CN213072448U - 基于pwm控制的电压输出电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于PWM控制的电压输出电路及电子设备。所述基于PWM控制的电压输出电路包括第一充放电电路、第一整流电路、第二充放电电路及输出端子；第一充放电电路的输入端为PWM信号输入端，输出端与第一整流电路的第一端连接；第一整流电路的第二端接地，第三端分别与第二充放电电路的输入端及输出端子连接，第二充放电电路的输出端接地；第一充放电电路接收PWM信号，在PWM信号为第一电平时控制第一整流电路进行充电，并在PWM信号为第二电平时，控制第一整流电路对第二充放电电路进行放电，以使第二充放电电路获得并输出第一电压。其中，通过硬件电路设计实现负压的输出，取代了DC‑DC芯片，降低了产品成本。

Description

基于PWM控制的电压输出电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种基于PWM控制的电压输出电路及电子设备。

背景技术

在电子产品中，某些特定的电路会使用到负电压，或正负电压同时使用的情况，比如功率放大电路中通常需要采用双电源供电方式，这样可以提升产品的可靠性。

目前电子产品中通常采用可产生负压的专用DC/DC芯片供电，虽然专用DC/DC芯片可以产生负电压，且电压精确度较高，但由于需要为电子产品额外增加一颗专用DC/DC芯片，提升了产品成本。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种基于PWM控制的电压输出电路及电子设备，旨在解决现有技术中电子产品通过专用DC/DC芯片获得负压导致成本高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于PWM控制的电压输出电路，所述电路包括：第一充放电电路、第一整流电路、第二充放电电路及输出端子；所述第一充放电电路的输入端为PWM信号输入端，所述第一充放电电路的输出端与所述第一整流电路的第一端连接，所述第一整流电路的第二端接地，所述第一整流电路的第三端分别与所述第二充放电电路的输入端及所述输出端子连接，所述第二充放电电路的输出端接地；其中，

所述第一充放电电路，用于接收PWM信号，在所述PWM信号为第一电平时，控制所述第一整流电路进行充电，并在所述PWM信号为第二电平时，控制所述第一整流电路对所述第二充放电电路进行放电，以使所述第二充放电电路获得并输出第一电压。

优选地，所述第一充放电电路包括第一电容；所述第一电容的第一端为所述第一充放电电路的输入端，所述第一电容的第二端与所述第一整流电路的第一端连接。

优选地，所述第一整流电路包括第一肖特基二极管；所述第一肖特基二极管的第一端与所述第一电容的第二端连接，所述第一肖特基二极管的第二端接地，所述第一肖特基二极管的第三端与所述第二充放电电路的输入端连接。

优选地，所述第二充放电电路包括第二电容；所述第二电容的第一端与所述肖特基二极管的第三端连接，所述第二电容的第二端接地。

优选地，所述基于PWM控制的电压输出电路还包括电阻；所述电阻的第一端接收所述PWM信号，所述电阻的第二端与所述第一充放电电路的输入端连接。

优选地，所述基于PWM控制的电压输出电路还包括第三充放电电路、第四充放电电路及第二整流电路；所述第三充放电电路的输入端与所述第一充放电电路的输入端连接，所述第三充放电电路的输出端与所述第二整流电路的第一端连接；所述第二整流电路的第二端接地，所述第二整流电路的第三端分别与所述第一整流电路的第二端及所述第四充放电电路的输入端连接；所述第四充放电电路的输出端接地；其中，

所述第三充放电电路，用于在所述PWM信号为第一电平时，控制所述第二整流电路进行充电，并在所述PWM信号为第二电平时，控制所述第二整流电路对所述第四充放电电路进行放电，以使所述第四充放电电路获得并输出第一负电压；

所述第一充放电电路，还用于在所述PWM信号为第一电平时，控制所述第一整流电路及所述第四充放电电路进行充电，并在所述PWM信号为第二电平时，控制所述第一整流电路对所述第二充放电电路进行放电，以使所述第二充放电电路获得并输出第二负电压。

优选地，所述第三充放电电路包括第三电容；所述第三电容的第一端为所述第三充放电电路的输入端，所述第三电容的第二端与所述第二整流电路的第一端连接。

优选地，所述第二整流电路包括第二肖特基二极管；所述第二肖特基二极管的第一端与所述第三电容的第二端连接，所述第二肖特基二极管的第二端接地，所述第二肖特基二极管的第三端分别与所述第四充放电电路的输入端及所述第一整流电路的第二端连接。

