CN220544989U - 一种基于毫米波隔离和远程通断的电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于毫米波隔离和远程通断的电路，包括：变压器、箝位电路、整流和滤波电路、电力开关、毫米波隔离控制器、反馈电路；箝位电路与变压器初级绕组并联，整流和滤波电路的输入端与变压器的次级绕组连接；反馈电路的输入端连接在整流滤波电路的输出端与负载的输入端之间，输出端与毫米波隔离控制器的第一输入端连接，毫米波隔离控制器的第二输入端连接远程接通/关断控制电路的输出端；毫米波隔离控制器的输出端连接至电力开关的第一导电端子；电力开关的第二导电端子与箝位电路的一端连接，电力开关的第三导电端子连接至输入电源的负极。通过本实用新型，实现远程关断控制信号的隔离与传输，降低电路复杂程度，提升产品优势。
Description
技术领域
本实用新型涉及集成电路设计技术领域，尤其涉及一种基于毫米波隔离和远程通断的电路。
背景技术
在一些电路中，不同区域之间需要进行电隔离(galvanic isolation)，即，让DC电流无法在这些被隔离的部分之间流动。然而，仍然需要在这些隔离的部分之间传输反馈信号和其他信息，特别是在一些电源(power supply)或电力变换器(power converter)中。这种电路常见于一些电气设备，如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、膝上型电脑等。举例来说，因为电力通常以高电压的交流形式通过壁装电源插座传输，所以电源或电力变换器需要将这种高电压交流电转变成低电压直流电，以供电给电气设备。由于安全和功能的考虑，这些电路通常需要进行电隔离。
电隔离可通过使用适当的隔离技术来实现。其中一种常用的方法是使用变压器。变压器是由两个互相绝缘的线圈(主线圈和副线圈)组成的，它们通过磁耦合实现电能的传输。主线圈与高电压AC电源相连，而副线圈与低电压DC电源相连。通过变压器的绝缘性质，可以实现电隔离。除了变压器，还有其他电隔离技术，如光耦合器(optocoupler)和磁耦合器(magnetic coupler)。光耦合器通过光信号的传输实现电隔离，而磁耦合器则通过磁场的耦合来实现电隔离。这些技术能够在电路部分之间提供隔离，防止电流或干扰的传播。
在电源或电力变换器中，电隔离可以确保电源电路和设备电路之间的安全隔离，防止高电压和杂散信号对设备和用户造成危险。同时，反馈信号和其他信息可以通过光耦合器、磁耦合器或其他隔离元件进行传输，以实现设备间的通信和控制。
电源还具备远程接通/关断特征，允许电源的输出端设备(即，被电源供电的负载)向电源的输入端发送信号，以实现对输入端电路的关断，以节约能量。举例来说，在个人计算机的例子中，远程接通/关断开关可由计算机的软件或硬件控制，例如在操作***中设定休眠模式时，或通过计算机的电源管理设置。当计算机要进入休眠或关闭时，软件可以向电源发送关断信号，以便将整个电源或其特定部分(如电源接口或供电线路)关断，避免不必要的功耗消耗。
然而，来自输出的反馈信息和远程接通/关断信号也与电源的输入端隔离，而不会在电路中引入潜在的电流回路，这使得电源***更加可靠和安全。因此这样的设计，存在以下技术缺陷：
(1)电隔离通常需要使用额外的隔离元件，如变压器或光耦合器，会增加整体***的成本；
(2)电隔离元件，尤其是大型变压器，可能会占据较大的空间和体积；
(3)电隔离的引入可能会增加***的复杂性，需要处理两个独立的电路，并确保它们之间的隔离和通信正常工作。这可能需要更多的设计和验证工作，在维护和故障排除时可能会增加困难；
(4)由于电隔离通常涉及隔离元件，例如变压器或光耦合器，它们的特性可能会对传输带宽和响应时间产生一定的限制。这意味着在某些应用中，特别是在高速或高频率信号传输方面，可能需要仔细考虑这些限制。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于毫米波隔离和远程通断的电路，实现远程关断控制信号的隔离与传输，降低电路复杂程度，提升产品优势。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种基于毫米波隔离和远程通断的电路，包括：变压器、箝位电路、整流和滤波电路以及电力开关；其中，所述变压器包括初级绕组和次级绕组；还包括毫米波隔离控制器、反馈电路；所述箝位电路并联连接在所述变压器的初级绕组，所述整流和滤波电路的输入端与所述变压器的次级绕组连接；所述整流和滤波电路的输出端连接负载的输入端；所述反馈电路的输入端连接在所述整流滤波电路的输出端与所述负载的输入端之间；所述反馈电路的输出端与所述毫米波隔离控制器的第一输入端连接，所述毫米波隔离控制器的第二输入端连接远程接通/关断控制电路的输出端；所述毫米波隔离控制器的输出端连接至所述电力开关的第一导电端子；所述电力开关的第二导电端子与所述箝位电路的一端连接，所述电力开关的第三导电端子连接至输入电源的负极。
