CN216531274U

CN216531274U - 一种电子开关电路及电子设备

Info

Publication number: CN216531274U
Application number: CN202122617084.1U
Authority: CN
Inventors: 赵魁; 刘宜龙
Original assignee: Lenovo Beijing Information Technology Ltd
Current assignee: Lenovo Beijing Information Technology Ltd
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2022-05-13
Anticipated expiration: 2031-10-28

Abstract

本实用新型公开了一种电子开关电路及电子设备，在控制管脚和第一用电元件之间设置第一开关管，在控制管脚和第二用电元件之间设置第二开关管，充分利用开关管的特性，实现在所述控制管脚输出低电平的情况下，所述第一开关管导通，所述第一用电元件通路；在所述控制管脚输出高电平的情况下，所述第二开关管导通，所述第二用电元件断路；在所述控制管脚为高阻状态的情况下，所述第一开关管和第二开关管均关断，所述第一用电元件和第二用电元件均断路。由此，利用一个控制管脚即可同时控制两个用电元件的通断，对于用电元件较多的情况下，有效降低控制管脚的数量，显著降低电子设备的控制模块的尺寸，进一步降低硬件成本和控制模块PCB布线难度。

Description

一种电子开关电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电子开关电路及电子设备。

背景技术

指示灯在电力电子产品中的应用非常广泛，但是，现有的通用设计里，主要采用每个指示灯对应使用控制器的一个管脚来控制指示灯的亮灭。因此，当控制器所需要支持的硬盘数量较多时，所需要的控制管脚也相应增多。较多数量的管脚需求，就选择更大尺寸的控制器，或者使用IO扩展芯片等作为解决方案，均会增加控制器的硬件成本，并增加控制器中主控板的PCB布线难度。

发明内容

本实用新型实施例为了解决提供一种电子开关电路及电子设备。

根据本实用新型第一方面，提供了一种电子开关电路，所述电子开关电路包括：第一开关管，所述第一开关管连接于控制管脚和第一用电元件之间，所述第一开关管的栅极与偏压支电路的电压偏置点连接；所述第一用电元件的一端与所述第一开关管连接，另一端与供电电源端连接；第二开关管，所述第二开关管连接于所述控制管脚和第二用电元件之间，所述第二开关管的栅极与所述第一开关管的源极连接并与所述控制管脚连接；所述第二用电元件的一端与所述第二开关管连接，另一端与供电电源端连接。

根据本实用新型一实施方式，在所述控制管脚输出低电平的情况下，所述第一开关管导通，所述第一用电元件通路；在所述控制管脚输出高电平的情况下，所述第二开关管导通，所述第二用电元件断路；在所述控制管脚为高阻状态的情况下，所述第一开关管和第二开关管均关断，所述第一用电元件和第二用电元件均断路。

根据本实用新型一实施方式，所述偏压支电路包括：串联连接的第一偏压电阻和第二偏压电阻；所述第一偏压电阻的一端与供电电源端连接，另一端与所述第二偏压电阻连接；所述第二偏压电阻的一端与所述第一偏压电阻连接，另一端接地；所述第一偏压电阻和所述第二偏压电阻之间的连接点形成所述电压偏置点。

根据本实用新型一实施方式，所述第一偏压电阻的与所述第二偏压电阻的电阻值比值为1:3。

根据本实用新型一实施方式，所述电子开关电路还包括：第一限流支路，包括：第一限流电阻，所述第一限流电阻的一端与供电电源端连接，另一端与所述第一用电元件连接；第二限流支路，包括：第二限流电阻，所述第二限流电阻的一端与供电电源端连接，另一端与所述第二用电元件连接。

