單向?qū)娐芳肮╇娤到y(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種單向?qū)娐?，尤其涉及一種低成本、低壓降的單向?qū)娐芳肮╇娤到y(tǒng)。包括總輸入端、總輸出端、以及設置在所述輸入端和所述輸出端之間的單向?qū)▎卧?、控制單元、監(jiān)測單元、以及保護單元；所述單向?qū)▎卧B接所述總輸入端和所述總輸出端；所述控制單元連接所述總輸入端和所述總輸出端；所述監(jiān)測單元連接所述總輸入端和所述總輸出端，所述監(jiān)測單元的監(jiān)測輸出端連接所述控制單元的第一控制端；所述保護單元連接所述總輸入端和所述總輸出端，所述保護單元的選擇輸出端連接所述控制單元的第二控制端。本實用新型的單向?qū)▎卧沟糜呻娫炊酥列酒说碾妷簤航涤稍瓉淼?.7V減少為0.1?0.2V，僅為原來的30%不到，大大減少了單向?qū)▎卧墓摹?br>【專利說明】
單向?qū)娐芳肮╇娤到y(tǒng)
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及一種單向?qū)娐?，尤其設及一種低成本、低壓降的單向?qū)娐芳?供電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有的耗材容器，比如用于噴墨打印機的墨盒，當打印機端電壓掉電后仍然需要 對忍片進行供電。授權公告號CN 202513599 U，授權公告日2012年10月31日的實用新型專 利公開了一種充電電路、存儲忍片及耗材容器。該充電電路將二極管器件焊接在電路板上 作為單向?qū)▎卧瑢㈦娙葑鳛閮δ軉卧?。儲能單元在電源供電時存儲能量，在掉電時為忍 片供電。二極管在電源掉電、電容放電時，防止電路上的電流倒灌入電源端。
[0003] 但是，二極管的成本較高、兩端壓降也較高。如圖1，打印機端的電源信號VDD通過 VIN連入二極管D1和電容C1再連入VIN_IC給忍片供電。二極管D1在VIN和VIN_IC之間起單向 導通的作用，使電流只能由VIN向VIN_IC方向流動；電容C1在VIN_IC與GND之間起到儲能的 作用，使忍片在打印機端的電源掉電后仍然可W通過電容C1存儲的電量工作一段時間。如 圖2，打印機端VDD的電壓為3.3V、二極管D1的壓降為0.7V，最終施加到忍片端的電壓VIN_I C 僅僅只有2.6V。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術問題提供一種單向電路及供電系統(tǒng)。本發(fā)明的技術方案如 下：
[0005] -種單向?qū)娐?，其特征在?包括總輸入端、總輸出端、W及設置在所述輸入 端和所述輸出端之間的單向?qū)▎卧?、控制單元、監(jiān)測單元、W及保護單元;所述單向?qū)?單元連接所述總輸入端和所述總輸出端;所述控制單元連接所述總輸入端和所述總輸出 端;所述監(jiān)測單元連接所述總輸入端和所述總輸出端，所述監(jiān)測單元的監(jiān)測輸出端連接所 述控制單元的第一控制端;所述保護單元連接所述總輸入端和所述總輸出端，所述保護單 元的選擇輸出端連接所述控制單元的第二控制端。
[0006] 作為優(yōu)選，所述單向?qū)▎卧▎蜗驅(qū)ňw管，所述單向?qū)ňw管的源極 連接所述總輸入端，所述單向?qū)ňw管的柵極連接所述總輸出端，所述單向?qū)ňw管 的漏極連接所述總輸出端，所述單向?qū)ňw管的襯底連接所述總輸出端。
[0007] 作為優(yōu)選，所述控制單元包括控制晶體管，所述控制晶體管的源極連接所述總輸 入端，所述控制晶體管的柵極連接所述監(jiān)測單元的監(jiān)測輸出端，控制控制晶體管的漏極連 接所述總輸出端，所述控制晶體管的襯底連接所述保護單元的選擇輸出端。
[000引作為優(yōu)選，所述監(jiān)測單元包括反向模塊、W及調(diào)整模塊;所述反向模塊連接所述總 輸入端和所述總輸出端，所述調(diào)整模塊連接所述反向模塊。
[0009]作為優(yōu)選，所述反向模塊包括第一反向晶體管和第二反向晶體管;所述第一反向 晶體管的源極連接所述總輸出端，所述第一反向晶體管的漏極連接所述第二反向晶體管的 漏極，所述第一反向晶體管的柵極連接所述第二反向晶體管的柵極，所述第一反向晶體管 的襯底連接所述總輸出端;所述第二反向晶體管的源極接地，所述第二反向晶體管的柵極 連接所述第一反向晶體管的柵極，所述第二反向晶體管的漏極連接所述第一反向晶體管的 漏極，所述第二反向晶體管的襯底接地;所述調(diào)整模塊為電流調(diào)整模塊，所述電流調(diào)整模塊 連接所述第一反向晶體管的源極和漏極。
