CN208285204U - 一种用于开关电源的使能控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于开关电源的使能控制电路，其包括比较自锁电路和逻辑控制电路，比较自锁电路包括运放U1A、电阻、电容和自锁电路，逻辑控制电路包括或门、与非门、与门、基准管、电阻、P型场效应管Q1和NPN三极管Q2。本实用新型通过多个运放或门电路在一个芯片中，其余器件也均为小型贴片器件，整个电路体积小，成本低，解决了多数数字信号驱动能力弱的问题，实现了故障信号自锁功能以及正负两种逻辑的多个使能信号共同控制电源使能端开关的功能。

Description

一种用于开关电源的使能控制电路

技术领域

本实用新型涉及控制电路领域，具体涉及一种用于开关电源的使能控制电路。

背景技术

目前大多带有使能端的电源模块在使用时，如无需外部控制，推荐电路都会将使能端接输入高电平或悬空(正逻辑)或是接地(负逻辑)。然而在需要外部使能信号控制时，则需要设计使能控制电路，目前常用的使能信号包括输入电压、前级电路输出电压、输出电流、环境温度以及数字电路控制信号等。现有技术主要是通过电阻分压或传感器检测后，用采样信号来驱动三极管或光耦的开关功能实现使能控制。

现有与上图类似的使能控制电路，只能通过单一信号进行使能控制，如需要同时使用多个信号进行使能控制，需要多组串联实现多信号共同控制，若使能信号正负逻辑不同，则还需要额外模拟电路和上拉/下拉电阻进行转换。这种做法不但增加了成本，也大大增加了印制电路板的尺寸和产品的整体体积。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种能正负两种逻辑的多个使能信号共同控制电源使能端开关的功能的使能控制电路。

为达到上述实用新型目的，本实用新型所采用的技术方案为：

提供一种用于开关电源的使能控制电路，其包括比较自锁电路和逻辑控制电路，比较自锁电路包括运放U1A，运放U1A的反向端连接有电阻R1、电阻R2和电容C1，电容C1和电阻R1接地，电阻R2与辅助电源VCC连接；运放U1A的同向端连接有电阻R3、电阻R4和电容C2，电阻R4与电容C2接地；运放U1A的输出端连接有电阻R5，电阻R5接地；

逻辑控制电路包括或门、非门U4A、与门U3A和欠电压保护电路，或门包括或门U2A、或门U2B、或门U2C、或门U2D、或门U5A和或门U5B，或门U2A和或门U2C的输入端与比较自锁电路输出的使能信号连接，或门U2A和或门U2C的输出端与或门U2B的输入端连接，或门U2D和或门U2B的输出端与或门U5A的输入端连接；

非门U4A的输入端与或门U5A的输出端连接；与门U3A的输入端与非门U4A和或门U2B的输出端连接，与门U3A的输出端与三极管Q2的栅极G连接，三极管Q2的发射极和集电极上分别连接有欠电压保护电路和半导体开关管Q1，半导体开关管Q1的栅极通过电阻R8连接到电源Vin，欠电压保护电路包括基准管D2；

基准管D2依次连接有电阻R9、电阻R10和电阻R7，基准管D2与电阻R9之间连接有端口V3_ON/OFF，电阻R10与电阻R9均接地，电阻R10与电阻R7均与基准管D2连接，电阻R7与电源Vin连接。

进一步地，比较自锁电路还包括自锁电路，自锁电路包括二极管D1和电阻R6，二极管D1的正极与电阻R6连接，二极管D1的负极与运放U1A的输入端连接，电阻R6与运放U1A的输出端连接。

本实用新型的有益效果为：本方案的比较自锁电路核心为比较器，辅助电源为运放芯片供电；上电后，控制信号与辅助电源分压设定后的基准电位进行比较，当输入使能信号的电压高于基准电位时，输出使能信号为高电平，反之输出使能信号为低电平；最终输出使能信号接入到逻辑控制电路的正/负逻辑使能信号电路中。在逻辑控制电路中，电源上点后，电源Vin输入为高电平，欠压保护电路中的电阻R7和电阻R10对电源Vin进行分压，当电阻R10上的分压大于基准管D2的开通阈值电压时，基准管D2导通；电源Vin输入欠压时，基准管D2关闭，以防止半导体开关管Q1、三极管Q2和后级电路损坏。

比较自锁电路输出的正逻辑使能信号通过或门电路将信号进行或运算，最终或运算结果为logic+；同理，负逻辑使能信号通过或门电路将信号进行或运算，最终或运算结果为logic-，通过多个运放或门电路在一个芯片中进行运算和比较，达到控制使能端开关的功能，使得整体电路体积小，成本底。

当负逻辑使能信号logic-和正逻辑使能信号logic+同时为低电平时，与非门U4A对logic-取反，输出高电平，与门U3A通过与逻辑输出低电平，使三极管Q2的栅极G为低电平，三极管Q2的集电极和发射极不导通，则半导体开关管Q1的栅极仅通过电阻R8连接到电源Vin，栅源电压Vce＝0V，三极管Q2不导通，同时电阻R9上端V3_ON/OFF＝0V。

