一種實現兩總線降壓的電路結構及其實現方法與流程
2023-11-07 11:21:07 2
本發明涉及消防技術領域，具體涉及的是一種實現兩總線降壓的電路結構及其實現方法。
背景技術：
目前，在兩總線電路上，LDO穩壓模塊將總線電路整流輸出的21～24V調整成3V左右，然後為單片機供電，使其正常工作。現有LDO穩壓輸入輸出部分的電路結構如圖1所示，其在LDO穩壓模塊外圍(輸入端)加入了一個電容儲能，並結合一個二極體接入總線電路，由於輸入總線為脈衝電壓，因此存在著高、低電平。當低電平到來時，利用電容釋放能量，可以保證輸入到LDO穩壓模塊的電壓穩定在21～24V之間。
然而，由於通過LDO穩壓模塊的兩端電流是相同的，而LDO穩壓模塊輸出端電壓為3V左右，因此LDO穩壓模塊的輸入、輸出端就存在著較大的電壓壓差，這種輸入電壓穩壓輸出將會在LDO穩壓模塊上消耗大約15～18V電壓的能耗。而在應用時，由於總線會接入到控制器中，並且控制器由電池供電，因此，總線能耗加大時，也會影響到電池的使用壽命。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種實現兩總線降壓的電路結構及其實現方法，主要解決現有的總線能耗大、總線輸出電壓利用率低、且容易降低電池使用壽命的問題。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下：
一種實現兩總線降壓的電路結構，包括一端結合二極體D接入總線電路並輸出穩定電壓、另一端接地的電容C1，以及LDO穩壓模塊，還包括開關電路、電壓檢測控制電路和電容C2；所述開關電路同時與電容C1和LDO穩壓模塊連接；所述電容C2一端連接在開關電路和LDO穩壓模塊之間，另一端接地；所述電壓檢測控制電路同時與開館電路和電容C2連接。
基於上述電路結構，本發明還提供了該電路結構的實現方法，包括以下步驟：
(1)初始時，電壓檢測控制電路控制開關電路閉合，使整個電路構成迴路，然後將電容C1結合二極體D接入總線電路；
(2)總線電路輸出21～24V的脈衝電平，當電容C1接收到高電平時，電容C1與電容C2同時充電儲能，直至電壓檢測控制電路檢測到電容C2的電壓u1與LDO穩壓模塊輸出端的電壓u0滿足(u1-u0)≥1V時，控制開館電路斷開，由電容C2為LDO穩壓模塊供電；
(3)當電容C2的電壓u1與LDO穩壓模塊輸出端電壓u0滿足0<(u1-u0)≤0.5V時，電壓檢測控制電路控制開關電路閉合，若電容C1此時依然接收到高電平，則由總線電路為電容C2充電儲能，直至電壓檢測控制電路檢測到電容C2的電壓u1與LDO穩壓模塊輸出端的電壓u0滿足(u1-u0)≥1V時，繼續斷開開關電路，然後由電容C2為LDO穩壓模塊供電；否則，由電容C1為電容C2充電儲能，然後執行步驟(4)；
(4)當電壓檢測控制電路檢測到電容C2的電壓u1與LDO穩壓模塊輸出端的電壓u0滿足(u1-u0)≥1V時，斷開開關電路，然後由電容C2為LDO穩壓模塊供電，與此同時，若電容C1接收到高電平，則電容C1開始充電，否則，二極體D反向讓電容C1內電倒回；
(5)循環步驟(3)、(4)。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
