专利名称：一种输入、输出电路及电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电源控制领域，尤其涉及一种输入、输出电路及电源。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，人们的社交活动越来越多，汽车是人们出行中必不可少的交通工具。人们对车载电子产品的要求也日剧提高。对于电子产品有一个安全、可靠、 稳定的供电系统是必备条件。那么车载电子产品的供电存在一个问题就是由于汽车所处环境的不确定性，受到环境中各种因素的影响，并且这些影响因素也不断的变化，从而造成其供电的不稳定性。目前现有技术一般采用旁路电容处理EMI噪声，对于车载设备所处的环境变化不定所造成测噪，而电容只能滤除一定频率段的噪声，不能有效的保护电路。保护电路是对整个系统起保护的作用，一旦保护电路破坏，将失去对整个系统的保护。汽车原有供电系统提供的电压不稳定，在输入变化很大的情况下要保证很稳定的输出比较困难。那么怎么样为车载电子产品提供一个安全、可靠、稳定的电源是目前存在的一个技术难题。
实用新型内容本实用新型实施例的目的在于提出一种输入、输出电路及电源。该电源解决了为车载电子产品提供一个安全、可靠、稳定的电源的问题。该实用新型提供了一种输入电路，所述输入电路包括第一 MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第一三极管、第二 MOS管；所述第一MOS管，漏极接EMI滤波模块、栅极接第一电阻一端、第一二极管正极；源极接第二电阻一端、第四电阻一端、第一二极管负极；所述第二电阻，一端与第一 MOS管源极、第一三极管发射极、第四电阻一端连接，
另一端与第一三极管集电极、第三电阻一端连接；所述第一二极管，正极连接第一 MOS管栅极，第一电阻一端；负极连接第一 MOS管源极、第四电阻一端、第二电阻一端；所述第三电阻，一端与第一三极管集电极、第二电阻一端、第二 MOS管栅极连接； 另一端接地；所述第四电阻，一端与第一三极管基极、第二 MOS管源极连接；另一端与第二电阻
一端、所述第一三极管，基极与第四电阻一端、第二 MOS管源极连接；集电极与第二电阻一端、第三电阻一端连接；发射极与第二电阻一端、第四电阻一端、第一 MOS管源极连接；所述第二 MOS管，源极与第四电阻一端、第一三极管基极连接；栅极与第三电阻一端、第二电阻一端、第一三极管集电极连接；漏极与输入端口连接。该实用新型还提供了一种输出电路，该输出电路包括第一开关管、第三二极管、 第五电阻、第一电感；[0014]所述第一开关管，第1、2、3管脚与第三二极管3管脚和第一电感一端、第三二极管第3管脚连接；第4管脚接收第一控制信号；第5至8管脚连接输入端口 ；所述第三二极管，第1、2管脚与第五电阻一端连接；第3管脚与第一开关管第1、 2、3管脚、第一电感一端连接；第五电阻，一端与第三二极管第1、2管脚连接；另一端接地；所述第一电感，一端与第一开关管第1、2、3管脚、第三二极管第3管脚连接；另一端接输出端口。该实用新型还提供了包括上述输入电路、输出电路的电源。本实用新型实施例的目的在于提供一种输入输出电路，以及包括所述输入输出电路的电源。该电源通过在车载模块中增加输入电路，该输入电路通过第一 MOS管来将输入电源与主电路系统隔开，能够有效保护车载电源的电路系统；进一步该电源中增加输出电路，该电路通过第一开关管、第三二极管、第五电阻、 第一电感、第四二极管和第二开关管来实现了升压和降压两种功能，从而保证了当输入端口电压和输出端口电压不稳定时，能够在很宽的电压输入范围都能够稳定的输出电压，为车载电子设备提供稳定的电源。
