TWI404315B - 直流電源轉換電路及方法 - Google Patents

Description

直流電源轉換電路及方法

本發明是有關於一種電源技術，且特別是有關於一種用於電子設備中的相容5V、9V和12V電源適配器(adapter)的直流電源轉換電路及直流電源轉換方法。

現有使用直流電壓工作的電子設備中，通常需要一個電源適配器(adapter)為其提供直流電源，並且電源適配器的規格需要與設備工作電壓相匹配。例如，在設備工作電壓為5V的情況下，超過5V的直流電源輸入可能燒壞電子設備中的元器件，因此，只能配合輸出電壓為5V的電源適配器使用。

市面上的電源適配器一般有5V、9V和12V等多種規格。在使用場合，如果不小心將9V或12V電源適配器的輸出端插入工作電壓為5V的設備的電源輸入插座中，將可能燒壞設備中的元器件。

因此，需要一種解決方案使得設備能夠使用多種規格的電源適配器供電。

本發明的目的係針對現有技術的上述一個設備只能配合一種規格的電源適配器來使用的缺陷，提供一種可以相容多種規格電源適配器的直流電源轉換電路。

因此，本發明提出一種直流電源轉換電路，用於產生直流電壓，包括：直流輸入端，用於從交流-直流電源適配器接收直流電輸入；直流輸出端，用於提供一預定直流電輸出；開關單元，其連接在所述直流輸入端和直流輸出端之間，用於提供一直通供電通路；直流-直流降壓轉換單元，其連接在所述直流輸入端和直流輸出端之間，用於提供一降壓供電通路；及控制單元，其與所述開關單元和所述直流-直流降壓轉換單元相連，用於對一直流電輸入電壓進行檢測，並根據檢測結果選擇所述直通供電通路和降壓供電通路中的一個以提供所述預定直流電輸出於所述直流輸出端。

因此，本發明提出一種直流電源轉換方法，用於提供一預定直流電輸出，包括：接入直流電輸入；檢測直流電輸入電壓；比較所述直流電輸入電壓與一預定工作電壓範圍；當所述直流電輸入電壓大於所述預定工作電壓範圍的上限時，將所述直流電輸入經由直流-直流降壓轉換至所述預定直流電輸出的電壓後輸出；及當所述直流電輸入電壓在所述預定工作電壓的範圍内，由所述直流電輸入直接輸出。

實施本發明具有以下有益效果：把直流電源轉換電路應用於多媒體播放器或者電視盒等電子設備的電源電路中，可以使設備的輸入電源相容5V、9V和12V等多種規格的電源適配器，避免因錯用高輸出電壓的電源適配器而損壞設備中的元器件，為設備的使用安全提供了保障。另外對於用戶來說，可以選擇的電源適配器種類更多，提高了使用靈活性。

為了使　貴審查委員能更進一步瞭解本發明特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

圖1A是本發明直流電源轉換電路的原理方塊圖。圖1A示出的直流電源轉換電路包括開關單元110、控制單元120及直流-直流(DC-DC)降壓轉換單元130。其中，開關單元110連接在直流輸入端和直流輸出端之間構成直通供電通路；直流-直流降壓轉換單元130連接在直流輸入端和直流輸出端之間構成降壓供電通路；控制單元120分別與開關單元110和DC-DC降壓轉換單元130相連。

