CN115664184B - 一种芯片的解锁及供电*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芯片的解锁及供电***，属于供电技术领域，该芯片的解锁及供电***，包括外接DC电源和MCU；P&N‑MOS开关电路和P‑MOS开关电路；5V降压模块和3.3V降压模块，用于将所述外接DC电源的高压电源分别转化成对应的5V和3.3V的输出电压；所述外接DC电源的输出电流分别流入所述P&N‑MOS开关电路和所述3.3V降压模块的内部。通过利用MCU微控制处理器来输出控制信号，以此确定最终的输出电压为5V或者是3.3V，接通外接DC电源，当P&N‑MOS开关电路打开，电流通过5V降压模块最后输出5V电压，当P‑MOS开关电路打开，电流通过3.3V降压模块最后输出3.3V的电压，保证输出的电压均为5V或者3.3V的可调范围，以此减少误操作或者其他原因导致的电压过高，影响后续的芯片的正常使用的问题。
Description
技术领域
本发明属于供电技术领域，具体涉及一种芯片的解锁及供电***。
背景技术
专利号为CN 201820085996.4的中国专利公开一种输出电压可调的供电电路，其作用可以做到主控在不同的性能下，调制出对应的电压值对控制整机的功耗和温度会有很大的帮助，它可以实现对大部分芯片以及芯片应用***的供电。
大多数的芯片以及芯片医用***中的电源供应同时要求两种不同的电源电压的灵活切换，同时还要能够保证后端连接的芯片以及芯片应用***的安全，上述专利只能调控到合适的电压值范围，但是对后续的芯片具体的电压供应仍然存在一定为危险，容易因为过压而导致芯片的损坏，以及后续整个芯片应用***的难以运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种芯片的解锁及供电***，以解决上述背景技术中提出现有的一种芯片的解锁及供电***在使用过程中，由于CN 201820085996.4的中国专利只能调控到合适的电压值范围，但是对后续的芯片具体的电压供应仍然存在一定为危险，从而容易因为过压而导致芯片的损坏，以及后续整个芯片应用***的难以运行的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种芯片的解锁及供电***，包括外接DC电源和MCU；
P&N-MOS开关电路和P-MOS开关电路；
5V降压模块和3.3V降压模块，用于将所述外接DC电源的高压电源分别转化成对应的5V和3.3V的输出电压；
所述外接DC电源的输出电流分别流入所述P&N-MOS开关电路和所述3.3V降压模块的内部，电流通过所述P&N-MOS开关电路进入所述5V降压模块变成5V电压输出，电流进入所述3.3V降压模块变成3.3V电压，通过所述P-MOS开关电路（4）输出，输出的5V和3.3V电压为使用芯片进行供电；
所述MCU通过I/O单导线连接所述P&N-MOS开关电路和所述P-MOS开关电路，并控制启动和关闭；
15V过压报警模块，所述外接DC电源的输出电流通过所述15V过压报警模块再流通进入所述P&N-MOS开关电路的内部。
优选的，所述15V过压报警模块包括Zener1-15、P-MOSQ4管、VD和蜂鸣器；
所述Zener1-15检测输入的电压并限压输出15V，所述P-MOSQ4管导通，电流通过所述VD和所述蜂鸣器形成通路，使得所述VD工作发光，所述蜂鸣器工作产生报警。
优选的，所述15V过压报警模块包括Zener2-12检测输入的电压并稳压输出12V。
优选的，所述P&N-MOS开关电路包括P-MOSQ1管和N-MOSQ3管，所述MCU的控制信号传输至所述N-MOSQ3管。
优选的，所述P-MOS开关电路包括P-MOSQ2管和Zener-51，所述MCU的控制信号传输至所述P-MOSQ2管，所述Zener-51钳位所述P-MOSQ2管41的S端为5.1V。
