CN213906650U - 一种电源输出开关控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电源输出开关控制电路，属于电子设备技术的领域，其包括第一开关控制模块和第二开关控制模块；电源接入端PWR_IN用于与电源电压输出端连接；第一开关控制模块包括控制信号输入端、接地端、电源电压输入端与开关信号控制输出端，控制信号输入端用于与电路控制信号输出端OUT_EN连接，电源电压输入端与电源接入端PWR_IN连接，开关信号控制输出端与第二开关控制模块的第一电压输入端连接；第二开关控制模块，第二电压输入端用于与电源接入端PWR_IN连接，电压输出端与电源输出开关控制电路的电压输出端PWR_OUT连接；还包括限流保护电路、防反保护电路、防高压保护电路，从而具有限流、防反、防高压保护的功能。本申请具有降低电路成本的效果。

Description

一种电源输出开关控制电路

技术领域

本申请涉及电子设备技术的领域，尤其是涉及一种应用于汽车电子设备以及工业用电设备等的电源输出开关控制电路。

背景技术

目前，在一些汽车或工业用电设备中，常常需要加入电源输出开关控制电路对用电设备的启闭进行控制。在电源输出开关控制电路的设计过程中，不仅要保证开关控制电路的稳定性，更要加入限流、防反以及防高压保护等功能以提高对电路开关以及电子元器件的保护。

针对上述中的相关技术，发明人认为目前市场上常见的具有电源输出开关控制且要求限流、防反以及防高压保护功能的多数为集成电路（IC）实现，电路成本较高，布局不灵活，且部分中档次的IC没有高压保护功能。

实用新型内容

为了降低电路成本，本申请提供了一种电源输出开关控制电路。

本申请提供的一种电源输出开关控制电路采用如下的技术方案：

一种电源输出开关控制电路，包括第一开关控制模块和第二开关控制模块；

所述电源输出开关控制电路的电源接入端PWR_IN用于与电源电压输出端连接；

所述第一开关控制模块包括控制信号输入端、接地端、电源电压输入端与开关信号控制输出端，所述控制信号输入端用于与电路控制信号输出端OUT_EN连接，所述电源电压输入端与所述电源输出开关控制电路的电源接入端PWR_IN连接，所述接地端接地，所述开关信号控制输出端与第二开关控制模块的第一电压输入端连接；

所述第二开关控制模块，第二电压输入端用于与所述电源输出开关控制电路的电源接入端PWR_IN连接，电压输出端与所述电源输出开关控制电路的电压输出端PWR_OUT连接；

所述电源输出开关控制电路的电源接入端PWR_IN与所述电源输出开关控制电路的电压输出端PWR_OUT之间还设置有限流保护电路，用于在外部电路短路时关断输出从而保护电路不受损坏；

还包括防反保护电路，用于防止反向大电流灌入损坏电路；

还包括防高压保护电路，用于防止电路元器件在受到反向高压输入时被击穿导致电路损坏。

通过采用上述技术方案，当电路控制信号输出端OUT_EN输入开启信号时，第一开关控制模块导通，第一开关控制模块通过开关信号控制输出端向第二开关控制模块发送开启信号，第二开关控制模块响应于第一开关控制模块的开关信号控制输出端输出的信号而导通，进而实现供电开启；当电路控制信号输出端OUT_EN输入关闭信号时，第一开关控制模块截止，无法通过开关信号控制输出端向第二开关控制模块发送开启信号，第二开关控制模块随之截止，进而使得电路供电关断，从而便于对用电设备进行控制启闭；

利用限流保护电路、防反保护电路以及防高压保护电路对电源输出开关控制电路进行保护，实现了在市场上多数为集成电路才能够实现的具有电源输出开关控制且能够限流、防反以及防高压保护的功能，降低了电路成本，且各保护电路器件分立，布局灵活，提高了开关控制电路的安全性和可靠性。

可选的，所述第一开关控制模块包括NPN三极管Q1、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3以及第四电阻器R4；

所述第一电阻器R1的一端连接于第一开关控制模块的控制信号输入端；所述NPN三极管Q1，基极连接于第一电阻器R1的另一端，集电极连接于第三电阻器R3的一端，发射极接地；所述第三电阻器R3的另一端分别连接于第四电阻器R4的一端和第一开关控制模块的开关信号控制输出端；所述第四电阻器R4的另一端分别连接于第一开关控制模块的电源电压输入端和第二开关控制模块的第二电压输入端；所述第二电阻器R2，一端连接于第一电阻器R1的一端，另一端连接于NPN三极管Q1的发射极。

通过采用上述技术方案，当第一开关控制模块的控制信号输入端接收的信号为高电平时，使得NPN三极管Q1导通，进而使得第一开关控制模块导通；当接收到低电平时，NPN三极管Q1截止，进而使得第一开关控制模块截止，无法向第二开关控制模块输出开启信号，从而便于对用电设备的供电电路进行控制。

可选的，所述第二开关控制模块包括开关控制芯片，所述开关控制芯片的电源电压接入端连接于第二开关控制模块的第一电压输入端，所述开关控制芯片的开关信号控制输入端连接于第二开关控制模块的第二电压输入端，所述开关控制芯片的输出端连接于第二开关控制模块的电压输出端。

通过采用上述技术方案，利用开关控制芯片对第一开关控制模块的开关信号控制输出端输出的控制信号进行响应，进而控制第二开关控制模块的通断。

可选的，所述开关控制芯片包括双P沟道MOS管U1；所述双P沟道MOS管U1，第一栅极G1和第二栅极G2分别连接于开关控制芯片的电源电压输入端，第一源极S1和第二源极S2分别连接于开关控制芯片的开关信号控制输入端，两个第一漏极D1分别连接于开关控制芯片的电压输出端，两个第二漏极D2分别连接于开关控制芯片的电压输出端。

通过采用上述技术方案，当第一开关控制模块导通时，由于第三电阻器R3和第四电阻器R4的分压，双P沟道MOS管U1的第一栅极G1和第二栅极G2接收到低电平，双P沟道MOS管U1导通，进而便于控制供电电路开启；当第二开关控制模块断开时，双P沟道MOS管U1截止，进而便于控制供电电路的关闭。

可选的，所述开关控制芯片包括PMOS管Q1；所述PMOS管Q1，栅极G连接于开关控制芯片的第一电压输入端，源极S连接于开关控制芯片的第二电压输入端，漏极连接于开关控制芯片的电压输出端。

通过采用上述技术方案，当第一开关控制模块导通时，由于第三电阻器R3和第四电阻器R4的分压，PMOS管Q1的栅极G接收低电平导通，进而便于控制供电电路开启；当第二开关控制模块断开时，PMOS管Q1截止，进而控制供电电路的关闭。

可选的，所述限流保护电路包括保险丝F1，所述保险丝F1的一端连接于开关控制芯片的电压输出端，所述保险丝F1的另一端连接于所述电源输出开关控制电路的电压输出端PWR_OUT。

通过采用上述技术方案，当外部电路短路时，电流急剧增加，保险丝F1能够在输入电流过大时呈现高阻抗状态进而关断输出，及时断开供电电路从而保护电路不被损坏，在一定程度上避免了电路烧坏甚至引起火灾的情况。

可选的，所述防反保护电路包括第一二极管保护电路，所述第一二极管保护电路包括第一二极管D3，阳极连接于所述电源输出开关控制电路的电源接入端PWR_IN，阴极连接于开关控制芯片的开关信号控制输入端。

通过采用上述技术方案，利用第一二极管D3的单向导电性，实现了电流的单向导通，当电源极性未接反时，第一二极管D3导通，电路正常供电；当电源极性接反时，第一二极管D3反偏截止，进而防止反向大电流灌入，从而实现防反功能。

可选的，所述防高压保护电路包括第一二极管保护电路和第二二极管保护电路；

所述第一二极管保护电路包括第一二极管D3，阳极连接于所述电源输出开关控制电路的电源接入端PWR_IN，阴极连接于开关控制芯片的第二电压输入端；

所述第二二极管保护电路包括第二二极管D4，阳极连接于保险丝F1的一端，阴极连接于保险丝F1的另一端。

通过采用上述技术方案，当有反向高压输入时，第二二极管D4正向导通，产生一个PN结电压，进而将保险丝F1电压钳位在较低水平，从而保护保险丝F1不被击穿；当有反向高压输入时，第一二极管D3反向偏置，从而保护内部电路不受高压影响。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过向电路控制信号输出端OUT_EN输入信号，利用第一开关控制模块和第二开关控制模块，便于对用电设备进行控制启闭；利用限流保护电路、防反保护电路以及防高压保护电路对电源输出开关控制电路进行保护，实现了在市场上多数为集成电路才能够实现的具有电源输出开关控制且能够限流、防反以及防高压保护的功能，降低了电路成本，且各保护电路器件分立，布局灵活，提高了开关控制电路的安全性和可靠性；

2.当外部电路短路时，电流急剧增加，保险丝F1能够在输入电流过大时呈现高阻抗状态进而关断输出，及时断开供电电路从而保护电路不被损坏，在一定程度上避免了电路烧坏甚至引起火灾的情况；