圖1B進一步展示了圖1A中直流電源轉換電路中控制單元120的電路方塊圖。如圖1B所示，控制單元120包括採樣電路201、比較電路202及控制信號產生電路203。

本發明的構思是，通過檢測輸入電源的電壓，選擇讓直流電源直通供電或者通過DC-DC降壓轉換單元降壓後供電。

在工作過程中，直流輸入端從交流-直流電源適配器接收直流電輸入。控制單元120對直流輸入電源的電壓進行檢測，並根據檢測結果控制開關單元110和DC-DC降壓轉換單元130的工作狀態，以選擇直通供電通路和降壓供電通路中的一個通過直流輸出端為設備提供符合其工作電壓的直流電輸出(即預定工作電壓)。具體來說，採樣電路201對直流輸入電源電壓採樣，並將採樣信號傳送至比較電路202。比較電路202將代表直流電輸入電壓的採樣信號與代表預定工作電壓的基準電壓進行比較。之後，控制信號產生電路203基於比較電路202的比較結果輸出控制信號。當直流電輸入電壓大於預定工作電壓範圍的上限時，控制開關單元110關斷(open)並使能直流-直流降壓轉換單元130工作，以將直流電輸入電壓降壓轉換成預定工作電壓後提供給設備；當直流電輸入電壓在預定工作電壓範圍内時，控制開關單元110接通(close)並停止直流-直流降壓轉換單元130工作，以將直流輸入電源直通供電給設備。

以下為本發明的幾個具體實施例。

圖2是本發明直流電源轉換電路第一實施例的電路原理圖。圖2中，電源輸入插座CON32和DC輸入端H_POWIP之間連接有一個保險絲(fuse)F2。DC輸入端H_POWIP和DC輸出端L_POWOP之間連接有電晶體Q30和電感L128構成直通供電通路，且DC輸入端H_POWIP和DC輸出端L_POWOP之間連接有DC-DC降壓轉換單元131(其為電位可以使能/停止的直流降壓轉換單元)構成降壓供電通路。虛線框包圍的部分是控制單元121。控制信號FBREF控制DC-DC降壓轉換單元131的工作或停止，具體的方法為控制DC-DC降壓轉換單元131的使能(Enable)電位。

在本實施例中，電阻R359、R361構成採樣電路；電阻363和NPN型電晶體Q35構成比較電路；電阻R360，二極體D86、電阻R364、電容C28和電晶體Q34構成控制信號產生電路。開關單元採用場效電晶體Q30實現。

本實施例中，直流電輸出的電壓預定為5V(與設備工作電壓相符合)，以下分別為直流電輸入電壓為5V、9V和12V的情況下，電路中各主要器件的工作狀態及DC-DC降壓轉換單元131的控制信號FBREF電位高低狀態的列表1：

根據列表1可知，在採用9V或者12V(或者大於12V)電源適配器(AC Adapter)輸入電源的時候，場效電晶體Q30截止，DC-DC降壓轉換單元131工作；在採用5V(或者小於5V)的電源適配器輸入的時候，場效電晶體Q30導通，DC-DC降壓轉換單元131停止工作。本實施例中，雖然DC-DC降壓轉換單元131的使能/停止管脚接收到高電位時不工作，接收到低電位時或無電位輸入時工作，但本發明並不限於此種情況。在本發明的一實施例中，場效電晶體Q30為P通道場效電晶體AO3401。

在工作過程中，當直流電輸入電壓經電阻R359、R361分壓後，在電阻R361上產生一個電壓採樣信號，NPN型電晶體Q35將該採樣信號與其基極-射極臨限電壓(用作為基準電壓)進行比較。

在採用9V或者12V(或者大於12V)電源適配器輸入電源的時候，電壓採樣信號高於電晶體Q35的臨限電壓，電晶體Q35導通，其集極(collector)為低電位。這樣，一方面使得電晶體Q34的基極(base)為低電位，電晶體Q34截止，輸入到場效電晶體Q30閘極(gate)為高電位，場效電晶體Q30截止，直通供電通路關斷(open)；另一方面，二極體D86截止，DC-DC降壓轉換單元131輸入低電位(即控制信號FBREF為低電位)，使得DC-DC降壓轉換單元131處於工作狀態，降壓供電通路接通。

相反，在採用5V電源適配器輸入電源的時候，電壓採樣信號低於電晶體Q35的臨限電壓，電晶體Q35截止，其集極為高電位。這樣，一方面使得電晶體Q34的基極為高電位，電晶體Q34導通，輸入到場效電晶體Q30閘極為低電位，場效電晶體Q30導通，直通供電通路接通；另一方面，二極體D86導通，DC-DC降壓轉換單元131的控制信號FBREF為高電位，使得DC-DC降壓轉換單元131停止工作，降壓供電通路關斷(open)。