优选地，所述第四充放电电路包括第四电容；所述第四电容的第一端与所述第二肖特基二极管的第三端连接，所述第四电容的第二端接地。

本实用新型还提出一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的基于PWM控制的电压输出电路。

本实用新型通过在基于PWM控制的电压输出电路中设置第一充放电电路、第一整流电路、第二充放电电路及输出端子；第一充放电电路的输入端为PWM信号输入端，第一充放电电路的输出端与第一整流电路的第一端连接，第一整流电路的第二端接地，第一整流电路的第三端分别与第二充放电电路的输入端及输出端子连接，第二充放电电路的输出端接地；第一充放电电路接收PWM信号，在PWM信号为第一电平时，控制第一整流电路进行充电，并在PWM信号为第二电平时，控制第一整流电路对第二充放电电路进行放电，以使第二充放电电路获得并输出第一电压。其中，通过电路的硬件设计实现负压的输出，取代了专用DC-DC芯片，降低了产品成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型基于PWM控制的电压输出电路一实施例的功能模块图；

图2是图1基于PWM控制的电压输出电路一可选的结构示意图；

图3是图1基于PWM控制的电压输出电路另一可选的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	第一充放电电路	Vout	输出端子
200	第一整流电路	C1～C4	第一电容至第四电容
				300	第二充放电电路	D1	第一肖特基二极管
400	第三充放电电路	D2	第二肖特基二极管
				500	第二整流电路	R1	电阻
600	第四充放电电路

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种基于PWM控制的电压输出电路。

参照图1，在一实施例中，所述电路包括第一充放电电路100、第一整流电路200、第二充放电电路300及输出端子Vout；所述第一充放电电路100的输入端为PWM信号输入端，所述第一充放电电路100的输出端与所述第一整流电路200的第一端连接，所述第一整流电路200的第二端接地，所述第一整流电路200的第三端分别与所述第二充放电电路300的输入端及所述输出端子Vout连接，所述第二充放电电路300的输出端接地；其中，所述第一充放电电路100，用于接收PWM信号，在所述PWM信号为第一电平时，控制所述第一整流电路200进行充电，并在所述PWM信号为第二电平时，控制所述第一整流电路200对所述第二充放电电路300进行放电，以使所述第二充放电电路300获得并输出第一电压。

应当理解的是，PWM信号可以是由SOC芯片或者MCU控制器等设备输出，其频率范围可以是100K～200K；该信号也可以是DC-DC芯片的储能电感前端的PWM信号，此时，由于PWM信号的幅度和DC-DC芯片的输入信号幅度相同，使得基于PWM控制的电压输出电路可以输出更高的第一电压，比如，当DC-DC的供电电压为12V时，本实施例可以输出-12V的电压。

在具体实现中，以PWM的高电平为3.3V为例说明本实施例的工作原理：

当PWM信号为3.3V时，第一充放电电路100通过第一整流电路200进行充电，获得一正电压；当PWM信号为0V时，第一充放电电路100控制第一整流电路200对第二充放电电路300进行放电，第二充放电电路300充电，获得第一电压，并将第一电压输出至输出端子Vout。

本实用新型通过在基于PWM控制的电压输出电路中设置第一充放电电路、第一整流电路、第二充放电电路及输出端子；第一充放电电路的输入端为PWM信号输入端，第一充放电电路的输出端与第一整流电路的第一端连接，第一整流电路的第二端接地，第一整流电路的第三端分别与第二充放电电路的输入端及输出端子连接，第二充放电电路的输出端接地；第一充放电电路接收PWM信号，在PWM信号为第一电平时，控制第一整流电路进行充电，并在PWM信号为第二电平时，控制第一整流电路对第二充放电电路进行放电，以使第二充放电电路获得并输出第一电压。其中，通过电路的硬件设计实现负压的输出，取代了专用DC-DC芯片，降低了产品成本。

请一并参照图1和图2，图2是图1基于PWM控制的电压输出电路一可选的结构示意图。

本实施例中，所述第一充放电电路100包括第一电容C1；所述第一电容C1的第一端为所述第一充放电电路100的输入端，所述第一电容C1的第二端与所述第一整流电路200的第一端连接。

进一步地，所述第一整流电路200包括第一肖特基二极管D1；所述第一肖特基二极管D1的第一端与所述第一电容C1的第二端连接，所述第一肖特基二极管D1的第二端接地，所述第一肖特基二极管D1的第三端与所述第二充放电电路300的输入端连接。