优选的，所述外接DC电源的输出电流错开输入所述P&N-MOS开关电路和所述P-MOS开关电路。
优选的，所述MCU能够产生任意的5V和3.3V的电源输入编码。
优选的，所述5V降压模块和3.3V降压模块均采用双大功率LDO并联模式。
优选的，所述15V过压报警模块包括两个保护电阻，分别与所述蜂鸣器和所述VD串联连接。
优选的，所述MCU通过I/O信号或者简单高低信号达到控制3.3V及5V的电源供应。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过利用MCU微控制处理器来输出控制信号，以此确定最终的输出电压为5V或者是3.3V，接通外接DC电源，当P&N-MOS开关电路打开，电流通过5V降压模块最后输出5V电压，当P-MOS开关电路打开，电流通过3.3V降压模块最后输出3.3V的电压，保证输出的电压均为5V或者3.3V的可调范围，以此减少误操作或者其他原因导致的电压过高，影响后续的芯片的正常使用的问题。
2、通过设置15V过压报警模块，当外接DC电源供电电源超过15V时，Zener1-15就会对电路的电流进行限压，通过VD发光二极管的发光以及蜂鸣器的鸣叫提醒，告知使用人员目前的输入电压过高，以此减少损失，同时在外界电源正常电压范围的情况下，Zener1-15将不工作，不会对电路产生影响，同时通过增加限压稳压二极管Zener2-12用于保护其中的P-MOSQ4管不至于在过压时损坏，与此同时，Zener2-12能够限制通过的高压将会抬高P&N-MOS开关电路的S极（源极）电压至12V，使得P&N-MOS开关电路处于关闭状态，从而使得外界电源无法进入下一级乃至芯片及应用***，以此保证电压过高，该供电装置也不会受到损坏。
3、此发明***还可以提供在电源端产生动态5V到3.3V的编码，实际通过微处理器MCU的控制信号SW_CONTROL可以产生任意的（5V，3.3V）电源输入编码，该编码对于其后端芯片及芯片应用***的识别编码通讯非常有用。
4、通过设置Zener-5142，限压稳压二极管Zener-5142用于保护其中的P-MOSQ2管41不至于在过压时损坏，一旦3.3V降压模块6短路失效时通过的高压不至于使得P-MOSQ2管41的Vds升高到损伤的电平，同时也不至于将高压输入于后端的芯片及芯片应用***。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的电路原理图。
图中：1、外接DC电源；2、MCU；3、P&N-MOS开关电路；31、P-MOSQ1管；32、N-MOSQ3管；4、P-MOS开关电路；41、P-MOSQ2管；42、Zener-51；5、5V降压模块；6、3.3V降压模块；7、15V过压报警模块；71、Zener1-15；72、P-MOSQ4管；73、VD；74、蜂鸣器；75、Zener2-12；76、保护电阻。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种芯片的解锁及供电***，包括外接DC电源1和MCU2；
P&N-MOS开关电路3和P-MOS开关电路4；
5V降压模块5和3.3V降压模块6，用于将所述外接DC电源1的高压电源分别转化成对应的5V和3.3V的输出电压；
所述外接DC电源1的输出电流分别流入所述P&N-MOS开关电路3和所述3.3V降压模块6的内部，电流通过所述P&N-MOS开关电路3进入所述5V降压模块5变成5V电压输出，电流进入所述3.3V降压模块6变成3.3V电压，通过P-MOS开关电路4输出，输出的5V和3.3V电压为使用芯片进行供电；
所述MCU2通过I/O单导线连接所述P&N-MOS开关电路3和所述P-MOS开关电路4，并控制启动和关闭；
15V过压报警模块7，所述外接DC电源1的输出电流通过所述15V过压报警模块7再流通进入所述P&N-MOS开关电路3的内部。
