CN206321956U - 基于io口的单向元件控制电路 - Google Patents

基于io口的单向元件控制电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于IO口的单向元件控制电路，包括第一单向元件、第二单向元件、第一电阻、第二电阻和开关管，所述开关管的控制端通过所述第一电阻连接IO口连接端；所述开关管的公共端接地；所述开关管的输出端通过所述第二电阻连接电源输入端，所述电源输入端接入直流电压；所述开关管的输出端还连接所述第一单向元件的输出端和所述第二单向元件的输入端，所述第一单向元件的输入端和所述第二单向元件的输出端均连接所述IO口连接端。采用本实用新型实施例，可实现一个IO口控制多个单向元件，有效解决了电路设计中IO口资源紧张、IO口不够用的问题，且电路结构简单成本低廉。

Description

基于IO口的单向元件控制电路
技术领域
本实用新型涉及IO口电路技术领域，具体是一种基于IO口的单向元件控制电路。
背景技术
IO口即通用输入输出口，由于一个IO口只能够输出一路控制信号，因此IO口通常直接与被控对象连接，通过控制IO口高低电平的输出来直接控制连接的对象。例如，参见图1，其是通常情况下IO口对两个单向元件(如发光二极管)的控制电路，其中第一单向元件的输入端通过第一电阻连接第一IO口连接端，所述第一单向元件的输出端接地；第二单向元件的输入端通过第二电阻连接第二IO口连接端，所述第二单向元件的输出端接地；该电路需要两个独立的IO口来分别控制两个单向元件。
但是，由于IO口的个数一般是固定的，在电路设计中，经常会出现IO口资源十分紧张的情况，若被控单向元件的数量超过可用IO口的个数时，就会遇到IO口不够用的问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于IO口的单向元件控制电路，能有效解决现有方案在被控单向元件较多或IO口资源紧张时，IO口不够用的问题，实现一个IO口控制多个单向元件。
为了达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种基于IO口的单向元件控制电路，包括第一单向元件、第二单向元件、第一电阻、第二电阻和开关管；所述开关管的控制端通过所述第一电阻连接IO口连接端；所述开关管的公共端接地；所述开关管的输出端通过所述第二电阻连接电源输入端，所述电源输入端接入直流电压；所述开关管的输出端还连接所述第一单向元件的输出端和所述第二单向元件的输入端，所述第一单向元件的输入端和所述第二单向元件的输出端均连接所述IO口连接端。
与现有技术相比，本实用新型实施例提供的一种基于IO口的单向元件控制电路通过IO口输出的控制信号控制所述开关管的开通与关断，从而控制电路中电流的方向，并且通过反向并联所述第一单向元件和第二单向元件，使得所述第一单向元件、第二单向元件分别对应在IO口输出高电平、低电平时导通。从而实现一个IO口控制多个单向元件，有效解决了电路设计中IO口资源紧张、IO口不够用的问题，且电路结构简单成本低廉。
进一步地，所述第一单向元件为第一发光二极管，所述第一单向元件的输入端、输出端分别对应所述第一发光二极管的正极、负极。
进一步地，所述第二单向元件为第二发光二极管，所述第二单向元件的输入端、输出端分别对应所述第二发光二极管的正极、负极。
作为上述实施例的改进方案，本实施例提供的一种基于IO口的单向元件控制电路中的单向元件为发光二极管，通过控制IO口高低电平的输出来直接控制发光二极管的亮和灭，可以广泛应用于各个领域(如控制指示灯)。
进一步地，所述第一单向元件主要由多个同向的单向元件并联/串联构成。
进一步地，所述第二单向元件主要由多个同向的单向元件并联/串联构成。
作为上述实施例的改进方案，本实施例提供的一种基于IO口的单向元件控制电路通过将两组同向并联/串联后的单向元件反向并联，使得所述两组单向元件根据IO口输出的高低电平控制信号分别导通，且同组的单向元件同时导通，从而实现一个IO口控制更多的单向元件。
