CN106341035A - 一种电源开关模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种电源开关模块，其包括一块电路板和安装在所述电路板上的电源输入插座、开关、过流保护模块、低压保护模块、第一输出插座、第二输出插座及第三输出插座，其中，所述电源输入插座用于连接外部直流电源以实现所述电源开关模块的供电，所述开关控制所述电源输入插座的导通与关断，经所述电源输入插座输入的电源信号依次流经所述过流保护模块及低压保护模块后分别经所述第一输出插座、第二输出插座及第三输出插座输出。本发明包括多个电流输出接口，具备低压保护及过流保护功能，可以方便地与其他同类型接口的单一功能的电子模块通过导线连接，以形成各式各样的电子系统。
Description
技术领域
本发明涉及电子领域，尤其涉及一种电源开关模块。
背景技术
目前市场上现有的电子玩具各式各样，这些电子玩具通常包括一整块电路板，电路板上设置各种电子元件，实现一定的电子功能。但目前的电子玩具，其电子部分均为一整块电路板，当电路板上的某一个元件发生故障时，则整个电路板局无法工作，则整个电子玩具即无法实现原有的电子功能，对于普通用户来说，只能将玩具丢弃，造成浪费。
另一方面，现有的电子玩具，均为固定形状和结构的玩具，用户在玩了一段时间后就没有更多的兴趣。而现在越来越多的玩家喜欢自己动手制作各种各样的电子玩具，或者对原有的电子玩具进行改装，现有的玩具大都是不可拆卸的，即使拆卸也很可能导致产品无法恢复，而且拆卸之后也无法拼装成其他玩具。
因此有必要提供一种可以很方便地相互拼装的电子玩具，一方面在电子玩具的某一元件发生损坏时，可以仅替换该部分元件，减少浪费。另一方面也可以满足玩家自己动手制作玩具或者改装玩具的需求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种电源开关模块，其包括多个电流输出接口，具备低压保护及过流保护功能，可以方便地与其他同类型接口的单一功能的电子模块通过导线连接，以形成各式各样的电子系统。
按照本发明的技术方案：一种电源开关模块，其包括一块电路板和安装在所述电路板上的电源输入插座、开关、过流保护模块、低压保护模块、第一输出插座、第二输出插座及第三输出插座，其中：所述电源输入插座用于连接外部直流电源以实现所述电源开关模块的供电，所述开关控制所述电源输入插座的导通与关断，经所述电源输入插座输入的电源信号依次流经所述过流保护模块及低压保护模块后分别经所述第一输出插座、第二输出插座及第三输出插座输出。
进一步的，所述电源输入插座及所述开关并排设置于所述电路板的第一矩形边上，所述第一输出插座、第二输出插座及第三输出插座并排设置在所述电路板的第三矩形边上，所述低压保护模块设置在所述电路板的第四矩形边上，所述过流保护模块设置在所述电路板的中心。
进一步的，所述过流保护模块为自恢复保险丝，其用于控制所述电源开关模块的内部电路的通断，当流经所述自恢复保险丝的电流超过预定值时，所述自恢复保险丝通过增大阻值以切断所述电源开关模块的内部电路，当流经所述自恢复保险丝的电流低于预定值时，所述自恢复保险丝通过降低阻值以导通所述电源开关模块的内部电路。
进一步的，所述低压保护模块用于检测所述外部直流电源的输出电压值，并基于检测到的电压值控制所述第一输出插座、第二输出插座及第三输出插座的通断，当所述电压值小于预定电压值时，所述低压保护模块切断所述第一输出插座、第二输出插座及第三输出插座。
