CN220210237U - 理想二极管电路、充电电路和机器人设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种理想二极管电路、充电电路和机器人设备，理想二极管电路包括第一子电路和第二子电路。第一子电路的第一端用于接收外部供电电源输出的供电信号；第二子电路包括开关电路、控制电路和预充电电路，开关电路的第一端作为第二子电路的第一端与第一子电路的第二端连接，开关电路的第二端作为第二子电路的第二端用于连接负载；控制电路的第一端与开关电路的第一端连接以接收供电信号，控制电路的控制端与开关电路的受控端连接；预充电电路与控制电路、供电节点和负载连接，能够接收外部输入的控制信号。因此该理想二极管电路在实现减小反向漏电流，防倒灌的同时，还能够根据外部的控制信号导通或者关闭，可作为理想二极管器件使用。

Description

理想二极管电路、充电电路和机器人设备

技术领域

本申请涉及二极管技术领域，特别是涉及理想二极管电路、充电电路和机器人设备。

背景技术

二极管的特点是只允许电流单向流通，当反向电压施加在二极管上时，电流将不会流过二极管。但是，任何二极管都会存在一定的反向漏电流。二极管被大量应用于各种充电电路中，二极管反向漏电流越低，功率损耗越少，效率也越高。

因此，如何设计一种反向漏电流较小的理想二极管器件或电路，用于实现理想二极管功能，是亟需解决的问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种理想二极管电路、充电电路和机器人设备。

第一方面，本申请提供一种理想二极管电路，所述理想二极管电路包括：

第一子电路，所述第一子电路的第一端用于接收外部供电电源输出的供电信号；

第二子电路，包括：

开关电路，所述开关电路的第一端作为所述第二子电路的第一端与所述第一子电路的第二端连接，以形成供电节点；所述开关电路的第二端作为所述第二子电路的第二端用于连接负载；所述供电节点用于接收所述供电信号；

控制电路，所述控制电路的第一端与所述开关电路的第一端连接以接收所述供电信号，所述控制电路的控制端与所述开关电路的受控端连接；

预充电电路，所述预充电电路的第一端与所述供电节点连接，所述预充电电路的第二端与所述控制电路的第二端连接，以接收外部输入的第二控制信号或外部输入的第三控制信号，所述预充电电路的第三端与所述控制电路的第三端连接；所述预充电电路的第四端用于连接负载；所述预充电电路用于在接收到外部输入的第二控制信号时，根据经所述供电节点输入的所述供电信号向所述控制电路的第三端输出预充电信号，并使得所述控制电路在接收所述预充电信号和所述控制信号时控制所述开关电路导通，以使所述供电信号向负载供电；在所述开关电路断开时，向所述负载输出所述预充电信号，以使所述预充电信号向所述负载供电；

所述预充电电路还用于在接收到所述第三控制信号时，停止向所述控制电路输出所述预充电信号。

第二方面，本申请还提供一种充电电路，包括：

防倒灌电路，所述防倒灌电路的第一端用于接收外部供电电源输出的供电信号；

开关电路，所述开关电路的第一端与所述防倒灌电路的第二端连接，以形成供电节点；所述开关电路的第二端用于连接负载；所述供电节点用于接收所述供电信号；

控制电路，所述控制电路的第一端与所述开关电路的第一端连接以接收所述供电信号，所述控制电路的控制端与所述开关电路的受控端连接；

预充电电路，所述预充电电路的第一端与所述供电节点连接，所述预充电电路的第二端与所述控制电路的第二端连接，以接收外部输入的第二控制信号或外部输入的第三控制信号，所述预充电电路的第三端与所述控制电路的第三端连接；所述预充电电路的第四端用于连接负载；所述预充电电路用于在接收到外部输入的第二控制信号时，根据经所述供电节点输入的所述供电信号向所述控制电路的第三端输出预充电信号，并使得所述控制电路在接收所述预充电信号和所述控制信号时控制所述开关电路导通，以使所述供电信号向负载供电；在所述开关电路断开时，向所述负载输出所述预充电信号，以使所述预充电信号向所述负载供电；

所述预充电电路还用于在接收到所述第三控制信号时，停止向所述控制电路输出所述预充电信号。

第三方面，本申请还提供一种机器人设备，包括：

负载；

上述的理想二极管电路，所述第一子电路的第一端用于连接外部供电电源；

储能设备，与所述第一子电路的第二端连接，用于存储所述外部供电电源经所述第一子电路输出的电能，并在所述外部供电电源不再输出电能时，向所述第二子电路输出所述供电信号；

负载，与所述第二子电路的第二端连接，以接收所述供电信号；所述供电信号用于向所述负载供电。

上述的理想二极管电路、供电电路和机器人设备。理想二极管电路包括第一子电路和第二子电路。第一子电路的第一端用于接收外部供电电源输出的供电信号；第二子电路包括开关电路、控制电路和预充电电路，开关电路的第一端作为第二子电路的第一端与第一子电路的第二端连接，开关电路的第二端作为第二子电路的第二端用于连接负载；控制电路的第一端与开关电路的第一端连接以接收供电信号，控制电路的控制端与开关电路的受控端连接；预充电电路与控制电路、供电节点和负载连接，能够接收外部输入的控制信号。上述第一子电路和第二子电路组成的理想二极管电路能够根据外部输出控制信号导通、关闭，同时还具有防止电流倒灌的效果，因此该理想二极管电路可以作为理想二极管器件使用。