根据本实用新型一实施方式，所述第一开关管为NMOS场效应管；和/或所述第二开关管为NMOS场效应管。

根据本实用新型一实施方式，所述NMOS场效应管的导通电压为1.9V。

根据本实用新型一实施方式，所述供电电源端的电压为3.3V。

根据本实用新型一实施方式，所述第一用电元件为第一指示灯；和/或所述第二用电元件为第二指示灯。

根据本实用新型第二方面，还提供一种电子设备，所述电子设备包括上述电子开关电路。

本实用新型实施例电子开关电路及电子设备，在控制管脚和第一用电元件之间设置第一开关管，在控制管脚和第二用电元件之间设置第二开关管，充分利用开关管的特性，实现在所述控制管脚输出低电平的情况下，所述第一开关管导通，所述第一用电元件通路；在所述控制管脚输出高电平的情况下，所述第二开关管导通，所述第二用电元件断路；在所述控制管脚为高阻状态的情况下，所述第一开关管和第二开关管均关断，所述第一用电元件和第二用电元件均断路。由此，利用一个控制管脚即可同时控制两个用电元件的通断，对于用电元件较多的情况下，有效降低控制管脚的数量，显著降低电子设备的控制模块的尺寸，进一步降低硬件成本和控制模块PCB布线难度。

需要理解的是，本实用新型的教导并不需要实现上面所述的全部有益效果，而是特定的技术方案可以实现特定的技术效果，并且本实用新型的其他实施方式还能够实现上面未提到的有益效果。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，其中：

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1示出了本实用新型实施例电子开关电路的原理示意图；

图2示出了本实用新型实施例电子开关电路的输出低电平的状态下的原理示意图；

图3示出了本实用新型实施例电子开关电路的输出高电平的状态下的原理示意图；

图4示出了本实用新型实施例电子开关电路的输出高阻的状态下的原理示意图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本实用新型的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本实用新型，而并非以任何方式限制本实用新型的范围。相反，提供这些实施方式是为使本实用新型更加透彻和完整，并能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进一步详细阐述。

图1示出了本实用新型实施例电子开关电路的原理示意图。

参考图1，本实用新型电子开关电路至少包括第一开关管Q1和第二开关管Q2。第一开关管Q1连接于控制管脚CTRL和第一用电元件D1之间，第一开关管Q1的栅极G_Q1与偏压支电路P的电压偏置点PD连接。第一用电元件D1的一端与第一开关管Q1连接，另一端与供电电源端U连接。第二开关管Q2连接于控制管脚CTRL和第二用电元件D2之间，第二开关管Q2的栅极G_Q2与第一开关管Q1的源极S_Q1连接并与控制管脚CTRL连接。第二用电元件D2的一端与第二开关管Q2的漏极D_Q2连接，另一端与供电电源端U连接。其中，第一开关管Q1的漏极D_Q1与第一用电元件D1连接，第一开关管Q1的源极S_Q1与控制管脚CTRL连接。

在本实用新型一实施方式中，在控制管脚CTRL输出低电平的情况下，第一开关管Q1导通，第一用电元件D1通路。在控制管脚CTRL输出高电平的情况下，第二开关管Q2导通，第二用电元件D2断路。在控制管脚CTRL为高阻状态的情况下，第一开关管Q1和第二开关管Q2均关断，第一用电元件D1和第二用电元件D2均断路。

在本实用新型一实施方式中，第一开关管Q1为NMOS场效应管，第二开关管Q2为NMOS场效应管。

在本实用新型一实施方式中，第一用电元件D1为第一指示灯，第二用电元件D2为第二指示灯。

需要说明的是，图1中的其他元件是本实用新型的优选实施例中所包括的元件，这里仅是示例性说明，并不用于对本实用新型的方案形成限制。

在本实用新型一实施方式中，偏压支电路P包括串联连接的第一偏压电阻R1和第二偏压电阻R2。第一偏压电阻R1的一端与供电电源端U连接，另一端与第二偏压电阻R2连接。第二偏压电阻R2的一端与第一偏压电阻R1连接，另一端接地。第一偏压电阻R1和第二偏压电阻R2之间的连接点形成电压偏置点PD。

在本实用新型一实施方式中，第一偏压电阻R1的与第二偏压电阻R2的电阻值比值为1:3。

在本实用新型一实施方式中，电子开关电路还包括第一限流支路X1和第二限流支路X2。第一限流支路X1包括第一限流电阻R3，第一限流电阻R3的一端与供电电源端U连接，另一端与第一用电元件D1连接。第二限流支路X2包括第二限流电阻R4，第二限流电阻R4的一端与供电电源端U连接，另一端与第二用电元件D2连接。