进一步的，所述低压保护模块包括可调整迟滞的低功耗电池检测集成电路芯片U1，与所述可调整迟滞的低功耗电池检测集成电路芯片U1连接的分压电阻网络、报警电路及场效应管M1，其中：所述的可调整迟滞的低功耗电池检测集成电路芯片U1包括下行阈值输入引脚FTH、上行阈值输入引脚RTH、电源正输入引脚VCC、电源接地引脚GND、高有效电压检测输出引脚LBO及低有效电压检测输出引脚LBO/；所述分压电阻网络包括直流电源及依次串联在所述直流电源的电源正极及电源接地负极之间的第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2之间的连接点与所述电源接地负极之间连接有第一电容C1，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2之间的连接点形成第一电压输出点，所述第二电阻R2与所述第三电阻之间的连接点形成第二电压输出点；所述报警电路包括双色发光二极管D1，所述场效应管包括栅极、源极及漏极；所述下行阈值输入引脚FTH及所述上行阈值输入引脚RTH分别连接所述第一电压输出点及所述第二电压输出点，所述电源正输入引脚VCC连接所述过流保护模块的输出端，所述电源接地引脚GND接地，所述高有效电压检测输出引脚LBO连接所述报警电路，所述低有效电压检测输出引脚LBO/连接所述场效应管M1的栅极，所述场效应管M1的源极接地，所述场效应管M1的漏级分别连接所述第一输出插座、所述第二输出插座及所述第三输出插座。
进一步的，所述第一输出插座和所述第二输出插座输出的电流为1A，所述第三输出插座输出的电流为2A。
进一步的，所述外部直流电源为额定输出电压为5V的电池组。
进一步的，所述外部直流电源为额定输出电压为5V的电源适配器。
进一步的，所述外部直流电源为额定输出电压为5V的充电宝。
进一步的，所述电源开关模块还包括充电宝模式开关，所述充电宝模式开关设置在所述电路板的第二矩形边。
与已有技术相比，本发明存在如下技术效果：1、具备多个电流输出接口，能够同时满足不同用电电子模块的用电需求；2、具备过流保护功能，防止电流过大损坏用电电子模块；3、具备低压保护功能，防止电源输出电压过低造成用电电子模块无法稳定工作。
附图说明
图1为本发明中的电源开关模块的一个实施例的结构图；
图2为本发明中的电源开关模块的电源输入插座的引脚示意图；
图3为本发明中的电源开关模块的低压保护模块的电路结构图；
图4为本发明中的电源开关模块的第一输出插座的引脚示意图；
图5为本发明中的电源开关模块的第三输出插座的引脚示意图；
图6为本发明中的电源开关模块的充电宝模式开关的电路结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为在一个具体实施例中本发明中的电源开关模块100的结构图。请参照图1所示，本发明的电源开关模块100包括一块电路板110以及安装在电路板110上的电源输入插座120、开关130、低压保护模块140、过流保护模块150、充电宝模式开关160、第一输出插座170、第二输出插座180及第三输出插座190。
本实施例中，所述电路板110为矩形，所述电源输入插座120及所述开关130并排设置于所述电路板110的第一矩形边上，所述第一输出插座170、第二输出插座180及第三输出插座190并排设置在所述电路板110的第三矩形边上，所述低压保护模块140设置在所述电路板110的第四矩形边上，所述过流保护模块150设置在所述电路板110的中心。
如图2所示，所述电源输入插座120包括三个导电端子，分别为导电端子VIN、导电端子GND-BAT及导电端子GND，其中：导电端子VIN连接外部直流电源的正极，导电端子GND-BAT连接外部直流电源的负极，导电端子GND接地。所述电源输入插座120用于向所述电源开关模块100供电。
所述的外部直流电源的额定输出电压为5V。在一些具体实施例中，可以使用额定输出电压为5V的电池组作为外部直流电源，也可以使用电源适配器将市电电压转化为5V直流电作为外部直流电源，还可以使用额定输出电压为5V的充电宝作为外部直流电源。
所述开关130上设有拨杆，其可以来回拨动以控制所述电源输入插座120的通断。也就是说，通过所述开关130控制所述电源输入插座120连接的外部直流电源的闭合或是断开。