以上均為理想狀態下的情況。但是類比電路的設計不可能那麼理想，實際電路只能做到輸入電源大於(5+△)V時DC-DC降壓轉換單元開始工作，△根據電路形式不同會有不同的電壓值。而設備工作電壓實際上包括一個工作電壓範圍，當直流輸入電源電壓在工作電壓範圍内，設備可以正常工作；低於下限時，設備無法正常工作；高於上限時，需要將高壓直流電輸入降壓轉換到工作電壓範圍之内。

需要說明的是，雖然本發明的實施例中是以直流電輸出的電壓設計為直流5V來舉例，但本發明不限於5V電壓，例如本發明也可用於輸出3.3V直流電壓，當然後一種情況下，需要對實施例中部分器件的參數進行调整。再有，電源適配器的規格也不僅只限於5V、9V、12V和3.3V，還可以是其它規格的電源適配器，例如24V等，這種情況下DC-DC降壓轉換單元要求能夠將24V的直流電源轉換成5V或3.3V的直流電源。另外，在本發明的直流電源轉換電路設計中，對各個元器件參數的選擇使得電壓採樣信號可用於代表直流電輸入電壓，基準電壓可以用於代表被供電設備的工作電壓。

圖3是本發明直流電源轉換電路第二實施例的電路原理圖。圖3中，電源輸入插座CON31和DC輸入端H_POWIP之間連接有一個保險絲F1。DC輸入端H_POWIP和DC輸出端L_POWOP之間連接有電晶體Q29和電感L126構成直通供電通路，且DC輸入端H_POWIP和DC輸出端L_POWOP之間還連接有DC-DC降壓轉換單元132(其為電位可以使能/停止的直流降壓轉換單元)構成降壓供電通路。虛線框包圍的部分是控制單元122。控制信號FBREF控制DC-DC降壓轉換單元132的工作或停止，具體的方法為控制DC-DC降壓轉換單元132的Enable電位。開關單元採用場效電晶體Q29實現。

與圖2所示的實施例對比，圖3中使用PNP型電晶體Q2來替代二極體D86來提供FBREF信號。

在本實施例中，第一電阻R352和第二電阻R354構成第一採樣電路，第三電阻R356和第四電阻R357構成第二採樣電路。

第五電阻353、第一NPN型電晶體Q32構成的第一比較電路，PNP型電晶體Q2構成第二比較電路；第六電阻R355、第七電阻R351、第一電容C25和第二NPN型電晶體Q33構成第一控制信號產生電路，用於控制場效電晶體Q29的導通/截止；PNP型電晶體Q2和第八電阻R358構成第二控制信號產生電路，用於使能/停止DC-DC降壓轉換單元132工作。

其中：

所述場效電晶體Q29的源極連接於所述直流輸入端、漏極通過電感L126連接於所述直流輸出端；所述直流-直流降壓轉換集成電路晶片(132)的直流輸入端脚連接於所述直流輸入端、直流輸出端脚連接於所述直流輸出端；所述第一電阻R352和第二電阻R354串連在所述直流輸入端與地之間；所述第三電阻R356和第四電阻R357串連在所述直流輸入端與地之間；所述第一NPN型電晶體Q32的基極連接於所述第一電阻R352和第二電阻R354之間的節點、集極通過所述第五電阻R353連接於所述直流輸入端、射極(emitter)接地；所述第二NPN型電晶體Q33的基極通過第七電阻R351連接於所述第一NPN型電晶體Q32的集極並通過所述第一電容C25接地、射極接地、集極連接於所述場效電晶體Q29的閘極並通過所述第六電阻R355連接於所述直流輸入端；所述PNP型電晶體Q2的基極連接於所述第三電阻R356和第四電阻R357之間的節點、射極連接於所述直流輸出端、集極通過所述第八電阻R358連接於所述直流-直流降壓轉換集成電路晶片(132)的使能/停止控制信號輸入端脚。

本實施例中，直流電輸出的電壓預定為5V(與設備工作電壓相符合)，以下分別為直流電輸入電壓為5V、9V和12V的情況下，電路中各主要器件的工作狀態及DC-DC降壓轉換單元132的控制信號FBREF電位高低狀態的列表2：

