CN217545853U - 上电导通的电压输出开关电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

一种上电导通的电压输出开关电路及电子设备，包括依次连接的第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路；第一开关电路的输入端连接控制信号输入端，第三开关电路的输入端连接电源输入端，第三开关电路的输出端连接电源输出端；第一开关电路用于根据输入的控制信号控制第二开关电路的导通或断开；第二开关电路用于控制第三开关电路的导通或断开，实现了通过控制信号对三个开关电路通断的控制，当电源输入端上电时电源输入端与电源输出端默认导通并输出电压，解决了现有技术中存在的电源输入端上电后默认关闭电源输出，不能实现上电即开启电源输出的问题。

Description

上电导通的电压输出开关电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电源供电领域，尤其涉及一种上电导通的电压输出开关电路及电子设备。

背景技术

在单一电源输出或多路电源输出过程中，要达到对某一路或多路电源输出进行电能分配、输出状态切换，以及控制上下电顺序的目的，通常可以通过集成的负载开关器件进行电源轨的有序开启或关闭，也可以使用分立器件设计电压输出开关电路，实现同样的功能。由于集成负载开关器件相对于分立器件来说选型规格有限、成本较高且采购周期较长，当需要的电压、电流规格不符合已有集成器件规格要求，或需要降低物料成本、开发进度紧急时，无法采用集成器件方案。而在分立器件构成的电压输出开关电路中，电源输入端上电后通常默认关闭电源输出，在需要开启时再通过控制信号开启电源输出，不适用于需要上电即开启电源输出的应用场景。针对这一问题，现有技术中没有有效的解决方案。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种上电导通的电压输出开关电路，解决现有技术中存在的电源输入端上电后默认关闭电源输出，不能实现上电即开启电源输出的问题。

第一个方面，在本实施例中提供了一种上电导通的电压输出开关电路，包括依次连接的第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路；所述第一开关电路的输入端连接控制信号输入端，所述第三开关电路的输入端连接电源输入端，第三开关电路的输出端连接电源输出端；所述控制信号用于控制所述第一开关电路的导通或断开；其中，

所述第一开关电路用于根据输入的控制信号控制所述第二开关电路的导通或断开；所述第二开关电路用于控制所述第三开关电路的导通或断开；

当所述电源输入端上电时，所述控制信号控制所述第一开关电路断开以控制所述第二开关电路断开，所述第二开关电路断开以控制所述第三开关电路导通并通过所述电源输出端输出电压。

在进一步的实施例中，所述第一开关电路包括第一可控开关，所述第一可控开关的控制端连接控制信号端，所述第一可控开关的第一端连接所述第二开关电路，所述第一可控开关的第二端接地。

在进一步的实施例中，所述第一可控开关为三极管Q1，所述第一开关电路还包括电阻R4、电阻R5、电阻R6，所述电阻R4的一端连接所述三极管Q1的集电极，所述电阻R4的另一端连接所述第二开关电路；所述电阻R5的一端连接所述控制信号端，所述电阻R5的另一端连接所述三极管Q1的基极；所述电阻R6的一端连接所述第一可控开关的基极，所述电阻R6的另一端连接所述三极管Q1的发射极并接地。

在进一步的实施例中，所述第二开关电路包括第二可控开关，所述第二可控开关的控制端连接所述第一开关电路，所述第二可控开关的第一端连接所述第三开关电路，所述第二可控开关的第二端连接电压输出端。

在进一步的实施例中，所述第二可控开关为MOS管M2，所述第二开关电路包括连接在所述MOS管M2的栅极与源极之间的电阻R3；当所述第一开关电路导通时，所述电阻R3的两端电压差满足所述MOS管M2的导通要求。

在进一步的实施例中，所述第二开关电路还包括电容C3、电容C4；所述电容C3和电容C4的一端连接所述电压输出端，所述电容C3和电容C4的另一端接地。

在进一步的实施例中，所述第三开关电路包括第三可控开关，所述第三可控开关的控制端连接所述第二开关电路，所述第三可控开关的第一端连接电压输入端，所述第三可控开关的第二端连接电压输出端。

在进一步的实施例中，所述第三可控开关为MOS管M1，所述第三开关电路还包括电阻R1、电阻R2，所述电阻R1的一端连接所述MOS管M1的栅极，所述电阻R1的另一端连接所述第二开关电路和所述电阻R2的一端；所述电阻R2的另一端接地。

在进一步的实施例中，所述第三开关电路还包括滤波电路，所述滤波电路包括电容C1、电容C2，所述电容C1和电容C2的一端连接所述电压输入端，所述电容C1和电容C2的另一端接地。