进一步地，所述第二充放电电路300包括第二电容C2；所述第二电容C2的第一端与所述肖特基二极管的第三端连接，所述第二电容C2的第二端接地。

应当理解的是，第二电容C2为储能电容，用来提供脉冲电流能量，故通常会要求第二电容C2具有容量大和瞬间放电特性好的特点。

在具体实现中，为了避免瞬间电流太大导致电子器件损坏，所述基于PWM控制的电压输出电路还可以包括电阻R1；所述电阻R1的第一端接收所述PWM信号，所述电阻R1的第二端与所述第一充放电电路100的输入端连接。其中，电阻R1的阻值大小可以根据实际情况调整，本实施例对此不加以限制。

同样以PWM信号的高电平为3.3V为例来说明本实施例的工作原理：

当PWM信号为3.3V时，电流经电阻R1、第一电容C1、第一肖特基二极管D1的第一端和第一肖特基二极管D1的第二端接地形成通路，第一电容C1充电，第一电容C1上的电压为3.3V，第一电容C1的左端为正，右端为负；

当PWM信号为0V时，电流经第一电容C1、电阻R1、第二电容C2、第一肖特基二极管D1的第三端和第一肖特基二极管D1的第一端形成通路，第二电容C2充电，第一电容C1的左端电压为0V，因电容电压不能突变，则第一电容C1的右端电压为-3.3V，故第二电容C2的上端电压也为-3.3V，此时输出端子Vout输出电压为-3.3V。

本实施例通过第一充放电电路、第一整流电路及第二充放电电路的具体设计，通过PWM信号的控制、两个电容、一个肖特级二极管即可实现负电压输出的目的，简化了设计，降低了成本。

请一并参照图1、图2及图3，图3是图1基于PWM控制的电压输出电路一可选的结构示意图。

本实施例中，所述基于PWM控制的电压输出电路还包括第三充放电电路400、第四充放电电路600及第二整流电路500；所述第三充放电电路400的输入端与所述第一充放电电路100的输入端连接，所述第三充放电电路400的输出端与所述第二整流电路500的第一端连接；所述第二整流电路500的第二端接地，所述第二整流电路500的第三端分别与所述第一整流电路200的第二端及所述第四充放电电路600的输入端连接；所述第四充放电电路600的输出端接地；其中，所述第三充放电电路400，用于在所述PWM信号为第一电平时，控制所述第二整流电路500进行充电，并在所述PWM信号为第二电平时，控制所述第二整流电路500对所述第四充放电电路600进行放电，以使所述第四充放电电路600获得并输出第一负电压；所述第一充放电电路100，还用于在所述PWM信号为第一电平时，控制所述第一整流电路200及所述第四充放电电路600进行充电，并在所述PWM信号为第二电平时，控制所述第一整流电路200对所述第二充放电电路300进行放电，以使所述第二充放电电路300获得并输出第二负电压。

进一步地，所述第三充放电电路400包括第三电容C3；所述第三电容C3的第一端为所述第三充放电电路400的输入端，所述第三电容C3的第二端与所述第二整流电路500的第一端连接。

进一步地，所述第二整流电路500包括第二肖特基二极管D2；所述第二肖特基二极管D2的第一端与所述第三电容C3的第二端连接，所述第二肖特基二极管D2的第二端接地，所述第二肖特基二极管D2的第三端分别与所述第四充放电电路600的输入端及所述第一整流电路200的第二端连接。

进一步地，所述第四充放电电路600包括第四电容C4；所述第四电容C4的第一端与所述第二肖特基二极管D2的第三端连接，所述第四电容C4的第二端接地。

同样以PWM信号的高电平为3.3V为例来说明本实施例的工作原理：

当PWM信号为3.3V时，电流经电阻R1、第三电容C3、第二肖特基二极管D2的第一端和第二肖特基二极管D2的第二端接地形成通路，第三电容C3充电，第三电容C3上的电压为3.3V，第三电容C3的左端为正，右端为负；

当PWM信号为0V时，电流经第三电容C3、电阻R1、第四电容C4、第二肖特基二极管D2的第三端和第二肖特基二极管D2的第一端形成通路，第四电容C4充电，第三电容C3的左端电压为0V，因电容电压不能突变，则第三电容C3的右端电压为-3.3V，故第四电容C4的上端电压也为-3.3V；

当PWM信号再次为3.3V时，电流经电阻R1、第一电容C1、第一肖特基二极管D1的第一端、第一肖特基二极管D1的第二端和第四电容C4形成通路，第一电容C1充电，第一电容C1的左端电压为3.3V，第一电容C1的右端电压为-3.3V，则第一电容C1上的电压为6.6V；