进一步地，所述开关管为NPN型三极管，所述开关管的控制端、公共端和输出端分别对应所述NPN型三极管的基极、发射极和集电极。
进一步地，所述开关管为PNP型三极管，所述开关管的控制端、公共端和输出端分别对应所述PNP型三极管的基极、集电极和发射极；所述PNP型三极管的集电极通过第三电阻接地。
进一步地，所述开关管为NMOS管，所述开关管的控制端、公共端和输出端分别对应所述NMOS管的栅极、源极和漏极。
进一步地，所述开关管为PMOS管，所述开关管的控制端、公共端和输出端分别对应所述PMOS管的栅极、漏极和源极；所述PMOS管的漏极通过第四电阻接地。
附图说明
图1是通常情况下IO口对两个单向元件的控制电路的示意图；
图2是本实用新型实施例1提供的一种基于IO口的单向元件控制电路的示意图；
图3是本实用新型实施例2提供的一种基于IO口的单向元件控制电路的示意图；
图4是本实用新型实施例3提供的一种基于IO口的单向元件控制电路的示意图；
图5是本实用新型实施例4提供的一种基于IO口的单向元件控制电路的示意图；
图6是本实用新型实施例5提供的一种基于IO口的单向元件控制电路的示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
参见图2，其是本实用新型实施例1提供的一种基于IO口的单向元件控制电路的示意图。如图2所示的基于IO口的单向元件控制电路包括第一单向元件D1、第二单向元件D2、第一电阻R1、第二电阻R2和开关管Q1；其中，所述开关管Q1的控制端通过所述第一电阻R1连接IO口连接端GPIO；所述开关管Q1的公共端接地；所述开关管Q1的输出端通过所述第二电阻R2连接电源输入端VCC，所述电源输入端VCC接入直流电压；所述开关管Q1的输出端还连接所述第一单向元件D1的输出端和所述第二单向元件D2的输入端，所述第一单向元件D1的输入端和所述第二单向元件D2的输出端均连接所述IO口连接端GPIO。
具体实施时，所述电源输入端VCC始终接入直流电压；当IO口输出高电平时，所述开关管Q1的控制端处于高电平，所述开关管Q1根据不同类型处于开通或关断状态，此时电流从端子1流向端子2，所述第一单向元件D1导通，第二单向元件D2截止；反之，当IO口输出低电平时，所述开关管Q1的控制端处于低电平，所述开关管Q1根据不同类型处于关断或开通状态，此时电流从端子2流向端子1，所述第二单向元件D2导通，第一单向元件D1截止，从而实现一个IO口控制第一单向元件D1和第二单向元件D2。所述第一电阻R1用于防止当IO口输出高电平且开关管Q1开通时，所述第一单向元件D1无电流流过；所述第二电阻R2用于防止开关管Q1开通时，直流电源经电源输入端VCC直接接地短路。
与现有技术相比，本实用新型实施例1提供的一种基于IO口的单向元件控制电路通过IO口输出的控制信号控制所述开关管Q1的开通与关断，从而控制电路中电流的方向，并且通过反向并联所述第一单向元件D1和第二单向元件D2，使得所述第一单向元件D1、第二单向元件D2分别对应在IO口输出高电平、低电平时导通，从而实现一个IO口控制多个单向元件，有效解决了电路设计中IO口资源紧张、IO口不够用的问题，且电路结构简单成本低廉。
实施例2
参见图3，其是本实用新型实施例2提供的一种基于IO口的单向元件控制电路的示意图。如图3所示的基于IO口的单向元件控制电路包括第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2、第一电阻R1、第二电阻R2和开关管Q1；其中，所述开关管Q1的控制端通过所述第一电阻R1连接IO口连接端GPIO；所述开关管Q1的公共端接地；所述开关管Q1的输出端通过所述第二电阻R2连接电源输入端VCC，所述电源输入端VCC接入直流电压；所述开关管Q1的输出端还连接所述第一发光二极管LED1的负极和所述第二发光二极管LED2的正极，所述第一发光二极管LED1的正极和所述第二发光二极管LED2的负极均连接所述IO口连接端GPIO。