其中，所述基于毫米波隔离和远程通断的电路耦合到计算机以提供电源；所述计算机包括接通/关断控制电路以及负载；所述整流和滤波电路的输出端与所述负载的输入端连接；所述接通/关断控制电路的输出端与所述毫米波隔离控制器的第二输入端连接。
其中，所述毫米波隔离控制器，包括：发射控制电路、毫米波发射模块、毫米波接收模块以及接收控制电路；所述发射控制电路的输入端与所述反馈电路的输出端连接，所述发射控制电路的输出端与所述毫米波发射模块的输入端连接；所述毫米波发射模块与毫米波接收模块之间设置隔离带；所述毫米波接收模块的输出端与所述接收控制电路连接，所述接收控制电路的输出端与所述电力开关的第一导通端子连接。
其中，所述毫米波发射模块包括毫米波发射电路和发射天线；所述毫米波接收模块包括：毫米波接收电路和接收天线；所述发射控制电路与所述毫米波发射电路的输入端连接，所述毫米波发射电路的输出端与所述发射天线连接；所述接收天线与所述毫米波接收电路的输入端连接，所述毫米波接收电路的输出端与所述电力开关的第一导通端子连接。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一技术方案为：提供一种基于毫米波隔离和远程通断的电源电路，耦合到计算机以提供电源；所述电源电路包括：变压器、箝位电路、整流和滤波电路以及电力开关；所述计算机包括接通/关断控制电路以及负载；其中，所述变压器包括初级绕组和次级绕组；还包括毫米波隔离控制器、反馈电路；所述箝位电路并联连接在所述变压器的初级绕组，所述整流和滤波电路的输入端与所述变压器的次级绕组连接；所述整流和滤波电路的输出端连接负载的输入端；所述反馈电路的输入端连接在所述整流滤波电路的输出端与所述负载的输入端之间；所述反馈电路的输出端与所述毫米波隔离控制器的第一输入端连接，所述毫米波隔离控制器的第二输入端连接远程接通/关断控制电路的输出端；所述毫米波隔离控制器的输出端连接至所述电力开关的第一导电端子；所述电力开关的第二导电端子与所述箝位电路的一端连接，所述电力开关的第三导电端子连接至输入电源的负极；
其中，所述电力开关和所述毫米波隔离控制器被一起集成到单个集成电源控制器电路中。
本实用新型的有益效果在于：在反馈电路与电力开关之间设置毫米波隔离控制器，实时地将所述反馈电路生成的反馈信号进行处理和传输，以相应地、及时地控制所述电力开关的接通/关断，从而起到保护电路负载的效果，防止电流瞬间的变化对负载产生的损害；进一步地，在所述计算机通过所述接通/关断电路向所述电路发送接通/关断控制信号时，所述毫米波隔离控制器也可以将相应的驱动信号发送至所述电力开关，以使得所述电力开关响应所述驱动信号进行相应的导通/关断操作，从而实现通过计算机远程控制电源接通/关断的功能。利用毫米波无线芯片实现短距离传输，避免相互干扰，速度快宽带高达10Gbps，毫米波载波天线小的特点，使得集成芯片***电路简洁，降低成本，提升产品优势。
附图说明
图1为本实用新型实施方式中的一种基于毫米波隔离和远程通断的电路结构示意图；
图2为图1所示的毫米波隔离控制器的结构示意图；
图3为本实用新型实施方式中的一种基于毫米波隔离和远程通断的电路中毫米波传输模块的第一种电路的结构示意图；
图4为本实用新型实施方式中的一种基于毫米波隔离和远程通断的电路中毫米传输模块的第二种电路的结构示意图。
附图标号说明：
基于毫米波隔离和远程通断的电路 10
反馈电路 11
毫米波隔离控制器 12
发射控制电路 121
毫米波发射模块 122
毫米波发射电路 1221
发射天线 1222
毫米波接收模块 123
毫米波接收电路 1231
接收天线 1232
接收控制电路 124
变压器 13
初级绕组 131
次级绕组 132
箝位电路 14
整流和滤波电路 15
电力开关 16
计算机 20
接通/关断控制电路 21
负载 22
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参阅图1，为本实用新型实施方式中的一种基于毫米波隔离和远程通断的电路。所述电路10为耦合到计算机20的电源电路；所述电路10包括反馈电路11、毫米波隔离控制器12、变压器13、箝位电路14、整流和滤波电路15以及电力开关16。其中，所述变压器13包括初级绕组131和次级绕组132。
