電源使能控制電路的製作方法
2023-05-02 21:50:41 1
專利名稱：電源使能控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及控制技術，特別涉及一種電源使能控制電路。
背景技術：
在現有技術中,各種電子設備通常會包含DC (Directe-Current,直流)_DC降壓電路。其中，DC-DC降壓電路通常是基於電源控制器來實現的。參見圖1，DC-DC降壓電路中的電源控制器至少具有一電壓輸入端Vin、一電壓輸出端Vout、以及一使能端Enable。當使能端Enable有效時，電壓輸入端Vin輸入的電壓經過電源控制器的降壓處理後會從電壓輸出端Vout輸出。但如果電壓輸出端Vin在使能端EnabIe有效時突然下電，則由於電壓輸出端Vout會存在一定的響應時間，因而導致電壓輸入端Vin的下電速度會快於電壓輸出端Vout，從而容易出現電壓輸出端Vout的電壓高於電壓輸入端Vin的情況。並且，每當電壓輸出端Vout的電壓高於電壓輸入端Vin時,就會形成從電壓輸出端Vout向電壓輸入端Vin產生的反灌電流，從而導致電壓輸出端Vout的電壓不斷出現如圖2所示的瞬時跌落及回升，進而使得電壓輸出端Vout的電壓的下降波形不單調。實際應用中，電壓輸出端Vout的電壓的下降波形不單調容易引發電子設備的某些異常狀況，從而導致電子設備的可靠性不高。
發明內容
有鑑於此，本發明提供了 一種電源使能控制電路。本發明提供的一種用於電源使能控制電路，該電源使能控制電路用於控制電源控制器的使能端、並包括:分壓電路；其中，分壓電路連接在電源控制器的電壓輸入端與地之間，分壓電路具有一分壓米樣端；第一開關器件；其中，第一開關器件的第一連接端連接電源控制器的電壓輸入端、第二連接端接地、控制端連接分壓採樣端，以及，第一開關器件的第一連接端還形成有用於控制使能端的門限控制端；當電壓輸入端的電壓高於或等於預設的門限值時，分壓採樣端產生的電壓值驅使第一開關器件的第一連接端與接地的第二連接端相互斷開，門限控制端產生的電壓值被電壓輸入端拉高為高電平、用以將使能端置為無效；當電壓輸入端的電壓低於預設的門限值時，分壓採樣端產生的電壓值驅使第一開關器件的第一連接端與接地的第二連接端相互導通，門限控制端產生的電壓值通過接地而被拉低至低電平、用以將使能端置為有效。可選地，分壓電路包括在電壓輸入端與地之間串聯的第一電阻和第二電阻，分壓米樣端位於第一電阻與第二電阻之間。可選地，採樣控制端與地之間串聯有第一電容。
可選地，第一開關器件為NPN三極體；其中，第一開關器件的集電極作為第一連接端連接電壓輸入端、發射集作為第二連接端接地、基極作為控制端連接分壓採樣端。可選地，採樣控制端與第一開關器件的基極之間串聯有用於限流的第三電阻，第一開關器件的集電極與電壓輸入端之間串聯有用於限流的第四電阻。可選地，使能端為低電平有效，門限控制端與使能端直連。可選地，使能端為高電平有效，門限控制端通過第二開關器件控制使能端；其中，第二開關器件的第一連接端連接電壓輸入端和使能端、第二連接端接地、控制端連接門限控制端；當門限控制端產生的電壓值為高電平時，第二開關器件的第一連接端與接地的第二連接端導通，第二開關器件的第一連接端的電壓值通過接地被拉低為低電平、並將使能端置為無效的低電平；當門限控制端產生的電壓值為低電平時，第二開關器件的第一連接端與接地的第二連接端斷開，第二開關器件的第一連接端的電壓值被電壓輸入端拉高為高電平、並將使能端置為有效的高電平。可選地，第二開關器件為NMOS管；其中，第二開關器件的漏極連接電壓輸入端和使能端、源極接地、柵極連接門限控制端。可選地，第二開關器件為NPN三極體；其中，第二開關器件的集電極連接電壓輸入端和使能端、發射極接地、基極連接門限控制端。可選地，使能端通過第二電容接地，第二開關器件的第一連接端與電源輸入端之間串聯有用於調節第二電容充電時間的第五電阻。由此可見，本發明所提供的電源使能控制電路適用於包含有電壓輸入端、電壓輸出端以及使能端的電源控制器。其中，電源使能控制電路中的分壓電路能夠對電壓輸入端進行分壓採樣，電源使能控制電路中的第一開關器件利用分壓採樣結果來感知電壓輸入端的電壓變化、並依據電壓輸入端的電壓變化而將兩個連接端斷開或導通，以在電壓輸入端的電壓值高於或等於電壓輸出端時將使能端置為有效、在電壓輸入端的電壓值低於電壓輸出端時將使能端置為無效，從而控制電源輸出，以避免在下電過程中出現電源控制器的電壓輸出端的電壓值高於電壓輸入端，進而避免電源控制器的電壓輸出端出現不單調的電壓下降波形。而且，第一開關器件可以選用以電壓數值點為開關狀態切換門限的元器件，這樣，既能夠確保第一開關器件產生的電平變化的準確性，又有助於簡化電源使能控制電路的結構。