根據列表2可知，在採用9V或者12V(或者大於12V)電源適配器輸入電源的時候，場效電晶體Q29截止，DC-DC降壓轉換單元132工作；在採用5V(或者小於5V)的電源適配器輸入的時候，場效電晶體Q29導通，DC-DC降壓轉換單元132停止工作。本實施例中，雖然DC-DC降壓轉換單元132的使能/停止管脚接收到高電位時不工作，接收到低電位時或無電位輸入時工作，但本發明並不限於此種情況。在本發明的一實施例中，場效電晶體Q29為AO3401。

在工作過程中，在直流輸入端，直流電輸入電壓經電阻R352、R354分壓後，在電阻R354上產生第一電壓採樣信號，NPN型電晶體Q32將該第一電壓採樣信號與其基極-射極臨限電壓(用作為基準電壓)進行比較。在直流輸入端，直流電輸入的電壓經電阻R356和R357分壓後，在電阻R357上產生第二電壓採樣信號，PNP型電晶體Q2將該第二電壓採樣信號與其基極-射極臨限電壓(用作為基準電壓)進行比較。

在採用9V或者12V(或者大於12V)電源適配器輸入電源的時候，一方面，第一電壓採樣信號高於電晶體Q32的臨限電壓，電晶體Q32導通，其集極為低電位，使得電晶體Q33的基極為低電位，電晶體Q33截止，輸入到場效電晶體Q29閘極為高電位，場效電晶體Q29截止，直通供電通路關斷(open)；另一方面，第二電壓採樣信號高於或接近電晶體Q2集極的電壓，使得無法達到電晶體Q2啟動的臨限電壓，電晶體Q2截止，DC-DC降壓轉換單元132低電位輸入(即控制信號FBREF為低電位)，使得DC-DC降壓轉換單元132處於工作狀態，降壓供電通路接通。

相反，在採用5V電源適配器輸入電源的時候，一方面，第一電壓採樣信號低於電晶體Q32的臨限電壓，電晶體Q32截止，其集極為高電位，使得電晶體Q33的基極為高電位，電晶體Q33導通，輸入到場效電晶體Q29閘極為低電位，場效電晶體Q29導通，直通供電通路接通；另一方面，第二電壓採樣信號低於電晶體Q2集極的電壓一定數量，達到其啟動的臨限電壓，電晶體Q2導通，DC-DC降壓轉換單元132的控制信號FBREF為高電位，使得DC-DC降壓轉換單元132停止工作，降壓供電通路關斷(open)。

在本實施例中，改變電阻R352與R354、R356與R357阻值的比例，可以改變輸入電源兼容範圍。如果想兼容比13V更高的適配器電壓輸入，則需要修改DC-DC降壓轉換單元132。另外，改變MOS管和保險絲的型號，可以改變電路的額定電流。本實施例的電路參數下，最大額定電流4A。

圖4是本發明直流電源轉換電路第三實施例的電路原理圖。圖4中，電源輸入插座CON33和DC輸入端H_POWIP之間連接有一個保險絲F3。DC輸入端H_POWIP和DC輸出端L_POWOP之間連接有集成開關U34和電感L129構成直通供電通路，且DC輸入端H_POWIP和DC輸出端L_POWOP之間連接有DC-DC降壓轉換單元133(其為電位可以使能/停止的直流降壓轉換單元)構成降壓供電通路。虛線框包圍的部分是控制單元123。如圖4所示，控制信號FBREF控制DC-DC降壓轉換單元133的工作或停止，具體的方法為控制DC-DC降壓轉換單元133的Enable電位。

在本實施例中，電阻R362、R366構成採樣電路；電阻R224、R369、R370、穩壓二極體D16及差分放大器U502A(例如TL062)構成比較電路；二極體D87、電阻R368，電阻R365，電容C30及場效電晶體Q103構成控制信號產生電路。開關單元採用集成開關U34(例如AO4803A)實現。場效電晶體Q103為N通道場效電晶體。

本實施例中，直流電輸出的電壓預定為5V(與設備工作電壓相符合)，以下分別為直流電輸入電壓為5V、9V和12V的情況下，電路中各主要器件的工作狀態及DC-DC降壓轉換單元133的控制信號FBREF電位高低狀態的列表3：

根據列表3可知，在採用9V或者12V(或者大於12V)電源適配器輸入電源的時候，集成開關U34截止，DC-DC降壓轉換單元133工作；在採用5V(或者小於5V)的電源適配器輸入的時候，集成開關U34導通，DC-DC降壓轉換單元133停止工作。本實施例中，雖然DC-DC降壓轉換單元133的使能/停止管脚接收到高電位時不工作，接收到低電位時或無電位輸入時工作，但本發明並不限於此種情況。

在工作過程中，當直流電輸入電壓經電阻R362、R366分壓後，在電阻R366上產生一個電壓採樣信號，該電壓採樣信號傳送至差分放大器U502A的反向輸入端，穩壓二極體D16輸出的電壓經電阻R369和R370分壓後在電阻R370上產生一個參考電壓(用作為基準電壓)，並傳送至差分放大器U502A正向輸入端。差分放大器U502A對該採樣信號與參考電壓進行比較，並根據比較結果在其輸出端輸出高或低電位信號。

在採用9V或者12V(或者大於12V)電源適配器輸入電源的時候，電壓採樣信號高於參考電壓，差分放大器U502A輸出低電位。這樣，一方面使得場效電晶體Q103的閘極為低電位，場效電晶體Q103截止，同時集成開關U34截止，直通供電通路關斷(open)；另一方面，二極體D87截止，DC-DC降壓轉換單元133輸入低電位(即控制信號FBREF為低電位)，使得DC-DC降壓轉換單元133處於工作狀態，降壓供電通路接通。

相反，在採用5V電源適配器輸入電源的時候，電壓採樣信號低於參考電壓，差分放大器U502A輸出高電位。這樣，一方面使得場效電晶體Q103的閘極為高電位，場效電晶體Q103導通，同時集成開關U34導通，直通供電通路接通；另一方面，二極體D87導通，DC-DC降壓轉換單元133的控制信號FBREF為高電位，使得DC-DC降壓轉換單元133停止工作，降壓供電通路關斷(open)。

需要注意的是，N通道場效電晶體Q103的功能類似NPN型電晶體，與圖2中NPN型電晶體Q34作用類似。集成開關U34採用的是AO4803A，這也是一種双P通道增强型場效電晶體。對比圖2中場效電晶體Q30(P通道場效電晶體)，使用集成開關可有效降低開關上的壓降，適合於對電壓要求比較準確的用電設備。

圖5是本發明直流電源轉換電路第四實施例的電路原理圖。圖5中，電源輸入插座CON34和DC輸入端H_POWIP之間連接有一個保險絲F5。DC輸入端H_POWIP和DC輸出端L_POWOP之間連接有集成開關U35和電感L130構成直通供電通路，且DC輸入端H_POWIP和DC輸出端L_POWOP之間連接有DC-DC降壓轉換單元134構成降壓供電通路。虛線框包圍的部分是控制單元124。

在本實施例中，電阻R367、R371構成採樣電路；電阻R268、R375、R374、穩壓二極體D17及差分放大器U502B構成比較電路；二極體D88、場效電晶體Q31、電阻R381、R373、R372，電容C33及場效電晶體Q104構成控制信號產生電路。開關單元採用集成開關U35(例如AO4803A)實現。其中，場效電晶體Q104為N通道場效電晶體。場效電晶體Q31為P通道場效電晶體(例如AO3401)。

本實施例中，直流電輸出的電壓預定為5V(與設備工作電壓相符合)，以下分別為直流電輸入電壓為5V、9V和12V的情況下，電路中各主要器件的工作狀態的列表4：

根據列表4可知，在採用9V或者12V(或者大於12V)電源適配器輸入電源的時候，集成開關U35截止，DC-DC降壓轉換單元134工作；在採用5V(或者小於5V)的電源適配器輸入的時候，集成開關U35導通，DC-DC降壓轉換單元134停止工作。在本實施例中，採用接通或切斷電源的方法來控制DC-DC降壓轉換單元134工作或不工作。

