電路隔離模塊以及電壓切換電路的製作方法
2023-07-04 20:48:46
專利名稱：電路隔離模塊以及電壓切換電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電磁兼容技術領域，具體涉及一種電路隔離模塊以及電壓 切換電路。
背景技術：
隨著電子技術尤其移動通信技術的飛速發展，手機、掌上電腦等移動電子 設備，已經成為人們日常生活必不可少的工具。
現有的一些移動電子設備中，用電模塊或電子元器件工作電壓的範圍比較 小，很大一部分用電模塊或電子元器件必須在電源的電壓大於其正常工作所要 求的最低電壓值時，才能穩定的工作，而當電源所提供的電壓小於該電壓值時， 用電模塊或電子元器件便難以正常工作或者完全不能工作。
通常情況下，電流的電壓值達不到用電模塊或電子元器件正常工作要求的 最低電壓值時，只要電路是導通的電流仍舊會輸入用電模塊，但此時即使電流 輸入用電模塊也不能保證用電模塊正常工作，反而造成了電能的浪費。
對於移動電子設備尤其對於小型的可攜式移動終端，通常都以充電電池作 為電源，充電電池所存儲的電能是非常有限的，所以儘量節省電能的浪費是很 有必要的。
實用新型內容
本實用新型提供了一種電路隔離模塊，解決了現有技術中電能浪費較多的 技術問題。
為解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案
該電路隔離模塊，包括隔離控制電路，所述隔離控制電路設有輸入端以及 輸出端，所述隔離控制電路用於通過輸入端接收電流並將電壓值達到要求的電流從所述輸出端輸出，而將電壓值達不到要求的電流隔斷。
與現有技術相比，本實用新型所提供的上述電路隔離模塊，能接收電流並 將電壓值達到用電模塊要求的電流從輸出端傳輸給用電模塊，使其正常工作， 而將電壓值達不到用電模塊要求的電流隔斷，避免其進入用電模塊造成浪費， 所以解決了現有技術中電能浪費較多的技術問題。
本實用新型還提供了一種電壓切換電路，解決了現有技術中電能浪費較多 且用電模塊工作電壓的範圍較小，導致用電模塊的電壓適用性較差的技術問題。
為解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案
該電壓切換電路，包括電路隔離模塊以及與所述電路隔離模塊相連的電壓 調整模塊，其中
所述電路隔離才莫塊包括隔離控制電路，所述隔離控制電路設有輸入端以及 輸出端，所述隔離控制電路用於通過輸入端接收電流並將電壓值達到要求的電 流從所述輸出端輸出，而將電壓值達不到要求的電流隔斷；
所述隔離控制電路的輸入端與所述電壓調整模塊的輸入端並聯後與電源相 連，所述隔離控制電路的輸出端與所述電壓調整模塊的輸出端並聯後與用電模 塊相連；
所述電壓調整模塊用於從電源接收電壓值達不到用電模塊要求的電流並將 該電流的電壓值調整為用電模塊所要求的電壓值，然後將該電流輸入用電模塊。
與現有技術相比，本實用新型所提供的上述電壓切換電路中，當電源所提 供的電流的電壓值達到用電模塊的要求時，電流通過電路隔離模塊輸入用電模 塊，保證用電模塊能夠正常工作；當電源所提供的電流的電壓值達不到用電模 塊的要求，電壓調整模塊會將該電流的電壓值調整為用電模塊所要求的電壓值， 然後將該電流輸入用電模塊，從而保證用電模塊能夠正常工作。所以解決了現 有技術中電能浪費較多且用電模塊工作電壓的範圍較小，導致用電模塊的電源電壓適用性較差的技術問題。