本实施方案中，利用MCU2微控制处理器来输出控制信号，以此确定最终的输出电压为5V或者是3.3V，接通外接DC电源1，当P&N-MOS开关电路3打开，电流通过5V降压模块5最后输出5V电压，当P-MOS开关电路4打开，电流通过3.3V降压模块6最后输出3.3V的电压，若输出电压过大，则会经过15V过压报警模块7进行过压报警，同时利用P&N-MOS开关电路3切断内部的电路供电，报警***在外界电压恢复正常后会自动退出保护从而时供电恢复正常。
具体的，所述15V过压报警模块7包括Zener1-1571、P-MOSQ4管72、VD73和蜂鸣器74；
所述Zener1-1571检测输入的电压并限压输出15V，所述P-MOSQ4管72导通，电流通过所述VD73和所述蜂鸣器74形成通路，使得所述VD73工作发光，所述蜂鸣器74工作产生报警。
本实施例中，当外接DC电源1供电电源超过15V时，Zener1-1571就会对电路的电流进行限压，通过VD73发光二极管的发光以及蜂鸣器74的鸣叫提醒，告知使用人员目前的输入电压过高，以此减少损失，同时在外界电源正常电压范围的情况下，Zener1-1571将不工作，不会对电路产生影响。
具体的，所述15V过压报警模块7包括Zener2-1275检测输入的电压并稳压输出12V。
本实施例中，通过增加限压稳压二极管Zener2-1275用于保护其中的P-MOSQ4管72不至于在过压时损坏，与此同时，Zener2-1275能够限制通过的高压将会抬高P&N-MOS开关电路3的S极（源极）电压至12V，使得P&N-MOS开关电路3处于关闭状态，从而使得外界电源无法进入下一级乃至芯片及应用***。
具体的，所述P&N-MOS开关电路3包括P-MOSQ1管31和N-MOSQ3管32，所述MCU2的控制信号传输至所述N-MOSQ3管32。
本实施例中，P&N-MOS开关电路3的S极（源极）电压至12V，P-MOSQ1管31和N-MOSQ3管32的联动，使得开关无论微处理器MCU2的控制信号SW_CONTROL在任何电平（一般都在5V以内）都会处于关闭状态，以此保证设备的正常运行。
具体的，所述P-MOS开关电路4包括P-MOSQ2管41和Zener-5142，所述MCU2的控制信号传输至所述P-MOSQ2管41，所述Zener-5142钳位所述P-MOSQ2管41的S端为5.1V。
本实施例中，采用了限压稳压二极管Zener-5142用于保护其中的P-MOSQ2管41不至于在过压时损坏，一旦3.3V降压模块6短路失效时通过的高压不至于使得P-MOSQ2管41的Vds升高到损伤的电平，同时也不至于将高压输入于后端的芯片及芯片应用***。
具体的，所述外接DC电源1的输出电流错开输入所述P&N-MOS开关电路3和所述P-MOS开关电路4。
本实施例中，P-MOS开关电路4放在3.3V降压模块6后面效率相对较高，同时也可以隔离5V电路和3.3V电路。
具体的，所述MCU2能够产生任意的5V和3.3V的电源输入编码。
本实施例中，产生的编码有利于其后端芯片及芯片应用***的识别编码通讯。
具体的，所述5V降压模块5和3.3V降压模块6均采用双大功率LDO并联模式。
本实施例中，加倍提高其转换功率以实现提供较大功率给后端芯片及芯片应用***的电源负载能力。
具体的，所述15V过压报警模块7包括两个保护电阻76，分别与所述蜂鸣器74和所述VD73串联连接。
本实施例中，通过两个保护电阻76进行串联分压保护，防止蜂鸣器74和VD73的损坏。
具体的，所述MCU2通过I/O信号或者简单高低信号达到控制3.3V及5V的电源供应。
本实施例中，当控制信号为高电平时，P&N-MOS开关电路3闭合，可以实现5V的降压，当控制信号为低电平时，P-MOS开关电路4闭合，可以实现3.3V的降压。