具体实施时，所述电源输入端VCC始终接入直流电压；当IO口输出高电平时，所述开关管Q1的控制端处于高电平，所述开关管Q1根据不同类型处于开通或关断状态，此时电流从端子1流向端子2，所述第一发光二极管LED1发光，第二发光二极管LED2截止；反之，当IO口输出低电平时，所述开关管Q1的控制端处于低电平，所述开关管Q1根据不同类型处于关断或开通状态，此时电流从端子2流向端子1，所述第二发光二极管LED2发光，第一发光二极管LED1截止，从而实现一个IO口控制第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2。所述第一电阻R1用于防止当IO口输出高电平且开关管Q1开通时，所述第一发光二极管LED1无电流流过；所述第二电阻R2用于防止开关管Q1开通时，直流电源经电源输入端VCC直接接地短路。
作为上述实施例1的改进方案，本实施例2提供的一种基于IO口的单向元件控制电路中的单向元件为发光二极管，通过控制IO口高低电平的输出来直接控制发光二极管的亮和灭，可以广泛应用于各个领域(如控制指示灯等)。
实施例3
参见图4，其是本实用新型实施例3提供的一种基于IO口的单向元件控制电路的示意图。如图4所示的基于IO口的单向元件控制电路包括第一发光二极管LED1、第三发光二极管LED3、第五发光二极管LED5、第二发光二极管LED2、第四发光二极管LED4、第六发光二极管LED6、第一电阻R1、第二电阻R2和开关管Q1；其中，所述开关管Q1的控制端通过所述第一电阻R1连接IO口连接端GPIO；所述开关管Q1的公共端接地；所述开关管Q1的输出端通过所述第二电阻R2连接电源输入端VCC，所述电源输入端VCC接入直流电压；所述第一发光二极管LED1、第三发光二极管LED3、第五发光二极管LED5同向串联后连接在所述开关管Q1的输出端和所述IO口连接端GPIO之间，以及所述第二发光二极管LED2、第四发光二极管LED4、第六发光二极管LED6同向串联后反向连接在所述开关管Q1的输出端和所述IO口连接端GPIO之间。
具体实施时，所述电源输入端VCC始终接入直流电压；当IO口输出高电平时，所述开关管Q1的控制端处于高电平，所述开关管Q1根据不同类型处于开通或关断状态，此时电流从端子1流向端子2，所述第一发光二极管LED1、第三发光二极管LED3和第五发光二极管LED5同时发光，第二发光二极管LED2、第四发光二极管LED4和第六发光二极管LED6截止；反之，当IO口输出低电平时，所述开关管Q1的控制端处于低电平，所述开关管Q1根据不同类型处于关断或开通状态，此时电流从端子2流向端子1，所述第二发光二极管LED2、第四发光二极管LED4和第六发光二极管LED6同时发光，第一发光二极管LED1、第三发光二极管LED3和第五发光二极管LED5截止，从而实现一个IO口控制第一发光二极管LED1、第三发光二极管LED3、第五发光二极管LED5和第二发光二极管LED2、第四发光二极管LED4、第六发光二极管LED6。所述第一电阻R1用于防止当IO口输出高电平且开关管Q1开通时，所述第一发光二极管LED1、第三发光二极管LED3和第五发光二极管LED5无电流流过；所述第二电阻R2用于防止开关管Q1开通时，直流电源经电源输入端VCC直接接地短路。
可以理解的，本实施例3的第一单向元件和第二单向元件分别包括了3个同向串联的发光二极管，但第一单向元件和第二单向元件并不限于3个同向串联的发光二极管，也可以包括2个、4个或者更多个发光二极管或单向元件同向串联构成，具体数量根据实际电路结构而设置。
可以理解的，在另一实施例中，可以将第一发光二极管LED1、第三发光二极管LED3、第五发光二极管LED5同向并联后连接在所述开关管Q1的输出端和所述IO口连接端GPIO之间，以及将第二发光二极管LED2、第四发光二极管LED4、第六发光二极管LED6同向并联后反向连接在所述开关管Q1的输出端和所述IO口连接端GPIO之间。本实施例3仅以多个同向串联的单向元件为例对技术方案进行描述，本实用新型提供的基于IO口的单向元件控制电路中的第一单向元件和第二单向元件还包括多个同向并联的单向元件。
