一种开关电路及电子装置的制作方法

文档序号:15681299发布日期:2018-10-16 20:35阅读:160来源:国知局

本发明涉及电源开关设备,尤其涉及一种开关电路及电子装置。



背景技术:

随着电子技术的发展,越来越多的电子装置被广泛应用于各种领域,而电子装置对于电源装置的要求也相应提高。其中,由于电子装置的时序需求,电源装置的输出也相应地需要可以程控其通断。现有的可控通断电源设计有两种,可分别参考图1和图2.

如图1所示,第一种设计为左框内为一mos管开关电路,右框内为dc-dc电源,开关电路根据开关信号判断是否输出电源电压到dc-dc电源,以使dc-dc电源输出电压vout。如图2所示,第二种设计为左框内为dc-dc电源,右框内为一mos管开关电路,dc-dc电源输出电压到开关电路,开关电路根据开关信号判断是否输出电压vout。

然而,对于第一种设计,开关电路在dc-dc电源前级,虽然dc-dc电源的输入端被控制通断,但由于dc-dc电源输出电容为储能元件,且电容值一般都较大,会有放电时间问题,所以不能保证后级输出的快速通断电问题;对于第二种设计,开关电源在dc-dc电源后级,输出可快速通断电,但是由于mos管的导通电压会随着输出电流变化而变化(如图3为mos管sd导通电压与反向电流的关系曲线),mos管前后级电压是变化的,就导致输出的电压是变化的,无法提供稳定的电压输出。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明目的在于提供一种开关电路,用于解决不能对输出电压进行快速通断控制和无法提供稳定电压输出的问题。

具体地,本发明实施例提供一种开关电路,所述开关电路包括第一反馈电路、第二反馈电路和选择控制电路。所述第一反馈电路的第一端与电源电路的输入端相连,所述第一反馈电路的第二端与电源电路的输出端相连,所述第一反馈电路用于使所述电源电路的输出端输出第一电压。所述第二反馈电路的第一端与电源电路的输入端相连,所述第二反馈电路的第二端与供电电压输出端相连,所述第二反馈电路用于使所述供电电压输出端输出第二电压。所述选择控制电路包括信号控制输入端、第一控制输出端、第二控制输出端、电压输入端和电压输出端,所述选择控制电路的信号控制输入端接收程控电路输出的开关信号,所述选择控制电路的第一控制输出端与所述第一反馈电路的第三端相连,所述选择控制电路的第二控制输出端与所述第二反馈电路的第三端相连,所述选择控制电路的电压输入端与所述电源电路的输出端相连,所述选择控制电路的电压输出端与所述供电电压输出端相连,所述选择控制电路根据所述程控电路输出的开关信号,使所述第一反馈电路、所述第二反馈电路中的一个工作,当选择所述第一反馈电路工作时,所述选择控制电路的电压输出端与所述选择控制电路的电压输入端断开,当选择所述第二反馈电路工作时,所述选择控制电路的电压输出端与所述选择控制电路的电压输入端导通,从而所述供电电压输出端输出的电压从所述第一电压转换为所述第二电压。

进一步地,所述第一反馈电路包括第一电阻、第二电阻和第一开关元件。所述第一电阻的第一端与所述第一反馈电路的第二端相连。所述第一开关元件的第一通路端与所述第一电阻的第二端相连,所述第一开关元件的第二通路端与所述第一反馈电路的第一端相连,所述第一开关元件的第一控制端与所述第一反馈电路的第三端相连。所述第二电阻的第一端与第一开关元件的第二通路端相连,所述第二电阻的第二端接地。

进一步地,所述第一开关元件为n型mos管。

进一步地,所述第二反馈电路包括第二电阻、第三电阻和第二开关元件。所述第三电阻的第一端与所述第二反馈电路的第二端相连。所述第二开关元件的第三通路端与所述第三电阻的第二端相连,所述第二开关元件的第四通路端与所述第二反馈电路的第一端相连,所述第二开关元件的第二控制端与所述第二反馈电路的第三端相连。所述第二电阻的第一端与第二开关元件的第四通路端相连,所述第二电阻的第二端接地。