第二个方面，在本实施例中提供了一种电子设备，用于控制负载的供电，包括上述第一个方面所述的上电导通的电压输出开关电路、负载和控制器，所述控制器向所述上电导通的电压输出开关电路发送所述控制信号，所述上电导通的电压输出开关电路的所述电源输出端连接所述负载。

本实用新型的上电导通的电压输出开关电路，通过建立第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的依次连接和控制关系，以及第一开关电路的输入端连接控制信号输入端，实现了通过控制信号对三个开关电路的导通或断开的控制；通过第三开关电路的输入端连接电源输入端，第三开关电路的输出端连接电源输出端，实现当电源输入端上电时电源输入端与电源输出端默认导通并输出电压，解决了现有技术中存在的电源输入端上电后默认关闭电源输出，不能实现上电即开启电源输出的问题。

附图说明

图1是本申请实施例的上电导通的电压输出开关电路的连接示意图；

图2是本申请实施例的第一开关电路的电路连接图；

图3是本申请实施例的第一开关电路和第二开关电路的电路连接图；

图4是本申请实施例的上电导通的电压输出开关电路的电路连接图；

图5是本申请实施例的电子设备结构示意图。

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做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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。“第一”、“第二”仅为了元件名称的区分，并不表示顺序。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细的说明。其中，本实用新型实施例结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件局部结构的图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。

下面结合附图，对本实用新型的实施例提供的上电导通的电压输出开关电路作进一步的详细说明。

请参阅图1所示，为本实用新型实施例的一种上电导通的电压输出开关电路的连接示意图，该上电导通的电压输出开关电路包括依次连接的第一开关电路11、第二开关电路12和第三开关电路13。其中，第一开关电路11的输入端连接控制信号Ctrol输入端，第三开关电路13的输入端连接电源输入端V_in，第三开关电路13的输出端连接电源输出端V_out。

控制信号Ctrol用于控制第一开关电路11的导通或断开；第一开关电路11用于根据控制信号Ctrol控制第二开关电路12的导通或断开；第二开关电路12用于控制第三开关电路13的导通或断开。

当电源输入端V_in上电时，默认情况下控制信号Ctrol控制第一开关电路11断开以控制第二开关电路12断开，第二开关电路12断开以控制第三开关电路13导通，并通过电源输出端V_out输出电压；

当需要关闭电压输出时，控制信号Ctrol控制第一开关电路11导通以控制第二开关电路12导通，第二开关电路12导通以控制第三开关电路13断开，此时电源输出端无电压输出。

其中，Ctrol控制信号可根据实际需求使用处理器程序控制或人工按键控制，适用于多种场景。

本实施例提供的上电导通的电压输出开关电路通过建立第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的依次连接和控制关系，以及第一开关电路的输入端连接控制信号输入端，实现了通过控制信号对三个开关电路的导通或断开的控制；通过第三开关电路的输入端连接电源输入端，第三开关电路的输出端连接电源输出端，实现当电源输入端上电时电源输入端与电源输出端默认导通并输出电压，解决了现有技术中存在的电源输入端上电后默认关闭电源输出，不能实现上电即开启电源输出的问题，满足设备需要的应用场景需求，使用更加方便。

在一些实施例中，第一开关电路包括第一可控开关，第一可控开关的控制端连接控制信号端Ctrol，第一可控开关的第一端连接第二开关电路，第一可控开关的第二端接地。

第一可控开关的控制端可以通过控制信号改变第一可控开关的第一端和第二端的连接状态，使其互相连接或断开。默认情况下，当第一可控开关的第一端与第二端断开时，第二开关电路与第一可控开关的连接点电压不受第一开关电路的影响。当第一可控开关的第一端与第二端导通时，由于第二端接地，第一端电压与地相同；因此，通过控制信号改变第一可控开关的第一端和第二端的连接状态，可以改变第一可控开关的第一端电压，从而改变与其连接的第二开关电路的状态。

在一示例实施例中，图2为本实施例提供的第一开关电路的电路连接图。如图2所示，第一可控开关为三极管Q1，第一开关电路还包括电阻R4、电阻R5、电阻R6，电阻R4的一端连接三极管Q1的集电极，电阻R4的另一端连接第二开关电路；电阻R5的一端连接控制信号端，电阻R5的另一端连接三极管Q1的基极；电阻R6的一端连接第一可控开关的基极，电阻R6的另一端连接三极管Q1的发射极并接地。

