输出端+VOUT1、+VOUT2、+VOUT3和一路负电压输出端-VOUT分别连接至TFT-LCD显示屏的相应供电端子，以满足该款TFT-LCD显示屏的驱动要求。

本实施例的正负电压供电电路，结构简单、易于实现、成本较低，输出的正负电压大小可以在一定范围内自由调节，从而有效地扩展了本实施例在TFT-LCD显示屏供电电路上的适用范围，可以广泛地应用在各种要求正负电压供电的电子产品中。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种正负电压供电电路，其特征在于：包括方波产生电路、整流二极管、两个电容和一个串联式双二极管器件；其中，第一电容连接在方波产生电路的方波信号输出端与所述双二极管器件的中间节点之间，第二电容连接在所述双二极管器件的阳极与地之间，所述双二极管器件的阴极接地，阳极连接负电压输出端；所述整流二极管连接在方波产生电路的方波信号输出端与第一正电压输出端之间。

2.根据权利要求1所述的正负电压供电电路，其特征在于：所述负电压输出端连接第一稳压管的阳极，所述第一稳压管的阴极接地。

3. 根据权利要求1所述的正负电压供电电路，其特征在于：在所述方波产生电路中设置有一升压转换芯片，所述升压转换芯片的输入端连接输入电源，对输入电源进行升压变换并转换成方波信号，通过其方波信号输出端输出；所述第一正电压输出端通过第一分压电路接地，所述第一分压电路的分压节点连接升压转换芯片的反馈端。

4. 根据权利要求3所述的正负电压供电电路，其特征在于：在所述升压转换芯片的输入端与方波信号输出端之间连接有电感；在所述第一正电压输出端与升压转换芯片的反馈端之间连接有电容。

5. 根据权利要求1至4中任一项所述的正负电压供电电路，其特征在于：所述方波产生电路的方波信号输出端通过第三电容连接另一串联式双二极管器件的中间节点，所述另一串联式双二极管器件的阳极连接第一正电压输出端，阴极连接第二正电压输出端，并通过第四电容接地。

6. 根据权利要求5所述的正负电压供电电路，其特征在于：所述第二正电压输出端连接第二稳压管的阴极，所述第二稳压管的阳极接地。

7. 根据权利要求1至4中任一项所述的正负电压供电电路，其特征在于：在所述第一正电压输出端还连接有第二分压电路，通过第二分压电路的分压节点输出第三正电压。

8. 根据权利要求1至4中任一项所述的正负电压供电电路，其特征在于：在所述第一正电压输出端还连接有第二分压电路，所述第二分压电路的分压节点连接一NPN型三极管的基极，所述NPN型三极管的集电极连接第一正电压输出端，发射极连接第三正电压输出端，并通过限流电阻接地。

9. 一种要求正负电压供电的电子设备，其特征在于：在所述电子设备中设置有如权利要求1至8中任一项权利要求所述的正负电压供电电路。

10. 根据权利要求9所述的要求正负电压供电的电子设备，其特征在于：在所述电子设备上设置有TFT-LCD显示屏，通过所述正负电压供电电路输出的正电压和负电压传输至所述TFT-LCD显示屏的不同供电端子。

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