图1是本实用新型实施例输入电路图；图2是本实用新型实施例输出电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。应当理解，此处所描写的具体实施例，仅仅用于解释本实用新型，并不用以限制本实用新型。本实用新型目的在于提出一种输入、输出电路，及包括输入、输出电路的电源，参见图1，该电源包括，EMI滤波模块、电源输入接口 POWER IN、输入电路，其中EMI滤波模块第1、2管脚分别接POWER IN电源输入接口正负极，第3管脚接地；所述输入电路包括第一 MOS 管(MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，S卩金属氧化物半导体型场效应管，属于场效应晶体管中的绝缘栅型)Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管D1、第一三极管Q2、第二 MOS管Q3 ；所述第一 MOS管Ql，漏极D接EMI滤波模块、栅极G接第一电阻Rl —端、第一二极管正极；源极S接第二电阻R2 —端、第四电阻R4 —端、第一二极管负极；所述第二电阻R2，一端与第一 MOS管Ql源极S、第一三极管Q2发射极E、第四电阻 R4 一端连接，另一端与第一三极管Q2集电极C、第三电阻一端连接；所述第一二极管Dl，正极连接第一 MOS管Ql栅极G，第一电阻Rl —端；负极连接第一 MOS管Ql源极S、第四电阻R4 —端、第二电阻R2 —端；所述第三电阻R3，一端与第一三极管Q2集电极C、第二电阻R2 —端、第二 MOS管栅极G连接；另一端接地；[0029]所述第四电阻R4，一端与第一三极管Q2基极B、第二 MOS管Q3源极S连接；另一端与第二电阻R2 —端、第一三极管Q2发射极E连接；所述第一三极管Q2，基极B与第四电阻R4 —端、第二 MOS管Q3源极S连接；集电极C与第二电阻R2 —端、第三电阻R3 —端连接；发射极E与第二电阻R2、第四电阻R4、第
一MOS管Ql源极S连接； 所述第二 MOS管Q3，源极S与第四电阻一端、第一三极管Q2基极B连接；栅极G与第三电阻R3 —端、第二电阻R2 —端、第一三极管Q2集电极C连接；漏极D与输入端口 VIN 连接。为了进一步保护第一 MOS管Q1，还可以在输入电路中增加第二二极管D2 ；所述第二二极管D2，正极接地；负极连接第一 MOS管Ql源极S、第一二极管负极、 第二电阻R2 —端、第四电阻R4 —端。为了更好的理解本实用新型提供的实施例，下面从电路原理的角度描述一下本实用新型的技术方案汽车在公路上行驶，环境随时都在发生变化，来自周围的电磁干扰是不可避免的， 而且有些环境中带来的干扰会非常强。要能够稳定可靠的给车载电子产品供电，车载电源中必须做EMI噪声处理。EMI滤波模块是由馈通电容器、大容量陶瓷电容器和铁氧体磁珠等组成的高性能EMI滤波器。能够应用在较大电流的DC电源线中，此类滤波器能够有效抑制从低频到高频很宽频带范围中的EMI噪声。使用该滤波模块能够很好的抑制EMI噪声。Power IN是车载电源输入接口。第一 MOS管Ql是P沟道增强性MOS管，Ql的作用是防止在给车载电源输入时反接。在Ql的漏极接一个正向输入电压，将在Ql的体二极管上产生正向偏置，这样就将源极电压箝制为一个二极管压降(低于漏极电压)。当源极电压超过Ql的阈值电压时，Ql导通。一旦Ql导通，将为后续器件供电。当Powe IN电源输入接口处接反时，Ql的体二极管产生反向偏置。源极保持低电平，栅极连接第一电阻Rl接地， 这样源极电压不可能会达到Ql的阈值电压，因此Ql保持关闭，将反接的输入电源与后面的系统隔离开。第一二极管稳压管Dl肩负着保护Ql的作用，如果Ql被烧坏，该车载电源将无法使用。