默认情况下当控制信号Ctrol为低电平时，三极管Q1的基极电压达不到导通阈值，三极管Q1关断，Q1的集电极电压受到与Q1集电极连接的第二开关电路的影响。当控制信号Ctrol为高电平时，三极管Q1的基极电压高于导通阈值，控制三极管Q1导通，此时Q1的集电极与发射极同样接地。可以看出，控制信号的不同电平导致三极管Q1的导通或断开，从而控制与其连接的第二开关电路的工作状态。电阻R6为下拉电阻，保证默认情况下控制信号Ctrol为低电平。电阻R5起到限流作用，电阻R4为分压电阻。

在一些实施例中，第二开关电路包括第二可控开关，第二可控开关的控制端连接第一开关电路，第二可控开关的第一端连接第三开关电路，第二可控开关的第二端连接电压输出端。

第二可控开关的控制端连接第一开关电路，因此第一开关电路的通断直接影响第二可控开关的控制端电压，从而控制第二可控开关的导通或关断。默认情况下第一开关电路断开，第二可控开关的控制端电压不变，第二可控开关关断，从而使第二可控开关的第一端与第二端断开，第三开关电路的连接点电压不受第二开关电路的影响；当第一开关电路导通时，第二可控开关的控制端电压降低，导致第二可控开关导通，从而使第二可控开关的第一端电压与电压输出端V_out的电压相同，并影响第三开关电路的连接状态；因此，通过控制第一开关电路的通断改变第二可控开关的通断状态，以改变第二可控开关的第一端电压，从而改变与其连接的第三开关电路的状态。

在一示例实施例中，图3为本实施例提供的第一开关电路与第二开关电路的电路连接图。如图3所示，第二可控开关为MOS管M2，第二开关电路包括连接在MOS管M2的栅极与源极之间的电阻R3，还包括电容C3、电容C4；当第一开关电路导通时，电阻R3的两端电压差满足MOS管M2的导通要求；电容C3和电容C4的一端连接电压输出端，电容C3和电容C4的另一端接地。

默认情况下控制信号Ctrol为低电平，三极管Q1关断，MOS管M2的栅极和源极电压相同，不满足P沟道MOS管的导通条件，MOS管M2关断，此时第三开关电路与MOS管M2的漏极连接，MOS管M2的漏极电压不受源极影响。当控制信号Ctrol为高电平时，三极管Q1导通，使电压输出端V_out通过电阻R3、R4、三极管Q1形成一条接地通路，由于电压输出端V_out与电压输入端V_in之间存在一个二极管，使电压输出端V_out存在初始电压，该接地通路存在电流，因此MOS管M2的栅极和源极电压在电阻R3的两端形成电压差，且Vs大于Vg，满足MOS管的导通条件，MOS管M2导通，此时MOS管M2的漏极电压为V_out，并影响了第三开关电路的通断状态。电容C3和C4为滤波电容，用于对输出电压V_out滤波。

在一些实施例中，第三开关电路包括第三可控开关，第三可控开关的控制端连接第二开关电路，第三可控开关的第一端连接电压输入端，第三可控开关的第二端连接电压输出端。

第三可控开关的控制端连接第二开关电路，第二开关电路的输出端电压直接影响了第三可控开关的控制端电压，从而控制第三可控开关的导通或关断。默认情况下第二开关电路关断，第三可控开关的控制端电压不受影响，第三可控开关导通，电压输出正常；当第二开关电路导通时，第三可控开关的控制端电压升高，导致第三可控开关关断，电压输入端与电压输出端断开，电压输出切断。

在一示例实施例中，图4为本实施例提供的上电导通的电压输出开关电路的电路连接图。如图4所示，第三可控开关为MOS管M1，第三开关电路还包括电阻R1、电阻R2和滤波电路，滤波电路包括电容C1、电容C2。电阻R1的一端连接MOS管M1的栅极，电阻R1的另一端连接第二开关电路和电阻R2的一端；电阻R2的另一端接地，电容C1和电容C2的一端连接电压输入端，电容C1和电容C2的另一端接地。

默认情况下，MOS管M2关断，MOS管M1的栅极通过电阻R1和R2接地，MOS管M1的源极连接电压输出端V_out。由于MOS管M1体二极管的存在，初始状态下电压输出端V_out存在正向电压，因此MOS管M1的栅极源极电压差满足导通要求，MOS管M1导通，电压输出端V_out有电压输出。当需要切断电压输出时，控制信号Ctrol为高电平，三极管Q1导通，MOS管M2导通，MOS管M1的栅极与源极之间电压相同，MOS管M1断开，电压输出端V_out无电压输出。电阻R1和R2为MOS管M1栅极的下拉电阻，也起到限流和分压作用。电容C1和C2为电压输入端的滤波电容。