当负逻辑使能信号logic-为低电平，正逻辑使能信号logic+为高电平时，与非门U4A对信号logic-取反，输出高电平，与门U3A通过与逻辑输出高电平，三极管Q2的栅极G为高电平，三极管Q2的集电极和发射极导通，则半导体开关管Q1的栅极电压为电源Vin在R9上的分压，栅源电压并且三极管Q2导通，同时电阻R9上端为高电平。

当负逻辑使能信号logic-为高电平时，无论正逻辑使能信号logic+电平高低，三极管Q2的栅极G始终为低电平，三极管Q2集电极和发射极不导通，则半导体开关管Q1不导通，电阻R9上端V3_ON/OFF＝0V；若不需要正逻辑使能功能，只需将正逻辑使能端接入VCC即可。

在比较自锁电路中加入自锁电路后，即使输入使能信号掉落到低电平，输出使能信号依然保持高电平；同时，比较自锁电路将输入使能信号与后级电路隔离，并利用辅助电源加强了使能信号的驱动能力。当使能输入端逻辑信号状态发生变化时，三极管Q2栅极电平相对应变化以达到控制电源开关的目的。逻辑控制电路最终使能输出适用于两种情况，第一种是直接用于驱动半导体开关管Q1，第二种是直接以高低电平作为电源模块使能控制信号V3_ON/OFF。

本实用新型通过多个运放或门电路在一个芯片中，其余器件也均为小型贴片器件，整个电路体积小，成本低，解决了多数数字信号驱动能力弱的问题，实现了故障信号自锁功能以及正负两种逻辑的多个使能信号共同控制电源使能端开关的功能。

附图说明

图1为逻辑控制电路的电路图。

图2为比较自锁电路的电路图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

如图1和图2所示，用于开关电源的使能控制电路包括比较自锁电路和逻辑控制电路，比较自锁电路包括运放U1A，运放U1A的反向端连接有电阻R1、电阻R2和电容C1，电容C1和电阻R1接地，电阻R2与辅助电源VCC连接；运放U1A的同向端连接有电阻R3、电阻R4和电容C2，电阻R4与电容C2接地，电阻R3与输入使能信号连接；运放U1A的输出端连接有电阻R5，并且电阻R5接地。

逻辑控制电路包括或门、非门U4A、与门U3A和欠电压保护电路，或门包括或门U2A、或门U2B、或门U2C、或门U2D、或门U5A和或门U5B，或门U2A和或门U2C的输入端与比较自锁电路输出的使能信号连接，或门U2A和或门U2C的输出端与或门U2B的输入端连接，或门U2D和或门U2B的输入端与比较自锁电路输出的使能信号连接，或门U2D和或门U2B的输出端与或门U5A的输入端连接；非门U4A的输入端与或门U5A的输出端连接；与门U3A的输入端与非门U4A和或门U2B的输出端连接。

与门U3A的输出端连接有三极管Q2的栅极G，三极管Q2的发射极和集电极上分别连接有欠电压保护电路和半导体开关管Q1，半导体开关管Q1的栅极通过电阻R8连接到电源Vin，欠电压保护电路包括基准管D2和R6，基准管D2依次连接有电阻R9、电阻R10和电阻R7，基准管D2与电阻R9之间连接有端口V3_ON/OFF，电阻R10与电阻R9之间连接接地端，电阻R10与电阻R7之间与基准管D2连接，电阻R7与电源Vin连接。三极管Q2为NPN三极管，半导体开关管为P型场效应管。

比较自锁电路还包括自锁电路，自锁电路包括二极管D1和电阻R6，二极管D1的正极与电阻R6连接，二极管D1的负极与运放U1A的输入端连接，电阻R6与运放U1A的输出端连接。

本方案的比较自锁电路的核心为比较器，相应的辅助电源为运放芯片供电，辅助电源根据选用运放芯片型号而定，一般为5V或12V。比较自锁电路上电后，输入使能信号与辅助电源分压设定后的基准电位进行比较，当输入使能信号的电压高于基准电位时，输出使能信号为高电平(约等于VCC)，反之输出使能信号为低电平(约等于0V)。

当需要该使能信号自锁时，加入正反馈自锁电路(二极管D8和电阻R6)，加入自锁电路后即使输入使能信号掉落到低电平，输出使能信号依然保持高电平；同时，比较自锁电路将输入使能信号与后级电路隔离，并利用辅助电源加强了使能信号的驱动能力。最终输出使能信号接入到逻辑控制电路的正/负逻辑使能信号的电路中。

逻辑控制电路控制信号输入可分为三部分：1.正逻辑使能信号；2.负逻辑使能信号；3.欠压保护。正逻辑使能信号定义为：当该使能信号为高电平时，最终输出控制信号为高电平；负逻辑使能信号定义为：当该使能信号为高电平时，最终输出控制信号为低电平。通常开关控制信号为正逻辑使能信号，正逻辑使能信号标记为CTRL1、CTRL2、CTRL3...等信号；而通常故障检测信号，如过温、过流、无输出电压等为负逻辑使能信号。