当电压在正常的情况下，Dl两端有稳定的电压，保证Ql的V gs有稳定的电压， 保证有平稳的电流流过Q 1，当输入电压过高时，超过了 D 1的稳定电压的范围时，D 1反向击穿，有很大的电流流过R1，此时Ql的栅极电平被拉高，Ql处于截至状态，在保护Ql的同时，断开了电源与后面的电路的连接，对后面的电路起到很好的过压保护。当电压回落后，Dl可以自恢复，可以正常的供电。第一二极管稳压管Dl起过压保护作用，第二二极管瞬态抑制管D2的作用是为了防止瞬态变化对电路的损害，D2能够很好的抑制瞬态的变化， 对系统起到瞬态过压保护。第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第一三极管Q2、第
二MOS管Q3组成了过流保护电路。当电流的大小在设计的范围内时，电流流过R4，此时第一三极管Q2基极和发射极的电压不能驱动第一三极管Q2导通(调整R4的大小可以满足不同电流大小的设计)，导致第二 MOS管Q3的源极电压约为其栅极电压的两倍，保证Q3能够打开沟道，正常给系统供电。当电流超过设计值时，R4上的压降就能够驱动第一三极管Q2， 当第一三极管Q2导通时，第二 MOS管Q3的源极电压约等于其栅极电压，此时第二 MOS管Q3 上的V gs达不到Q3的阈值电压，Q3的沟道被关闭。从而保证在电流过高的时候不会将系统破坏。将造成电流过大的故障排解后，上电后电源又能正常的供电。
6[0036]参见图2，该电源包括的所述输出电路；能够实现输出的降压功能，即当输入端口 Vin大于输出端口 Vout时，电源通过输出电路降压的功能维持稳定的输出，该输出电路包括第一开关管Q4、第三二极管D3、第五电阻R5、第一电感Ll ；所述第一开关管Q4，第1、2、3管脚与第三二极管D3的3管脚和第一电感Ll 一端、 第三二极管D3第3管脚连接；第4管脚接收第一控制信号HO ；第5至8管脚连接输入端口 VIN ；所述第三二极管D3，第1、2管脚与第五电阻R5 —端连接；第3管脚与第一开关管 Q4第1、2、3管脚以及第一电感Ll 一端连接；第五电阻，一端与第三二极管第1、2管脚连接；另一端接地；所述第一电感Li，一端与第一开关管Q4第1、2、3管脚、第三二极管D3第3管脚连接；另一端接输出端口 V0UT。为实现输出的升压功能，当Vout大于Vin时，输出电路通过升压的功能维持稳定的输出，所述输出电路还可以包括第四二极管D4和第二开关管Q5、第一电容Cl ；所述第四二极管D4，第1、2管脚与第一电感Ll 一端、第二开关管Q5第5至8管脚连接、第3管脚与输出端口 V0UT、第一电容一端连接；所述第二开关管Q5，第1、2、3管脚接地；第4管脚接收第二控制信号LO ；第5至8 管脚与第一电感Ll 一端、第四二极管D4第1、2管脚连接；所述第一电容，一端与输出端口、第四二极管负极连接，一端接地。为了更好的理解本实用新型提供的实施例，下面从电路原理的角度描述一下输出电路技术方案当输入端口 Vin大于输出端口 Vout时，车载电源通过输出控制装置降压的功能维持稳定的输出。降压电路由Q4、D3、R5、Ll电子器件构成。第一开关管Q4的开关周期为T，导通时间为Ton，关闭时间为Toff。当第一开关管Q4导通时，第一电感Ll上的电压为Vout减去Vin (假设Q4导通时压降为零)，第一电感Ll上的电流会线性上升。此时，有 Vout端的电容给负载供电。当Q4关闭时，由于第一电感Ll上的电流不能突变，所以Q4关闭时电感两端的极性颠倒以保持电感中的电流。此时电感给Vout端电容充电。为了维持第一电感Ll上的电流，图2中A点的电压可能变的很低，当A点的电压变得很低可能烧坏开关管Q4，一点开关管Q4烧坏，整个电源将无法正常工作，所以为了防止A点的电压变得很低，添加D3将A点的电压钳位在比地电压附近。