CN218997931U - 一种快速上下电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种快速上下电电路，包括直流电源、负载、上电电路以及下电电路；所述直流电源的输出端分别连接所述上电电路的输入端以及所述下电电路的第一输入端；所述负载的一端分别连接所述上电电路的输出端以及所述下电电路的第二输入端；所述下电电路的输出端、所述负载的另一端以及所述直流电源的保护端均接地。直流电源通过单一上电电路将所有输出电压直接向负载进行供电，同时设置下电电路将负载进行放电，以此避免输出电压经过回路中的寄生电阻和滤波电容造成的上升沿和下降沿，从而提高输出电压的升压速度和放电速度，实现开关电路的快速上下电。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路设计领域，尤其涉及一种快速上下电电路。
背景技术
在一些显示设备中电路启动上电的速度越快，提亮延迟效果越小，通过人眼看的刷新率高，则显示效果更好。而在硬件电路中DC-DC(直流转换为直流的电源)或者LDO(LowDropout Voltage Regulator，低压差线性稳压器)的输出电压，由于存在滤波电容以及回路中存在寄生电阻，会导致输出电压的上电和下电会出现一段Δt的上升沿和下降沿，当Δt无法满足某些特殊功能模块的需求时，易导致该模块的功能出现异常，甚至无法工作。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种快速上下电电路，实现开关电路的快速上下电。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种快速上下电电路，包括直流电源、负载、上电电路以及下电电路；
所述直流电源的输出端分别连接所述上电电路的输入端以及所述下电电路的第一输入端；所述负载的一端分别连接所述上电电路的输出端以及所述下电电路的第二输入端；所述下电电路的输出端、所述负载的另一端以及所述直流电源的保护端均接地。
进一步的，所述上电电路包括二极管、开关器件以及第一三极管；
所述直流电源的输出端连接所述二极管的负极，所述二极管的正极连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极连接所述开关器件的输入端，所述第一三极管的发射极接地；所述开关器件的输出端连接所述负载的一端。
进一步的，所述下电电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第二三极管以及第三三极管；
所述直流电源的输出端还连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述第三三极管的基极，所述第三三极管的发射极连接所述负载的一端，所述第二三极管的发射极和所述第三三极管的集电极均接地。
进一步的，还包括第一保护电阻；
所述二极管的正极还连接所述第一保护电阻的一端，所述第一保护电阻的另一端连接所述直流电源的保护端并接地。
进一步的，还包括第二保护电阻；
所述第二三极管的集电极还连接所述第二保护电阻的一端，所述第二保护电阻的另一端连接所述第三三极管的发射极。
进一步的，还包括第三保护电阻；
所述第三三极管的集电极连接所述第三保护电阻的一端，所述第三保护电阻的另一端接地。
进一步的，所述开关器件为P沟道MOS管。
进一步的，所述直流电源的输出端还连接所述P沟道MOS管的源极，所述第一三极管的集电极连接所述P沟道MOS管的栅极，所述P沟道MOS管的漏极连接所述负载的一端。
本实用新型的有益效果在于：直流电源通过单一上电电路将所有输出电压直接向负载进行供电，同时设置下电电路将负载进行放电，以此避免输出电压经过回路中的寄生电阻和滤波电容造成的上升沿和下降沿，从而提高输出电压的升压速度和放电速度，实现开关电路的快速上下电。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种快速上下电电路的模块示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种快速上下电电路的电路原理图；
图3为本实用新型实施例提供的一种快速上下电电路的示波器仿真结果图；
标号说明：
1、直流电源；2、负载；3、上电电路；4、下电电路；D1、二极管；M、开关器件；M1、P沟道MOS管；Q1、第一三极管；Q2、第二三极管；Q3、第三三级管；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第一保护电阻；R5、第二保护电阻；R6、第三保护电阻。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1，本实用新型的实施例提供了一种快速上下电电路，包括直流电源、负载、上电电路以及下电电路；
所述直流电源的输出端分别连接所述上电电路的输入端以及所述下电电路的第一输入端；所述负载的一端分别连接所述上电电路的输出端以及所述下电电路的第二输入端；所述下电电路的输出端、所述负载的另一端以及所述直流电源的保护端均接地。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：直流电源通过单一上电电路将所有输出电压直接向负载进行供电，同时设置下电电路将负载进行放电，以此避免输出电压经过回路中的寄生电阻和滤波电容造成的上升沿和下降沿，从而提高输出电压的升压速度和放电速度，实现开关电路的快速上下电。
进一步的，所述上电电路包括二极管、开关器件以及第一三极管；
所述直流电源的输出端连接所述二极管的负极，所述二极管的正极连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极连接所述开关器件的输入端，所述第一三极管的发射极接地；所述开关器件的输出端连接所述负载的一端。
由上述描述可知，在上电电路中，当直流电源的输出电压上升到二极管的反向导通电压后，输出电压通过二极管的负极流向正极，同时将第一三极管导通，而后所有的输出电压都可以通过开关器件向负载进行供电，从而减小输出电压在回路中经过寄生电阻所消耗的时间，以此来提升启动电压的升压速度。
进一步的，所述下电电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第二三极管以及第三三极管；
所述直流电源的输出端还连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述第三三极管的基极，所述第三三极管的发射极连接所述负载的一端，所述第二三极管的发射极和所述第三三极管的集电极均接地。
由上述描述可知，在下电电路中，当直流电源的输出电压下降到低于二极管的反向导通电压后，二极管反向截止，第一三极管也处于截止状态，且开关器件处于闭合状态，无法导通；此时，输出电压经过第一电阻和第二电阻的分压，再次降低输出电压，从而截止于当前电路，无法向负载供电，再通过第二三极管和第三三极管连接负载直接接地，从而加速负载两端的电压放电，以此实现快速降低负载的输出电压。
进一步的，还包括第一保护电阻；
所述二极管的正极还连接所述第一保护电阻的一端，所述第一保护电阻的另一端连接所述直流电源的保护端并接地。
进一步的，还包括第二保护电阻；
所述第二三极管的集电极还连接所述第二保护电阻的一端，所述第二保护电阻的另一端连接所述第三三极管的发射极。
进一步的，还包括第三保护电阻；
所述第三三极管的集电极连接所述第三保护电阻的一端，所述第三保护电阻的另一端接地。
由上述描述可知，保护电阻用于构造电路的截止与通路，从而让输出电压流向电路所规定的通路中，以此实现对应的上电或下电功能；同时保护电阻能够保护电路，避免电路电流过大，损坏电路。
进一步的，所述开关器件为P沟道MOS管。
由上述描述可知，MOS管的驱动电路设计难度低，且不容易发生一次击穿，有大的安全工作区可并联使用，且省点，故选择MOS管作为开关器件。
进一步的，所述直流电源的输出端还连接所述P沟道MOS管的源极，所述第一三极管的集电极连接所述P沟道MOS管的栅极，所述P沟道MOS管的漏极连接所述负载的一端。
由上述描述可知，P沟道MOS管用于控制上电电路和下电电路之间的通断，当输出电压升高时，MOS管处于导通状态，将所有的输出电压提供给负载，提高负载的供电速度；当输出电压降低时，MOS管处于截止状态，将输出电压截止于前面的电路中，避免后续的输出电压影响负载的放电速度。
本实用新型提供的一种快速上下电电路，可用于显示设备中的开关电路中，例如LED显示屏、氛围灯等设备，提高输出电压的升压和降压速度，使得显示设备能够快速启动，以下通过具体实施例来说明：
请参照图1至图3，本实用新型的实施例一为：
一种快速上下电电路，包括直流电源1、负载2、上电电路3以及下电电路4；
所述直流电源1的输出端分别连接所述上电电路3的输入端以及所述下电电路4的第一输入端；所述负载2的一端分别连接所述上电电路3的输出端以及所述下电电路4的第二输入端；所述下电电路4的输出端、所述负载2的另一端以及所述直流电源1的保护端均接地。
在一种可选的实施方式中，所述直流电源1包括LDO。
具体的，所述上电电路3包括二极管D1、开关器件M以及第一三极管Q1；
所述直流电源1的输出端连接所述二极管D1的负极，所述二极管D1的正极连接所述第一三极管Q1的基极，所述第一三极管Q1的集电极连接所述开关器件M的输入端，所述第一三极管Q1的发射极接地；所述开关器件M的输出端连接所述负载2的一端。
在本实施例中，所述第一三极管Q1为NPN型三极管。
具体的，所述下电电路4包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第二三极管Q2以及第三三极管Q3；
所述直流电源1的输出端还连接所述第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端连接所述第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端连接所述第二三极管Q2的基极，所述第二三极管Q2的集电极连接所述第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端连接所述第三三极管Q3的基极，所述第三三极管Q3的发射极连接所述负载2的一端，所述第二三极管Q2的发射极和所述第三三极管Q3的集电极均接地。
在本实施例中，所述第二三极管Q2为NPN型三极管，所述第三三极管Q3为PNP型三极管；所述第一电阻R1的阻值为1kΩ，所述第二电阻R2的阻值为10kΩ。
所述一种快速上下电电路还包括第一保护电阻R4；
所述二极管D1的正极还连接所述第一保护电阻R4的一端，所述第一保护电阻R4的另一端连接所述直流电源1的保护端并接地。
所述一种快速上下电电路还包括第二保护电阻R5；
所述第二三极管Q2的集电极还连接所述第二保护电阻R5的一端，所述第二保护电阻R5的另一端连接所述第三三极管Q3的发射极。