在工作過程中，當直流電輸入電壓經電阻R367、R371分壓後，在電阻R371上產生一個電壓採樣信號，該電壓採樣信號傳送至差分放大器U502B的反向輸入端，穩壓二極體D17輸出的電壓經電阻R375和R374分壓後在電阻R374上產生一個參考電壓(用作為基準電壓)，並傳送至差分放大器U502B正向輸入端。差分放大器U502B對該採樣信號與參考電壓進行比較，並根據比較結果在其輸出端輸出高或低電位信號。

在採用9V或者12V(或者大於12V)電源適配器輸入電源的時候，電壓採樣信號高於參考電壓，差分放大器U502B輸出低電位。這樣，一方面使得場效電晶體Q104的閘極為低電位，場效電晶體Q104截止，同時集成開關U35截止，直通供電通路關斷(open)；另一方面，場效電晶體Q31導通，將DC-DC降壓轉換單元134與直流輸入端連通，使得DC-DC降壓轉換單元134處於工作狀態，降壓供電通路接通。

相反，在採用5V電源適配器輸入電源的時候，電壓採樣信號低於參考電壓，差分放大器U502B輸出高電位。這樣，一方面使得場效電晶體Q104的閘極為高電位，場效電晶體Q104導通，同時集成開關U35導通，直通供電通路接通；另一方面，場效電晶體Q31截止，將DC-DC降壓轉換單元134與直流輸入端的通路關斷(open)，使得DC-DC降壓轉換單元134停止工作，降壓供電通路關斷(open)。

如圖5所示，此原理圖展示了讓DC-DC降壓轉換單元134停止工作的切斷電源的方法：從差分放大器U502B(例如TL062)的輸出的控制信號控制場效電晶體Q31(例如AO3401)關斷，切斷DC-DC降壓轉換單元134電源供電。

圖5中，為了滿足場效電晶體Q31閘極對高低電位的具體電壓要求，增加二極體D88用於升高來自差分放大器U502B輸入的電壓，不管從差分放大器中輸出到二極體D88負極為低電位還是高電位，二極體D88都導通，且把電壓升高一個PN結電壓，然後再輸入到場效電晶體Q31閘極。當直流輸入電源的電壓為5V，則輸入場效電晶體Q31的閘極電壓為高電位，場效電晶體Q31截止，DC-DC降壓轉換單元134不工作；反之，當直流輸入電源的電壓為9V或12V，輸入場效電晶體Q31的閘極電壓為低電位，場效電晶體Q31導通，DC-DC降壓轉換單元134工作。

本發明的直流電源轉換電路中，DC-DC降壓轉換單元可以採用很多種方案，例如可以採用但不限於如圖6或圖7所示的電路，具體方案是可以替換的。

圖6是本發明直流電源轉換電路中直流-直流降壓轉換單元第一實施例的電路原理圖，其採用NCP1587方案，最高輸入電壓可以兼容到13.5V，輸出電流可以達到5A/5V以上。

圖7是本發明直流電源轉換電路中直流-直流降壓轉換單元第二實施例的電路原理圖，其採用DIODES公司的AP1501方案，可以兼容到18V和24V的電源適配器。

圖8是本發明直流電源轉換方法的流程圖。本發明直流電源轉換方法用於提供一預定直流電輸出。如圖8所示，在開始步驟805(如設備開機)之後，進行步驟810接入直流電輸入。之後在步驟820中，檢測直流電輸入電壓。在步驟830，比較所述直流電輸入電壓與一預定工作電壓範圍。當所述直流電輸入電壓大於所述預定工作電壓範圍的上限時，則進入步驟850，選擇將直流電輸入電壓降壓轉換至所述預定直流電輸出電壓後輸出。當所述直流電輸入電壓在所述預定工作電壓的範圍内，則進入步驟840，將直流電輸入直接輸出。之後在步驟860中，設備上電進入正常工作。最後，步驟870中，整個流程結束。

