一种开关电源分时复用电路
技术领域
本发明属于开关电源技术领域,具体涉及一种开关电源分时复用电路。
背景技术
开关电源作为电路中的一种常见运用,因为有着高效、节能的优点,被广泛的应用于各种驱动电路,其中,为了节省电路成本,使单路开关电源能够最大化利用,分时复用方法在开关电源里面有着广泛的应用。分时复用方法,就是开关电源输出功率的时候,控制芯片通过输出PWM占空比信号控制负载开关电路的通断,使不同的负载通断时间错开,就可以实现一路开关电源驱动几路不同的负载,并且通过调节占空比,可以任意调节每路负载的电流,大大的节省了开关电源的成本。
目前,开关电源分时复用电路中,负载开关电路的方法均为分流式,该方式有个大的弊端,当负载分成N路,每路电流一样的情况时,每路的峰值电流为N*I,当负载电流I比较大时,该峰值电流会非常大,即开关电源输出电流会非常大,导致周边匹配的电子成本相应的大大增加,使该电路的使用范围严重受限。
发明内容
为了克服上述技术缺陷,本发明提供了一种开关电源分时复用电路,其采用分流式和分压式灵活组合,减少了负载分流路数。
为了解决上述问题,本发明按以下技术方案予以实现的:
一种开关电源分时复用电路,其特征在于,包括:控制电路、分流式负载开关、分压式负载开关;所述分流式负载开关包括:第一分流式负载开关和第二分流式负载开关,所述分压式负载开关包括:第一分压式负载开关和第二分压式负载开关。
所述控制电路通过所述第一分流式负载开关以及第一负载与第二负载的输入端连接;所述控制电路通过所述第一分压式负载开关与所述第二负载的输入端连接,所述控制电路控制所述第一分压式负载开关闭合和所述第一分压式负载开关闭合以驱动所述第一负载和所述第二负载;
所述控制电路通过所述第二分流式负载开关以及第三负载与第四负载的输入端连接;所述控制电路通过所述第二分压式负载开关与所述第四负载的输入端连接,所述控制电路控制所述第二分压式负载开关闭合和所述第二分压式负载开关闭合以驱动所述第三负载和所述第四负载。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:采用分流式负载开关和分压式负载开关灵活组用,通过控制电路输出信号实现分流式负载开关和分压式负载开关的分时复用,能满足不同需求的负载,减少了负载分流路数,降低了电路制造成本。
作为本发明的进一步改进,本开关电源分时复用电路还包括:开关电源电路;所述控制电路包括:控制芯片;所述开关电源电路的输入端与电源连接,所述开关电源电路的输出端与所述第一分流式负载开关的电源端以及所述第二分流式负载开关的电源端连接,用于为所述第一分流式负载开关以及所述第二分流式负载开关提供电源。
作为本发明的进一步改进,所述控制芯片向所述第一分流式负载开关和所述第一分压式负载开关发出控制信号;
在所述第一分流式负载开关获取到低电平信号时,所述第一负载、所述第二负载不导通;
在所述第一分流式负载开关获取到高电平信号,且所述第一分压式负载开关获取到低电平信号时,所述第一负载导通,所述第二负载关闭;
在所述第一分流式负载开关获取到高电平信号时,且所述第一分压式负载开关获取到高电平信号时,所述第一负载、所述第二负载导通。
作为本发明的进一步改进,所述控制芯片向所述第二分流式负载开关和所述第二分压式负载开关发出控制信号;
在所述第二分流式负载开关获取到低电平信号时,所述第三负载、所述第四负载不导通;
在所述第二分流式负载开关获取到高电平信号,且所述第二分压式负载开关获取到低电平信号时,所述第三负载导通,所述第四负载关闭;
在所述第二分流式负载开关获取到高电平信号时,且所述第二分压式负载开关获取到高电平信号时,所述第三负载、所述第四负载导通。
作为本发明的进一步改进,所述分流式负载开关包括:第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第一二极管、第一三极管和PMOS管;
所述控制芯片通过所述第一电阻以及第三电阻接地,所述控制芯片通过所述第一电阻以及第一电容接地,所述控制芯片通过所述第一电阻与所述第一三极管的基极连接,所述第一三极管的发射极通过第四电阻接地,所述第一三极管的集电极通过所述第二电阻与所述第一PMOS管的漏极连接,所述第一三极管的集电极通过正向导通的所述第一二极管与所述第一PMOS管的漏极连接,所述第一三极管的集电极与所述第一PMOS管的栅极连接,所述PMOS管的源极通过所述第二电容接地,所述PMOS管的漏极与所述开关电源电路的输出端连接,所述PMOS管的源极与所述第一负载的输入端/所述第三负载的输入端连接。