本实施例中，所述过流保护模块150为自恢复保险丝，当流经所述自恢复保险丝的电流超过预定值时，所述自恢复保险丝的阻值上升至数万欧，从而达到自动切断所述电源开关模块100的内部电路的效果，防止其上的电子元件及连接其上的用电电子模块被烧坏；当流经所述自恢复保险丝的电流恢复到预定值以下时，所述自恢复保险丝的阻值下降至零(自恢复保险丝相当于导线)，所述电源开关模块100的内部电路自动恢复导通。
如图3所示，所述低压保护模块140包括可调整迟滞的低功耗电池检测集成电路芯片U1，与所述可调整迟滞的低功耗电池检测集成电路芯片U1连接的分压电阻网络140a、报警电路140b及场效应管M1。
本实施例中，所述的可调整迟滞的低功耗电池检测集成电路芯片U1采用的是CN302芯片，该芯片包括有6个引脚，分别为下行阈值输入引脚FTH、上行阈值输入引脚RTH、电源正输入引脚VCC、电源接地引脚GND、高有效电压检测输出引脚LBO、低有效电压检测输出引脚LBO/，鉴于该芯片的工作原理及各引脚的功能是本领域普通技术人员所熟知的现有技术，本说明书中不再一一解释该芯片的工作原理及各引脚的具体功能。
其中：所述下行阈值输入引脚FTH及上行阈值输入引脚RTH分别连接至所述分压电阻网络140a的第一电压输出点及第二电压输出点。所述分压电阻网络140a包括直流电源及依次串联所述直流电源的电源正极及电源接地负极之间的第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2之间的连接点与所述电源接地负极之间连接有第一电容C1。所述第一电压输出点为所述第一电阻R1与所述第二电阻R2之间的连接点，所述第二电压输出点为所述第二电阻R2与所述第三电阻R3之间的连接点。
所述电源正输入引脚VCC连接所述过流保护模块140的输出端，所述电源接地引脚GND接地。所述高有效电压检测输出引脚LBO连接所述报警电路140b，所述报警电路140b包括双色发光二极管D1；所述低有效电压检测输出引脚LBO/连接所述场效应管M1的栅极，所述场效应管M1的源极接地，所述场效应管M1的漏级分别连接所述第一输出插座170、所述第二输出插座180及所述第三输出插座190。
所述第一输出插座170与所述第二输出插座180为小电流输出插座，其分别提供1A的电流输出，由于第一输出插座170与所述第二输出插座180的引脚结构及工作原理完全相同，我们只介绍所述第一输出插座170。如图4所示，所述第一输出插座170包括5个导线端子，分别为导线端子0、导线端子1、导线端子2、导线端子3及导线端子4，其中：所述导线端子0接地，所述导线端子1连接所述过流保护模块150的输出端，所述导线端子2及导线端子3悬空，所述导线端子4连接所述场效应管M1的漏级。可见，所述第一输出插座170通过场效应管M1与外部直流电源的负极连接，所述场效应管M1相当于设置在所述第一输出插座170与外部直流电源的负极之间的一个控制开关，其通断直接控制所述第一输出插座170的通断。
如图5所示，所述第三插座190为大电流输出插座，其实现2A的电流输出。所述第三插座190包括3个导线端子，分别为导线端子0、导线端子1及导线端子2，其中：所述导线端子0接地，所述导线端子1连接所述过流保护模块150的输出端，所述导线端子2连接所述场效应管M1的漏级。可见，所述第三输出插座190通过场效应管M1与外部直流电源的负极连接，所述场效应管M1相当于设置在所述第三输出插座190与外部直流电源的负极之间的一个控制开关，其通断直接控制所述第一输出插座190的通断。
本实施例中，当外部直流电源输出的电压低于预定电压值3.29V时，认为外部直流电源已处于过度放电状态，则自动断开所述外部直流电源，以保证所述电源开关模块100及连接其上的用电电子模块的工作稳定性。
为此，本实施例中的：所述分压电阻网络140a中的所述直流电源的额定输出电压为5V，所述第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3的阻值分别为330kΩ、4.7kΩ及187kΩ，第一电容C1的电容为1nf，所述下行阈值输入引脚FTH获得的下行阈值输入电压为3.29V，所述上行阈值输入引脚RTH获得的上行阈值输入电压为3.38V，所述场效应管M1的型号为CJA03N10。
所述低压保护模块130的低压保护工作原理如下：
当所述电源正输入引脚VCC获得的来自于所述外部直流电源的电压低于下行阈值输入电压3.29V时，所述高有效电压检测输出引脚LBO输出一个高电平至所述报警电路130b，所述报警电路130b中的所述双色发光二极管D1导通并发光报警，以提醒用户及时更换外部直流电源。同步地，所述低有效电压检测输出引脚LBO/输出一个低电平至所述场效应管M1的栅极，所述场效应管M1无法导通(切断)，所述第一输出插座170及第二输出插座180的端子4与外部直流电源的负极断开连接。同理，所述第三输出插座190上的端子2与外部直流电源的负极断开连接。连接在所述第一输出插座170、第二输出插座180及第三输出插座190上的用电电子模块均断电停止工作。
当所述电源正输入引脚VCC获得的来自于所述外部直流电源的电压高于上行阈值输入电压3.38V时，所述高有效电压检测输出引脚LBO输出一个低电平至所述报警电路130b，所述报警电路130b中的所述双色发光二极管D1无法导通发光。同步地，所述低有效电压检测输出引脚LBO/输出一个高电平至所述场效应管M1的栅极，所述场效应管M1导通，所述第一输出插座170及第二输出插座180的端子4与外部直流电源的负极建立连接。同理，所述第三输出插座190上的端子2与外部直流电源的负极建立连接。连接在所述第一输出插座170、第二输出插座180及第三输出插座190上的用电电子模块均获电正常工作。
可见，本发明存在如下技术效果：1、具备多个电流输出接口，能够同时满足不同用电电子模块的用电需求；2、具备过流保护功能，防止电流过大损坏用电电子模块；3、具备低压保护功能，防止电源输出电压过低造成用电电子模块无法稳定工作。
如本领域一般技术人员所述熟知的，充电宝作为一种直流供电电源，为了防止其内部的充电电池因过度充电或过度放电被损坏，充电宝内部一般都设有自动断电装置，当自动断电装置检测到充电宝的充电或放电电流低于100mA时，就会自动断开其内部电路，停止充电或放电过程。
但是，本发明的电源开关模块去100的待机电流有可能低于100mA，当电源开关模块100使用充电宝作为外部直流电源时，为了防止充电宝触发自动断电机制。作为一个优选实施例，本实施例中，所述电源开关模块100还包括有一个充电宝模式开关160，所述充电宝模式开关160设置在所述电路板110的第二矩形边上。
如图6所示，所述充电宝模式开关160包括一个自锁开关S1，其包括四个导线端子，其中：导电端子0(接地端)接地，导电端子1(第一不动端)悬空，导电端子2(动端)连接所述过流保护模块140的输出端，导电端子3(第二不动端)分别连接所述第一输出插座170、所述第二输出插座180及所述第三输出插座190，所述导电端子3(第二不动端)与所述第一输出插座170、所述第二输出插座180及所述第三输出插座190之间设有第六电阻R6。
可见，所示充电宝模式开关160相当于一个带开关的假性负载，其让使得充电宝内的自动断电装置检测到的电流一直高于100mA，从而判断充电宝处于为正常的充电或放电过程，从而防止触发自动断电机制。
上文对本发明进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本发明的保护范围。本发明所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。
Claims (10)