逻辑控制电路上电后，电源Vin输入为高电平，欠压保护电路中的R7和R10对电源Vin进行分压，当R10上的分压大于基准管D2的开通阈值电压时，D2导通；电源Vin输入欠压时，二极管D2关断，以防止半导体开关管Q1、三极管Q2和后级电路损坏。正逻辑信号logic+和负逻辑信号logic-通过或门产生。正逻辑使能信号通过或门将输入信号CTRL1、CTRL2、CTRL3...等进行或运算，最终或运算结果为logic+。同理，负逻辑使能信号通过或门将输入信号过电流、过热、V1_IND等进行或运算，最终或运算结果为logic-。

当负逻辑使能信号(如故障检测信号)logic-和正逻辑使能信号logic+同时为低电平时，与非门U4A对logic-取反，输出高电平，与门U3A通过与逻辑输出低电平，使三极管Q2栅极G为低电平，三极管Q2集电极和发射极不导通，则半导体开关管Q1的栅极仅通过R8连接到电源Vin，栅源电压Vce＝0V，三极管Q2不导通，同时电阻R9上端V3_ON/OFF＝0V。

当负逻辑使能信号(如故障检测信号)logic-为低电平，正逻辑使能信号logic+为高电平时，与非门U4A对logic-取反，输出高电平，与门U3A通过与逻辑输出高电平，三极管Q2栅极G为高电平，三极管Q2的集电极和发射极导通，则半导体开关管Q1的栅极电压为电源Vin在R9上的分压，栅源电压三极管Q2导通，同时电阻R9上端为高电平。

当负逻辑使能信号(如故障检测信号)logic-为高电平时，无论正逻辑使能信号logic+电平高低，三极管Q2的栅极G始终为低电平，三极管Q2集电极和发射极不导通，则半导体开关管Q1不导通，电阻R9上端V3_ON/OFF＝0V；若不需要正逻辑使能功能，只需将正逻辑使能端接入VCC即可。逻辑控制电路真值表如下表1所示。

表1逻辑控制电路真值表

logic+	logic-	G
			0	0	0
0	1	0
			1	0	1
1	1	0

当输入使能信号状态发生变化时，逻辑使能信号取值情况则参照表1，三极管Q2栅极电平相对应变化以达到控制电源开关的目的。逻辑控制电路最终使能输出适用于两种情况，第一种是直接用于驱动半导体开关管Q1，第二种是直接以高低电平作为电源模块使能控制信号V3_ON/OFF。

本实用新型运用多个运放或门电路在一个芯片中，其余器件也均为小型贴片器件，整个电路体积小，成本低，解决了多数数字信号驱动能力弱的问题，实现了故障信号自锁功能以及正负两种逻辑的多个使能信号共同控制电源使能端开关的功能。

Claims (2)

1.一种用于开关电源的使能控制电路，其特征在于，包括比较自锁电路和逻辑控制电路，所述比较自锁电路包括运放U1A，所述运放U1A的反向端连接有电阻R1、电阻R2和电容C1，所述电容C1和电阻R1接地，所述电阻R2与辅助电源VCC连接；所述运放U1A的同向端连接有电阻R3、电阻R4和电容C2，所述电阻R4与电容C2接地；所述运放U1A的输出端连接有电阻R5，所述电阻R5接地；

所述逻辑控制电路包括或门、非门U4A、与门U3A和欠电压保护电路，所述或门包括或门U2A、或门U2B、或门U2C、或门U2D、或门U5A和或门U5B，所述或门U2A和或门U2C的输入端与比较自锁电路输出的使能信号连接，所述或门U2A和或门U2C的输出端与或门U2B的输入端连接，所述或门U2D和或门U2B的输出端与或门U5A的输入端连接；

所述非门U4A的输入端与或门U5A的输出端连接；所述与门U3A的输入端与非门U4A和或门U2B的输出端连接，所述与门U3A的输出端与三极管Q2的栅极G连接，所述三极管Q2的发射极和集电极上分别连接有所述欠电压保护电路和半导体开关管Q1，所述半导体开关管Q1的栅极通过电阻R8连接到电源Vin，所述欠电压保护电路包括基准管D2；

所述基准管D2依次连接有电阻R9、电阻R10和电阻R7，所述基准管D2与电阻R9之间连接有端口V3_ON/OFF，所述电阻R10与电阻R9均接地，所述电阻R10与电阻R7均与基准管D2连接，所述电阻R7与电源Vin连接。

2.根据权利要求1所述的用于开关电源的使能控制电路，其特征在于，所述比较自锁电路还包括自锁电路，所述自锁电路包括二极管D1和电阻R6，所述二极管D1的正极与电阻R6连接，所述二极管D1的负极与运放U1A的输入端连接，所述电阻R6与运放U1A的输出端连接。