所述一种快速上下电电路还包括第三保护电阻R6；
所述第三三极Q3管的集电极连接所述第三保护电阻R6的一端，所述第三保护电阻R6的另一端接地。
在本实施例中，所述第一保护电阻R4、第二保护电阻R5以及第三保护电阻R6的阻值均为1kΩ。
具体的，所述开关器件M为P沟道MOS管M1。
其中，所述直流电源1的输出端还连接所述P沟道MOS管M1的源极，所述第一三极管Q1的集电极连接所述P沟道MOS管M的栅极，所述P沟道MOS管M1的漏极连接所述负载2的一端。
在本实施例中，在上电电路中，当直流电源1的输出电压上升至二极管D1的反向导通电压后，电流通过二极管D1的负极流向正极，此时，第一三极管Q1的基极电压大于第一三极管Q1的发射极电压，故第一三极管Q1处于导通状态，并且在P沟道MOS管M1的源极电压大于P沟道MOS管M1的栅极电压，故P沟道MOS管M1处于导通状态，此外，第二三极管Q2的发射极电压大于第二三极管Q2的基极电压，故第二三极管Q2处于截止状态；同理，第三三极管Q3处于截止状态；因此，所有的输出电压都通过P沟道MOS管M1向负载进行供电。
在下电电路中，当直流电源1的输出电压开始下降且电压值低于二极管D1的反向导通电压后，二极管D1处于截止状态；则第一三极管Q1的基极电压小于第一三极管Q1的发射极电压，故第一三极管Q1处于截止状态；同时，P沟道MOS管M1也处于截止状态；此时，电流通过第一电阻R1、第二电阻R2流向第二三极管Q2，第二三极管Q2的基极电压大于第二三极管Q2的发射极电压，故第二三极管Q2处于导通状态；通过第二三极Q2管的电流将第三三极管Q3也进行导通，则负载2通过第三三极管Q3加速其两端的电压放电。
参照图3所示，在未经过本实用新型所述的一种快速上下电电路之前的输出电压，其上升沿时间为1ms，下降沿时间也为1ms，图中虚线为直流电源的输出电压；而在经过本实用新型所述的一种快速上下电电路之后的输出电压，其上升沿和下降沿变得更为陡峭，上升沿时间和下降沿时间均变成了50us，图中实线为直流电源的输出电压。
综上所述，本实用新型提供的一种快速上下电电路，直流电源通过单一上电电路将所有输出电压直接向负载进行供电，P沟道MOS管用于控制上电电路和下电电路之间的通断，当输出电压升高时，MOS管处于导通状态，将所有的输出电压提供给负载，提高负载的供电速度；当输出电压降低时，MOS管处于截止状态，将输出电压截止于前面的电路中，避免后续的输出电压影响负载的放电速度。同时设置下电电路将负载进行放电，以此避免输出电压经过回路中的寄生电阻和滤波电容造成的上升沿和下降沿，从而提高输出电压的升压速度和放电速度，实现开关电路的快速上下电。本实用新型所述的一种快速上下电电路，仅通过多个三极管之间的组合即可实现加快电压启动和关闭的速度，结构简单，设计成本低。
以上所述仅为本实用新型的实施例，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同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种快速上下电电路，其特征在于，包括直流电源、负载、上电电路以及下电电路；
所述直流电源的输出端分别连接所述上电电路的输入端以及所述下电电路的第一输入端；所述负载的一端分别连接所述上电电路的输出端以及所述下电电路的第二输入端；所述下电电路的输出端、所述负载的另一端以及所述直流电源的保护端均接地。
2.根据权利要求1所述的一种快速上下电电路，其特征在于，所述上电电路包括二极管、开关器件以及第一三极管；
所述直流电源的输出端连接所述二极管的负极，所述二极管的正极连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极连接所述开关器件的输入端，所述第一三极管的发射极接地；所述开关器件的输出端连接所述负载的一端。
3.根据权利要求1所述的一种快速上下电电路，其特征在于，所述下电电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第二三极管以及第三三极管；
所述直流电源的输出端还连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接所述第三三极管的基极，所述第三三极管的发射极连接所述负载的一端，所述第二三极管的发射极和所述第三三极管的集电极均接地。
4.根据权利要求2所述的一种快速上下电电路，其特征在于，还包括第一保护电阻；
所述二极管的正极还连接所述第一保护电阻的一端，所述第一保护电阻的另一端连接所述直流电源的保护端并接地。
5.根据权利要求3所述的一种快速上下电电路，其特征在于，还包括第二保护电阻；
所述第二三极管的集电极还连接所述第二保护电阻的一端，所述第二保护电阻的另一端连接所述第三三极管的发射极。
6.根据权利要求3所述的一种快速上下电电路，其特征在于，还包括第三保护电阻；
所述第三三极管的集电极连接所述第三保护电阻的一端，所述第三保护电阻的另一端接地。
7.根据权利要求2所述的一种快速上下电电路，其特征在于，所述开关器件为P沟道MOS管。
8.根据权利要求7所述的一种快速上下电电路，其特征在于，所述直流电源的输出端还连接所述P沟道MOS管的源极，所述第一三极管的集电极连接所述P沟道MOS管的栅极，所述P沟道MOS管的漏极连接所述负载的一端。
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