作为本发明的进一步改进,本开关电源分时复用电路还包括:稳压电路;
所述稳压电路的输入端与所述电源连接,所述稳压电路的输出端所述控制芯片连接,用于为所述控制芯片提供电源。
作为本发明的进一步改进,本开关电源分时复用电路还包括:滤波防反接电路,其输入端与所述电源连接,输出端与所述开关电源电路的输入端、所述稳压电路的输入端、所述第一分压式负载开关以及所述第二分压式负载开关的输入端连接。
作为本发明的进一步改进,所述分压式负载开关包括:第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第三电容、第四电容、第五电容、第二二极管、第三二极管、第二三极管和NMOS管管;
所述控制芯片通过所述第五电阻以及所述第六电阻接地,所述控制芯片通过所述第五电阻以及反向导通的所述第二二极管接地,所述控制芯片通过所述第五电阻以及所述第三电容接地,所述控制芯片通过所述第五电阻与所述二三极管的基极连接,所述第二三极管的发射极接地,所述第二三极管的集电极通过所述第八电阻以及所述第五电容与所述第二负载的输入端或所述第四负载的输出端连接,所述第二三极管的集电极通过所述第八电阻以及所述第九电阻接地,所述第二三极管的集电极通过所述第八电阻与反向导通的所述第三二极管连接,所述第二三极管的集电极通过所述第八电阻以及所述第四电容接地,所述第二三极管的集电极通过所述第七电阻与所述滤波防反接电路的输出端连接,所述第二三极管的集电极通过所述第八电阻与所述NMOS管管的栅极连接,所述NMOS管管的漏极与所述第二负载/所述第四负载的输入端连接,所述NMOS管管的源极与所述第二负载的输出端/所述第四负载的输出端连接并接地。
作为本发明的进一步改进,所述稳压电路包括:稳压芯片、第六电容、第七电容、第八电容和第九电容;
所述稳压芯片的第一端与所述电源连接,所述稳压芯片的第一端通过所述第六电容接地,所述稳压芯片的第一端通过所述第七电容接地,所述稳压芯片的第五端通过所述第八电容接地,所述稳压芯片的第五端通过所述第九电容接地,所述稳压芯片的第五端与所述控制芯片连接,所述稳压芯片的第二端、第三端、第四端接地。
作为本发明的进一步改进,所述滤波防反接电路包括:第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十电阻、稳压二极管和第四二极管;
所述电源通过所述第十电容、第十一电容接地,所述电源通过所述第十二电容、所述第十三电容接地,所述电源通过所述第十电阻接地,所述电源通过所述稳压二极管接地,所述电源通过正向导通的所述第四二极管与所述稳压芯片的第一端以及所述第五电阻连接。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明,其中:
图1为实施例所述开关电源分时复用电路的结构示意图;
图2为实施例所述开关电源电路的结构示意图;
图3为实施例所述控制电路的结构示意图;
图4为实施例所述分流式负载开关的结构示意图;
图5为实施例所述分压式负载开关的结构示意图;
图6为实施例所分流式负载开关、所述分压式负载开关与所述第一负载、所述第二负载的连接示意图;
图7为实施例所述稳压电路的结构示意图;
图8为实施例所述滤波防反接电路的结构示意图;
标记说明:1-控制电路;2-分流式负载开关;3-分压式负载开关;4-开关电源电路;5-稳压电路;6-滤波防反接电路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例一
本实施例提供了一种开关电源分时复用电路,如图1所示,包括:控制电路1、分流式负载开关2、分压式负载开关3;分流式负载开关2包括:第一分流式负载开关和第二分流式负载开关,分压式负载开关3包括:第一分压式负载开关和第二分压式负载开关,其中,第一分流式负载开关和第二分流式负载开关为两个结构相同的分流式负载开关2,第一分压式负载开关和第二分压式负载开关为两个结构相同分压式负载开关3。