[0010] 作為優(yōu)選，所述反向模塊包括限流電阻，所述限流電阻的輸入端連接所述總輸入 端，所述限流電阻的輸出端連接所述第一反向晶體管的柵極。
[0011] 作為優(yōu)選，所述反向模塊包括第一反向晶體管和第二反向晶體管;所述第一反向 晶體管的源極連接所述總輸出端，所述第一反向晶體管的漏極連接所述第二反向晶體管的 漏極，所述第一反向晶體管的柵極連接所述第二反向晶體管的柵極，所述第一反向晶體管 的襯底連接所述總輸出端;所述第二反向晶體管的源極接地，所述第二反向晶體管的柵極 連接所述第一反向晶體管的柵極，所述第二反向晶體管的漏極連接所述第一反向晶體管的 漏極，所述第二反向晶體管的襯底接地;所述調(diào)整模塊為電壓調(diào)整模塊，所述電壓調(diào)整模塊 的調(diào)整輸出端連接所述第一反向晶體管的柵極。
[0012] 作為優(yōu)選，所述電壓調(diào)整模塊包括第一分壓電阻和第二分電阻，所述第一分壓電 阻的輸入端連接所述總輸入端，所述第一分壓電阻的輸出端連接所述第二分壓電阻的輸入 端，所述第二分壓電阻的輸出端接地，所述第一分壓電阻的輸出端連接所述第一反向晶體 管的柵極。
[0013] 作為優(yōu)選，所述保護單元包括第一選擇晶體管和第二選擇晶體管，所述第一選擇 晶體管的源極連接所述總輸入端，所述第一選擇晶體管的柵極連接所述總輸出端，所述第 一選擇晶體管的漏極連接所述控制單元的第二控制端，所述第一選擇晶體管的襯底連接所 述控制單元的第二控制端;所述第二選擇晶體管的源極連接所述總輸出端，所述第二選擇 晶體管的柵極連接所述總輸入端，所述第二選擇晶體管的漏極連接所述控制單元的第二控 制端，所述第二選擇晶體管的襯底連接所述控制單元的第二控制端。
[0014] -種供電系統(tǒng)，包括電源和電源輸出端口；其特征在于:所述電源和所述電源輸出 端口之間設有如前所述的一種單向?qū)娐?所述電源的輸出端連接所述單向?qū)娐返?總輸入端，所述單向?qū)娐返目傒敵龆诉B接所述電源輸出端口；所述單向?qū)娐返目?輸出端連接儲能電容。
[0015] 所述單向?qū)▎卧ＷC所述總輸入端和所述總輸出端之間電流的單向性，所述監(jiān) 測單元監(jiān)測所述總輸入端的輸入電壓，并將監(jiān)測結(jié)果輸出至所述控制單元的控制端。所述 控制單元連接在所述總輸入端和所述總輸出端之間，根據(jù)所述監(jiān)測單元的監(jiān)測結(jié)果連通或 者斷開。所述控制單元在連通時，保證所述總輸入端和所述總輸出端之間的超低壓降，并且 在斷開時防止儲能電容釋放的電能倒灌入所述控制單元。
[0016] 本發(fā)明的單向?qū)▎卧沟糜呻娫炊酥寥唐说碾妷簤航涤稍瓉淼?.7V減少為 0.1-0.2V，僅為原來的30%不到，大大減少了單向?qū)▎卧墓?。整個單向?qū)娐穬H由 晶體管和電阻組成，電路元器件組成成分少，電路穩(wěn)定性高，響應速度快。晶體管和電阻都 為無源器件，不需要額外的電源電路來開啟工作，功耗更低，電路工作性能更穩(wěn)定。直接蝕 刻在忍片晶圓上時的占用面積更小，降低忍片的成本，簡化了整個供電系統(tǒng)的結(jié)構，提高了 供電系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0017] 圖1為現(xiàn)有技術供電系統(tǒng)圖。
[0018] 圖2圖1中供電系統(tǒng)的電壓曲線圖。
[0019] 圖3采用圖1的供電系統(tǒng)的打印機系統(tǒng)示意圖。
[0020] 圖4本發(fā)明的供電系統(tǒng)示意圖。
[0021] 圖5圖4中供電系統(tǒng)的電壓曲線圖。
[0022] 圖6采用圖4的供電系統(tǒng)的打印機系統(tǒng)示意圖。
[0023] 圖7實施例一單向?qū)娐吩韴D。
[0024] 圖8實施例二單向?qū)娐吩韴D。
[00巧]圖9實施例Ξ單向?qū)娐吩韴D。
【具體實施方式】
[0026] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細描述。如圖6,一種打印機系統(tǒng)，包 括打印機W及帶有忍片的墨盒。忍片包括忍片控制電路、存儲電路、W及單向?qū)娐??？?制電路連接存儲單路，控制電路連接單向?qū)娐?。忍片輸入端外接蓄電電路。打印機電 源、單向?qū)娐?、W及蓄電電路構成了為忍片供電的供電系統(tǒng)。打印機電源通過單向?qū)?電路連接至忍片，為忍片供電，同時蓄電電路進行蓄電。打印機掉電W后。蓄電電路釋放電 能為忍片供電。