圖1為本實用新型所提供的電路隔離模塊的具體實施電路圖； 圖2為本實用新型所提供的電壓切換電路的一種實施方式的電路圖； 圖3為圖2所示電壓切換電路中隔離升壓電路的控制引腳的時序圖； 圖4為本實用新型所提供的電壓切換電路的又一種實施方式的電路圖； 圖5為圖4所示電壓切換電路中非隔離升壓電路的控制引腳的時序圖。
具體實施方式
本實用新型提供了一種電路隔離模塊，能夠減少電流的電壓值達不到用電 模塊正常工作要求的最低電壓值時，用電模塊所耗費的電能。
以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細描述。
如圖1所示，本實用新型實施例所提供的電路隔離模塊，包括隔離控制電 路，隔離控制電路設有輸入端1以及輸出端V0UT1,隔離控制電路用於通過輸入 端1接收電流並將電壓值達到要求的電流從輸出端V0UT1輸出，而將電壓值達 不到要求的電流隔斷。
由於電路隔離模塊能接收電流並將電壓值達到用電模塊要求的電流從輸出 端V0UT1傳輸給用電模塊，使其正常工作，而將電壓值達不到用電模塊要求的 電流隔斷，避免其進入用電模塊造成浪費，所以解決了現有技術中電能浪費較 多的技術問題。
如圖l所示，隔離控制電路包括三極體Ql、第一M0S管Q3以及第二M0S 管Q2,三極體Ql為NPN型三極體Ql，第一MOS管Q3以及第二MOS管Q2均為P 溝道增強型場效應管。其中
三極體Ql的集電極分別與隔離控制電路的輸入端1、第一M0S管Q3的柵極 以及第二 MOS管Q2的柵才及相連，其發射極接地；
第一MOS管Q3的漏極與隔離控制電路的輸入端1相連，第一MOS管Q3的源極與第二 M0S管Q2的源才及相連；
第二M0S管Q2的漏極與隔離控制電路的輸出端V0UT1相連。
三極體Q1的集電極與隔離控制電路的的輸入端1之間還設有電阻R1。電阻
R1能夠降低輸入端1傳入三極體Q1的集電極的電流，起到保護三極體Q1、第
一 M0S管Q3以及第二 M0S管Q2的作用。
通過三極體Ql的基極GPIOI,輸入高電平、低電平的方式，可以控制隔離
控制電路是否將電壓值達不到要求的電流隔斷。
本實用新型還提供了一種電壓切換電路，能夠擴大用電模塊工作電壓的範 圍，提高了用電模塊的電壓適用性。
如圖2所示，本實用新型所提供的電壓切換電路，包括電路隔離模塊以及 與電路隔離模塊相連的電壓調整模塊，其中
電路隔離模塊包括隔離控制電路，隔離控制電路設有輸入端1以及輸出端 V0UT1，隔離控制電路用於通過輸入端1接收電流並將電壓值達到要求的電流從 輸出端V0UT1輸出，而將電壓值達不到要求的電流隔斷；
隔離控制電路的輸入端1與電壓調整模塊的輸入端VI並聯後與電源VCC相 連，隔離控制電路的輸出端V0UT1與電壓調整模塊的輸出端V0UT2並聯後與用 電模塊相連；
電壓調整模塊用於從電源VCC接收電壓值達不到用電模塊要求的電流並將 該電流的電壓值調整為用電模塊所要求的電壓值，然後將該電流輸入用電模塊。
當電源VCC所提供的電流的電壓值達到用電模塊的要求時，電流通過電路 隔離模塊輸入用電模塊，保證用電模塊能夠正常工作；當電源VCC所提供的電 流的電壓值達不到用電模塊的要求，電壓調整模塊會將該電流的電壓值調整為 用電模塊所要求的電壓值，然後將該電流輸入用電模塊，從而保證用電模塊能 夠正常工作。所以解決了現有技術中電能浪費較多且用電模塊工作電壓的範圍 較小，導致用電模塊的電源VCC電壓適用性較差的技術問題。本實施例中隔離控制電路包括三極體Ql、第一M0S管Q3以及第二M0S管 Q2,其中