进一步地,所述第二开关元件为n型mos管。

进一步地,所述选择控制电路包括第三开关元件、第四开关元件和第四电阻。所述第三开关元件的第三控制端分别与所述选择控制电路的信号控制输入端和第二控制输出端相连,所述第三开关元件的第五通路端与所述选择控制电路的第一控制输出端相连,所述第三开关元件的第六通路端接地。所述第四开关元件的第四控制端与所述第三开关元件的第五通路端相连,所述第四开关元件的第七通路端与所述选择控制电路的电压输入端相连,所述第四开关元件的第八通路端与所述选择控制电路的电压输出端相连。所述第四电阻的第一端与所述第四开关元件的第七通路端相连,所述第四电阻的第八端与所述第四开关元件的第四控制端相连。

进一步地,所述第三开关元件为n型mos管,所述第四开关元件为p型mos管。

进一步地,所述选择控制电路包括第五电阻,所述第五电阻的第一端与所述第三开关元件的第三控制端相连,所述第五电阻的第二端接地。

进一步地,所述选择控制电路包括第一电容,所述第一电容的第一端与所述第四开关元件的第七通路端相连,所述第一电容的第二端接地。

本发明实施例还提供一种电子装置,该电子装置包括如上所述的开关电路。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:

本发明实施例的开关电路和电子装置,可以根据程控电路输出的开关信号,控制输出电压的快速通断,且得到电源低纹波恒压输出,具有控制灵活,输出电压稳定性高等优点,满足了电子装置的时序需求。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。

附图说明

图1为现有的第一种可控通断电源电路的电路连接图。

图2为现有的第二种可控通断电源电路的电路连接图。

图3为mos管sd导通电压与反向电流的关系曲线。

图4为本发明第一实施例的开关电路的电路连接图。

图5为本发明第二实施例的开关电路的电路连接图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预期目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的开关电路及电子装置的具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及功效,详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效,在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明,当可对本发明为达成预期目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解,然而所附图式仅是提供参考与说明之用,并非用来对本发明加以限制。

第一实施例

图4为本发明第一实施例的开关电路的电路连接图。如图4所示,本发明实施例提供了一种开关电路,开关电路包括第一反馈电路100、第二反馈电路200和选择控制电路300。第一反馈电路100的第一端101与电源电路400的反馈输入端401相连,第一反馈电路100的第二端102与电源电路400的输出端402相连,第一反馈电路100用于使电源电路400的输出端402输出第一电压v1。第二反馈电路200的第一端201与电源电路400的反馈输入端401相连,第二反馈电路200的第二端202与供电电压输出端501相连,第二反馈电路200用于使供电电压输出端501输出第二电压v2。选择控制电路300包括信号控制输入端301、第一控制输出端302、第二控制输出端303、电压输入端304和电压输出端305,选择控制电路300的信号控制输入端301接收程控电路输出的开关信号sw,选择控制电路300的第一控制输出端302与第一反馈电路100的第三端103相连,选择控制电路300的第二控制输出端303与第二反馈电路200的第三端203相连,选择控制电路300的电压输入端304与电源电路400的输出端402相连,选择控制电路300的电压输出端305与供电电压输出端501相连。选择控制电路300根据信号控制输入端301接收的程控电路输出的开关信号sw,使第一反馈电路100、第二反馈电路200中的一个工作,当选择第一反馈电路100工作时,选择控制电路300的电压输出端305与选择控制电路300的电压输入端304断开,当选择第二反馈电路200工作时,选择控制电路300的电压输出端305与选择控制电路300的电压输入端304导通,从而供电电压输出端501输出的电压从第一电压v1转换为第二电压v2。

具体地,本发明实施例的开关电路可以但不局限于包括两组反馈电路,两组反馈电路分别为第一反馈电路100和第二反馈电路200。第一反馈电路100的第一端101与电源电路400的反馈输入端401相连,第一反馈电路100的第二端102与电源电路400的输出端402相连,则电源电路400在其电源输入端403接收到电源电压开始工作后,通过第一反馈电路100可以产生相应的反馈电压,电源电路400接收反馈电压并在其输出端402输出相应的电压,从而第一反馈电路100得到新的反馈电压,依此循环,从而电源电路400的输出端402将输出一个稳定的电压,即第一电压v1。同样地,第二反馈电路200的第一端201与电源电路400的反馈输入端401相连,第二反馈电路200的第二端202与供电电压输出端501相连,并且,第二反馈电路200的第二端202也可通过选择控制电路300与电源电路400的输出端402相连,则电源电路400在其电源输入端403接收到电源电压开始工作后,通过第二反馈电路200可以产生相应的反馈电压,电源电路400接收反馈电压并在其输出端402输出相应的电压,则供电电压输出端501也输出一相应的电压,从而第一反馈电路100得到新的反馈电压,依此循环,从而供电电压输出端501将输出一个稳定的电压,即第二电压v2。

本实施例通过选择控制电路300接收程控电路输出的开关信号sw,根据开关信号sw选择使第一反馈电路100、第二反馈电路200中的一个工作,例如电源电路400在其电源输入端403接收到电源电压开始工作后,当开关信号sw为低电平时,选择控制电路300选择第一反馈电路100工作,第一反馈电路100使得电源电路400的输出端402输出稳定的第一电压v1,而选择控制电路300的输入电压端304与电源电路400输出端402相连,则选择控制电路300的输入电压端304接收该稳定的第一电压v1,而此时选择控制电路300的电压输出端305与选择控制电路300的电压输入端304断开,则供电电压输出端501输出电压为零。

当开关信号sw从低电平转为高电平时,选择控制电路300选择第二反馈电路200工作,而此时选择控制电路300的电压输出端305与选择控制电路300的电压输入端304导通,则供电电压输出端501将通过选择控制电路300接收电源电路400在其输出端402输出的电压即第一电压v1;同时,第二反馈电路200可以通过选择控制电路300使得电源电路400在其输出端402输出相应的稳定电压,而供电电压输出端501通过选择控制电路300也可输出相应稳定电压即第二电压v2。因此,当开关信号sw从低电平转为高电平时,供电电压输出端501输出的电压直接从零跳为第一电压v1,并逐步转换为第二电压v2,可实现输出电压的快速接通。当第一电压v1与第二电压v2接近相等时,可实现电源低纹波恒压输出。

当开关信号sw从高电平转为低电平时,选择控制电路300选择第一反馈电路100工作,选择控制电路300的电压输出端305与选择控制电路300的电压输入端304断开,且供电电压输出端501因为不与任何电容连接,则供电电压输出端501输出电压立即变为零,可实现输出电压的快速断开。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:

本发明的开关电路,可以根据程控电路输出的开关信号sw,控制输出电压的快速通断,且得到电源低纹波恒压输出,具有控制灵活,输出电压稳定性高等优点,满足了电子装置的时序需求。

第二实施例

图5为本发明第二实施例的开关电路的电路连接图。如图5所示,开关电路的电路连接图与图4所示的开关电路的电路连接图基本相同,不同之处仅仅在于:第一反馈电路100包括第一电阻r1、第二电阻r2和第一开关元件q1。第一电阻r1的第一端r1a与第一反馈电路100的第二端102相连。第一开关元件q1的第一通路端t1与第一电阻r1的第二端r1b相连,第一开关元件q1的第二通路端t2与第一反馈电路100的第一端101相连,第一开关元件q1的第一控制端k1与第一反馈电路100的第三端103相连。第二电阻r2的第一端r2a与第一开关元件q1的第二通路端t2相连,第二电阻r2的第二端r2b接地。第二反馈电路200包括第二电阻r2、第三电阻r3和第二开关元件q2。第三电阻r3的第一端r3a与第二反馈电路200的第二端202相连。第二开关元件q2的第三通路端t3与第三电阻r3的第二端r3b相连,第二开关元件q2的第四通路端t4与第二反馈电路200的第一端201相连,第二开关元件q2的第二控制端k2与第二反馈电路200的第三端203相连。第二电阻r2的第一端r2a与第二开关元件q2的第四通路端t4相连,第二电阻r2的第二端r2b接地。选择控制电路300包括第三开关元件q3、第四开关元件q4和第四电阻r4。第三开关元件q3的第三控制端k3分别与选择控制电路300的信号控制输入端301和第二控制输出端303相连,第三开关元件q3的第五通路端t5与选择控制电路300的第一控制输出端302相连,第三开关元件q3的第六通路端t6接地。第四开关元件q4的第四控制端k4与第三开关元件q3的第五通路端t5相连,第四开关元件q4的第七通路端t7与选择控制电路300的电压输入端304相连,第四开关元件q4的第八通路端t8与选择控制电路300的电压输出端305相连。第四电阻r4的第一端r4a与第四开关元件q4的第七通路端t7相连,第四电阻r4的第八端与第四开关元件q4的第四控制端k4相连。