在本实用新型一实施方式中，NMOS场效应管的导通电压为1.9V。

在本实用新型一实施方式中，供电电源端U的电压为3.3V。

举例说明，以服务器的背板中硬盘使用的三种颜色的状态指示灯作为用电元件为例。三种颜色的指示灯包括绿色、黄色、蓝色，其中，黄色指示灯也可以使用红色指示灯代替。绿色指示灯需要独立工作，因此必须要有一个单独控制管脚。而黄色指示灯与蓝色指示灯不需要同时点亮，只会出现以下三种场景：(1)蓝色亮，黄色灭；(2)黄色亮，蓝色灭；(3)黄色和蓝色均灭。通常服务器的控制器的管脚输出有三个状态：高、低、高阻，例如：控制器为以可编程逻辑器件CPLD。因此，在本实用新型的方案中，利用CPLD的一个控制管脚控制蓝色和黄色指示灯的亮和灭。

需要说明的是，这里以电子开关电路对两个指示灯的亮和灭的控制为例对方案进行详细描述，仅仅是本实用新型的示例性说明，实际应用过程中，用电元件也可以是其他适用的用电元件，例如：风扇、电机等。

以下结合图2-图4，对本实用新型实施例电子开关电路的具体实施方式进一步说明。

在以下图2-图4中，选用开启电压Vth为1.9V的NMOS场效应管，即V_TH1＝V_TH2＝1.9V。当V_GS1>V_TH1时，Q1导通，有电流由Q1的漏极流经源极，相应的第一指示灯D1点亮。当V_GS2>V_TH2时，Q2导通，有电流由Q2的漏极流经源极，相应的第二指示灯D2点亮。其中，偏压电路P的第一偏压电阻R1选用阻值为10kΩ的电阻，第二偏压电阻选用阻值为30kΩ的电阻。供电电源端U的电压为3.3V，以3V3示出。第一限流支路X1的第一限流电阻R3和第二限流支路X2的第二限流电阻R4均选用阻值为160Ω的电阻，以160R示出。第一用电元件D1为蓝色指示灯，第二用电元件D2为黄色指示灯。

图2示出了本实用新型实施例电子开关电路的输出低电平的状态下的原理示意图。

参考图2，控制管脚CTRL的输出为低电平，Q1的源极S_Q1电压为0V，栅极G_Q1电压为2.475V，V_GS1>V_TH1，Q1导通，D1点亮。Q2的V_GS2电压为0V，因此Q2处于截止状态，D2熄灭。

图3示出了本实用新型实施例电子开关电路的输出高电平的状态下的原理示意图。

参考图3，控制管脚CTRL的输出为高电平，与供电电源端电压相同，这里采用3.3V供电电源，用3V3示出。Q1的源极S_Q1电压为3.3V，栅极G_Q1电压为2.475V。因此，V_GS1＜V_TH1，Q1截止，D1熄灭。Q2的V_GS2电压为3.3V，因此Q2处于导通状态，D2点亮。

参考图4，在控制管脚CTRL断开，即为高阻状态。此时，可以认为Q1和Q2在d点重合，即Q1与Q2级联一起。需要的开启电压增加至2*Vth。而此时Q1的栅极和Q2的源极均为2.475V，因此Q1和Q2均无法导通，两个指示灯均熄灭。

需要说明的是，当两个场效应管级联时，要使得两个场效应管均不导通的总开启电压实际并不需要2*Vth。实测时，当a点电压为3.3V时，Q1即可导通，D1会点亮。要保证两个场效应管均不导通，以Vth的1.5倍作为第一开关管Q1和第二开关管Q2的开启电压更可靠，Vth的1.5倍为2.85V。因此，a点电压可以确定为2.475V，Vth＜Va＜1.5Vth。