进一步地，所述计算机20包括接通/关断控制电路21以及负载22。
具体地，所述箝位电路14并联连接在所述变压器13的初级绕组131，所述整流和滤波电路15的输入端与所述变压器13的次级绕组132连接；所述整流和滤波电路15的输出端与所述负载22的输入端连接。所述反馈电路11的输入端连接在所述整流滤波电路15的输出端与所述负载22的输入端之间；所述反馈电路11的输出端与所述毫米波隔离控制器12的第一输入端连接，所述接通/关断控制电路21的输出端与所述毫米波隔离控制器12的第二输入端连接。所述毫米波隔离控制器12的输出端连接至所述电力开关16的第一导电端子；所述电力开关16的第二导电端子与所述箝位电路14的一端连接，所述电力开关16的第三导电端子连接至输入电源的负极。
所述电路10向计算机20提供供应电压(例如，VO)，并且电路10可根据计算机20的需要提供任何数目的输出电压，包括一个或多个电压(例如，+12V、-12V、+5V、-5V，等等)。
所述计算机20用于生成接通/关断信号，并通过所述接通/关断电路21向所述电路10指示出是否应当进入关闭模式。所述计算机20的负载22由所述电路10的经调节的输出电压VO来供电。
所述计算机20可以是个人计算机、个人数字助理或者任何其他合适的能够运行软件的设备。如上所述，所述电路10被耦合以向所述计算机20的负载22提供经调节的供应电压。在本实施方式中，所述负载22包括耦合到总线的处理器；所述负载22还包括以下各项中的一个或多个：存储器、存储装置、显示控制器、通信接口、输入/输出控制器、以及音频控制器。在另一实施方式中，所述计算机20可被替换为任何需要一个或多个经调节的输出来用于负载22的电气设备。
所述负载22包括的、由所述电路10供电的处理器可以是传统的微处理器，例如，个人家用计算机中通常包括的电源电路。
所述反馈电路11耦合到电路10的输出VO。如图所示，所述反馈电路11向所述毫米波隔离控制器12提供反馈信号。所述反馈电路11可基本上响应于电路10的输出(例如，VO、IO等等)而提供反馈信号。所述整流和滤波电路15对输出VO处的电压进行整流和滤波。
具体地，所述反馈电路11用于根据所述整流和滤波电路15的输出电压与参考电压进行比较，以输出相应的反馈信号；其中，所述反馈信号为代表占空因数的驱动信号。
所述毫米波隔离控制器12用于响应所述反馈电路11生成的反馈信号，输出相应的驱动信号，以控制所述电力开关16的开关，从而调节所述电路10的输出(例如，VO、IO，等等)。具体地，当所述反馈电路11确定所述整流和滤波电路15的输出电压高于参考电压时，生成第一反馈信号；所述毫米波隔离控制器12响应所述第一反馈信号生成相应的第一驱动信号，以控制所述电力开关16断开；其中，所述毫米波隔离控制器12通过将所述第一驱动信号的占空因数减小到零，来禁用电力开关16。当所述反馈电路11确定所述整流和滤波电路15的输出电压不高于参考电压时，生成第二反馈信号；所述毫米波隔离控制器12响应所述第二反馈信号生成相应的第二驱动信号，以控制所述电力开关16导通。
所述电路10设置所述毫米波隔离控制器12，用于如上所述执行反馈功能和远程接通/关断功能，同时维持电路10的初级侧和次级侧之间的电隔离。
请参阅图2，为本实用新型实施方式中的毫米波隔离控制器的结构示意图。其中，所述毫米波隔离控制器12，包括：发射控制电路121、毫米波发射模块122、毫米波接收模块123以及接收控制电路124。
所述发射控制电路121的输入端与所述反馈电路11的输出端连接，所述发射控制电路121的输出端与所述毫米波发射模块122的输入端连接；所述毫米波发射模块122与毫米波接收模块123之间设置隔离带；所述毫米波接收模块123的输出端与所述接收控制电路124连接，所述接收控制电路124的输出端与所述电力开关16的第一导通端子连接。
进一步地，所述毫米波发射模块122包括毫米波发射电路1221和发射天线1222；所述毫米波接收模块123包括：毫米波接收电路1231和接收天线1232。
具体地，所述发射天线1222可以实现电平信号到毫米波的转换；所述接收天线1231可以实现毫米波信号到电平信号的转换。
所述毫米波发射模块122和毫米波接收模块123完全独立，隔离带宽度可以根据项目需求设计，调整范围达到厘米级；所述毫米波发射模块122和毫米波接收模块123中间区域可以填充低介电常数材料，实现更小的寄生电容和更高的耐压能力。