附图说明

图1为一个实施例中的理想二极管电路的结构示意框图之一；

图2为一个实施例中的第一子电路的结构示意图；

图3为一个实施例中的第一驱动模块的结构示意框图；

图4为一个实施例中的第一开关模块的结构示意图；

图5为一个实施例中的开关电路的结构示意框图；

图6为一个实施例中的第二开关模块的结构示意图；

图7为一个实施例中的控制电路的结构示意框图；

图8为一个实施例中的预充电电路的结构示意框图；

图9为一个实施例中的理想二极管电路的结构示意图之二；

图10为一个实施例中的充电电路的结构示意图；

图11(a)为一个实施例中的机器人设备的结构示意框图之一；

图11(b)为一个实施例中的机器人设备的结构示意框图之二。

附图标号：

理想二极管电路-10；充电电路-100；第一子电路-11；第二子电路-12；防倒灌电路-1000；防倒灌子电路-1001；第一开关模块-1100；第一驱动模块-1200；第一比较单元-1210；第一采样单元-1220；外部供电电源-2000；开关电路-3000；开关子电路-3001；第二开关模块-3100；第二滤波模块-3200；控制电路-4000；控制子电路-4001；第二采样单元-4100；第二比较单元-4200；第三采样单元-4300；预充电电路-5000；预充电子电路-5001；第一采样模块-5100；第三开关模块-5200；第二采样模块-5300；第二驱动模块-5400；储能设备-20；负载-30；机器人设备-1。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本申请提供一种理想二极管电路，如图1所示的理想二极管电路10的结构示意框图之一，理想二极管电路10包括第一子电路11和第二子电路12，第一子电路11的第一端用于接收外部供电电源2000输出的供电信号；第二子电路12包括开关电路3000、控制电路4000和预充电电路5000；开关电路3000的第一端作为第二子电路12的第一端与第一子电路11的第二端连接，以形成供电节点A；开关电路3000的第二端作为第二子电路12的第二端用于连接负载；供电节点A用于接收供电信号；控制电路4000的第一端与开关电路3000的第一端连接以接收供电信号，控制电路4000的控制端与开关电路3000的受控端连接；预充电电路5000的第一端与供电节点A连接，预充电电路5000的第二端与控制电路4000的第二端连接，以接收外部输入的第二控制信号或外部输入的第三控制信号，预充电电路5000的第三端与控制电路4000的第三端连接，预充电电路5000的第四端用于连接负载；预充电电路5000用于在接收到外部输入的第二控制信号时，根据经供电节点A输入的供电信号向控制电路4000的第三端输出预充电信号，并使得控制电路4000在接收预充电信号和控制信号时控制开关电路3000导通，以使供电信号向负载供电；以及用于在开关电路3000断开时，向负载输出预充电信号，以使预充电信号向负载供电；预充电电路5000还用于在接收到第三控制信号时，停止向控制电路4000输出预充电信号。

其中，第二控制信号可以是高电平信号，第三控制信号可以是低电平信号。在控制电路4000的实际运行过程中，控制电路4000的第一端作为电流的输出端，控制电路4000的第二端作为电流的输入端。上述实施例的理想二极管电路10可以作为理想二极管器件使用，当理想二极管电路10作为理想二极管器件使用时，第一子电路11的第一端为理想二极管器件的阳极，第二子电路12的第二端为理想二极管器件的阴极。

在本实施例中，开关电路3000在控制电路4000接收到外部输入的第二控制信号和预充电电路5000输入的预充电信号时，才会受其控制导通。在这个过程中，预充电电路5000接收第二控制信号时，根据供电信号输出预充电信号，由于此时开关电路3000处于断开状态，供电信号不会通过开关电路3000输出至负载，此时的预充电信号能够向负载供电。控制电路4000接收第二控制信号开始工作，直至控制电路4000根据接收到的预充电信号和供电信号并根据预充电信号和供电信号比较得到控制电路4000第一端的电压大于控制电路4000第三端的电压，控制电路4000向开关电路3000输出高电平的控制信号以控制开关电路3000导通，此时供电信号通过开关电路3000向负载供电。同理，当预充电电路5000接收第三控制信号时，停止向控制电路4000输出预充电信号，控制电路4000停止工作，此时理想二极管电路10停止向负载供电。因此，通过将上述第一子电路11和第二子电路12组成的理想二极管电路10能够根据外部输出的控制信号导通、关闭，同时还能够保证仅在控制电路4000第一端的电压大于控制电路4000第三端时导通，使得负载得以供电，具有防止电流倒灌的效果，即能够减小反向漏电流。

在一个实施例中，供电节点还用于连接储能设备，以向储能设备输出外部供电电源经第一子电路输出的电能，并在第一子电路停止输出供电信号时，接收储能设备输出的供电信号。

在本实施例中，供电节点能够连接储能设备，以使理想二极管电路能够外接储能设备，在外部供电电源工作时存储电能。实现在切断外部供电电源的情形下，在储能设备的作用下，理想二极管电路依旧能够通过供电节点接收来自储能设备输出的供电信号，从而维持理想二极管电路的工作状态。

在一个实施例中，如图2所示的第一子电路的结构示意框图，第一子电路11包括第一开关模块1100和第一驱动模块1200。第一开关模块1100的第一端用于连接外部供电电源2000以接收外部供电电源2000输出的供电信号，第一开关模块1100的第二端用于输出供电信号；第一驱动模块1200的第一输入端和第一使能端与第一开关模块1100的第一端连接，以接收供电信号；第一驱动模块1200的第一输出端与第一开关模块1100的第二端连接，第一驱动模块1200的第一控制端与第一开关模块1100的第三端连接；第一驱动模块1200根据供电信号分别获取第一驱动模块1200的第一输入端和第一驱动模块1200的第一输出端的电压值，并在第一驱动模块1200的第一输入端的电压大于第一驱动模块1200的第一输出端的电压时，控制第一开关模块1100导通；其中，供电信号用于在第一开关模块1100导通时向负载供电。

在本实施例中，第一驱动模块1200第一控制端与第一开关模块1100的第三端连接，第一驱动模块1200的第一使能端和第一输入端与第一开关模块1100的第一端连接，同时，第一开关模块1100的第一端用于连接外部供电电源2000，因此第一开关模块1100的第一端能够接入外部供电电源2000输入的供电信号，第一驱动模块1200的第一使能端接收供电信号时，能够开始工作，在第一驱动模块1200的第一输入端电压大于第一驱动模块1200的第一输出端电压时，控制第一开关模块1100导通。由于第一驱动模块1200的第一输入端与第一开关模块1100的第一端连接，第一驱动模块1200的第一输出端与第一开关模块1100的第二端连接，因此第一驱动模块1200的第一输入端电压即第一开关模块1100的第一端电压，第一驱动模块1200的第一输出端电压即第一开关模块1100的第二端电压，即也可以理解为在第一开关模块1100的第一端电压大于第一开关模块1100的第二端电压时，第一开关模块1100才会被导通，能够实现防倒灌的效果。在第一开关模块1100导通，且第一开关模块1100的第二端连接有负载时，供电信号能够向负载供电。可以理解的是，第一开关模块1100的第二端也可以是其它能够接收供电信号的模块或者设备。

在一个实施例，如图3所示的第一驱动模块的结构示意框图，第一驱动模块1200包括第一比较单元1210和第一采样单元1220，第一比较单元1210包括第二使能端、第二控制端、第二输入端和第二输出端；第一比较单元1210的第二控制端与第一开关模块1100的第三端连接；第一比较单元1210的第二输入端与第一开关模块1100的第一端连接；第一比较单元1210的第二输出端与第一开关模块1100的第二端连接；第一比较单元1210用于比较第一比较单元1210的第二输入端的电压和第一比较单元1210的第二输出端的电压的大小；第一采样单元1220分别与第一开关模块1100的第一端和第一比较单元1210的第二使能端连接，用于接收供电信号，以获取使能信号；使能信号用于驱动第一比较单元1210在第一比较单元1210的第二输入端的电压大于第一比较单元1210的第二输出端的电压时，向第一开关模块1100的第三端输出第一控制信号；第一控制信号用于控制第一开关模块1100导通。其中，第一控制信号可以是高电平信号。

在本实施例中，第一驱动模块1200由第一比较单元1210和第一采样单元1220组成，第一采样单元1220与第一开关模块1100的第一端和第一比较单元1210的第二使能端连接，以接收供电信号，并根据采集到的供电信号生成使能信号，以使第一比较单元1210开始工作。第一比较单元1210能够比较第一比较单元1210的第二输入端与第一比较单元1210的第二输出端之间的电压大小，当第一比较单元1210的第二输入端电压大于第一比较单元1210的第二输出端的电压时，控制第一开关模块1100导通。由于第一比较单元1210的第二输入端与第一开关模块1100的第一端连接，第一比较单元1210的第二输出端与第一开关模块1100的第二端连接，因此，相当于只有在第一开关模块1100的第一端的电压大于第一开关模块1100的第二端的电压时，第一开关模块1100才会接收到第一比较单元1210的输出的第一控制信号，实现导通效果，有效地避免了电流倒灌。

可以理解的是，第一控制信号可以是高电平信号，也即，当第一开关模块1100的第一端的电压小于第一开关模块1100的第二端的电压时，第一开关模块1100会接收到第一比较单元1210的输出的低电平信号，从而不导通，防止电流倒灌。

在一个实施例中，如图4所示的第一开关模块的结构示意图，第一开关模块1100包括第一NMOS管Q1，第一NMOS管Q1的源极作为第一开关模块1100的第一端，第一NMOS管Q1的漏极作为第一开关模块1100的第二端，第一NMOS管Q1的栅极作为第一开关模块1100的第三端。

其中，第一NMOS管Q1的电流方向与第一NMOS管Q1的体二极管方向相同，第一NMOS管Q1为高功率MOS器件，具有较高的输入阻抗、较低的功耗，能够在适配工作电流更大的电路。

在本实施例中，第一NMOS管Q1的源极作为第一开关模块1100的第一端分别与第一驱动模块1200的第一输入端和第一驱动端连接，用于连接外部供电电源2000以接收供电信号，第一NMOS管Q1的漏极作为第一开关模块1100的第二端与第一驱动模块1200的第一输出端连接，第一NMOS管Q1的栅极与第一驱动模块1200的第一控制端连接，在第一NMOS管Q1的源极和第一驱动模块1200接收到供电信号时，实现对第一NMOS管Q1的高边驱动，在电流正向流动时，由于第一NMOS管Q1内存在导通电阻，第一NMOS管Q1的源极和漏极在导通时存在压降，此时第一NMOS管Q1的漏极电压会低于第一NMOS管Q1的源极电压，因此，在第一NMOS管Q1的栅极和源极之间的电压差满足预设条件时，在第一驱动模块1200的控制下，能够使其导通。反之，当电流反向流动时，第一NMOS管Q1的漏极电压或高于源极电压，此时第一驱动模块1200能够识别到第一驱动模块1200的第一输出端电压大于第一驱动模块1200的第一输入端电压，此时第一驱动模块1200控制第一NMOS管Q1截止，实现第一NMOS管Q1断开的效果。如此设置，由于第一NMOS管具有较高的输入阻抗、较低的功耗，通过将第一开关模块1100设置为第一NMOS管Q1，能够在防止电流倒灌的同时，还能够减小正向导通压降，避免普通二极管存在的反向漏电流、正向导通压降(0.6～0.8V)较高的问题。