本發明電路結構合理、設計非常巧妙，其採用兩級電容儲能及開關電路和電壓檢測控制電路的結構設計，合理利用了LDO兩端電流相等原理，有效降低了LDO穩壓模塊輸入端電壓，從而提高了現有總線輸出電壓的利用率。本發明通過嚴格控制電容C1、C2的充放電順序，使LDO穩壓模塊輸入、輸出端電壓大部分時間都保持在0.5～1V的壓差，如此一來，既可以保證LDO穩壓模塊的正常工作，又能有效降低LDO穩壓模塊的能耗(實踐表明，本發明相比現有技術來說，可實現6～8倍的節能)，大幅延長了為總線供電的電池使用壽命，節約成本，並有效避免了由於輸入端電壓持續過大而導致LDO穩壓模塊發生損壞的隱患。
附圖說明
圖1為現有技術的電路結構示意圖。
圖2為本發明的電路結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖說明和實施例對本發明作進一步說明，本發明的方式包括但不僅限於以下實施例。
如圖2所示，本發明用於實現兩總線的高效率降壓，其電路結構包括一端用於接入總線電路並輸出穩定電壓、另一端接地的電容C1，以及LDO穩壓模塊、開關電路、電壓檢測控制電路和電容C2。所述開關電路同時與電容C1和LDO穩壓模塊連接；所述電容C2一端連接在開關電路和LDO穩壓模塊之間，另一端接地；所述電壓檢測控制電路同時與開關電路和電容C2連接。
本發明利用開關電路來引導兩級電容順序充放電，巧妙利用了LDO穩壓模塊兩端電流相等原理，實現了LDO穩壓模塊輸入端電壓的降低，並提高現有總線上的利用率。本發明的實現過程如下：
初始時，電壓檢測控制電路控制開關電路閉合，使整個電路構成迴路，然後將電容C1接入總線電路。
給予總線脈衝信號時，總線電路整合輸出21～24V的脈衝電平，而當電容C1接收到高電平時，電容C1與電容C2同時充電儲能，此時，LDO穩壓模塊由總線電壓供電工作。
當電壓檢測控制電路檢測到電容C2的電壓u1與LDO穩壓模塊輸出端的電壓u0滿足(u1-u0)≥1V時，控制開關電路斷開，此時，LDO穩壓模塊便改成由電容C2供電工作。而當電容C2的電壓u1與LDO穩壓模塊輸出端電壓u0滿足0<(u1-u0)≤0.5V時，電壓檢測控制電路控制開關電路再次閉合，若電容C1此時依然接收到高電平，則由總線電路為電容C2充電儲能，同時，LDO穩壓模塊該由總線電壓實現工作，直至電壓檢測控制電路檢測到電容C2的電壓u1與LDO穩壓模塊輸出端的電壓u0滿足(u1-u0)≥1V時，繼續斷開開關電路，然後再由電容C2為LDO穩壓模塊供電。
若電容C2的電壓u1與LDO穩壓模塊輸出端電壓u0滿足0<(u1-u0)≤0.5V、且電容C1接收到的是低電平，則由電容C1為電容C2充電儲能，直至電壓檢測控制電路檢測到電容C2的電壓u1與LDO穩壓模塊輸出端的電壓u0滿足(u1-u0)≥1V時，斷開開關電路，然後由電容C2為LDO穩壓模塊供電；與此同時，若電容C1接收到高電平，則電容C1開始充電；若電容C1接收到低電平，則二極體D反向讓電容C1內電倒回，直至高電平的到來。
需要說明的是，本發明中的開關電路和電壓檢測控制電路均可採用常規的電路設計，且二者的具體電路結構也不是本發明的主要創新點，故本發明不對開關電路和電壓檢測控制電路的具體結構和工作原理進行詳細介紹。
本發明看似簡單，實則不易想到，只有充分理解總線電路及LDO穩壓模塊的特性，並通過有效的電路結構設計，才能很好地改善整個總線電路的性能，提高其電壓輸出的利用率，減少能耗，節約成本。因此，本發明通過簡單的電路及流程設計，解決了現有技術不能解決的問題，實現了現有技術不可預料的技術效果，具有突出的實質性特點和顯著的進步。
上述實施例僅為本發明的優選實施方式之一，不應當用於限制本發明的保護範圍，凡在本發明的主體設計思想和精神上作出的毫無實質意義的改動或潤色，其所解決的技術問題仍然與本發明一致的，均應當包含在本發明的保護範圍之內。