具体的,控制电路1通过第一分流式负载开关以及第一负载与第二负载的输入端连接;控制电路1通过第一分压式负载开关与第二负载的输入端连接,控制电路1控制第一分压式负载开关闭合和第一分压式负载开关闭合以驱动第一负载LED1和第二负载LED2;控制电路1通过第二分流式负载开关以及第三负载LED3与第四负载LED4的输入端连接;控制电路1通过第二分压式负载开关与第四负载LED4的输入端连接,控制电路1控制第二分压式负载开关闭合和第二分压式负载开关闭合以驱动第三负载LED3和第四负载LED4。
进一步的,如图2和图3所示,本实施例还包括:开关电源电路4;控制电路1包括:控制芯片U1;开关电源电路4的输入端与电源DC连接,开关电源电路4的输出端与分流式负载开关2的电源端连接,用于为分流式负载开关2提供电源,开关电源电路4为所选用的IC芯片典型的应用电路,本实施例中所采用的IC芯片型号为T8332AD。
在上述实施例中,控制芯片U1向第一分流式负载开关和第一分压式负载开关发出控制信号;在第一分流式负载开关获取到低电平信号时,第一负载LED1、第二负载LED2不导通;在第一分流式负载开关获取到高电平信号,且第一分压式负载开关获取到低电平信号时,第一负载LED1导通,第二负载LED2关闭;在第一分流式负载开关获取到高电平信号时,且第一分压式负载开关获取到高电平信号时,第一负载LED1、第二负载LED2导通。
在上述实施例中,控制芯片U1向第二分流式负载开关和第二分压式负载开关发出控制信号;在第二分流式负载开关获取到低电平信号时,第三负载LED3、第四负载LED4不导通;在第二分流式负载开关获取到高电平信号,且第二分压式负载开关获取到低电平信号时,第三负载LED3导通,第四负载LED4关闭;在第二分流式负载开关获取到高电平信号时,且第二分压式负载开关获取到高电平信号时,第三负载LED3、第四负载LED4导通。
在上述实施例中,如图4所示,分流式负载开关2包括:第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1、第一三极管TR1和PMOS管Q1;控制芯片U1通过第一电阻R1以及第三电阻R3接地,控制芯片U1通过第一电阻R1以及第一电容C1接地,控制芯片U1通过第一电阻R1与第一三极管TR1的基极连接,第一三极管TR1的发射极通过第四电阻R4接地,第一三极管TR1的集电极通过第二电阻R2与PMOS管Q1的漏极连接,第一三极管TR1的集电极通过正向导通的第一二极管D1与PMOS管Q1的漏极连接,第一三极管TR1的集电极与PMOS管Q1的栅极连接,PMOS管Q1的源极通过第二电容C2接地,PMOS管Q1的漏极与开关电源电路4的输出端连接,PMOS管Q1的源极与第一负载LED1的输入端连接。
进一步的,如图6所示,本实施例还包括:稳压电路5;稳压电路5的输入端与电源DC连接,稳压电路5的输出端控制芯片U1连接,用于为控制芯片U1提供电源。
进一步的,如图7所示,本实施例还包括:滤波防反接电路6,其输入端与电源连DC接,输出端与开关电源电路4的输入端、稳压电路5的输入端以及分压式负载开关3的输入端连接,电源DC通过滤波防反接电路6后给稳压电路5以及开关电源电路4提供稳定的电压,同时给分压式负载开关3提供稳定的电压。
在上述实施例中,分压式负载开关3包括:第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第二二极管TR2、第三二极管、第二三极管和NMOS管管;控制芯片U1通过第五电阻R5以及第六电阻R6接地,控制芯片U1通过第五电阻R5以及反向导通的第二二极管D2接地,控制芯片U1通过第五电阻R5以及第三电容C3接地,控制芯片U1通过第五电阻R5与第二三极管TR2的基极连接,第二三极管TR2的发射极接地,第二三极管TR2的集电极通过第八电阻R8以及第五电容C5与第二负载LED2的输入端连接,第二三极管TR2的集电极通过第八电阻R8以及第九电阻R9接地,第二三极管TR2的集电极通过第八电阻R8与反向导通的第三二极管D3连接,第二三极管TR2的集电极通过第八电阻R8以及第四电容C4接地,第二三极管TR2的集电极通过第七电阻R7与滤波防反接电路6的输出端连接,第二三极管TR2的集电极通过第八电阻R8与NMOS管管Q2的栅极连接,NMOS管管Q2的漏极与第二负载LED2的输入端连接,NMOS管管Q2的源极与第二负载LED2的输出端连接并接地。
具体的,第一负载LED1包括若干串联的发光二极管,第二负载LED2包括若干串联的发光二极管,第一负载LED1和第二负载LED2的输入端为发光二极管的阳极,第一负载LED1和第二负载LED2的输入端为发光二极管的阴极。