在一个实施例中，第一子电路还包括第一滤波模块，第一滤波模块的一端用于连接而外部供电电源，第一滤波模块的另一端连接第一开关模块的第一端，用于对供电信号进行滤波处理。

在本实施例中，在第一开关模块的第一端与外部供电电源之间的连接线路上增加一第一滤波模块，能够对输入至第一子电路的供电信号进行滤波处理，减小供电信号的噪声和干扰，从而增强第一子电路的性能。

在一个实施例中，如图5所示的开关电路的结构示意框图，开关电路3000包括第二开关模块3100，第二开关模块3100的第一端与供电节点A连接以接收供电信号，第二开关模块3100的第二端用于连接负载，第二开关模块3100的第三端与控制电路4000的控制端连接；第二开关模块3100用于受控制电路4000的控制导通时，使供电信号向负载供电。

在本实施例中，第二开关模块3100的第一端与供电节点A连接，第二开关模块3100的第三端连接控制电路4000的控制端，即，第二开关模块3100的第二端用于连接负载，当第二开关模块3100与负载连接时，受控于控制电路4000导通第二开关模块3100与负载之间的连接，使得供电信号输入至负载，能够避免供电信号直接输入至负载，在上电瞬间电流过大造成对负载的损坏。

在一个实施例中，再次参考附图5所示的开关电路的结构示意框图，开关电路3000还包括第二滤波模块3200，第二滤波模块3200的一端与第二开关模块3100的第二端连接，第二滤波模块3200的另一端用于连接负载；第二滤波模块3200用于对接收到的供电信号进行滤波处理，并使滤波处理后的供电信号向负载供电。

在本实施例中，第二滤波模块3200能够对供电信号进行滤波处理。由于第二滤波模块3200分别与第二开关模块3100的第二端和负载连接，能够确保输入至负载的供电信号是稳定的，从而提高负载运行的稳定性。

在一个实施例中，如图6所示的第二开关模块的结构示意图，第二开关模块3100包括第二NMOS管Q2，第二NMOS管Q2的漏极作为第二开关模块3100的第一端，第二NMOS管Q2的源极作为第二开关模块3100的第二端，第二NMOS管Q2的栅极作为第二开关模块3100的第三端。

其中，第二NMOS管Q2为高功率MOS器件，具有较高的输入阻抗、较低的功耗，能够在适配工作电流更大的电路。

在本实施例中，将第二NMOS管Q2的漏极作为第二开关模块3100的第一端与第一子电路11连接，第二NMOS管Q2的源极作为第二开关模块3100的第二端，以用于连接负载，第二NMOS管Q2的栅极作为第二开关模块3100的第三端与控制电路4000的控制端连接，使得第二NMOS管Q2受控制电路4000的主动控制导通或者关闭，避免了供电信号直接输入至负载，在上电瞬间负载收到损坏，且在第二NMOS管Q2导通时，能够通过300A的大电流，提高了电路的大电流流通能力。

在一个实施例中，如图7所示的控制电路的结构示意图，控制电路4000包括第二采样单元4100、第二比较单元4200和第三采样单元4300。第二采样单元4100与预充电电路5000的第二端连接；第二比较单元4200包括第三使能端、第三控制端、第三输入端和第三输出端；第二比较单元4200的第三使能端与第二采样单元4100连接，以接收外部输入的第二控制信号或第三控制信号；第二比较单元4200的第三控制端与开关电路3000的第三端连接，第二比较单元4200的第三输入端与预充电电路5000的第三端连接以接收预充电信号；第三采样单元4300分别与开关电路3000的第一端和第二比较单元4200的第三输出端连接，以向第二比较单元4200输出比较电压信号；第二比较单元4200用于根据预充电信号和比较电压信号比较第二比较单元4200的第三输入端的电压和第二比较单元4200的第三输出端的电压的大小；当第二比较单元4200的第三输入端的电压大于第二比较单元4200的第三输出端的电压时，向开关电路3000的第三端输入第四控制信号以控制开关电路3000导通。

在本实施例中，第三采样单元4300首先接收供电信号，由于第二采样单元4100未接收第二控制信号，第二比较单元4200也未接收到预充电信号，因此第二比较单元4200不工作，开关电路3000不导通，供电信号不会向负载供电。当外部向第二采样单元4100输入第二控制信号，此时预充电电路5000控制电路4000中的第二比较单元4200输出预充电信号，第二比较单元4200根据预充电信号和比较电压信号比较第二比较单元4200的第三输入端和第二比较单元4200的第三输出端之间的电压大小，当第二比较单元4200的第三输入端的电压大于第二比较单元4200的第三输出端的电压时，此时第二比较单元4200向开关电路3000的第三端输入第四控制信号，此时的第四控制信号可以是高电平信号，开关电路3000在第四控制信号的控制下导通，使得理想二极管电路10在外部输入第二控制信号时才得以导通，实现对理想二极管电路10通断的主动控制。

在一个实施例中，如图8所示的预充电电路的结构示意框图，预充电电路5000包括第一采样模块5100、第三开关模块5200、第二采样模块5300和第二驱动模块5400。第一采样模块5100的第一端与控制电路4000的第三端连接，第一采样模块5100的第二端用于连接负载；第三开关模块5200的第一端与供电节点A连接，以接收供电信号；第三开关模块5200的第二端与第一采样模块5100的第三端连接；第二采样模块5300的第一端与第三开关模块5200的第一端连接，第二采样模块5300的第二端与第三开关模块5200的第三端连接；第二驱动模块5400分别与第二采样模块5300的第三端、控制电路4000的第二端连接，用于根据接收到的外部输入的第二控制信号控制第三开关模块5200通过第一采样模块5100向控制电路4000和负载输出预充电信号，和根据接收到的外部输入的第三控制信号控制第三开关模块5200停止向控制电路4000输出预充电信号。