圖1為現有技術中的電源控制器的示意圖；圖2為如圖1所示的電源控制器在電壓輸入端下電後的電壓波形示意圖；圖3為本發明實施例中的電源使能控制電路的結構示意圖；圖4為如圖3所示的電源使能控制電路的一種具體實現的結構示意圖；圖5為如圖3所示的電源使能控制電路的另一種具體實現的結構示意圖；圖6為基於如圖5所示結構所產生的電壓波形示意圖；圖7為如圖3所示的電源使能控制電路的又一種具體實現的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對本發明進一步詳細說明。參見圖3，本實施例中的電源使能控制電路用於控制如圖1所示的電源控制器的使能端Enable，並且，該電源使能控制電路至少包括分壓電路和第一開關器件Q1。在圖3中，以分壓電路由電阻Rl和R2構成、第一開關器件Ql選用NPN三極體為例。分壓電路中的電阻Rl和R2串聯在電源控制器的電壓輸入端Vin與地之間，並且，分壓電路在電阻Rl與R2之間還具有一分壓採樣端Vsamp ；第一開關器件Ql的集電極C作為一個連接端連接電源控制器的電壓輸入端Vin、發射極E作為另一個連接端接地、基極B作為控制端連接分壓採樣端Vsamp,以及,第一開關器件Ql的集電極C所在連接端還形成有用於控制使能端Enable的門限控制端Vgate。當電壓輸入端Vin的電壓高於或等於預設的門限值Vth時,分壓採樣端Vsamp產生的電壓值會使第一開關器件Ql的基極B的基極電流Ib足以使NPN三極體進入飽和導通狀態，以驅使第一開關器件Ql的集電極C所在連接端與接地的發射極E所在連接端相互斷開，此時，在集電極C所在連接端形成的門限控制端Vgate所產生的電壓值就會被電壓輸入端Vin拉高為高電平、用以將使能端Enable置為無效；當電壓輸入端Vin的電壓低於預設的門限值Vth時，分壓採樣端Vsamp產生的電壓值會使第一開關器件Ql的基極B產生的基極電流Ib足以使NPN三極體進入截止狀態，以驅使第一開關器件Ql的集電極C所在連接端與接地的發射極E所在連接端相互導通，此時，在集電極C所在連接端形成的門限控制端Vgate所產生的電壓值就會通過接地而被拉低至低電平、用以將使能端置Enable為有效。其中，門限值Vth的可以滿足如下條件:Vth (Rl+R2)/R2高於電源控制器的電壓輸出端Vout的額定電壓值。即，門限值Vth高於電壓輸出端Vout的額定電壓值乘以分壓電路的分壓比例得到的乘積。可見，本實施例中的電源使能控制電路適用於包含有電壓輸入端Vin、電壓輸出端Vout以及使能端Enable的電源控制器。其中，分壓電路能夠對電壓輸入端Vin進行分壓米樣，第一開關器件Ql利用分壓米樣結果來感知電壓輸入端的電壓變化、並依據電壓輸入端Vin的電壓變化而將兩個連接端斷開或導通，以在電壓輸入端Vin的電壓值高於或等於電壓輸出端Vout時將使能端Enable置為有效、在電壓輸入端Vin的電壓值低於電壓輸出端Vout時將使能端Enable置為無效,從而控制電源輸出，以避免在下電過程中出現電源控制器的電壓輸出端Vout的電壓值高於電壓輸入端Vin，進而避免電源控制器的電壓輸出端Vout出現不單調的電壓下降波形。而且，由於第一開關器件Ql選用的是以電壓數值點為開關狀態切換門限的NPN三極體，因此，既能夠確保第一開關器件Ql產生的電平變化的準確性，又有助於簡化電源使能控制電路的結構，而無需為了得到準確性較高的電平變化而設計複雜的電阻分壓網絡。當然，除了 NPN三極體之外，第一開關器件Ql也能夠選用其他以電壓數值點為開關狀態切換門限的元器件。