其中，當所述直流電輸入電壓為12V，9V或5V時，所述預定直流電輸出電壓為5V。

步驟820中，根據本發明提供的上述四個實施例，所述檢測直流電輸入的電壓的步驟是對直流電輸入電壓進行分壓，以產生一採樣信號。

步驟830中，所述比較直流電輸入電壓與所述預定工作電壓範圍的步驟還包括以下兩個步驟，首先比較所述採樣信號與一基準電壓，以產生一比較結果，然後根據所述比較結果產生一第一控制信號和一第二控制信號。其中，當所述第一控制信號控制所述直流電輸入直接輸出時，所述第二控制信號控制不進行所述直流-直流降壓轉換；當所述第一控制信號控制直流電輸入不直接輸出時，所述第二控制信號控制進行所述直流-直流降壓轉換。

本發明可以應用於多媒體播放器、電視盒、路由器等用到交流-直流電源適配器的電子設備上，從而使設備的輸入電源兼容5V、9V和12V等多種規格的電源適配器。另外，本發明的直流電源轉換電路可内置於或外接於上述電子設備。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

本案圖式中所包含之各元件列示如下：

110．．．開關單元

120．．．控制單元

130．．．直流-直流降壓轉換單元

121．．．控制單元

131．．．直流-直流降壓轉換單元

122．．．控制單元

132．．．直流-直流降壓轉換單元

123．．．控制單元

133．．．直流-直流降壓轉換單元

124．．．控制單元

134．．．直流-直流降壓轉換單元

201．．．採樣電路

202．．．比較電路

203．．．控制信號產生電路

本案得藉由下列圖式及說明，俾得更深入之了解：

圖1A是本發明直流電源轉換電路的原理方塊圖；

圖1B是圖1A中直流電源轉換電路中控制單元120的電路方塊圖；

圖2是本發明直流電源轉換電路第一實施例的電路原理圖；

圖3是本發明直流電源轉換電路第二實施例的電路原理圖；

圖4是本發明直流電源轉換電路第三實施例的電路原理圖；

圖5是本發明直流電源轉換電路第四實施例的電路原理圖；

圖6是本發明直流電源轉換電路中直流-直流降壓轉換單元第一實施例的電路原理圖；

圖7是本發明直流電源轉換電路中直流-直流降壓轉換單元第二實施例的電路原理圖；

圖8是本發明直流電源轉換方法的流程圖。

110．．．開關單元

120．．．控制單元

130．．．直流-直流降壓轉換單元

Claims (11)