在本实施例中，第二驱动模块5400接收到外部输入的第二控制信号，并将第二控制信号输出至第二采样模块5300，第二采样模块5300对第二控制信号进行采样，从而控制第三开关模块5200导通，第三开关模块5200导通时，向第一采样模块5100输出来自供电节点A的供电信号，第一采样模块5100对供电信号进行采样，从而向控制电路4000输出预充电信号，若此时控制电路4000控制开关电路3000不导通，则此时第一采样模块5100还将预充电信号输出至负载，此时预充电信号向负载供电。当第二驱动模块5400接收到外部输入的第三控制信号时，第二驱动模块5400停止向第三开关模块5200输出第三控制信号，控制电路4000也控制开关电路3000不导通。因此，此时第三开关模块5200处于不导通状态，此时第三开关模块5200停止向控制电路4000输出供电信号，控制电路4000和负载也将停止接收预充电信号，负载停止被供电。因此，能够通过主动控制向第二驱动模块5400输出第二控制信号或第三控制信号实现对理想二极管电路10导通或者断开的控制。

在一个实施例中，第三开关模块包括第三NMOS管，第三NMOS管的漏极作为第三开关模块的第一端，第三NMOS管的源极作为第三开关模块的第二端，第三NMOS管的栅极作为第三开关模块的第三端。

在本实施例中，第三NMOS管的漏极作为第三开关模块的第一端以连接供电节点和第二采样模块，第三NMOS管的源极作为第三开关模块的第二端以连接第一采样模块，第三NMOS管的栅极作为第三开关模块的第三端以连接第二驱动模块，在第二驱动模块输出第二控制信号时，第三NMOS管栅极接收第二控制信号，第三NMOS管的源极与第三NMOS管栅极形成电压差，第三NMOS管导通，从而通过第三NMOS管向第一采样模块输出供电信号。当第二驱动模块接收外部输出的第三控制信号时，此时第三NMOS管栅极为低电平，第三NMOS管的栅极和第三NMOS管的源极不存在电压差，此时第三NMOS管处于截止状态，实现断开效果。

在一个实施例中，如图9所示的理想二极管电路的结构示意图之二，理想二极管电路10由防倒灌子电路1001、开关子电路3001、控制子电路4001和预充电子电路5001组成。其中，防倒灌子电路1001可以理解为上述任一实施例中的防倒灌电路或者第一子电路的具体电路结构，开关子电路3001可以理解为上述任一实施例中的开关电路的具体电路结构，控制子电路4001可以理解为上述任一实施例中的控制电路的具体电路结构，预充电子电路5001可以理解为上述任一实施例中的预充电电路的具体电路结构。

防倒灌子电路1001由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第一NMOS管Q1、二极管驱动芯片U1组成，其中，二极管驱动芯片U1的输入端IN1与第一NMOS管Q1的源极连接，二极管驱动芯片U1的输出端OUT1与第一NMOS管Q1的漏极连接，二极管驱动芯片U1的控制端GATE1与第一NMOS管Q1的栅极连接，二极管驱动芯片U1还与接地端GND连接，第一电阻R1分别与第一NMOS管Q1的源极和第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与接地端连接，第三电阻R3和第一电容C1并联形成滤波电路分别与接地端和NMOS管Q1的源极连接，且，第一NMOS管Q1的源极还用于连接外部供电电源2000以接收供电信号。

其中，对防倒灌子电路1001的限定还可以参见上述对第一子电路的介绍。上述的二极管驱动芯片U1可以作为第一子电路的第一比较单元，上述的第一电阻R1和第一电阻R2可以作为第一子电路的第一采样单元，上述的第三电阻和第一电容可以作为第一子电路的第一滤波单元。二极管驱动芯片U1可以是型号为JW7265TSOTB的驱动芯片。

开关子电路3001由第二NMOS管Q2、第四电阻R4、第二电容C2和第三电容C3组成。其中，第四电阻R4与第二电容C2并联连接，第二电容C2与第三电容C3并联连接，第四电阻R4的两端还分别与接地端GND连接和用于连接负载，第二MOS管Q2的漏极与第一NMOS管Q1的漏极连接，以形成供电节点A；第二MOS管Q2的源极与第二电容C2和第三电容C3连接的一端连接。

上述的第二MOS管Q2可以作为开关电路的第二开关模块，上述的第四电阻R4、第二电容C2和第三电容C3可以作为开关电路的第二滤波模块。

控制子电路4001由二极管驱动芯片U2、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第四电容C4组成，其中二极管驱动芯片U2的控制端GATE2与第二NMOD管Q2的栅极连接，第五电阻R5的两端分别与第二NMOS管Q2的漏极和二极管驱动芯片U2的输出端OUT2连接，第六电阻R6的两端分别与二极管驱动芯片U2的输出端OUT2和接地端连接，二极管驱动芯片U2还与接地端连接，二极管驱动芯片U2的使能端EN2还与由第八电阻R8、第四电容C4的一端连接，第八电阻R8、第四电容C4的另一端与接地端连接，二极管驱动芯片U2的使能端EN2还用于经过第七电阻R7接收外部输入的高电平信号或者低电平信号。其中二极管驱动芯片U2的输出端OUT2和输入端IN2之间在二极管驱动芯片U2的内部(为便于理解，附图9中位于外部)连接有一个二极管D1，二极管D1的阳极与二极管驱动芯片U2的输入端IN2连接，二极管D1的阴极与二极管驱动芯片U2的输出端OUT2连接，因此能够保证二极管驱动芯片U2的输入端IN2电压高于二极管驱动芯片U2的输出端OUT2电压时，二极管驱动芯片U2开始工作，向第二NMOS管Q2输出高电平控制信号，以使第二NMOS管Q2的栅极和第二NMOS管Q2的源极之间形成电压差，从而控制第二NMOS管Q2导通。