例如，NMOS管的開關狀態切換門限(即截止電壓)通常是一個電壓範圍，若NMOS管的電壓範圍足夠窄、並能夠近似地視為電壓數值點，則這樣的NMOS管同樣可以用作第一開關器件。另外，採樣控制端Vsamp與地之間可以串聯有電容Cl，該電容Cl能夠濾除電壓輸入端Vin的電壓產生的峰尖,從而能夠削弱、甚至消除被門限控制端Vgate所控制的使能端Enable所產生的電壓抖動；採樣控制端Vsamp與第一開關器件Ql的基極B所在控制端之間可以串聯有用於限流的電阻R3，第一開關器件Ql的集電極C所在連接端與電壓輸入端Vin之間串聯有用於限流的電阻R4 ;其中，電阻R3與電阻Rl共同實現對基極B的限流，只要確保流經電阻Rl與電阻R3的電流處在mA級，電阻Rl與電阻R3的阻值可以任意設定；而電阻R4則主要實現對集電極C的限流，以儘可能地減少第一開關器件Ql由於集電極C的電流過大所造成的功率損失。在實際應用中，門限控制端Vgate產生的電壓能夠直接對使能端Enable實施控制，也可以通過其他元器件對使能端Enable間接地實施控制。這主要取決於使能端Enable的信號定義，即使能端Enable高電平有效還是低電平有效。下面，針對不同信號定義的使能端Enable進行詳細說明。參見圖4,若使能端Enable為低電平有效,則由於門線控制端Vgate在電壓輸入端Vin的電壓高於或等於預設的門限值Vth時處於高電平、在電壓輸入端Vin的電壓低於預設的門限值Vth時處於低電平，因此，門限控制端Vgate可以與使能端Enable直連。參見圖5，若使能端Enable為高電平有效，則門限控制端Vgate可以通過第二開關器件Ml控制使能端Enable。在圖5中，以第二開關器件Ml選用NMOS管為例。其中，第二開關器件Ml的漏極D作為一個連接端連接電壓輸入端Vin和使能端Enable、源極S作為另一個連接端接地、柵極G作為控制端連接門限控制端Vgate。當門限控制端Vgate產生的電壓值為高電平時(此時的電壓輸入端Vin的電壓高於或等於預設的門限值Vth)，第二開關器件Ml的柵極G與源極S之間的柵源電壓差Vgs使第二開關器件Ml進入導通狀態，並使第二開關器件Ml的漏極D所在連接端與接地的源極S所在連接端導通，此時，第二開關器件Ml的漏極D所在連接端的電壓值就通過接地而被拉低為低電平、並將連接在漏極D所在連接端的使能端Enable置為無效的低電平；當門限控制端產生Vgate的電壓值為低電平時(此時的電壓輸入端Vin的電壓低於預設的門限值Vth)，第二開關器件Ml的柵極G與源極S之間的柵源電壓差Vgs使第二開關器件Ml進入截止狀態，並使第二開關器件Ml的漏極D所在連接端與接地的源極S所在連接端斷開，此時，第二開關器件Ml的漏極D所在連接端的電壓值就被電壓輸入端Vin拉高為高電平、並將連接在漏極D所在連接端的使能端Enable置為有效的高電平。另外，基於如圖5所示的結構,使能端Enable可以通過電容C2接地、以在使能端Enable被置為高電平後通過對電容C2的充電來實現相對緩和的軟啟動，相應地，第二開關器件Ml的漏極D所在接端與電源輸入端Vin之間可以串聯有用於調節電容C2充電時間的電阻5 ；以及，為了延長第二開關器件Ml的柵極G充電時間、並平滑柵極G產生的電壓毛刺，第二開關器件Ml的柵極G與地之間可以連接有電容C3。請在參見圖5的同時再參見圖6，基於如圖5所示的結構，當電壓輸入端Vin的電壓低於電壓保護點Vpro時,使能端Enable的電壓Venable就會被置為無效的低電平；當電壓輸入端Vin的電壓高於或等於電壓保護點Vpro時，使能端Enable的電壓Venable就會被置為有效的高電平。其中，Vpro=Vth (Rl+R2)/R2。請再參見圖7，對於使能端Enable為高電平有效的情況，還可以選用NPN三極體作為第二開關器件Q2，此時，第二開關器件Q2的集電極C作為一個連接端連接電壓輸入端Vin和使能端Enable、發射極E作為另一個連接端接地、基極B作為控制端連接門限控制端Vgate。此時，除了不需要電容C2之外，其他結構都可以與圖5相同。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。