当PWM信号再次为0V时，电流经第一电容C1、电阻R1、第二电容C2、第一肖特基二极管D1的第三端和第二肖特基二极管D2的第一端形成通路，第二电容C2充电，第一电容C1的左端电压为0V，因电容电压不能突变，则第一电容C1的右端电压为-6.6V，故第二电容C2的上端电压为-6.6V，输出端子Vout输出电压为-6.6V。

可理解的是，当PWM信号的高电平为5V时，则输出端子Vout输出电压为-10V，也就是说，本实施例的电路可以实现两倍负电压输出。

本实施例通过在基于PWM控制的电压输出电路中设置第一充放电电路、第一整流电路、第二充放电电路、输出端子、第三充放电电路、第四充放电电路及第二整流电路，实现了PWM信号中高电平的两倍的负电压输出，提升了产品的供电能力和供电效率。

本实用新型还提出一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的基于PWM控制的电压输出电路，所述电子设备的基于PWM控制的电压输出电路的电路结构可参照上述实施例，在此不再赘述；可以理解的是，由于本实施例的电子设备采用了上述基于PWM控制的电压输出电路的技术方案，因此所述电子设备具有上述所有的有益效果。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述基于PWM控制的电压输出电路包括第一充放电电路、第一整流电路、第二充放电电路及输出端子；所述第一充放电电路的输入端为PWM信号输入端，所述第一充放电电路的输出端与所述第一整流电路的第一端连接，所述第一整流电路的第二端接地，所述第一整流电路的第三端分别与所述第二充放电电路的输入端及所述输出端子连接，所述第二充放电电路的输出端接地；其中，

所述第一充放电电路，用于接收PWM信号，在所述PWM信号为第一电平时，控制所述第一整流电路进行充电，并在所述PWM信号为第二电平时，控制所述第一整流电路对所述第二充放电电路进行放电，以使所述第二充放电电路获得并输出第一电压。

2.如权利要求1所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述第一充放电电路包括第一电容；所述第一电容的第一端为所述第一充放电电路的输入端，所述第一电容的第二端与所述第一整流电路的第一端连接。

3.如权利要求2所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述第一整流电路包括第一肖特基二极管；所述第一肖特基二极管的第一端与所述第一电容的第二端连接，所述第一肖特基二极管的第二端接地，所述第一肖特基二极管的第三端与所述第二充放电电路的输入端连接。

4.如权利要求3所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述第二充放电电路包括第二电容；所述第二电容的第一端与所述肖特基二极管的第三端连接，所述第二电容的第二端接地。

5.如权利要求1～4中任一项所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述基于PWM控制的电压输出电路还包括电阻；所述电阻的第一端接收所述PWM信号，所述电阻的第二端与所述第一充放电电路的输入端连接。

6.如权利要求1～4中任一项所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述基于PWM控制的电压输出电路还包括第三充放电电路、第四充放电电路及第二整流电路；所述第三充放电电路的输入端与所述第一充放电电路的输入端连接，所述第三充放电电路的输出端与所述第二整流电路的第一端连接；所述第二整流电路的第二端接地，所述第二整流电路的第三端分别与所述第一整流电路的第二端及所述第四充放电电路的输入端连接；所述第四充放电电路的输出端接地；其中，

所述第三充放电电路，用于在所述PWM信号为第一电平时，控制所述第二整流电路进行充电，并在所述PWM信号为第二电平时，控制所述第二整流电路对所述第四充放电电路进行放电，以使所述第四充放电电路获得并输出第一负电压；

所述第一充放电电路，还用于在所述PWM信号为第一电平时，控制所述第一整流电路及所述第四充放电电路进行充电，并在所述PWM信号为第二电平时，控制所述第一整流电路对所述第二充放电电路进行放电，以使所述第二充放电电路获得并输出第二负电压。

7.如权利要求6所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述第三充放电电路包括第三电容；所述第三电容的第一端为所述第三充放电电路的输入端，所述第三电容的第二端与所述第二整流电路的第一端连接。

8.如权利要求7所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述第二整流电路包括第二肖特基二极管；所述第二肖特基二极管的第一端与所述第三电容的第二端连接，所述第二肖特基二极管的第二端接地，所述第二肖特基二极管的第三端分别与所述第四充放电电路的输入端及所述第一整流电路的第二端连接。

9.如权利要求8所述的基于PWM控制的电压输出电路，其特征在于，所述第四充放电电路包括第四电容；所述第四电容的第一端与所述第二肖特基二极管的第三端连接，所述第四电容的第二端接地。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1～9任一权利要求所述的基于PWM控制的电压输出电路。

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