1.一种电源开关模块，其特征在于：其包括一块电路板和安装在所述电路板上的电源输入插座、开关、过流保护模块、低压保护模块、第一输出插座、第二输出插座及第三输出插座，其中：所述电源输入插座用于连接外部直流电源以实现所述电源开关模块的供电，所述开关控制所述电源输入插座的导通与关断，经所述电源输入插座输入的电源信号依次流经所述过流保护模块及低压保护模块后分别经所述第一输出插座、第二输出插座及第三输出插座输出。
2.如权利要求1所述的电源开关模块，其特征在于：所述电源输入插座及所述开关并排设置于所述电路板的第一矩形边上，所述第一输出插座、第二输出插座及第三输出插座并排设置在所述电路板的第三矩形边上，所述低压保护模块设置在所述电路板的第四矩形边上，所述过流保护模块设置在所述电路板的中心。
3.如权利要求1或2所述的电源开关模块，其特征在于：所述过流保护模块为自恢复保险丝，其用于控制所述电源开关模块的内部电路的通断，当流经所述自恢复保险丝的电流超过预定值时，所述自恢复保险丝通过增大阻值以切断所述电源开关模块的内部电路，当流经所述自恢复保险丝的电流低于预定值时，所述自恢复保险丝通过降低阻值以导通所述电源开关模块的内部电路。
4.如权利要求1或2所述的电源开关模块，其特征在于：所述低压保护模块用于检测所述外部直流电源的输出电压值，并基于检测到的电压值控制所述第一输出插座、第二输出插座及第三输出插座的通断，当所述电压值小于预定电压值时，所述低压保护模块切断所述第一输出插座、第二输出插座及第三输出插座。
5.如权利要求4所述的电源开关模块，其特征在于：所述低压保护模块包括可调整迟滞的低功耗电池检测集成电路芯片U1，与所述可调整迟滞的低功耗电池检测集成电路芯片U1连接的分压电阻网络、报警电路及场效应管M1，其中：
所述的可调整迟滞的低功耗电池检测集成电路芯片U1包括下行阈值输入引脚FTH、上行阈值输入引脚RTH、电源正输入引脚VCC、电源接地引脚GND、高有效电压检测输出引脚LBO及低有效电压检测输出引脚LBO/；所述分压电阻网络包括直流电源及依次串联在所述直流电源的电源正极及电源接地负极之间的第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2之间的连接点与所述电源接地负极之间连接有第一电容C1，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2之间的连接点形成第一电压输出点，所述第二电阻R2与所述第三电阻之间的连接点形成第二电压输出点；所述报警电路包括双色发光二极管D1，所述场效应管包括栅极、源极及漏极；
所述下行阈值输入引脚FTH及所述上行阈值输入引脚RTH分别连接所述第一电压输出点及所述第二电压输出点，所述电源正输入引脚VCC连接所述过流保护模块的输出端，所述电源接地引脚GND接地，所述高有效电压检测输出引脚LBO连接所述报警电路，所述低有效电压检测输出引脚LBO/连接所述场效应管M1的栅极，所述场效应管M1的源极接地，所述场效应管M1的漏级分别连接所述第一输出插座、所述第二输出插座及所述第三输出插座。
6.如权利要求1或2所述的电源开关模块，其特征在于：所述第一输出插座和所述第二输出插座输出的电流为1A，所述第三输出插座输出的电流为2A。
7.如权利要求1或2所述的电源开关模块，其特征在于：所述外部直流电源为额定输出电压为5V的电池组。
8.如权利要求1或2所述的电源开关模块，其特征在于：所述外部直流电源为额定输出电压为5V的电源适配器。
9.如权利要求1或2所述的电源开关模块，其特征在于：所述外部直流电源为额定输出电压为5V的充电宝。
10.如权利要求9所述的电源开关模块，其特征在于：所述电源开关模块还包括充电宝模式开关，所述充电宝模式开关设置在所述电路板的第二矩形边。
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| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170118 |