当控制芯片U1向第一分流式负载开关输出高电平时,经过第一分流式负载开关上第一电阻R1和第三电阻R3分压,位于第一分流式负载开关上的第一三极管TR1导通,位于第一分流式负载开关上的PMOS管Q1也导通,第一负载LED1的正极与开关电源电路的输出端连接,使得第一负载LED1和第二负载LED2导通,当控制芯片U1输出低电平时,位于第一分流式负载开关上第一三极管TR1基级没电压,位于第一分流式负载开关上的第一三极管TR1不导通,位于第一分流式负载开关上的PMOS管Q1也不导通,第一负载LED1和第二负载LED2不导通。通过控制芯片U1输出不同的占空比,可调节第一负载LED1和第二负载LED2上的总电流。同理,第二分流式负载开关的原理与上述一致,在此不再赘述。
当控制芯片U1向第一分压式负载开关输出高电平时,经过第五电阻R5和第六电阻R6分压,位于第二分压式负载开关上的第一三极管TR2导通,位于第一分压式负载开关上的NMOS管Q2的栅极被拉至地,NMOS Q2不导通,第二负载LED2没被关断,第二负载LED2正常点亮。当控制芯片U1向第一分压式负载开关输出低电平时,位于第一分压式负载开关上的第二三极管TR2基级没电压,第二三极管TR2不导通,位于第一分压式负载开关上NMOS管Q2的栅极电压未被拉低,NMOS管Q2导通,第二负载LED2被关闭。通过控制芯片U1输出不同的占空比,可调节第二负载LED2的电流。同理,第二分压式负载开关的原理与上述一致,在此不再赘述。
进一步的,第一负载LED1包括:第一远光负载,第二负载LED2包括:第二远光负载,第三负载LED3包括:第一近光负载,第四负载LED4包括:第二近光负载。第一远光负载包括有4颗LED,电流500mA,第二远光负载包括有5颗LED,电流400mA,第一近光负载包括3颗LED,电流600mA,第二近光负载包括4颗LED,电流500mA。当控制芯片的输出端口RA2输出(500/1200)%占空比时,控制芯片的输出端口RC0输出100%占空比时,就可以实现通过第一远光负载、第二远光负载的电流为500mA,再调整控制芯片的输出端口RC0的占空比为(400/500)%,就可以实现第一远光负载的电流为500mA,第二远光负载的电流为400mA。与此同时,通过控制芯片的输出端口RC1输出(600/1200)%,就可以实现通过第一近光负载、第二近光负载的电流为600mA,再调整控制芯片的输出端口RC2的占空比(500/600)%,就可以实现第一近光负载的电流为600mA,第二近光负载的电流为500mA。如此一来,仅用了一组开关电源电路,通过该分时复用方法,实现了同时驱动四路不同电流需求的负载,大大减少了电子元器件的数量,灵活运用于各种不同需求的负载,并且该分时复用方法的开关电源电路输出电流需求不会太大,有效的降低了电路的风险以及器件的成本。
在上述实施例中,稳压电路5包括:稳压芯片U1、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9;稳压芯片U1的第一端与电源DC连接,稳压芯片U1的第一端通过第六电容C6接地,稳压芯片U1的第一端通过第七电容C7接地,稳压芯片U1的第五端通过第八电容C8接地,稳压芯片U1的第五端通过第九电容C9接地,稳压芯片U1的第五端与控制芯片U1连接,稳压芯片U1的第二端、第三端、第四端接地。
在上述实施例中,滤波防反接电路6包括:第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十电阻R10、稳压二极管TVS1和第四二极管D4;电源DC通过第十电容C10、第十一电容C11接地,电源DC通过第十二电容C12、第十三电容C13接地,电源DC通过第十电阻R10接地,电源DC通过稳压二极管TVS1接地,电源DC通过正向导通的第四二极管D4与稳压芯片U1的第一端以及第五电阻R5连接,其中,第十电容C10和第十一电容C11为容值较小的电容,第十二电容C12和第十三电容C13为容值较大的电容,第十电阻R10为泄流电阻,滤波防反接电路6为后续的电路提供稳定的电源输入。
以上所述,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,故凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。