三極體Ql的集電極分別與隔離控制電路的輸入端1、第一M0S管Q3的柵極
以及第二 MOS管Q2的片冊極相連，其發射極接地；
第一MOS管Q3的漏極與隔離控制電路的輸入端1相連，第一MOS管Q3的
源極與第二MOS管Q2的源極相連；
第二MOS管Q2的漏極與隔離控制電路的輸出端V0UT1相連。
三極體Ql的集電極與隔離控制電路的的輸出端V0UT1之間還設有電阻R1。
三極體Ql為NPN型三極體，第一MOS管Q3以及第二MOS管Q2均為P溝道
增強型場效應管。
如圖2所示，電壓調整模塊為隔離升壓電路，隔離升壓電路設有使能端EN, 其中
使能端EN既能使隔離升壓電路處於使能狀態，又能使隔離升壓電路處於非 使能狀態；
通過在使能端EN輸入高電平、低電平的方式可以控制隔離升壓電路是處於 使能狀態還是處於非使能狀態。
隔離升壓電路處於使能狀態時，隔離升壓電路用於從電源VCC接收電壓值 達不到用電模塊要求的電流並將該電流的電壓值調高為用電模塊所要求的電壓 值，然後將該電流輸入用電模塊；
隔離升壓電路處於非使能狀態時，其輸入端1與輸出端2之間隔斷。
如圖4所示，電壓調整模塊包括非隔離升壓電路以及第二電路隔離模塊， 非隔離升壓電路也設有使能端EN;其中
第二電路隔離模塊包括隔離控制電路，隔離控制電路設有輸入端4以及輸 出端V0UT2，隔離控制電路的輸入端4與非隔離升壓電路的輸出端V2相連，隔 離控制電路的輸出端V0UT2與用電模塊相連；
使能端EN既能使非隔離升壓電路處於使能狀態，又能使非隔離升壓電路處於非使能狀態；通過在使能端EN輸入高電平、低電平的方式可以控制非隔離升
壓電路是處於使能狀態還是處於非使能狀態。
非隔離升壓電路處於使能狀態時，非隔離升壓電路用於從電源VCC接收電 壓值達不到用電模塊要求的電流並將該電流的電壓值調高為用電模塊所要求的 電壓值，然後將該電流輸入第二電路隔離模塊；
隔離控制電路用於通過輸入端1接收非隔離升壓電路輸出的電流並將電壓 值達到要求的電流從輸出端V0UT1輸出，而將電壓值達不到要求的電流隔斷；
非隔離升壓電路處於非使能狀態時，隔離控制電路用於將非隔離升壓電路 輸出的電流隔斷。
如圖4所示，本實施例中第二電路隔離模塊的隔離控制電路包括三極體Q4、 第三M0S管Q6以及第四M0S管Q5，其中
三極體Q4的集電極分別與非隔離升壓電路的輸出端V2、第三M0S管Q6的 柵極以及第四M0S管Q5的棚4及相連，其發射招j妄地；
第三M0S管Q6的漏極與非隔離控制電路的輸出端V2相連，第三M0S管Q6 的源極與第四M0S管Q5的源才及相連；
第四M0S管Q5的漏極與用電模塊相連。
作為本實用新型的一種改進，三極體Q4的集電極與非隔離升壓電路的輸出 端V2之間還設有電阻R2。電阻R2與圖2中電阻R1作用相似，起到降低電流， 保護電子元器件的作用。
三極體Q4為NPN型三4及管，第三M0S管Q6以及第四M0S管Q5均為P溝道 增強型場效應管。
通過三極體Q4的基極GP102，輸入高電平、低電平的方式，可以控制隔離 控制電路是否將電壓值達不到要求的電流隔斷。
由於電流從電源VCC經電路隔離模塊輸入用電模塊或從電源VCC經電壓調整 模塊輸入用電模塊，這兩條供電通路並聯後接入用電模塊，當V0UT1端的電壓小 於V0UT2端的電壓時，這兩條供電通路是不能同時為用電模塊供電的，否則會出