本实施例的第一开关元件q1可以但不局限于是n型mos管,第二开关元件q2可以但不局限于是n型mos管,第三开关元件q3可以但不局限于是n型mos管,第四开关元件q4可以但不局限于是p型mos管,例如n型mos管可以换成npn型三极管等等,p型mos管可以换成pnp型三极管等等。

具体地,第一组反馈电路包括第一电阻r1,第二电阻r2和第一开关元件q1,其中第一电阻r1的第一端r1a与第一反馈电路100的第二端102相连,而第一反馈电路100的第二端102与电源电路400的输出端402相连,则第一电阻r1的第一端r1a与电源电路400的输出端402相连,并且,第一电阻r1的第二端r1b与第一开关元件q1的第一通路端t1相连,第一开关元件q1的第二通路端t2与第二电阻r2的第一端r2a相连,第二电阻r2的第二端r2b接地,第一开关元件q1的第二通路端t2还与第一反馈电路100的第一端101相连,而第一反馈电路100的第一端101与电源电路400的反馈输入端401相连,则第一开关元件q1的第二通路端t2与电源电路400的反馈输入端401相连。电源电路400在其电源输入端403接收到电源电压vin开始工作后,当第一开关元件q1的第一控制端k1为高电平时,第一开关元件q1接通,则第一电阻r1、第一开关元件q1及第二电阻r2构成电源电路400的反馈回路,通过第一反馈电路100可以产生相应的反馈电压,电源电路400接收反馈电压并在其输出端402输出相应的电压,从而第一反馈电路100得到新的反馈电压,依此循环,从而电源电路400的输出端402将输出一个稳定的电压,即第一电压v1。

第二组反馈电路包括第二电阻r2,第三电阻r3和第二开关元件q2,其中第三电阻r3的第一端r3a与第二反馈电路200的第二端202相连,而第二反馈电路200的第二端202与供电电压输出端501相连,则第三电阻r3的第一端r3a与供电电压输出端501相连,第三电阻r3的第二端r3b与第二开关元件q2的第三通路端t3相连,第二开关元件q2的第四通路端t4与第二电阻r2的第一端r2a相连,第二电阻r2的第二端r2b接地,第二开关元件q2的第二通路端t2还与第二反馈电路200的第一端201相连,而第二反馈电路200的第一端201与电源电路400的反馈输入端401相连,则第二开关元件q2的第二通路端t2与电源电路400的反馈输入端401相连。电源电路400在其电源输入端403接收到电源电压vin开始工作后,通过第二反馈电路200可以产生相应的反馈电压,电源电路400接收反馈电压并在其输出端402输出相应的电压,则供电电压输出端501也输出一相应的电压,从而第一反馈电路100得到新的反馈电压,依此循环,从而供电电压输出端501将输出一个稳定的电压,即第二电压v2。

选择控制电路300包括第三开关元件q3、第四开关元件q4和第四电阻r4,其中第四开关元件q4的第七通路端t7与电源电路400的输出端402相连,则第四开关元件q4的第七通路端t7的电压与电源电路400的输出端402的电压相等。第四开关元件q4的第八通路端t8与供电电压输出端501相连,第四开关元件q4的第四控制端k4与第三开关元件q3的第五通路端t5相连,第三开关元件q3的第三控制端k3分别与选择控制电路300的信号控制输入端301和第二控制输出端303相连,第三开关元件q3的第五通路端t5与选择控制电路300的第一控制输出端302相连,第三开关元件q3的第六通路端t6接地。

电源电路400在其电源输入端403接收到电源电压vin开始工作后,当开关信号sw为低电平时,第三开关元件q3的第三控制端k3接收开关信号sw的低电平,从而第三开关元件q3断开,进而第四开关元件q4的第四控制端k4通过第四电阻r4接收电源电路400输出端402输出的高电平,使第四开关元件q4断开,同样地,第一开关元件q1的第一控制端k1通过第四电阻r4接收电源电路400输出端402输出的高电平,使第一开关元件q1导通。同时,第二开关元件q2的第二控制端k2接收开关信号sw的低电平,从而第二开关元件q2断开。此时,电源电路400通过第一反馈电路100的反馈作用,使得电源电路400输出端402输出稳定的第一电压v1,该电压可以由第一电阻r1和第二电阻r2决定。