上述的二极管驱动芯片U2可以作为控制电路的第二比较单元；上述的第七电阻R7、第八电阻R8和第四电容C4可以作为控制电路的第二采样单元；上述的第五电阻R5和第六电阻R6可以作为上述实施例中的控制电路的第三采样单元。

其中，二极管驱动芯片U2可以是型号为JW7265TSOTB的驱动芯片。

预充电子电路5001由NMOS管Q3、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、NPN型三极管Q4、第十四电阻R14、第十五电阻R15和第五电容C5组成，其中第三NMOS管Q3的漏极与供电节点A连接，第十二电阻R12的两端分别与第三NMOS管Q3的漏极和NMOS管Q3的栅极连接，第十电阻R10的两端分别与第三NMOS管Q3的源极和第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端与第二NMOS管Q2的源极连接，第十一电阻R11与第十电阻R10并联连接，第十三电阻R13的两端分别与第三NMOS管Q3的栅极和NPN型三极管Q4的集电极连接，NPN型三极管Q4的发射极与接地端GND连接，第五电容C5的两端分别与NPN型三极管Q4的基极和接地端GND连接，第十五电阻R15与第五电容C5并联连接，第十四电阻的两端分别与NPN型三极管Q4的基极和第七电阻R7用于接收外部输入的高电平信号或低电平信号的一端连接。

上述的第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11可以作为上述任一实施例中的预充电电路的第一采样模块；上述的第三NMOS管Q3可以作为上述任一实施例中的预充电电路的第三开关模块；上述的第十二电阻R12和第十三电阻R13可以作为上述任一实施例中的预充电电路的第二采样模块；上述的NPN型三极管Q4、第十四电阻R14、第十五电阻R15和第五电容C5可以作为上述任一实施例中的预充电电路的第二驱动模块。

在本实施例中，外部供电电源2000处于供电状态时，向防倒灌子电路1001输入供电信号，经第三电阻R3和第一电容C1的滤波处理和第一电阻R1、第二电阻R2的采样，二极管驱动芯片U1的使能端EN1接收到驱动信号，在二极管驱动芯片U1的输入端IN1的电压大于二极管驱动芯片U1的输出端OUT1电压时，向第一NMOS管Q1的栅极输出高电平信号，此时第一NMOS管Q1的栅极和源极之间形成电压差，使得第一NMOS管Q1导通，从而向供电节点A输出供电信号，此时，若供电节点A中连接有储能设备，储能设备接收供电信号以存储电能。且当外部还未通过第七电阻R7输出高电平的控制信号时，二极管驱动芯片U2的使能端EN2未接收到有效的使能信号(高电平信号)，二极管驱动芯片U2停止工作，第二NMOS管Q2截止，第五电阻R5和第六电阻R6采集到的供电信号并不会通过第二NMOS管Q2和二极管驱动芯片U2输出。直至控制外部输出高电平信号，NPN型三极管Q4基极接收高电平信号导通，从而使得第三NMPS管Q3的栅极和NMPS管Q3的源极之间产生电压差导通，供电信号通过第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11的采样被输出至二极管驱动芯片U2的输入端IN2，同时二极管D1阳极得电，使得二极管驱动芯片U2的输入端IN2和二极管驱动芯片U2的输出端OUT2之间产生电压差，从而使得二极管驱动芯片U2输出高电平的控制信号至第二NMOS管Q2的栅极，使得第二NMOS管Q2的栅极与源极之间产生电压差导通，此时供电节点A输出的供电信号通过第二NMOS管Q2、第四电阻R4、第二电容C2和第三电容C3向负载供电。

需注意的是，在高电平信号通过NPN型三极管Q4控制NMOS管Q3导通，进而控制二极管驱动芯片U2向第二NMOS管Q2输出高电平控制信号的过程中，供电信号也可通过第九电阻R9向负载供电。同理，当控制外部输出低电平控制信号时，NPN型三极管Q4截断，整个理想二极管电路10也停止向负载供电。

在一个实施例中，如图10所示的充电电路的结构示意图。充电电路100包括防倒灌电路1000、开关电路3000、控制电路4000和预充电电路5000，开关电路3000的第一端与防倒灌电路1000连接，以形成供电节点A；开关电路3000的第二端用于连接负载；供电节点A用于接收供电信号；控制电路4000的第一端与开关电路3000的第一端连接以接收供电信号，控制电路4000的控制端与开关电路3000的受控端连接；预充电电路5000的第一端与供电节点A连接，预充电电路5000的第二端与控制电路4000的第二端连接，以接收外部输入的第二控制信号或外部输入的第三控制信号，预充电电路5000的第三端与控制电路4000的第三端连接；预充电电路5000的第四端用于连接负载；预充电电路5000用于在接收到外部输入的第二控制信号时，根据经供电节点A输入的供电信号向控制电路4000的第三端输出预充电信号，并使得控制电路4000在接收预充电信号和控制信号时控制开关电路3000导通，以使供电信号向负载供电；在开关电路3000断开时，向负载输出预充电信号，以使预充电信号向负载供电；预充电电路5000还用于在接收到第三控制信号时，停止向控制电路4000输出预充电信号。

其中，第二控制信号可以是高电平信号，第三控制信号可以是低电平信号。在控制电路4000的实际运行过程中，控制电路4000的第一端作为电流的输出端，控制电路4000的第二端作为电流的输入端。需注意的是，本实施例中所述的防倒灌电路1000可以参见上述任一实施例中对第一子电路11的限定。开关电路3000可以是任一实施例中所述的开关电路3000，本实施例中所述的控制电路4000可以是任一实施例中所述的控制电路4000，本实施例中所述的预充电电路5000可以是任一实施例中所述的预充电电路5000。