10現因為壓差造成的電流倒灌現象。
為了避免在上述兩條通路切換時出現用電模塊瞬時掉電的情況，該兩條通路 之間必須實現軟切換，即在切換的瞬間，兩條供電通路全部打開，待被轉換的 通路供電穩定後，再關閉轉換前的供電通路。
為了減小上述兩條通路全部打開瞬間產生的電流倒灌，必須通過軟體控制 該兩條通路同時打開的時間，經過實驗可靠性驗證和理論分析，這個時間t只要 求稍大於該兩條供電通路輸出電壓達到穩定值所需要的建立時間即可，由於時 間為微妙數量級，不會對整個電壓切換電路產生損壞。通常，為了避免電源波
動造成的電壓切換電路在用電模塊所需要的最低電壓值Von附近頻繁的切換，在 軟體控制時，可以相應的增加一個電壓遲滯切換控制，比如當與電壓切換電 路相連的電源平均電壓下降到用電模塊所需要的最低電壓值Von以下時，將電流 從電源經電路隔離模塊輸入用電模塊這條電路切換為電流從電源經電壓調整模 塊輸入用電模塊這條電路，當電源平均電壓因充電等原因再次回到Von + v以上 時，再次將電流從電源經電壓調整模塊輸入用電模塊這條電路隔斷，切換為電 流從電源經電路隔離模塊輸入用電模塊這條電路，v的大小可以根據系統電源的 性能和用電模塊耗電情況來實際調節。通過這種遲滯控制，可以規避電源不穩 定造成的Von附近頻繁切換問題。
通過以上的硬體電5各，配合上如圖3和圖5所示的軟體的時序控制，則可以 安全的實現上述兩條供電通路，同時為一個用電模塊供電的智能電壓切換。
綜上所述，本實用新型一方面擴大了用電模塊的工作電壓的範圍，對於由電 池等消耗型電源供電的設備而言，如果存在在Von點以下，電源依然存在大量 可用電量的情況，這種電路可以有效的利用這些電量，節省了電能且增加系統 的工作時間；另 一方面本實用新型所採用的器件都為市場通用的電子元器件，價格便宜，易實現。
體實現方法，也可以有其他的實現方法，但這些都不脫離本實用新型技術方案 的精神和範圍，都在該專利的保護範圍之內。
權利要求1、一種電路隔離模塊，其特徵在於包括隔離控制電路，所述隔離控制電路設有輸入端以及輸出端，所述隔離控制電路用於通過輸入端接收電流並將電壓值達到要求的電流從所述輸出端輸出，而將電壓值達不到要求的電流隔斷。
2、 根據權利要求1所述的電路隔離模塊，其特徵在於所述隔離控制電路 包括三極體、第一M0S管以及第二M0S管，其中所述三極體的集電極分別與所述隔離控制電路的輸入端、所述第一M0S管 的柵極以及第二MOS管的柵極相連，其發射極接地；所述第一M0S管的漏極與所述隔離控制電路的輸入端相連，所述第一M0S 管的源極與所述第二MOS管的源極相連；所述第二 M0S管的漏極與所述隔離控制電路的輸出端相連。
3、 根據權利要求2所述的電路隔離模塊，其特徵在於所述三極體的集電 極與所述隔離控制電路的的輸入端之間還設有電阻。
4、 根據權利要求2所述的電路隔離模塊，其特徵在於所述三極體為NPN 型三極體，所述第一M0S管以及第二M0S管均為P溝道增強型場效應管。
5、 一種電壓切換電路，其特徵在於包括電路隔離模塊以及與所述電路隔 離模塊相連的電壓調整模塊，其中所述電路隔離模塊包括隔離控制電路，所述隔離控制電路設有輸入端以及 輸出端，所述隔離控制電路用於通過輸入端接收電流並將電壓值達到要求的電 流從所述輸出端輸出，而將電壓值達不到要求的電流隔斷；所述隔離控制電路的輸入端與所述電壓調整模塊的輸入端並聯後與電源相 連，所述隔離控制電路的輸出端與所述電壓調整模塊的輸出端並聯後與用電模 塊相連；所述電壓調整模塊用於從電源接收電壓值達不到用電模塊要求的電流並將 該電流的電壓值調整為用電模塊所要求的電壓值，然後將該電流輸入用電模塊。