电源电路400在其电源输入端403接收到电源电压vin开始工作后,当开关信号sw为高电平时,第三开关元件q3的第三控制端k3接收开关信号sw的高电平,从而第三开关元件q3导通,进而第四开关元件q4的第四控制端k4通过导通的第三开关元件q3接地,则第四开关元件q4的第四控制端k4为低电平,使第四开关元件q4导通;同样地,第一开关元件q1的第一控制端k1通过导通的第三开关元件q3接地,则第一开关元件q1的第一控制端k1为低电平,使第一开关元件q1断开。同时,第二开关元件q2的第二控制端k2接收开关信号sw的高电平,从而第二开关元件q2导通。此时,电源电路400通过第二反馈电路200的反馈作用,使得供电电压输出端501输出稳定的第二电压v2,该电压可以由第三电阻r3和第二电阻r2决定。因此,第一反馈电路100和第二反馈电路200在同一时间仅有一路工作。

因此,当开关信号sw从低电平变为高电平时,第四开关元件q4相应从断开变成导通。第四开关元件q4断开时,第四开关元件q4的第七通路端t7接收电源电路400在输出端402输出的电压,该电压升高并稳定在第一电压v1。第四开关元件q4导通时,第四开关元件q4的第八通路端t8上的电压瞬间从零跳到第四开关元件q4的第七通路端t7上的第一电压v1加上第一开关元件q1的管压降,即约等于第一电压,此时,选择控制电路300的电压输出端305与选择控制电路300的电压输入端304导通,则供电电压输出端501输出供电电压vsupply可以瞬间从零跳到第一电压v1。而电源电路400通过第二反馈电路200的反馈作用,使得供电电压输出端501可以最终稳定的输出第二电压v2,即供电电压输出端501输出供电电压vsupply从第一电压v1转换为第二电压v2。在转换过程中,当第二电压v2与第一电压v1接近相等时,将使得输出电压纹波非常小,则供电电压输出端501输出电流增大或减小,使得第四开关元件q4的管压降变化,从而供电电压输出端501输出供电电压vsupply也会随之微变,并最终稳定在第二电压v2,从而实现恒压输出。此外,本发明实施例由于供电电压输出端501与第四开关元件q4相连,供电电压输出端501不与任何电容连接,则供电电压输出端501可以根据第四开关元件q4的通断变化,其输出电压vsupply相应瞬间跳变,所以,选择控制电路300可以根据程控电路输出的开关信号,使得第四开关元件q4相应通断,进而供电电压输出端501的电压输出通断速度非常快。

在一发明实施例中,选择控制电路300可以但不局限于包括第五电阻r5,第五电阻r5的第一端r5a与第三开关元件q3的第三控制端k3相连,第五电阻r5的第二端r5b接地,第五电阻r5可以用来防止因电压过大,而产生电流烧坏开关元件。

在一发明实施例中,选择控制电路300可以但不局限于包括第一电容c1,第一电容c1的第一端c1a与第四开关元件q4的第七通路端t7相连,第一电容c1的第二端c1b接地,第一电容c1可以用来对电源电路400输出的电压进行滤波和储能。

本发明实施例的开关电路,可以根据程控电路输出的开关信号sw,控制输出电压的快速通断,且得到电源低纹波恒压输出,具有控制灵活,输出电压稳定性高等优点,满足了电子装置的时序需求。

第三实施例

本发明实施例还提供一种电子装置,其包括上述实施例的开关电路。电子装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、vcd、dvd、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、mp3、mp4、psp等任何电子产品或设备,也可以是任何包括外部双电压输入选择开关电路的中间产品。

本发明实施例的开关电路和电子装置,可以根据程控电路输出的开关信号sw,控制输出电压的快速通断,且得到电源低纹波恒压输出,具有控制灵活,输出电压稳定性高等优点,满足了电子装置的时序需求。

以上,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离发明技术方案内容,依据发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

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