D3的另一个作用是构成第一电感Ll的放电回路。输出电压Vout=Vin*Ton/T。当输入Vin降低或者升高时，可以同比例的延长或者缩短开关管Q4的导通时间Ton来保持输出Vout不变。当Vout大于Vin时，电路通过升压的功能维持稳定的输出。升压电路由第一开关管Q4、第一功率电感Li、第二开关管Q5、第四二极管整流二极管D4组成。第二开关管Q5 的开关周期为T，导通时间为Ton，关闭时间为Toff。升压过程第一开关管Q4 —直处于导通状态。当Q5导通时，由第一开关管Q4、第一电感Li、第二开关管Q5组成回路，第一电感Ll 上的电流线性上升，给电感储能。此时由输出端的第一电容Cl给负载供电。当第二开关管 Q5关闭时，由于电感上的电流不能突变，为了保持第一电感Ll上的电流，第一电感Ll的极性迅速颠倒。图2A点的电压为Vin，第一电感Ll极性颠倒后图2B点的电压高于A点，也就是输出端的电压高于输入端的电压，实现升压的功能。Q5关闭时，第一电感Ll中的储能提供电流通过第四二极管整流二极管D4给输出端的第一电容Cl补充能量并且给负载供电。 以上两个功能能保证在很宽的电压输入范围都能保证稳定的输出电压。综上所述，本实用新型实施例的目的在于提供一种电源，该电源通过在车载模块中增加输入电路，该电路通过第一 MOS管来将输入电源与主电路系统隔开，能够有效保护电源的电路系统；进一步该电源中增加输出电路，该电路通过第一开关管、第三二极管、第五电阻、 第一电感、第四二极管和第二开关管来实现了升压和降压两种功能，从而保证了当输入端口电压和输出端口电压不稳定时，能够在很宽的电压输入范围都能够稳定的输出电压，为车载电子设备提供稳定的电源。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种输入电路，其特征在于，所述输入电路包括第一MOS管、第一电阻、第二电阻、 第三电阻、第四电阻、第一二极管、第一三极管、第二 MOS管；所述第一MOS管，漏极接EMI滤波模块、栅极接第一电阻一端、第一二极管正极；源极接第二电阻一端、第四电阻一端、第一二极管负极；所述第二电阻，一端与第一 MOS管源极、第一三极管发射极、第四电阻一端连接，另一端与第一三极管集电极、第三电阻一端连接；所述第一二极管，正极连接第一MOS管栅极，第一电阻一端；负极连接第一MOS管源极、 第四电阻一端、第二电阻一端；所述第三电阻，一端与第一三极管集电极、第二电阻一端、第二 MOS管栅极连接；另一端接地；所述第四电阻，一端与第一三极管基极、第二 MOS管源极连接；另一端与第二电阻一端、所述第一三极管，基极与第四电阻一端、第二 MOS管源极连接；集电极与第二电阻一端、第三电阻一端连接；发射极与第二电阻一端、第四电阻一端、第一 MOS管源极连接；所述第二 MOS管，源极与第四电阻一端、第一三极管基极连接；栅极与第三电阻一端、 第二电阻一端、第一三极管集电极连接；漏极与输入端口连接。
2.根据权利要求1所述的输入电路，其特征在于，所述输入电路进一步包括第二二极管；所述第二二极管，正极接地；负极连接第一 MOS管源极、第一二极管负极、第二电阻一端、第四电阻一端。
3.一种输出电路，其特征在于，所述输出电路包括第一开关管、第三二极管、第五电阻、第一电感；所述第一开关管，第1、2、3管脚与第三二极管3管脚和第一电感一端、第三二极管第3 管脚连接；第4管脚接收第一控制信号；第5至8管脚连接输入端口 ；所述第三二极管，第1、2管脚与第五电阻一端连接；第3管脚与第一开关管第1、2、3管脚、第一电感一端连接；第五电阻，一端与第三二极管第1、2管脚连接；另一端接地；所述第一电感，一端与第一开关管第1、2、3管脚、第三二极管第3管脚连接；另一端接输出端口。