6、 根據權利要求5所述的電壓切換電路，其特徵在於所述隔離控制電路 包括三極體、第一M0S管以及第二M0S管，其中所述三極體的集電極分別與所述隔離控制電路的輸入端、所述第一M0S管的柵極以及第二MOS管的柵極相連，其發射極接地；所述第一MOS管的漏極與所述隔離控制電路的輸入端相連，所迷第一M0S 管的源極與所述第二MOS管的源極相連；所述第二MOS管的漏極與所述隔離控制電路的輸出端相連。
7、 根據權利要求6所述的電壓切換電路，其特徵在於所述三極體的集電 極與所述隔離控制電路的的輸出端之間還設有電阻。
8、 根據權利要求6所述的電壓切換電路，其特徵在於所述三極體為NPN 型三極體，所述第一M0S管以及第二M0S管均為P溝道增強型場效應管。
9、 根據權利要求6所述的電壓切換電路，其特徵在於所述電壓調整衝莫塊 為隔離升壓電路，所述隔離升壓電路設有使能端，其中所述使能端既能使所述隔離升壓電路處於使能狀態，又能使所述隔離升壓 電路處於非使能狀態；所述隔離升壓電路處於使能狀態時，所述隔離升壓電路用於從電源接收電 壓值達不到用電模塊要求的電流並將該電流的電壓值調高為用電模塊所要求的 電壓值，然後將該電流輸入用電^^莫塊；所述隔離升壓電路處於非使能狀態時，其輸入端與輸出端之間隔斷。
10、 根據權利要求5所述的電壓切換電路，其特徵在於所述電壓調整才莫 塊包括非隔離升壓電路以及第二電路隔離模塊，所述非隔離升壓電路也設有使 能端；其中所述第二電路隔離模塊包括隔離控制電路，所述隔離控制電路設有輸入端 以及輸出端，所述隔離控制電路的輸入端與所述非隔離升壓電路的輸出端相連，所述隔離控制電路的輸出端與所述用電模塊相連；所述使能端既能使所述非隔離升壓電路處於使能狀態，又能使所述非隔離 升壓電路處於非使能狀態；所述非隔離升壓電路處於使能狀態時，所述非隔離升壓電路用於從電源接 收電壓值達不到用電模塊要求的電流並將該電流的電壓值調高為用電模塊所要 求的電壓值，然後將該電流輸入所述第二電路隔離模塊；所述隔離控制電路用於通過輸入端接收所述非隔離升壓電路輸出的電流並 將電壓值達到要求的電流從所述輸出端輸出，而將電壓值達不到要求的電流隔斷；所述非隔離升壓電路處於非使能狀態時，所述隔離控制電路用於將所述非 隔離升壓電路輸出的電流隔斷。
專利摘要本實用新型公開了一種電路隔離模塊以及一種電壓切換電路，涉及電磁兼容技術領域。解決了現有技術中電能浪費較多且用電模塊的電壓適用性較差的技術問題。該電路隔離模塊，包括隔離控制電路，隔離控制電路設有輸入端以及輸出端，隔離控制電路用於通過輸入端接收電流並將電壓值達到要求的電流從輸出端輸出，而將電壓值達不到要求的電流隔斷。該電壓切換電路，包括上述本實用新型所提供的電路隔離模塊以及與電路隔離模塊相連的電壓調整模塊，電壓調整模塊用於從電源接收電壓值達不到用電模塊要求的電流並將該電流的電壓值調整為用電模塊所要求的電壓值，然後將該電流輸入用電模塊。本實用新型應用於為電子設備內的用電模塊或電子元器件供電。
文檔編號H03K17/687GK201286084SQ200820207279
公開日2009年8月5日 申請日期2008年8月14日 優先權日2008年8月14日
發明者偉 張 申請人:青島海信移動通信技術股份有限公司