在本实施例中，开关电路3000在控制电路4000接收到外部输入的第二控制信号和预充电电路5000输入的预充电信号时，才会受控制电路4000的控制导通。在这个过程中，预充电电路5000接收第二控制信号时，根据供电信号输出预充电信号，由于此时开关电路3000处于断开状态，供电信号不会通过开关电路3000输出至负载，此时的预充电信号能够向负载供电。控制电路4000接收第二控制信号开始工作，直至控制电路4000根据接收到的预充电信号和供电信号比较出控制电路4000第一端的电压大于控制电路4000第三端的电压，此时控制电路4000向开关电路3000输出高电平的控制信号以控制开关电路3000导通，此时供电信号通过开关电路3000向负载供电。同理，当预充电电路5000接收第三控制信号时，特征向控制电路4000输出预充电信号，控制信号在接收第三控制信号时停止工作，此时充电电路100停止向负载供电。

在一个实施例中，本申请还提供一种机器人设备1，如图11(a)所示的机器人设备1的结构示意框图之一，机器人设备1包括上述实施例所述的充电电路100、储能设备20和负载30。充电电路100中的防倒灌电路1000的第一端用于连接外部供电电源2000以接收供电信号，储能设备20与充电电路100的供电节点A连接以接收供电信号，并存储电能。负载30与充电电路100中的开关电路3000的第二端连接，以接收供电信号；供电信号用于向负载30供电。

在一个实施例中，本申请还提供一种机器人设备1，如图11(b)所示的机器人设备1的结构示意框图之二，机器人设备1包括上述任一实施例所述的理想二极管电路10、储能设备20和负载30。第一子电路11的第一端用于连接外部供电电源2000；储能设备20与第一子电路11的第二端连接，用于存储外部供电电源2000经第一子电路11输出的电能，并在外部供电电源2000不再输出电能时，向第二子电路12输出供电信号；负载30与第二子电路12的第二端连接，以接收供电信号；供电信号用于向负载30供电。

以上所述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申请范围的限制。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 (14)

1.一种理想二极管电路，其特征在于，所述理想二极管电路包括：

第一子电路，所述第一子电路的第一端用于接收外部供电电源输出的供电信号；

第二子电路，包括：

开关电路，所述开关电路的第一端作为所述第二子电路的第一端与所述第一子电路的第二端连接，以形成供电节点；所述开关电路的第二端作为所述第二子电路的第二端用于连接负载；所述供电节点用于接收所述供电信号；

控制电路，所述控制电路的第一端与所述开关电路的第一端连接以接收所述供电信号，所述控制电路的控制端与所述开关电路的受控端连接；

预充电电路，所述预充电电路的第一端与所述供电节点连接，所述预充电电路的第二端与所述控制电路的第二端连接，以接收外部输入的第二控制信号或外部输入的第三控制信号，所述预充电电路的第三端与所述控制电路的第三端连接；所述预充电电路的第四端用于连接负载；所述预充电电路用于在接收到外部输入的第二控制信号时，根据经所述供电节点输入的所述供电信号向所述控制电路的第三端输出预充电信号，并使得所述控制电路在接收所述预充电信号和所述控制信号时控制所述开关电路导通，以使所述供电信号向负载供电；在所述开关电路断开时，向所述负载输出所述预充电信号，以使所述预充电信号向所述负载供电；

所述预充电电路还用于在接收到所述第三控制信号时，停止向所述控制电路输出所述预充电信号。

2.根据权利要求1所述的理想二极管电路，其特征在于，所述第一子电路包括：

第一开关模块，所述第一开关模块的第一端用于连接外部供电电源以接收所述供电信号，所述第一开关模块的第二端用于输出所述供电信号；

第一驱动模块，所述第一驱动模块的第一输入端和第一使能端与所述第一开关模块的第一端连接，以接收所述供电信号；所述第一驱动模块的第一输出端与所述第一开关模块的第二端连接，所述第一驱动模块的第一控制端与所述第一开关模块的第三端连接；所述第一驱动模块根据所述供电信号分别获取所述第一驱动模块的第一输入端和所述第一驱动模块的第一输出端的电压值，并在所述第一驱动模块的第一输入端的电压大于所述第一驱动模块的第一输出端的电压时，控制所述第一开关模块导通；

其中，所述供电信号用于在所述第一开关模块导通时向负载供电。

3.根据权利要求2所述的理想二极管电路，其特征在于，所述第一驱动模块包括：

第一比较单元，包括第二使能端、第二控制端、第二输入端和第二输出端；所述第一比较单元的第二控制端与所述第一开关模块的第三端连接；所述第一比较单元的第二输入端与所述第一开关模块的第一端连接；所述第一比较单元的第二输出端与所述第一开关模块的第二端连接；所述第一比较单元用于比较所述第一比较单元的第二输入端的电压和所述第一比较单元的第二输出端的电压的大小；

第一采样单元，分别与所述第一开关模块的第一端和第一比较单元的第二使能端连接，用于接收所述供电信号，以获取使能信号；所述使能信号用于驱动所述第一比较单元在所述第一比较单元的第二输入端的电压大于所述第一比较单元的第二输出端的电压时，向所述第一开关模块的第三端输出第一控制信号；所述第一控制信号用于控制所述第一开关模块导通。

4.根据权利要求2所述的理想二极管电路，其特征在于，所述第一开关模块包括：

第一NMOS管，所述第一NMOS管的源极作为所述第一开关模块的第一端，所述第一NMOS管的漏极作为所述第一开关模块的第二端，所述第一NMOS管的栅极作为所述第一开关模块的第三端。