3.利用第一二极管D3的单向导电性，实现了电流的单向导通，当电源极性未接反时，第一二极管D3导通，电路正常供电；当电源极性接反时，第一二极管D3反偏截止，进而防止反向大电流灌入，从而实现防反功能。

附图说明

图1是本申请其中一个实施例的电路结构示意图。

图2是本申请其中一个实施例的选用PMOS管Q1作为开关控制芯片的电路结构示意图。

附图标记说明：101、第一开关控制模块；102、第二开关控制模块；103、第一二极管保护电路；104、第二二极管保护电路；105、限流保护电路。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种电源输出开关控制电路。参照图1，一种电源输出开关控制电路包括第一开关控制模块101和第二开关控制模块102，电源输出开关控制电路的电压输入端PWR_IN用于与电源电压输出端连接；

其中，第一开关控制模块101包括控制信号输入端、接地端、电源电压输入端与开关信号控制输出端，控制信号输入端用于与电路控制信号输出端OUT_EN连接，电源电压输入端与电源输出开关控制电路的电源接入端PWR_IN连接，接地端接地，开关信号控制输出端与第二开关控制模块102的第一电压输入端连接；

第二开关控制模块102，第二电压输入端用于与电源输出开关控制电路的电源接入端PWR_IN连接，电压输出端与电源输出开关控制电路的电压输出端PWR_OUT连接；

当电路控制信号输出端OUT_EN输入开启信号时，第一开关控制模块101导通，第一开关控制模块101通过开关信号控制输出端向第二开关控制模块102发送开启信号，第二开关控制模块102响应于第一开关控制模块101的开关信号控制输出端输出的信号而导通，进而实现供电开启；当电路控制信号输出端OUT_EN输入关闭信号时，第一开关控制模块101截止，无法通过开关信号控制输出端向第二开关控制模块102发送开启信号，第二开关控制模块102随之截止，进而使得电路供电关断，从而便于对用电设备进行控制启闭。

参照图1，作为第一开关控制模块101的一种实施方式，第一开关控制模块101包括NPN三极管Q1、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3以及第四电阻器R4；

其中，第一电阻器R1的一端连接于第一开关控制模块101的控制信号输入端；NPN三极管Q1，基极连接于第一电阻器R1的另一端，集电极连接于第三电阻器R3的一端，发射极接地；第三电阻器R3的另一端分别连接于第四电阻器R4的一端和第一开关控制模块101的开关信号控制输出端；第四电阻器R4的另一端分别连接于第一开关控制模块101的电源电压输入端和第二开关控制模块102的第二电压输入端；第二电阻器R2，一端连接于第一电阻器R1的一端，另一端连接于NPN三极管Q1的发射极。

当第一开关控制模块101的控制信号输入端接收的信号为高电平时，使得NPN三极管Q1导通，进而第一开关控制模块101导通；当接收到低电平时，NPN三极管Q1截止，进而第一开关控制模块101截止，从而便于对用电设备的供电电路进行控制。

参照图1，作为第二开关控制模块102的一种实施方式，第二开关控制模块102包括开关控制芯片，开关控制芯片的电源电压接入端连接于第二开关控制模块102的第一电压输入端，开关控制芯片的开关信号控制输入端连接于第二开关控制模块102的第二电压输入端，开关控制芯片的输出端连接于第二开关控制模块102的电压输出端。

作为开关控制芯片的一种选择，可选用双P沟道MOS管U1，双P沟道MOS管U1具有快速开关、超低导通电阻和高性价比的优点，能够快速控制电路的导通和断开。

具体地，双P沟道MOS管U1，第一栅极G1和第二栅极G2分别连接于开关控制芯片的电源电压输入端，第一源极S1和第二源极S2分别连接于开关控制芯片的开关信号控制输入端，两个第一漏极D1分别连接于开关控制芯片的电压输出端，两个第二漏极D2分别连接于开关控制芯片的电压输出端。

当第一开关控制模块101导通时，由于第三电阻器R3和第四电阻器R4的分压，双P沟道MOS管U1的第一栅极G1和第二栅极G2接收到低电平，双P沟道MOS管U1导通，进而便于控制供电电路开启；当第二开关控制模块102断开时，双P沟道MOS管U1截止，进而便于控制供电电路的关闭。