作为上述实施例2的改进方案，本实施例3提供的一种基于IO口的单向元件控制电路通过将两组同向并联/串联后的单向元件反向并联，使得所述两组单向元件根据IO口输出的高低电平控制信号分别导通，且同组的单向元件同时导通，从而实现一个IO口控制更多的单向元件。
实施例4
参见图5，其是本实用新型实施例4提供的一种基于IO口的单向元件控制电路的示意图。如图5所示的基于IO口的单向元件控制电路包括第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2、第一电阻R1、第二电阻R2和NPN型三级管Q1；其中，所述NPN型三级管Q1的基极通过所述第一电阻R1连接IO口连接端GPIO；所述NPN型三级管Q1的发射极接地；所述NPN型三级管Q1的集电极通过所述第二电阻R2连接电源输入端VCC，所述电源输入端VCC接入直流电压；所述NPN型三级管Q1的集电极还连接所述第一发光二极管LED1的负极和所述第二发光二极管LED2的正极，所述第一发光二极管LED1的正极和所述第二发光二极管LED2的负极均连接所述IO口连接端GPIO。
具体实施时，所述电源输入端VCC始终接入直流电压；当IO口输出高电平时，所述NPN型三级管Q1在控制信号为高电平时导通，此时电流从端子1流向端子2，所述第一发光二极管LED1发光，第二发光二极管LED2截止；反之，当IO口输出低电平时，所述NPN型三级管Q1在控制信号为低电平时截止，此时电流从端子2流向端子1，所述第二发光二极管LED2发光，第一发光二极管LED1截止，从而实现一个IO口控制第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2。所述第一电阻R1用于防止NPN型三级管Q1开通时，所述第一发光二极管LED1无电流流过；所述第二电阻R2用于防止NPN型三级管Q1开通时，直流电源经电源输入端VCC直接接地导致短路，烧坏NPN型三级管Q1。
可以理解的，本实施例4是开关管在IO口输出控制信号为高电平时开通，在IO口输出控制信号为低电平时截止，使得所述第一单向元件、第二单向元件分别对应在IO口输出高电平、低电平时导通。因此，作为本实施例4的改进，本实施例中的开关管还可以是NMOS管、IGBT、晶闸管等三端控制器件或其派生器件。其中，开关管的控制端、公共端和输出端，可以分别对应于NMOS管的栅极、源极和漏极，IGBT的栅极、发射极和集电极，单向晶闸管的栅极、阴极和阳极，双向晶闸管的栅极、端口1和端口2。本实施例4仅以NPN型三极管为例对技术方案进行描述，本实用新型提供的基于IO口的单向元件控制电路中的开关管并不限于NPN型三极管。
实施例5
参见图6，其是本实用新型实施例5提供的一种基于IO口的单向元件控制电路的示意图。如图6所示的基于IO口的单向元件控制电路包括第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和PNP型三级管Q1；其中，所述PNP型三级管Q1的基极通过所述第一电阻R1连接IO口连接端GPIO；所述PNP型三级管Q1的集电极通过所述第三电阻R3接地；所述PNP型三级管Q1的发射极通过所述第二电阻R2连接电源输入端VCC，所述电源输入端VCC接入直流电压；所述PNP型三级管Q1的发射极还连接所述第一发光二极管LED1的负极和所述第二发光二极管LED2的正极，所述第一发光二极管LED1的正极和所述第二发光二极管LED2的负极均连接所述IO口连接端GPIO。