4.根据权利要求3所述的输出电路，其特征在于，所述输出电路进一步包括第四二极管、第二开关管、第一电容；所述第四二极管，第1、2管脚与电感一端、第二开关管第5至8管脚连接、第3管脚与输出端口、第一电容一端连接；所述第二开关管，第1、2、3管脚接地；第4管脚连接第二控制信号；第5至8管脚与第一电感一端、第四二极管第1、2管脚连接；所述第一电容，一端与输出端口、第四二极管负极连接，一端接地。
5.一种电源，包括EMI滤波模块、电源输入接口，其特征在于，所述电源包括输入电路、 输出电路，所述输入电路包括第一 MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第一三极管、第二 MOS管；所述第一MOS管，漏极接EMI滤波模块、栅极接第一电阻一端、第一二极管正极；源极接第二电阻一端、第四电阻一端、第一二极管负极；所述第二电阻，一端与第一 MOS管源极、第一三极管发射极、第四电阻一端连接，另一端与第一三极管集电极、第三电阻一端连接；所述第一二极管，正极连接第一MOS管栅极，第一电阻一端；负极连接第一MOS管源极、 第四电阻一端、第二电阻一端；所述第三电阻，一端与第一三极管集电极、第二电阻一端、第二 MOS管栅极连接；另一端接地；所述第四电阻，一端与第一三极管基极、第二 MOS管源极连接；另一端与第二电阻一端、所述第一三极管，基极与第四电阻一端、第二 MOS管源极连接；集电极与第二电阻一端、第三电阻一端连接；发射极与第二电阻一端、第四电阻一端、第一 MOS管源极连接；所述第二 MOS管，源极与第四电阻一端、第一三极管基极连接；栅极与第三电阻一端、 第二电阻一端、第一三极管集电极连接；漏极与输入端口连接；所述输出电路包括第一开关管、第三二极管、第五电阻、第一电感； 所述第一开关管，第1、2、3管脚与第三二极管3管脚和第一电感一端、第三二极管第3 管脚连接；第4管脚接收第一控制信号；第5至8管脚连接输入端口 ；所述第三二极管，第1、2管脚与第五电阻一端连接；第3管脚与第一开关管第1、2、3管脚、第一电感一端连接；第五电阻，一端与第三二极管第1、2管脚连接；另一端接地；所述第一电感，一端与第一开关管第1、2、3管脚、第三二极管第3管脚连接；另一端接输出端口。
6.根据权利要求5所述的电源，其特征在于，所述输入电路进一步包括第二二极管； 所述第二二极管，正极接地；负极连接第一 MOS管源极、第一二极管负极、第二电阻一端、第四电阻一端。
7.根据权利要求5所述的电源，其特征在于，所述输出电路进一步包括第四二极管、 第二开关管、第一电容；所述第四二极管，第1、2管脚与电感一端、第二开关管第5至8管脚连接、第3管脚与输出端口、第一电容一端连接；所述第二开关管，第1、2、3管脚接地；第4管脚连接第二控制信号；第5至8管脚与第一电感一端、第四二极管第1、2管脚连接；所述第一电容，一端与输出端口、第四二极管负极连接，一端接地。
专利摘要本实用新型公开一种输入电路，该电路包括第一MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第一三极管、第二MOS管；本实用新型还公开了一种输出电路，该电路包括第一开关管、第三二极管、第五电阻、第一电感；本实用新型还提供了一种包括输入电路、输出电路的电源。所述输入电路、输出电路、电源能够有效保护车载电源的电路系统；为车载电子设备提供稳定的电源。
文档编号H02M3/156GK202111622SQ20112004323
公开日2012年1月11日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者李远龙 申请人:深圳市融创天下科技股份有限公司