参照图2，作为开关控制芯片的另一种选择，也可选择PMOS管Q1来替代双P沟道MOS管U1，能够适应小电流场合的电路，具有电路简单的优点，相比于双P沟道MOS管U1进一步降低了电路成本；具体地，PMOS管Q1，栅极G连接于开关控制芯片的第一电压输入端，源极S连接于开关控制芯片的第二电压输入端，漏极连接于开关控制芯片的电压输出端。

当第一开关控制模块101导通时，由于第三电阻器R3和第四电阻器R4的分压，PMOS管Q1的栅极G接收低电平导通，进而便于控制供电电路开启；当第二开关控制模块102断开时，PMOS管Q1截止，进而控制供电电路的关闭。

同样的，双P沟道MOS管U1也可以同等替换为其他MOS管或开关管，只要能够达到开关控制的作用即可，从而通过更换器件可以满足不同功率输出的要求，具有参数灵活的优点。

参照图1，为了在外部电路短路时关断输出从而保护电路不被损坏，还包括限流保护电路105；作为限流保护电路105的一种实施方式，限流保护电路105包括保险丝F1，保险丝F1的一端连接于开关控制芯片的电压输出端，保险丝F1的另一端连接于电源输出开关控制电路的电压输出端PWR_OUT；在本实施例中，保险丝F1可选用自恢复保险丝，相比传统的保险丝，自恢复保险丝具有过流过热保护以及自动恢复的双重功能，从而提高了电路的安全性，其中，保险丝F1的规格可根据实际情况选择不同的保险丝，从而实现不同的过流保护值，使电路更加安全可靠。

当外部电路短路时，电流急剧增加，保险丝F1能够在输入电流过大时呈现高阻抗状态进而关断输出，及时断开供电电路从而保护电路不被损坏，在一定程度上避免了电路烧坏甚至引起火灾的情况。

参照图1，为了防止反向大电流灌入损坏电路，还包括防反保护电路；作为防反保护电路的一种实施方式，防反保护电路包括第一二极管保护电路103，第一二极管保护电路103包括第一二极管D3，阳极连接于电源输出开关控制电路的电压输入端PWR_IN，阴极连接于开关控制芯片的第二电压输入端。

第一二极管D3可选用较大功率二极管，利用第一二极管D3的单向导电性，实现了电流的单向导通，当电源极性未接反时，第一二极管D3导通，电路正常供电；当电源极性接反时，第一二极管D3反偏截止，从而实现了防反功能，在一定程度上避免了工作人员不慎将电路正负极接反时，电路中电流过大导致电路中的元器件烧坏的情况发生。

参照图1，为了防止保险丝F1在受到反向高压输入时被击穿，还包括第二二极管保护电路104；第二二极管保护电路104包括第二二极管D4，阳极连接于保险丝F1的一端，阴极连接于保险丝F1的另一端。

上述中的第一二极管保护电路103及第二二极管保护电路104，可以仅包括第一二极管保护电路103一个，或者仅包括第二二极管保护电路104一个，也可以两个都包括；

仅包括第一二极管保护电路103时，第一二极管保护电路103可单独作为防反保护电路；仅包括第二二极管保护电路104时，第二二极管保护电路104可对保险丝F1电压进行钳位，从而保护保险丝F1不被击穿；

当两个都包括时，第一二极管保护电路103和第二二极管保护电路104组成防高压保护电路；作为两个都包括的一种实施例，由于保险丝F1一般工作在16V以下，当有反向高压输入时，第二二极管D4正向导通，产生一个PN结电压，进而将保险丝F1电压钳位在一个管压降（大约0.7V或者0.3V），从而保护保险丝F1不被击穿；当有反向高压输入时，第一二极管D3反向偏置，从而保护内部电路不受高压影响。

本申请实施例一种电源输出开关控制电路的实施原理为：当电路控制信号输出端OUT_EN输出信号为高电平时，NPN三极管Q1导通，由于第三电阻器R3和第四电阻器R4的分压，双P沟道MOS管U1的第一栅极G1和第二栅极G2接收到低电平，双P沟道MOS管U1导通，进而控制用电设备的供电电路导通；当输出信号为低电平时，NPN三极管Q1截止，双P沟道MOS管U1截止，进而控制供电电路断开；从而通过输出高电平或低电平信号，将NPN三极管Q1与双P沟道MOS管U1组合实现控制电源的输出和关断，从而控制用电设备供电电路的启闭，本申请也可应用于家庭用电设备的开关控制中；

利用限流保护电路105、防反保护电路以及防高压保护电路对电源输出开关控制电路进行保护，实现了在市场上多数为集成电路才能够实现的具有电源输出开关控制且能够限流、防反以及防高压保护的功能，电路简单，降低了电路成本，且增加的外围保护电路器件分立、布局灵活，实现了对电路的保护功能，提高了安全性和可靠性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (8)