因此，在控制管脚CTRL处于断开状态的情况下，Q1和Q2均工作于非饱和区，即栅极与源极间有压降，但无电流或者电流小于10uA，不足以使得Q1和Q2。

实际应用过程中，检测得到的图4中电子开关电路的a、b、c、d、e和f点电压值分别如下：

Va＝2.485V；

Vb＝1.854V；

Vc＝3.313V；

Vd＝1.112V；

Ve＝1.854V；

Vf＝3.314V。

由此，经过检测得到实际的V_GS1＝Vb-Vd＝0.642V＜V_TH1，V_GS2＝Ve-0V＝Ve＝1.854V＜V_TH2。Q1和Q2均处于截止状态，第一指示灯和第二指示灯均熄灭。

本实用新型实施例电子开关电路及电子设备，在控制管脚CTRL和第一用电元件D1之间设置第一开关管Q1，在控制管脚CTRL和第二用电元件D2之间设置第二开关管Q2，充分利用开关管的特性，实现在控制管脚CTRL输出低电平的情况下，第一开关管Q1导通，第一用电元件D1通路。在控制管脚CTRL输出高电平的情况下，第二开关管Q2导通，第二用电元件D2断路。在控制管脚CTRL为高阻状态的情况下，第一开关管Q1和第二开关管Q2均关断，第一用电元件D1和第二用电元件D2均断路。由此，利用一个控制管脚CTRL即可同时控制两个用电元件的通断，对于用电元件较多的情况下，有效降低控制管脚CTRL的数量，显著降低电子设备的控制模块的尺寸，进一步降低硬件成本和控制模块PCB布线难度。

基于上述电子开关电路，本实用新型还提供一种电子设备，电子设备包括上述电子开关电路。

这里需要指出的是：电子设备具体实施方式与参考前述图1至4所示的电子开关电路实施例的描述是类似的，具有同前述图1至4所示的电子开关电路实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本实用新型电子设备实施例中未披露的技术细节，请参照本实用新型前述图1至4所示的电子开关电路实施例的描述而理解，为节约篇幅，因此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元。既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种电子开关电路，所述电子开关电路包括：

第一开关管，所述第一开关管连接于控制管脚和第一用电元件之间，所述第一开关管的栅极与偏压支电路的电压偏置点连接；所述第一用电元件的一端与所述第一开关管连接，另一端与供电电源端连接；

第二开关管，所述第二开关管连接于所述控制管脚和第二用电元件之间，所述第二开关管的栅极与所述第一开关管的源极连接并与所述控制管脚连接；所述第二用电元件的一端与所述第二开关管连接，另一端与供电电源端连接。

2.根据权利要求1所述的电子开关电路，

在所述控制管脚输出低电平的情况下，所述第一开关管导通，所述第一用电元件通路；

在所述控制管脚输出高电平的情况下，所述第二开关管导通，所述第二用电元件断路；

在所述控制管脚为高阻状态的情况下，所述第一开关管和第二开关管均关断，所述第一用电元件和第二用电元件均断路。

3.根据权利要求1所述的电子开关电路，所述偏压支电路包括：串联连接的第一偏压电阻和第二偏压电阻；

所述第一偏压电阻的一端与供电电源端连接，另一端与所述第二偏压电阻连接；

所述第二偏压电阻的一端与所述第一偏压电阻连接，另一端接地；

所述第一偏压电阻和所述第二偏压电阻之间的连接点形成所述电压偏置点。

4.根据权利要求3所述的电子开关电路，所述第一偏压电阻的与所述第二偏压电阻的电阻值比值为1:3。

5.根据权利要求1所述的电子开关电路，所述电子开关电路还包括：

第一限流支路，包括：第一限流电阻，所述第一限流电阻的一端与供电电源端连接，另一端与所述第一用电元件连接；

第二限流支路，包括：第二限流电阻，所述第二限流电阻的一端与供电电源端连接，另一端与所述第二用电元件连接。

6.根据权利要求1所述的电子开关电路，

所述第一开关管为NMOS场效应管；和/或

所述第二开关管为NMOS场效应管。

7.根据权利要求6所述的电子开关电路，

所述NMOS场效应管的导通电压为1.9V。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的电子开关电路，

所述供电电源端的电压为3.3V。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的电子开关电路，

所述第一用电元件为第一指示灯；和/或

所述第二用电元件为第二指示灯。

10.一种电子设备，所述电子设备包括权利要求1-6中任一项所述的电子开关电路。