进一步地，所述发射控制电路121与所述毫米波发射电路1221的输入端连接，所述毫米波发射电路1221的输出端与所述发射天线1222连接。
所述接收天线1232与所述毫米波接收电路1231的输入端连接，所述毫米波接收电路1231的输出端与所述电力开关16的第一导通端子连接。
所述发射控制电路121接收所述反馈电路11传输的反馈信号，并且根据该反馈信号生成相应的驱动信号；所述毫米波发射电路1221将所述驱动信号转换成相应的毫米波信号，并通过所述发射天线1222发射出去。所述接收天线1232接收到所述毫米波信号，所述毫米波接收电路1231将所述毫米波信号转换成相应的电信号；所述接收控制电路124接收所述电信号，并识别出相应的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述电力开关16，以使得所述电力开关16响应所述驱动信号进行相应的导通/关断操作。
由于，在正常操作期间，随着负载要求变化，经调节的输出电压VO可改变，从而，所述反馈电路11生成的反馈信号也将相应地改变；因此，在经调节的输出电压VO可能会由于发生某些瞬态状况(即，负载改变)而导致电路中电流瞬间变大/变小，这种情况可能会导致电路瞬间供电的剧烈抖动而损坏负载。并且，毫米波无线芯片具有短距离传输快、隔离效果好、宽带高的特点；因此，通过所述毫米波隔离控制器12实时地将所述反馈电路11生成的反馈信号进行处理和传输，以相应地、及时地控制所述电力开关16的接通/关断，从而起到保护电路负载的效果，防止电流瞬间的变化对负载产生的损害。
所述计算机20通过所述接通/关断电路21向所述电路10发送接通/关断控制信号。所述发射控制电路121接收所述接通/关断控制信号，并且根据该接通/关断控制信号生成相应的驱动信号；所述毫米波发射电路1221将所述驱动信号转换成相应的毫米波信号，并通过所述发射天线1222发射出去。所述接收天线1232接收到所述毫米波信号，所述毫米波接收电路1231将所述毫米波信号转换成相应的电信号；所述接收控制电路124接收所述电信号，并识别出相应的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述电力开关16，以使得所述电力开关16响应所述驱动信号进行相应的导通/关断操作，从而实现通过计算机20远程控制电源接通/关断的功能。
请参阅图3，所述毫米波发射电路包括数模转换器、第一基带放大器、第一混频器、第一锁相环和第一射频放大器和第一滤波器；
所述第一毫米波接收电路包括第二滤波器、第二射频放大器、第二混频器、第二锁相环、第二基带放大器和模数转换器；
所述第一混频器的第二输入端与所述锁相环的输出端连接，输出端与所述第二射频放大器的输入端连接；
所述第一射频放大器的输出端与所述第一滤波器的输入端连接；
所述第一滤波器的输出端与所述发射天线连接；
所述第二滤波器的输入端与所述接收天线连接，输出端与所述第二混频器的第一输入端连接；
所述第二混频器的第二输入端与所述第二锁相环的输出端连接，输出端与所述第二基带滤波器的输入端连接。
如上所述，本发明实施方式中的毫米波发射电路411、毫米波接收电路421均为如上所述的电路结构，在此不一一赘述。
请参阅图4，在另一实施方式中，所述毫米波发射电路包括振荡器、调制器和第三射频放大器；
所述毫米波接收电路包括第四射频放大器和包络检波器；
所述振荡器的输出端与所述调制器的第一输入端连接；
所述调制器的第二输入端与所述数字信号输出接口连接，输出端与所述第三射频放大器的输入端连接；
所述第三射频放大器的输出端与所述发射天线连接；
所述第四射频放大器的输入端与所述接收天线连接，输出端与所述包络检波器的输入端连接；
所述包络检波器的输出端与所述ADC模块的输入端连接。
如上所述，本发明实施方式中的毫米波发射电路411、毫米波接收电路421均为如上所述的电路结构，在此不一一赘述。
综上所述，本实用新型提供的一种基于毫米波隔离和远程通断的电路，在反馈电路与电力开关之间设置毫米波隔离控制器，实时地将所述反馈电路生成的反馈信号进行处理和传输，以相应地、及时地控制所述电力开关的接通/关断，从而起到保护电路负载的效果，防止电流瞬间的变化对负载产生的损害；进一步地，在所述计算机通过所述接通/关断电路向所述电路发送接通/关断控制信号时，所述毫米波隔离控制器也可以将相应的驱动信号发送至所述电力开关，以使得所述电力开关响应所述驱动信号进行相应的导通/关断操作，从而实现通过计算机远程控制电源接通/关断的功能。利用毫米波无线芯片实现短距离传输，避免相互干扰，速度快宽带高达10Gbps，毫米波载波天线小的特点，使得集成芯片***电路简洁，降低成本，提升产品优势。