權利要求
1.一種電源使能控制電路，其特徵在於，該電源使能控制電路用於控制電源控制器的使能端、並包括: 分壓電路；其中，分壓電路連接在電源控制器的電壓輸入端與地之間，分壓電路具有一分壓採樣端； 第一開關器件；其中，第一開關器件的第一連接端連接電源控制器的電壓輸入端、第二連接端接地、控制端連接分壓採樣端，以及，第一開關器件的第一連接端還形成有用於控制使能端的門限控制端； 當電壓輸入端的電壓高於或等於預設的門限值時，分壓採樣端產生的電壓值驅使第一開關器件的第一連接端與接地的第二連接端相互斷開，門限控制端產生的電壓值被電壓輸入端拉高為高電平、用以將使能端置為無效； 當電壓輸入端的電壓低於預設的門限值時，分壓採樣端產生的電壓值驅使第一開關器件的第一連接端與接地的第二連接端相互導通，門限控制端產生的電壓值通過接地而被拉低至低電平、用以將使能端置為有效。
2.根據權利 要求1所述的電源使能控制電路，其特徵在於，分壓電路包括在電壓輸入端與地之間串聯的第一電阻和第二電阻，分壓採樣端位於第一電阻與第二電阻之間。
3.根據權利要求1所述的電源使能控制電路，其特徵在於，採樣控制端與地之間串聯有第一電容。
4.根據權利要求1所述的電源使能控制電路，其特徵在於，第一開關器件為NPN三極體；其中，第一開關器件的集電極作為第一連接端連接電壓輸入端、發射集作為第二連接端接地、基極作為控制端連接分壓採樣端。
5.根據權利要求3所述的電源使能控制電路，其特徵在於，採樣控制端與第一開關器件的基極之間串聯有用於限流的第三電阻，第一開關器件的集電極與電壓輸入端之間串聯有用於限流的第四電阻。
6.根據權利要求1至5中任意一項所述的電源使能控制電路，其特徵在於，使能端為低電平有效，門限控制端與使能端直連。
7.根據權利要求1至5中任意一項所述的電源使能控制電路，其特徵在於，使能端為高電平有效，門限控制端通過第二開關器件控制使能端；其中，第二開關器件的第一連接端連接電壓輸入端和使能端、第二連接端接地、控制端連接門限控制端； 當門限控制端產生的電壓值為高電平時，第二開關器件的第一連接端與接地的第二連接端導通，第二開關器件的第一連接端的電壓值通過接地被拉低為低電平、並將使能端置為無效的低電平； 當門限控制端產生的電壓值為低電平時，第二開關器件的第一連接端與接地的第二連接端斷開，第二開關器件的第一連接端的電壓值被電壓輸入端拉高為高電平、並將使能端置為有效的高電平。
8.根據權利要求7所述的電源使能控制電路，其特徵在於，第二開關器件為NMOS管；其中，第二開關器件的漏極連接電壓輸入端和使能端、源極接地、柵極連接門限控制端。
9.根據權利要求7所述的電源使能控制電路，其特徵在於，第二開關器件為NPN三極體；其中，第二開關器件的集電極連接電壓輸入端和使能端、發射極接地、基極連接門限控制端。
10.根據權利要求7所述的電源使能控制電路，其特徵在於，使能端通過第二電容接地，第二開關器件的第一連接端與電源輸入端之間串聯有用於調節第二電容充電時間的第五 電阻。
全文摘要
本發明公開了一種電源使能控制電路。本發明所提供的電源使能控制電路適用於包含電壓輸入端、電壓輸出端以及使能端的電源控制器。其中，電源使能控制電路中的分壓電路對電壓輸入端進行分壓採樣，電源使能控制電路中的第一開關器件利用分壓採樣結果來感知電壓輸入端的電壓變化，以在電壓輸入端的電壓值高於或等於電壓輸出端時將使能端置為有效、在電壓輸入端的電壓值低於電壓輸出端時將使能端置為無效，從而控制電源輸出，以避免在下電過程中出現電壓輸出端的電壓值高於電壓輸入端、以及電壓輸出端出現不單調的電壓下降。而且，第一開關器件以電壓數值點為開關狀態切換門限，因而能夠確保電平變化的準確性、並使電路結構得以簡化。
文檔編號H02H7/12GK103199498SQ20131011813
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月7日 優先權日2013年4月7日
發明者曾利偉, 田貴明 申請人:杭州華三通信技術有限公司