5.根据权利要求2-4任一项所述的理想二极管电路，其特征在于，所述第一子电路还包括：

第一滤波模块，所述第一滤波模块的一端用于连接外部供电电源，所述第一滤波模块的另一端连接所述第一开关模块的第一端，用于对所述供电信号进行滤波处理。

6.根据权利要求1所述的理想二极管电路，其特征在于，所述供电节点还用于连接储能设备，以向所述储能设备输出外部供电电源经所述第一子电路输出的电能，并在所述第一子电路停止输出所述供电信号时，接收所述储能设备输出的所述供电信号。

7.根据权利要求1所述的理想二极管电路，其特征在于，所述开关电路包括：

第二开关模块，所述第二开关模块的第一端与所述供电节点连接以接收所述供电信号，所述第二开关模块的第二端用于连接负载，所述第二开关模块的第三端与所述控制电路的控制端连接；所述第二开关模块用于受所述控制电路的控制导通时，使所述供电信号向所述负载供电。

8.根据权利要求7所述的理想二极管电路，其特征在于，所述开关电路还包括：

第二滤波模块，所述第二滤波模块的一端与所述第二开关模块的第二端连接，所述第二滤波模块的另一端用于连接负载；所述第二滤波模块用于对接收到的所述供电信号进行滤波处理，并使滤波处理后的供电信号向所述负载供电。

9.根据权利要求7或8所述的理想二极管电路，其特征在于，所述第二开关模块包括：

第二NMOS管，所述第二NMOS管的漏极作为所述第二开关模块的第一端，所述第二NMOS管的源极作为所述第二开关模块的第二端，所述第二NMOS管的栅极作为所述第二开关模块的第三端。

10.根据权利要求1所述的理想二极管电路，其特征在于，所述控制电路包括：

第二采样单元，与所述预充电电路的第二端连接；

第二比较单元，包括第三使能端、第三控制端、第三输入端和第三输出端；所述第二比较单元的第三使能端与所述第二采样单元连接，以接收外部输入的第二控制信号或第三控制信号；所述第二比较单元的第三控制端与所述开关电路的第三端连接，所述第二比较单元的第三输入端与所述预充电电路的第三端连接以接收所述预充电信号；

第三采样单元，分别与所述开关电路的第一端和第二比较单元的第三输出端连接，以向所述第二比较单元输出比较电压信号；

所述第二比较单元用于根据所述预充电信号和所述比较电压信号比较所述第二比较单元的第三输入端的电压和所述第二比较单元的第三输出端的电压的大小；当所述第二比较单元的第三输入端的电压大于所述第二比较单元的第三输出端的电压时，向所述开关电路的第三端输入第四控制信号以控制所述开关电路导通。

11.根据权利要求1所述的理想二极管电路，其特征在于，所述预充电电路包括：

第一采样模块，所述第一采样模块的第一端与所述控制电路的第三端连接，所述第一采样模块的第二端用于连接负载；

第三开关模块，所述第三开关模块的第一端与所述供电节点连接，以接收所述供电信号；所述第三开关模块的第二端与所述第一采样模块的第三端连接；

第二采样模块，所述第二采样模块的第一端与所述第三开关模块的第一端连接，所述第二采样模块的第二端与所述第三开关模块的第三端连接；

第二驱动模块，分别与所述第二采样模块的第三端、所述控制电路的第二端连接，用于根据接收到的外部输入的第二控制信号控制所述第三开关模块向所述控制电路和所述负载输出所述预充电信号，和根据接收到的外部输入的第三控制信号控制所述第三开关模块停止向所述控制电路输出所述预充电信号。

12.根据权利要求11所述的理想二极管电路，其特征在于，所述第三开关模块包括：

第三NMOS管，所述第三NMOS管的漏极作为所述第三开关模块的第一端，所述第三NMOS管的源极作为所述第三开关模块的第二端，所述第三NMOS管的栅极作为所述第三开关模块的第三端。

13.一种充电电路，其特征在于，包括：

防倒灌电路，所述防倒灌电路的第一端用于接收外部供电电源输出的供电信号；

开关电路，所述开关电路的第一端与所述防倒灌电路的第二端连接，以形成供电节点；所述开关电路的第二端用于连接负载；所述供电节点用于接收所述供电信号；

控制电路，所述控制电路的第一端与所述开关电路的第一端连接以接收所述供电信号，所述控制电路的控制端与所述开关电路的受控端连接；

预充电电路，所述预充电电路的第一端与所述供电节点连接，所述预充电电路的第二端与所述控制电路的第二端连接，以接收外部输入的第二控制信号或外部输入的第三控制信号，所述预充电电路的第三端与所述控制电路的第三端连接；所述预充电电路的第四端用于连接负载；所述预充电电路用于在接收到外部输入的第二控制信号时，根据经所述供电节点输入的所述供电信号向所述控制电路的第三端输出预充电信号，并使得所述控制电路在接收所述预充电信号和所述控制信号时控制所述开关电路导通，以使所述供电信号向负载供电；在所述开关电路断开时，向所述负载输出所述预充电信号，以使所述预充电信号向所述负载供电；

所述预充电电路还用于在接收到所述第三控制信号时，停止向所述控制电路输出所述预充电信号。

14.一种机器人设备，其特征在于，包括：

负载；

如权利要求1至12任一项所述的理想二极管电路，所述第一子电路的第一端用于连接外部供电电源；

储能设备，与所述第一子电路的第二端连接，用于存储所述外部供电电源经所述第一子电路输出的电能，并在所述外部供电电源不再输出电能时，向所述第二子电路输出所述供电信号；

负载，与所述第二子电路的第二端连接，以接收所述供电信号；所述供电信号用于向所述负载供电。