本发明的工作原理及使用流程：利用MCU2微控制处理器来输出控制信号，当控制信号为高电平时，P&N-MOS开关电路3闭合，可以实现5V的降压，当控制信号为低电平时，P-MOS开关电路4闭合，可以实现3.3V的降压，若外接DC电源1供电电源超过15V时，Zener1-1571就会对电路的电流进行限压，通过VD73发光二极管的发光以及蜂鸣器74的鸣叫提醒，告知使用人员目前的输入电压过高，以此减少损失，同时在外界电源正常电压范围的情况下，Zener1-1571将不工作，不会对电路产生影响同时利用P&N-MOS开关电路3切断内部的电路供电，报警***在外界电压恢复正常后会自动退出保护从而时供电恢复正常。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种芯片的解锁及供电***，其特征在于：包括
外接DC电源（1）和MCU（2）；
P&N-MOS开关电路（3）和P-MOS开关电路（4）；
5V降压模块（5）和3.3V降压模块（6），用于将所述外接DC电源（1）的高压电源分别转化成对应的5V和3.3V的输出电压；
所述外接DC电源（1）的输出电流分别流入所述P&N-MOS开关电路（3）和所述3.3V降压模块（6）的内部，电流通过所述P&N-MOS开关电路（3）进入所述5V降压模块（5）变成5V电压输出，电流进入所述3.3V降压模块（6）变成3.3V电压，通过所述P-MOS开关电路（4）输出，输出的5V和3.3V电压为使用芯片进行供电；
所述MCU（2）通过I/O单导线连接所述P&N-MOS开关电路（3）和所述P-MOS开关电路（4），并控制启动和关闭；
15V过压报警模块（7），所述外接DC电源（1）的输入电流通过所述15V过压报警模块（7）再流通进入所述P&N-MOS开关电路（3）的内部；
所述P&N-MOS开关电路（3）包括P-MOSQ1管（31）和N-MOSQ3管（32），所述MCU（2）的控制信号传输至所述N-MOSQ3管（32）；
所述P-MOS开关电路（4）包括P-MOSQ2管（41）和Zener-51（42），所述MCU（2）的控制信号传输至所述P-MOSQ2管（41），所述Zener-51（42）钳位所述P-MOSQ2管（41）的S端为5.1V。
2.根据权利要求1所述的一种芯片的解锁及供电***，其特征在于：所述15V过压报警模块（7）包括Zener1-15（71）、P-MOSQ4管（72）、VD（73）和蜂鸣器（74）；
所述Zener1-15（71）检测输入的电压并限压输出15V，所述P-MOSQ4管（72）导通，电流通过所述VD（73）和所述蜂鸣器（74）形成通路，使得所述VD（73）工作发光，所述蜂鸣器（74）工作产生报警。
3.根据权利要求2所述的一种芯片的解锁及供电***，其特征在于：所述15V过压报警模块（7）包括Zener2-12（75）检测输入的电压并稳压输出12V。
4.根据权利要求1所述的一种芯片的解锁及供电***，其特征在于：所述外接DC电源（1）的输出电流错开输入所述P&N-MOS开关电路（3）和所述P-MOS开关电路（4）。
5.根据权利要求1所述的一种芯片的解锁及供电***，其特征在于：所述MCU（2）能够产生任意的5V和3.3V的电源输入编码。
6.根据权利要求1所述的一种芯片的解锁及供电***，其特征在于：所述5V降压模块（5）和3.3V降压模块（6）均采用双大功率LDO并联模式。
7.根据权利要求3所述的一种芯片的解锁及供电***，其特征在于：所述15V过压报警模块（7）包括两个保护电阻（76），分别与所述蜂鸣器（74）和所述VD（73）串联连接。
8.根据权利要求1所述的一种芯片的解锁及供电***，其特征在于：所述MCU（2）通过I/O信号或者简单高低信号达到控制3.3V及5V的电源供应。
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