1. 一種直流電源轉換電路，用於產生直流電壓，包括：直流輸入端，用於從交流-直流電源適配器接收直流電輸入；直流輸出端，用於提供一預定直流電輸出；開關單元，其連接在所述直流輸入端和直流輸出端之間，用於提供一直通供電通路；直流-直流降壓轉換單元，其連接在所述直流輸入端和直流輸出端之間，用於提供一降壓供電通路；及控制單元，其與所述開關單元和所述直流-直流降壓轉換單元相連，用於對一直流電輸入電壓進行檢測，並根據檢測結果選擇所述直通供電通路和降壓供電通路中的一個以提供所述預定直流電輸出於所述直流輸出端；其中，當直流電輸入電壓大於預定工作電壓範圍的上限時，所述控制單元控制所述開關單元關斷並使能所述直流-直流降壓轉換單元工作，以選擇所述降壓供電通路；以及，當直流電輸入電壓在預定工作電壓範圍內時，所述控制單元控制所述開關單元接通並停止所述直流-直流降壓轉換單元工作，以選擇所述直通供電通路；其中，所述檢測包括對直流電輸入電壓進行採樣、比較，所述控制單元包括：採樣電路，其連接於所述直流輸入端，用於獲得所述直流電輸入電壓的採樣信號；比較電路，其連接於所述採樣電路，用於接收所述採樣信號並將所述採樣信號與一基準電壓相比較，以產生一比較結果； 及控制信號產生電路，其連接於所述比較電路，用於基於所述比較結果產生控制所述開關單元接通/關斷同時控制直流-直流降壓轉換單元停止/使能的控制信號；其中，所述開關單元為場效電晶體；所述直流-直流降壓轉換單元為電位使能/停止的直流-直流降壓轉換集成電路晶片；所述採樣電路包括由第一電阻和第二電阻構成的第一採樣電路、以及由第三電阻和第四電阻構成的第二採樣電路；所述比較電路包括由第五電阻、第一NPN型電晶體構成的第一比較電路、以及由PNP型電晶體構成的第二比較電路；所述控制信號產生電路包括由第六電阻、第七電阻、第一電容和第二NPN型電晶體構成的第一控制信號產生電路、以及由所述PNP型電晶體和第八電阻構成的第二控制信號產生電路；以及，所述場效電晶體的源極連接於所述直流輸入端、漏極通過電感連接於所述直流輸出端；所述直流-直流降壓轉換集成電路晶片的直流輸入端脚連接於所述直流輸入端、直流輸出端脚連接於所述直流輸出端；所述第一電阻和第二電阻串連在所述直流輸入端與地之間；所述第三電阻和第四電阻串連在所述直流輸入端與地之間；所述第一NPN型電晶體的基極連接於所述第一電阻和第二電阻之間的節點、集極通過所述第五電阻連接於所述直流輸入端、射極接地；所述第二NPN電晶體的基極通過第七電阻連接於所述第一NPN型電晶體的集極並通過所述第一電容接地、射極接地、集極連接於所述場效電晶體的閘極並通過所述第六電阻連接於所述直流輸入端；所述PNP型電晶體的基極連接於所述第三電阻和第四 電阻之間的節點、射極連接於所述直流輸出端、集極通過所述第八電阻連接於所述直流-直流降壓轉換集成電路晶片的使能/停止控制信號輸入端脚。
2. 如申請專利範圍1所述的直流電源轉換電路，其中，所述開關單元為場效電晶體或集成開關。
3. 如申請專利範圍1所述的直流電源轉換電路，其中，所述直流-直流降壓轉換單元為電位使能/停止的直流-直流降壓轉換集成電路。
4. 如申請專利範圍1所述的直流電源轉換電路，所述採樣電路包含兩個串聯連接的電阻用於分壓來獲得所述直流電輸入電壓的採樣信號，所述比較電路包含一電晶體以接收所述採樣信號並比較所述採樣信號與電晶體的臨限電壓即所述基準電壓，以產生所述比較結果。
5. 如申請專利範圍1所述的直流電源轉換電路，所述採樣電路包含兩個串聯電阻用於分壓來獲得直流電輸入電壓的採樣信號，所述基準電壓由一穩壓二極體來提供，所述比較電路包含一差分放大器，所述採樣信號和基準電壓從所述差分放大器的兩個輸入脚輸入，經所述差分放大器比較後產生所述比較結果。
6. 如申請專利範圍1所述的直流電源轉換電路，所述控制信號產生電路包含一第一控制信號產生電路和一第二控制信號產生電路，用於根據所述比較電路產生的所述比較結果來分别獲得一第一控制信號和第二控制信號來控制所述開關單元接通/關斷同時控制直流-直流降壓轉換單元停止/使能的工作狀態；當所述第一控制信號控制所述開關單元 接通時，所述第二控制信號停止所述直流-直流降壓轉換單元工作；當所述第一控制信號控制所述開關單元關斷時，所述第二控制信號使能所述直流-直流降壓轉換單元工作。
7. 如申請專利範圍6所述的直流電源轉換電路，所述第一控制信號產生電路包含一個電晶體或者場效電晶體，連接於所述比較電路和開關單元之間，用以根據所述比較結果，產生所述第一控制信號來控制所述開關單元。
8. 如申請專利範圍6所述的直流電源轉換電路，所述第二控制信號產生電路包含一個電晶體，或者包含一個電晶體和一個耦接於所述電晶體的場效電晶體，用以根據所述比較結果，產生所述第二控制信號來控制所述直流-直流降壓轉換單元的電源供電或者使能電位。
9. 如申請專利範圍1所述的直流電源轉換電路，所述直流輸入端連接有一個保險絲，用於對所述直流電源轉換電路進行過電流保護。
10. 如申請專利範圍9所述的直流電源轉換電路，所述直流輸入端與地之間連接有第二電容。
11. 如申請專利範圍1所述的直流電源轉換電路，所述直流電輸入電壓為12V、9V或5V，所述預定直流電輸出的電壓為5V。