1.一种电源输出开关控制电路，其特征在于：包括第一开关控制模块(101)和第二开关控制模块(102)；

所述电源输出开关控制电路的电源接入端PWR_IN用于与电源电压输出端连接；

所述第一开关控制模块(101)包括控制信号输入端、接地端、电源电压输入端与开关信号控制输出端，所述控制信号输入端用于与电路控制信号输出端OUT_EN连接，所述电源电压输入端与所述电源输出开关控制电路的电源接入端PWR_IN连接，所述接地端接地，所述开关信号控制输出端与第二开关控制模块(102)的第一电压输入端连接；

所述第二开关控制模块(102)，第二电压输入端用于与所述电源输出开关控制电路的电源接入端PWR_IN连接，电压输出端与所述电源输出开关控制电路的电压输出端PWR_OUT连接；

所述电源输出开关控制电路的电源接入端PWR_IN与所述电源输出开关控制电路的电压输出端PWR_OUT之间还设置有限流保护电路(105)，用于在外部电路短路时关断输出从而保护电路不受损坏；

还包括防反保护电路，用于防止反向大电流灌入损坏电路；

还包括防高压保护电路，用于防止电路元器件在受到反向高压输入时被击穿导致电路损坏。

2.根据权利要求1所述的一种电源输出开关控制电路，其特征在于：所述第一开关控制模块(101)包括NPN三极管Q1、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3以及第四电阻器R4；

所述第一电阻器R1的一端连接于第一开关控制模块(101)的控制信号输入端；所述NPN三极管Q1，基极连接于第一电阻器R1的另一端，集电极连接于第三电阻器R3的一端，发射极接地；所述第三电阻器R3的另一端分别连接于第四电阻器R4的一端和第一开关控制模块(101)的开关信号控制输出端；所述第四电阻器R4的另一端分别连接于第一开关控制模块(101)的电源电压输入端和第二开关控制模块(102)的第二电压输入端；所述第二电阻器R2，一端连接于第一电阻器R1的一端，另一端连接于NPN三极管Q1的发射极。

3.根据权利要求2所述的一种电源输出开关控制电路，其特征在于：所述第二开关控制模块(102)包括开关控制芯片，所述开关控制芯片的电源电压接入端连接于第二开关控制模块(102)的第一电压输入端，所述开关控制芯片的开关信号控制输入端连接于第二开关控制模块(102)的第二电压输入端，所述开关控制芯片的输出端连接于第二开关控制模块(102)的电压输出端。

4.根据权利要求3所述的一种电源输出开关控制电路，其特征在于：所述开关控制芯片包括双P沟道MOS管U1；所述双P沟道MOS管U1，第一栅极G1和第二栅极G2分别连接于开关控制芯片的电源电压输入端，第一源极S1和第二源极S2分别连接于开关控制芯片的开关信号控制输入端，两个第一漏极D1分别连接于开关控制芯片的电压输出端，两个第二漏极D2分别连接于开关控制芯片的电压输出端。

5.根据权利要求3所述的一种电源输出开关控制电路，其特征在于：所述开关控制芯片包括PMOS管Q1；所述PMOS管Q1，栅极G连接于开关控制芯片的第一电压输入端，源极S连接于开关控制芯片的第二电压输入端，漏极连接于开关控制芯片的电压输出端。

6.根据权利要求3所述的一种电源输出开关控制电路，其特征在于：所述限流保护电路(105)包括保险丝F1，所述保险丝F1的一端连接于开关控制芯片的电压输出端，所述保险丝F1的另一端连接于所述电源输出开关控制电路的电压输出端PWR_OUT。

7.根据权利要求3所述的一种电源输出开关控制电路，其特征在于：所述防反保护电路包括第一二极管保护电路(103)，所述第一二极管保护电路(103)包括第一二极管D3，阳极连接于所述电源输出开关控制电路的电源接入端PWR_IN，阴极连接于开关控制芯片的开关信号控制输入端。

8.根据权利要求6所述的一种电源输出开关控制电路，其特征在于：所述防高压保护电路包括第一二极管保护电路（103）和第二二极管保护电路(104)；

所述第一二极管保护电路(103)包括第一二极管D3，阳极连接于所述电源输出开关控制电路的电源接入端PWR_IN，阴极连接于开关控制芯片的第二电压输入端；

所述第二二极管保护电路(104)包括第二二极管D4，阳极连接于所述保险丝F1的一端，阴极连接于所述保险丝F1的另一端。

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