以上所述仅为本实用新型的实施例，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同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于毫米波隔离和远程通断的电路，包括：变压器、箝位电路、整流和滤波电路以及电力开关；其中，所述变压器包括初级绕组和次级绕组；其特征在于，还包括毫米波隔离控制器、反馈电路；
所述箝位电路并联连接在所述变压器的初级绕组，所述整流和滤波电路的输入端与所述变压器的次级绕组连接；所述整流和滤波电路的输出端连接负载的输入端；
所述反馈电路的输入端连接在所述整流滤波电路的输出端与所述负载的输入端之间；所述反馈电路的输出端与所述毫米波隔离控制器的第一输入端连接，所述毫米波隔离控制器的第二输入端连接远程接通/关断控制电路的输出端；
所述毫米波隔离控制器的输出端连接至所述电力开关的第一导电端子；所述电力开关的第二导电端子与所述箝位电路的一端连接，所述电力开关的第三导电端子连接至输入电源的负极。
2.如权利要求1所述的基于毫米波隔离和远程通断的电路，其特征在于，所述基于毫米波隔离和远程通断的电路耦合到计算机以提供电源；
所述计算机包括接通/关断控制电路以及负载；
所述整流和滤波电路的输出端与所述负载的输入端连接；
所述接通/关断控制电路的输出端与所述毫米波隔离控制器的第二输入端连接。
3.如权利要求1所述的基于毫米波隔离和远程通断的电路，其特征在于，所述毫米波隔离控制器，包括：发射控制电路、毫米波发射模块、毫米波接收模块以及接收控制电路；
所述发射控制电路的输入端与所述反馈电路的输出端连接，所述发射控制电路的输出端与所述毫米波发射模块的输入端连接；所述毫米波发射模块与毫米波接收模块之间设置隔离带；所述毫米波接收模块的输出端与所述接收控制电路连接，所述接收控制电路的输出端与所述电力开关的第一导通端子连接。
4.如权利要求3所述的基于毫米波隔离和远程通断的电路，其特征在于，所述毫米波发射模块包括毫米波发射电路和发射天线；
所述毫米波接收模块包括：毫米波接收电路和接收天线；
所述发射控制电路与所述毫米波发射电路的输入端连接，所述毫米波发射电路的输出端与所述发射天线连接；
所述接收天线与所述毫米波接收电路的输入端连接，所述毫米波接收电路的输出端与所述电力开关的第一导通端子连接。
5.一种基于毫米波隔离和远程通断的电源电路，耦合到计算机以提供电源；所述电源电路包括：变压器、箝位电路、整流和滤波电路以及电力开关；所述计算机包括接通/关断控制电路以及负载；其中，所述变压器包括初级绕组和次级绕组；其特征在于，还包括毫米波隔离控制器、反馈电路；
所述箝位电路并联连接在所述变压器的初级绕组，所述整流和滤波电路的输入端与所述变压器的次级绕组连接；所述整流和滤波电路的输出端连接负载的输入端；
所述反馈电路的输入端连接在所述整流滤波电路的输出端与所述负载的输入端之间；所述反馈电路的输出端与所述毫米波隔离控制器的第一输入端连接，所述毫米波隔离控制器的第二输入端连接远程接通/关断控制电路的输出端；
所述毫米波隔离控制器的输出端连接至所述电力开关的第一导电端子；所述电力开关的第二导电端子与所述箝位电路的一端连接，所述电力开关的第三导电端子连接至输入电源的负极。
6.如权利要求5所述的基于毫米波隔离和远程通断的电源电路，其特征在于，所述电力开关和所述毫米波隔离控制器被一起集成到单个集成电源控制器电路中。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118100661A (zh) * | 2024-04-26 | 2024-05-28 | 德氪微电子(深圳)有限公司 | 一种基于毫米波反馈的多输出功率转换器及电子设备 |
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2023
- 2023-08-23 CN CN202322281602.6U patent/CN220544989U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118100661A (zh) * | 2024-04-26 | 2024-05-28 | 德氪微电子(深圳)有限公司 | 一种基于毫米波反馈的多输出功率转换器及电子设备 |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |