CN203135728U - 电压切换电路及开关电路 - Google Patents

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刘志成
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Abstract

本实用新型公开一种电压切换电路及开关电路，包括电流检测电路、电流比较电路、滞回比较电路、电压控制电路及电压调节电路；电流检测电路通过电流比较电路与滞回比较电路连接，滞回比较电路通过电压控制电路与电压调节电路连接，该电流比较电路比较电流检测电路的两个输出端所输出的电流的大小，向滞回比较电路输出与该电流比较结果对应的反馈电压，该滞回比较电路向电压控制电路发送与该反馈电压对应的电平信号，该电压控制电路通过电压调节电路控制电压切换电路输出与该电平信号对应的电压。本实用新型通过检测不同工作模式下的输出电流，控制高低电压的输出，实现高低两路电压切换输出，降低待机功耗，简化实现过程，降低成本。

Description

电压切换电路及开关电路
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种电压切换电路及开关电路。
背景技术
现有的AV类产品在待机模式下要求具有蓝牙、WIFI激活功能，这将导致电源的待机功耗增加，同时这类产品的功放电压一般要求比较高，如24V、33V，如果将如此高的电压直接用DC-DC（直流-直流转换器）或LDO（Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器）转为***待机电压，那么效率会变得非常低，无法满足能效标准，而解决上述问题传统的做法是输出一路低电压作为待机电压，如5V加功放电压，这样在电路设计上一般用以下两种做法：
一是变压器次级侧设有两个绕组，输出两路电压，一路输出高电压，另另一路输出低电压，这样会出现输出电压的交叉调整率变得非常差，同时功耗还是很高，也不利于功放电压的灵活调整。
二是单独设计一组待机电路，这样需要使用两个PWM（Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制）控制集成电路、两个变压器，直接导致成本上升，如应用到适配器上体积也受到限制，实现过程比较复杂。
同时，以上两种方案的输出线材引脚数要求都比较多，一般的适配器两组电压输出DC线里面需要5芯以上（其中两路电压就需要4芯，还要增加一路控制线），总体成本都偏高。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种电压切换电路及开关电路，旨在实现在高低两路电压切换输出过程中，降低待机功耗，降低成本。
为了达到上述目的，本实用新型提出一种电压切换电路，该电压切换电路包括电流检测电路、电流比较电路、滞回比较电路、电压控制电路及电压调节电路；其中：
所述电流检测电路通过所述电流比较电路与所述滞回比较电路连接，所述滞回比较电路通过所述电压控制电路与所述电压调节电路连接，该电流比较电路比较所述电流检测电路的两个输出端所输出的电流的大小，向所述滞回比较电路输出与该电流比较结果对应的反馈电压，该滞回比较电路向所述电压控制电路发送与该反馈电压对应的电平信号，该电压控制电路通过所述电压调节电路控制所述电压切换电路输出与该电平信号对应的电压。
优选地，还包括开机防冲击电路，该开机防冲击电路的一端与所述电流比较电路连接，另一端与所述滞回比较电路连接。
优选地，所述开机防冲击电路包括二极管、第一电阻和第一电容；所述第一电容的一端与所述电流比较电路连接，另一端分为两路，一路经所述第一电阻接地，另一路经所述二极管与所述滞回比较电路连接。
优选地，所述电流检测电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；所述第二电阻和所述第三电阻并联，其一公共端与所述第四电阻的一端连接，另一公共端与所述第五电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端作和所述第五电阻的另一端分别连接至所述电流比较电路。
优选地，所述电流比较电路包括第一比较器、第六电阻和第二电容；其中：
所述第一比较器的同相输入端及反相输入端均与所述电流检测电路连接，其输出端与所述滞回比较电路连接，所述第一比较器的接地端接地；所述第六电阻连接于所述第一比较器的反相输入端和输出端之间，所述第二电容与所述第六电阻并联。
优选地，所述滞回比较电路包括第二比较器、第一稳压器、第七电阻、第八电阻和第九电阻；其中：
所述第二比较器的同相输入端与所述电流比较电路连接，所述第二比较器的反相输入端经所述第七电阻分别与所述第一稳压器的控制极和阴极连接，所述第二比较器的输出端与所述电压控制电路连接，且其电源端经所述第八电阻与所述第一稳压器的阴极连接，所述第二比较器的接地端和所述第一稳压器的阳极均接地，所述第九电阻连接于所述第二比较器的同相输入端和输出端之间。
优选地，所述电压控制电路包括三极管和第十电阻；所述三极管的基极与所述滞回比较电路连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极经所述第十电阻与所述电压调节电路连接。
优选地，所述电压调节电路包括第二稳压器、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第三电容及第四电容；其中，所述第三电容与所述第十三电阻串联后与所述第四电容并联，所述第四电容的一端与所述第二稳压器的阴极连接，另一端与所述第二稳压器的控制极连接，所述第二稳压器的阳极接地；所述第十二电阻的一端与所述电压切换电路的输出端连接，另一端分为三路，一路与所述第二稳压器的控制极连接，一路与所述电压控制电路连接，一路通过所述第十一电阻接地。
优选地，所述电压切换电路还包括输入整流滤波电路、PWM控制电路、变压器和输出整流滤波电路；其中，所述输入整流滤波电路的输入端与电源输入端连接，输出端与所述PWM控制电路的输入端连接；所述PWM控制电路的输出端与所述变压器的初级绕组连接，所述变压器的辅助绕组连接所述PWM控制电路，所述变压器的次级绕组与所述输出整流滤波电路的输入端连接；所述输出整流滤波电路的输出端与所述电压调节电路的输入端连接，且与所述电流检测电路的输入端连接；所述电压调节电路与所述PWM控制电路连接。
本实用新型还提出一种开关电路，该开关电路包括电压切换电路，该电压切换电路包括电流检测电路、电流比较电路、滞回比较电路、电压控制电路及电压调节电路；其中：
所述电流检测电路通过所述电流比较电路与所述滞回比较电路连接，所述滞回比较电路通过所述电压控制电路与所述电压调节电路连接，该电流比较电路比较所述电流检测电路的两个输出端所输出的电流的大小，向所述滞回比较电路输出与该电流比较结果对应的反馈电压，该滞回比较电路向所述电压控制电路发送与该反馈电压对应的电平信号，该电压控制电路通过所述电压调节电路控制所述电压切换电路输出与该电平信号对应的电压。
本实用新型提出的电压切换电路，通过检测不同工作模式下的输出电流，控制输出高电压或者低电压，达到通过单路输出实现高低两路电压切换输出的目的，进而降低了待机功耗，简化了实现过程，降低成本。
附图说明
图1为本实用新型电压切换电路较佳实施例的原理框图；
图2为本实用新型电压切换电路较佳实施例的电路结构示意图。
本实用新型的目的、功能特点及优点的实现，将结合实施例，并参照附图作进一步说明。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提出一种电压切换电路。参照图1，图1为本实用新型电压切换电路较佳实施例的原理框图。
本实用新型实施例中，电压切换电路包括电流检测电路10、电流比较电路11、滞回比较电路12、电压控制电路13及电压调节电路14。
其中，电流检测电路10通过电流比较电路11与滞回比较电路12连接，滞回比较电路12通过电压控制电路13与电压调节电路14连接，该电流比较电路11比较电流检测电路10的两个输出端所输出的电流的大小，向滞回比较电路12输出与该电流比较结果对应的反馈电压，该滞回比较电路12向电压控制电路13发送与该反馈电压对应的电平信号，该电压控制电路13通过电压调节电路14控制电压切换电路输出与该电平信号对应的电压。
具体地，电压切换电路还包括输入整流滤波电路16、PWM控制电路17、变压器18和输出整流滤波电路19；其中，输入整流滤波电路16的输入端与电源输入端VIN连接，输出端与PWM控制电路17的输入端连接；PWM控制电路17的输出端与变压器18的初级绕组连接，变压器18的辅助绕组连接PWM控制电路17，变压器18的次级绕组与输出整流滤波电路19的输入端连接；输出整流滤波电路19的输出端与电压调节电路14的输入端连接，且与电流检测电路10的输入端连接；电压调节电路14与PWM控制电路17连接。更具体地，PWM控制电路17包括驱动IC、光耦控制模块等（图中均未示出），输出整流滤波电路19包括二极管（图中均未示出）。
在本实施例中，从电源输入端VIN输入的交流电经输入整流滤波电路16的整流滤波后变为直流电，提供电压给驱动IC供电，驱动IC启动后输出方波脉冲导通内部的MOS管，输入直流电压加在变压器18上，此时变压器18可作为一电感其电流直线上升，根据反激同名端原理，此时变压器18输出的电压不能导通输出整流滤波电路19的二极管；当驱动IC输出截止时，由于电感电流不能突变，根据同名端原理，此时变压器18输出的电压可导通输出整流滤波电路19的二极管，根据电压之比等于绕组匝数之比关系，变压器18的与PWM控制电路连接的一端的绕组也将输出电压，此电压将为驱动IC供电，同时光耦控制模块实时检测输出电压的高低并及时调整驱动IC内部的MOS管导通时间，从而稳定输出电压，变压器18的次级绕组上产生感应电压经输出整流滤波电路19的整流滤波后输出直流电压，电流检测电路10检测该输出电压的电流，并在两个输出端之间产生电压降，该电压降经电流比较电路11比较放大后输出反馈电压至滞回比较电路12，该反馈电压与滞回比较电路12中的基准电压比较后输出电平信号至电压控制电路13，该电压控制电路13根据电平信号的状态控制电压调节电路14，电压调节电路14根据分压电阻的不同产生的电流与内部基准电压比较产生控制电流，此电流的大小将控制驱动 IC内部的MOS管导通时间，从而实现不同电压的输出切换。
结合图1和图2，其中图2为本实用新型电压切换电路较佳实施例的电路结构示意图。
本实施例中，电压切换电路还包括开机防冲击电路15，该开机防冲击电路15的一端与电流比较电路11连接，开机防冲击电路15的另一端与滞回比较电路12连接。开机防冲击电路15避免了在***开机瞬间，电压切换电路输出端的负载电解电容引起的电流过冲而致滞回比较电路12误操作的问题。
具体地，开机防冲击电路15包括二极管D1、第一电阻R1和第一电容C1；第一电容C1的一端与输出整流滤波电路19的输出端连接，第一电容C1的另一端分为两路，一路经第一电阻R1接地，另一路经二极管D1与滞回比较电路12连接。
具体地，电流检测电路10包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5；第二电阻R2和第三电阻R3并联，第二电阻R2和第三电阻R3并联的一公共端与第四电阻R4的一端连接，第二电阻R2和第三电阻R3并联的另一公共端与第五电阻R5的一端连接，第四电阻R4的另一端作和第五电阻R5的另一端分别连接至电流比较电路11。
在本实施例中，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5均为精密电阻，确保对输出电流进行准确的检测。
具体地，电流比较电路11包括第一比较器U1、第六电阻R6和第二电容C2。
其中，第一比较器U1的同相输入端及反相输入端均与电流检测电路10连接，即第一比较器U1的同相输入端与第四电阻R4连接，第一比较器U1的反相输入端与第五电阻R5连接，如图2所示，电流检测电路10和电流比较电路11中，网络标号A+表示第一比较器U1的同相输入端与第四电阻R4连接，网络标号A-表示第一比较器U1的反相输入端与第五电阻R5连接，第一比较器U1的输出端与滞回比较电路12连接，第一比较器U1的接地端接地；第六电阻R6连接于第一比较器U1的反相输入端和第一比较器U1的输出端之间，第二电容C2与第六电阻R6并联。在本实施例中，第六电阻R6和第二电容C2构成第一比较器U1的负反馈回路。
具体地，滞回比较电路12包括第二比较器U2、第一稳压器U3、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9。
其中，第二比较器U2的同相输入端连接至电流比较电路11，即第二比较器U2的同相输入端与第一比较器U1的输出端连接，第二比较器U2的反相输入端与二极管D1的阴极连接，如图2所示，滞回比较电路12和开机防冲击电路15中，网络标号B表示第二比较器U2的反相输入端与二极管D1的阴极连接，且第二比较器U2的反相输入端经第七电阻R7分别与第一稳压器U3的控制极和第一稳压器U3的阴极连接，第二比较器U2的输出端与输出电压控制电路13连接，第二比较器U2的电源端与输出整流滤波电路19的输出端连接，且第二比较器U2的电源端经第八电阻R8与第一稳压器U3的阴极连接，第二比较器U2的接地端和第一稳压器U3的阳极均接地，第九电阻R9连接于第二比较器U2的同相输入端和输出端之间。
在本实施例中，电流比较电路11、滞回比较电路12和输出整流滤波电路19中的网络标号Vo，表示输出电压，也表示电压切换电路输出的电压为电流比较电路11中的第一比较器U1和滞回比较电路12中的第二比较器U2提供工作电压。
具体地，电压控制电路13包括三极管Q1和第十电阻R10；三极管Q1的基极连接至滞回比较电路12，即三极管Q1的基极与第二比较器U2的输出端连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极集电极经第十电阻R10与电压调节电路14连接。在本实施例中，三极管Q1为NPN三极管。
具体地，电压调节电路14包括第二稳压器U4、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第三电容C3和第四电容C4。
其中，第三电容C3与第十三电阻R13串联后与第四电容C4并联，第四电容C4的一端与第二稳压器U4的阴极连接，第四电容C4的另一端与第二稳压器U4的控制极连接，第二稳压器U4的阳极接地；第十二电阻R12的一端与电压切换电路的输出端连接，第十二电阻R12的另一端分为三路，一路与第二稳压器U4的控制极连接，一路与电压控制电路13连接，一路通过第十一电阻R11接地。在本实施例中，第十一电阻R11和第十二电阻R12为输出电压的取样电阻，对输出电压进行取样。
本实用新型电压切换电路中，变压器18内部的绕组匝比按照最大输出电压关系设计，下面分别对***在待机、正常工作和再次待机三种不同模式下的工作原理进行具体描述：
电源输入的交流电经输入整流滤波电路16的整流滤波后变为直流电，输入到变压器18的初级绕组，在变压器18的次级绕组上产生感应电压，该感应电压经输出整流滤波电路19的整流滤波后输出直流的输出电压，电流检测电路10检测该与输出电压对应的电流，输出电流分别经过电流检测电路10中的第二电阻R2和第三电阻R3，第四电阻R4和第五电阻R5分别检测第二电阻R2和第三电阻R3并联回路两端的电流，在第二电阻R2和第三电阻R3并联回路两端产生电压降，即在第四电阻R4上产生的电压和第五电阻R5上产生的电压有差异，在第四电阻R4上产生的电压输出至第一比较器U1的同相输入端，在第五电阻R5上产生的电压输出至第一比较器U1的反相输入端。
本实施例设定输出电流在小于0.5A时，第一比较器U1由于同相电压低于反相电压，输出低电平，输出的电压小于2.5V，滞回比较电路12中由第一稳压器U3内部产生的2.5V基准电压加在第二比较器U2的反相输入端，作为第二比较器U2的基准电压。
***在待机时，输出电流小于0.5A，第一比较器U1输出的电压小于2.5V，加在第二比较器U2的同相输入端，使得第二比较器U2的同相输入端的电压小于其反相输入端的电压，第二比较器U2输出低电平信号，电压控制电路13不工作，由于第十一电阻R11和第十二电阻R12的分压作用，对输出电压进行取样，此时第十一电阻R11和第十二电阻R12为设定的5V电压取样，此时根据电阻分压关系，Vo=(R12/R11+1)*2.5（式中，R11表示第十一电阻R11的阻值，R12表示第十二电阻R12的阻值，Vo表示输出电压），输出电压为5V。
***在正常工作时，输出电流增大，增加到大于设定的值0.5A，输出电流在第四电阻R4上产生的电压大于在第五电阻R5上产生的电压，即第一比较器U1的同相输入端的电压大于第一比较器U1的反相输入端的电压，此时第一比较器U1输出高电平信号，并且随着输出电流的增大，第一比较器U1输出的电压越高，第一比较器U1输出的电压大于2.5V，此电压加在第二比较器U2的同相输入端，与第二比较器U2的反相输入端的基准电压2.5V比较，由于第二比较器U2的同相输入端电压大于反相输入端电压，因此第二比较器U2输出的电压为高电平，此电压加在三极管Q1的基极，三极管Q1饱和导通，电压控制电路13正常工作，使得第十电阻R10接地，因而第十电阻R10和第十一电阻R11并联接地，在本实施例中，由于第十电阻R10和第十一电阻R11并联总电阻变小，此时根据输出电压关系Vo=[R12/(R11/R10)+1]*2.5（式中，R10表示第十电阻R10的阻值，R11表示第十一电阻R11的阻值，R12表示第十二电阻R12的阻值，Vo表示输出电压），输出电压切换为24V。
当***再次待机时，输出电流变为小于0.5A，第一比较器U1输出的电压小于2.5V，加在第二比较器U2的同相输入端，与第二比较器U2的反相输入端的基准电压2.5V比较，第二比较器U2输出低电平信号，三极管Q1的基极电压不足而截止，电压控制电路13不工作，第十一电阻R11和第十二电阻R12分压后再次进入设定的5V电压取样，使得输出电压切换为5V。
本实用新型的电压切换电路，通过检测不同工作模式下的输出电流，控制输出高电压或者低电压，达到通过单路输出实现高低两路电压切换输出的目的，实现***自动识别功能，输出电压自动切换功能，进而降低了待机功耗，简化了实现过程，降低成本。
本实用新型还提供一种开关电路，该开关电路包括电压切换电路，此实施例中，所述电压切换电路可用于为开关电路提供电源，该电压切换电路的电路结构、工作原理以及该电压切换电路的所带来的技术效果也与上述实施例的一致，此处均不再赘述。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电压切换电路，其特征在于，包括电流检测电路、电流比较电路、滞回比较电路、电压控制电路及电压调节电路；其中：
所述电流检测电路通过所述电流比较电路与所述滞回比较电路连接，所述滞回比较电路通过所述电压控制电路与所述电压调节电路连接，该电流比较电路比较所述电流检测电路的两个输出端所输出的电流的大小，向所述滞回比较电路输出与该电流比较结果对应的反馈电压，该滞回比较电路向所述电压控制电路发送与该反馈电压对应的电平信号，该电压控制电路通过所述电压调节电路控制所述电压切换电路输出与该电平信号对应的电压。
2.如权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，还包括开机防冲击电路，该开机防冲击电路的一端与所述电流比较电路连接，另一端与所述滞回比较电路连接。
3.如权利要求2所述的电压切换电路，其特征在于，所述开机防冲击电路包括二极管、第一电阻和第一电容；所述第一电容的一端与所述电流比较电路连接，另一端分为两路，一路经所述第一电阻接地，另一路经所述二极管与所述滞回比较电路连接。
4.如权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，所述电流检测电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；所述第二电阻和所述第三电阻并联，其一公共端与所述第四电阻的一端连接，另一公共端与所述第五电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端作和所述第五电阻的另一端分别连接至所述电流比较电路。
5.如权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，所述电流比较电路包括第一比较器、第六电阻和第二电容；其中：
所述第一比较器的同相输入端及反相输入端均与所述电流检测电路连接，其输出端与所述滞回比较电路连接，所述第一比较器的接地端接地；所述第六电阻连接于所述第一比较器的反相输入端和输出端之间，所述第二电容与所述第六电阻并联。
6.如权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，所述滞回比较电路包括第二比较器、第一稳压器、第七电阻、第八电阻和第九电阻；其中：
所述第二比较器的同相输入端与所述电流比较电路连接，所述第二比较器的反相输入端经所述第七电阻分别与所述第一稳压器的控制极和阴极连接，所述第二比较器的输出端与所述电压控制电路连接，且其电源端经所述第八电阻与所述第一稳压器的阴极连接，所述第二比较器的接地端和所述第一稳压器的阳极均接地，所述第九电阻连接于所述第二比较器的同相输入端和输出端之间。
7.如权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，所述电压控制电路包括三极管和第十电阻；所述三极管的基极与所述滞回比较电路连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极经所述第十电阻与所述电压调节电路连接。
8.如权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，所述电压调节电路包括第二稳压器、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第三电容及第四电容；其中，所述第三电容与所述第十三电阻串联后与所述第四电容并联，所述第四电容的一端与所述第二稳压器的阴极连接，另一端与所述第二稳压器的控制极连接，所述第二稳压器的阳极接地；所述第十二电阻的一端与所述电压切换电路的输出端连接，另一端分为三路，一路与所述第二稳压器的控制极连接，一路与所述电压控制电路连接，一路通过所述第十一电阻接地。
9.如权利要求1所述的电压切换电路，其特征在于，所述电压切换电路还包括输入整流滤波电路、PWM控制电路、变压器和输出整流滤波电路；其中，所述输入整流滤波电路的输入端与电源输入端连接，输出端与所述PWM控制电路的输入端连接；所述PWM控制电路的输出端与所述变压器的初级绕组连接，所述变压器的辅助绕组连接所述PWM控制电路，所述变压器的次级绕组与所述输出整流滤波电路的输入端连接；所述输出整流滤波电路的输出端与所述电压调节电路的输入端连接，且与所述电流检测电路的输入端连接；所述电压调节电路与所述PWM控制电路连接。
10.一种开关电路，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的电压切换电路。
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