本实施例提供的上电导通的电压输出开关电路无需放置额外的二极管，电源输入端和电源输出端之间几乎没有压降，电路损耗微小；且待机时，MOS管本身几乎没有待机功耗，整个电路功耗低。

请参阅图5所示，为本实用新型实施例提供的一种电子设备结构示意图。该电子设备用于控制负载的供电，包括上述实施例的上电导通的电压输出开关电路52、负载53和控制器51。控制器51向上电导通的电压输出开关电路52发送控制信号，上电导通的电压输出开关电路52的电源输出端连接负载53。

该电子设备通过上电导通的电压输出开关电路52，可以实现上电即开启电源输出，并启动负载53运行。在需要断电时，控制器51发送控制信号Ctrol控制上电导通的电压输出开关电路52断开，切断对负载53的供电。其中，控制器51可以对单个或多个负载53进行控制，控制器51还可以通过有线或无线通信方式接收该电子设备中其他模块或其他设备对特定负载53的断电指令，并完成断电操作。电子设备可以是需要上电即导通的通信电子设备、消防电子设备，以及消费用电子产品等，如无线通信路由器、移动电源。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种上电导通的电压输出开关电路，其特征在于，包括依次连接的第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路；所述第一开关电路的输入端连接控制信号输入端，所述第三开关电路的输入端连接电源输入端，第三开关电路的输出端连接电源输出端；所述控制信号用于控制所述第一开关电路的导通或断开；其中，

所述第一开关电路用于根据输入的控制信号控制所述第二开关电路的导通或断开；所述第二开关电路用于控制所述第三开关电路的导通或断开；

当所述电源输入端上电时，所述控制信号控制所述第一开关电路断开以控制所述第二开关电路断开，所述第二开关电路断开以控制所述第三开关电路导通并通过所述电源输出端输出电压。

2.根据权利要求1所述的上电导通的电压输出开关电路，其特征在于，所述第一开关电路包括第一可控开关，所述第一可控开关的控制端连接控制信号端，所述第一可控开关的第一端连接所述第二开关电路，所述第一可控开关的第二端接地。

3.根据权利要求2所述的上电导通的电压输出开关电路，其特征在于，所述第一可控开关为三极管Q1，所述第一开关电路还包括电阻R4、电阻R5、电阻R6，所述电阻R4的一端连接所述三极管Q1的集电极，所述电阻R4的另一端连接所述第二开关电路；所述电阻R5的一端连接所述控制信号端，所述电阻R5的另一端连接所述三极管Q1的基极；所述电阻R6的一端连接所述第一可控开关的基极，所述电阻R6的另一端连接所述三极管Q1的发射极并接地。

4.根据权利要求1所述的上电导通的电压输出开关电路，其特征在于，所述第二开关电路包括第二可控开关，所述第二可控开关的控制端连接所述第一开关电路，所述第二可控开关的第一端连接所述第三开关电路，所述第二可控开关的第二端连接电压输出端。

5.根据权利要求4所述的上电导通的电压输出开关电路，其特征在于，所述第二可控开关为MOS管M2，所述第二开关电路包括连接在所述MOS管M2的栅极与源极之间的电阻R3；当所述第一开关电路导通时，所述电阻R3的两端电压差满足所述MOS管M2的导通要求。

6.根据权利要求5所述的上电导通的电压输出开关电路，其特征在于，所述第二开关电路还包括电容C3、电容C4；所述电容C3和电容C4的一端连接所述电压输出端，所述电容C3和电容C4的另一端接地。

7.根据权利要求1所述的上电导通的电压输出开关电路，其特征在于，所述第三开关电路包括第三可控开关，所述第三可控开关的控制端连接所述第二开关电路，所述第三可控开关的第一端连接电压输入端，所述第三可控开关的第二端连接电压输出端。

8.根据权利要求7所述的上电导通的电压输出开关电路，其特征在于，所述第三可控开关为MOS管M1，所述第三开关电路还包括电阻R1、电阻R2，所述电阻R1的一端连接所述MOS管M1的栅极，所述电阻R1的另一端连接所述第二开关电路和所述电阻R2的一端；所述电阻R2的另一端接地。

9.根据权利要求8所述的上电导通的电压输出开关电路，其特征在于，所述第三开关电路还包括滤波电路，所述滤波电路包括电容C1、电容C2，所述电容C1和电容C2的一端连接所述电压输入端，所述电容C1和电容C2的另一端接地。

10.一种电子设备，用于控制负载的供电，其特征在于，包括权利要求1～9任一所述的上电导通的电压输出开关电路、负载和控制器，所述控制器向所述上电导通的电压输出开关电路发送所述控制信号，所述上电导通的电压输出开关电路的所述电源输出端连接所述负载。

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