具体实施时，所述电源输入端VCC始终接入直流电压；当IO口输出高电平时，所述PNP型三级管Q1在控制信号为高电平时截止，此时电流从端子1流向端子2，所述第一发光二极管LED1发光，第二发光二极管LED2截止；反之，当IO口输出低电平时，所述PNP型三级管Q1在控制信号为低电平时导通，此时电流从端子2流向端子1，所述第二发光二极管LED2发光，第一发光二极管LED1截止，从而实现一个IO口控制第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2。所述第二电阻R2用于防止PNP型三级管Q1开通时，直流电源经电源输入端VCC直接接地导致短路，烧坏PNP型三级管Q1。所述第三电阻R3用于防止PNP型三级管Q1开通时，所述第二发光二极管LED2无电流流过。
可以理解的，本实施例5是开关管在IO口输出控制信号为低电平时开通，在IO口输出控制信号为高电平时截止，使得所述第一单向元件、第二单向元件分别对应在IO口输出高电平、低电平时导通。因此，作为本实施例5的改进，本实施例中的开关管还可以是PMOS管、IGBT、晶闸管等三端控制器件或其派生器件。其中，开关管的控制端、公共端和输出端，可以分别对应于PMOS管的栅极、漏极和源极，IGBT的栅极、集电极和发射极，单向晶闸管的栅极、阳极和阴极，双向晶闸管的栅极、端口2和端口1。本实施例5仅以PNP型三极管为例对技术方案进行描述，本实用新型提供的基于IO口的单向元件控制电路中的开关管并不限于PNP型三极管。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制。本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于IO口的单向元件控制电路，其特征在于：包括第一单向元件、第二单向元件、第一电阻、第二电阻和开关管；所述开关管的控制端通过所述第一电阻连接IO口连接端；所述开关管的公共端接地；所述开关管的输出端通过所述第二电阻连接电源输入端，所述电源输入端接入直流电压；所述开关管的输出端还连接所述第一单向元件的输出端和所述第二单向元件的输入端，所述第一单向元件的输入端和所述第二单向元件的输出端均连接所述IO口连接端。
2.如权利要求1所述的基于IO口的单向元件控制电路，其特征在于：所述第一单向元件为第一发光二极管，所述第一单向元件的输入端、输出端分别对应所述第一发光二极管的正极、负极。
3.如权利要求1所述的基于IO口的单向元件控制电路，其特征在于：所述第二单向元件为第二发光二极管，所述第二单向元件的输入端、输出端分别对应所述第二发光二极管的正极、负极。
4.如权利要求1或2所述的基于IO口的单向元件控制电路，其特征在于：所述第一单向元件主要由多个同向的单向元件并联/串联构成。
5.如权利要求1或3所述的基于IO口的单向元件控制电路，其特征在于：所述第二单向元件主要由多个同向的单向元件并联/串联构成。
6.如权利要求1所述的基于IO口的单向元件控制电路，其特征在于：所述开关管为NPN型三极管，所述开关管的控制端、公共端和输出端分别对应所述NPN型三极管的基极、发射极和集电极。
7.如权利要求1所述的基于IO口的单向元件控制电路，其特征在于：所述开关管为PNP型三极管，所述开关管的控制端、公共端和输出端分别对应所述PNP型三极管的基极、集电极和发射极；所述PNP型三极管的集电极通过第三电阻接地。
8.如权利要求1所述的基于IO口的单向元件控制电路，其特征在于：所述开关管为NMOS管，所述开关管的控制端、公共端和输出端分别对应所述NMOS管的栅极、源极和漏极。
9.如权利要求1所述的基于IO口的单向元件控制电路，其特征在于：所述开关管为PMOS管，所述开关管的控制端、公共端和输出端分别对应所述PMOS管的栅极、漏极和源极；所述PMOS管的漏极通过第四电阻接地。
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WO2018099182A1 (zh) * 2016-11-29 2018-06-07 广州视源电子科技股份有限公司 基于io口的单向元件控制电路
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