[0027] 實施例一
[002引如圖4,本實施例中打印機端輸出電源VDD至單向?qū)娐返目傒斎攵薎N，經(jīng)過單 向?qū)娐返目傒敵龆薕UT輸出至忍片。單向?qū)娐返目傒敵鐾B接有儲能電容C1，儲能 電容C1的另一端接地。
[0029] 如圖7,單向?qū)娐酚蒔M0S管（也可W為醒0S管，本實施例中WPM0S管為例進行 描述)MP1，MP2，MP3，MP4，MP5，MP6和NM0S管(也可W為PM0S管，本實施例中WNM0S管為例進 行描述)MN1W及電阻R1組成。
[0030] MP5連接在總輸入端IN和總輸出端OUT之間。MP5的柵極、漏極W及襯底連接到總輸 出端OUT,源極連接到總輸入端INdMP5起到一個連接到IN和OUT之間的單向?qū)▎卧淖?用，相當于一個壓降為0.6V的二極管。
[0031 ] MP1連接在總輸入端IN和總輸出端OUT之間，MP1的柵極連接在由MP4，MN1，MP6組成 的監(jiān)測單元的輸出，MP1的源極連接總輸入端IN,MP1的漏極連接總輸出端OUT。
[0032] MP6，MP4,麗1組成監(jiān)測單元，一端連接總輸出端OUT,另一端接地GNDdMP6的源極和 襯底都連接到總輸出端ΟυΤ,ΜΡΘ的漏極連接到MP1的柵極，MP6的柵極連接到地GND;MP4的源 極和襯底都連接到總輸出端OUT，MP4的漏極連接到MP1的柵極，MP4的柵極連接到電阻R1的 負端;MN1的源極和襯底都連接到地GND，MN1的漏極連接到MP1的柵極，MN1的柵極連接到R1 的負端。R1的正端連接總輸入端IN，R1的負端接MP4和MN1的柵極，起限流電阻的作用，保護 MP4和MN1的柵極不會受到突然的大電壓而導致燒毀。
[0033] MP2，MP3連接在總輸入端IN與總輸出端OUT之間，組成用于保護MP1的保護單元。 MP2的源極連接總輸入端IN，MP2的柵極連接總輸出OUT，MP2的漏極和襯底短接到MP1的襯底 并且與MP3的漏極和襯底短接;MP3的源極連接總輸出端OUT，MP3的柵極連接總輸入端IN， MP3的漏極和襯底短接到MP1的襯底并且與MP2的漏極和襯底短接。MP2和MP3構成的MP1的襯 底的選擇電路，使MP1的襯底電位選擇總輸入IN和總輸出端OUT中較高的電位，保證MP1管不 會發(fā)生內(nèi)部漏電。
[0034] VIN與V0UT之間的壓降：
[0035] Vdrop=Iload*Rmpl；
[0036] 其中，Iload指的是總輸出端OUT端帶的等效負載;Rmpl指的是mpl的等效阻抗。
[0037]
[0038] 其中，Κρ指的是MP1的跨導參數(shù);L和W分別為MP1的柵長和柵寬;Vsg指的是MP1的源 級和柵極之間的電壓差;Vth指的是MP1的闊值電壓。
[0039] 監(jiān)測單元的MP4和麗1組成反相器，監(jiān)測總輸入端IN的輸入電流;MP6通過調(diào)整反相 器的反轉(zhuǎn)點，調(diào)整監(jiān)測單元輸出至MP1的柵極的電信號來調(diào)整MP1的柵極電壓：
[0040] 當總輸入端IN端電壓等于VDD時，將MP1的柵極電壓置為0,使MP1強導通。儲能電容 C1通過MP1進行大電流充電，直到儲能電容C1兩端的電壓等于VDD。當總輸入端IN的電壓下 降到VDD-Vth<VIN<VDD時，將MP1的柵極電壓置為V0UT。此時MP1被關斷，也等同于二極管連 接，從而保證總輸出端OUT外接的儲能電容C1的電量不會往總輸入端IN倒灌漏電。
[0041 ] 實施例二
[0042] 如圖8,單向?qū)娐酚蒔M0S管（也可W為醒0S管，本實施例中WPM0S管為例進行 描述)MP1，MP2，MP3，MP4，MP5和醒0S管（也可W為PM0S管，本實施例中WNM0S管為例進行描 述)MN1W及電阻R1、R2組成。本實施例與實施例一的監(jiān)測單元有所不同，其余部分均與實施 例一相同，不再寶述。
[0043] R2，MP4，MN1組成監(jiān)測單元，一端連接總輸出端OUT，另一端接地GND。電阻R2的正端 接輸出端OUT,電阻R2的負端接MP1的柵極、MP4的漏極、W及MN1的源極;MP4的源極和襯底都 連接到總輸出端OUT，MP4的漏極連接到MP1的柵極，MP4的柵極連接到電阻R1的負端;MN1的 源極和襯底都連接到地GND，MN1的漏極連接到MP1的柵極，MN1的柵極連接到R1的負端。R1的 正端連接總輸入端IN，R1的負端接MP4和麗1的柵極，起限流電阻的作用，保護MP4和麗1的柵 極不會受到突然的大電壓而導致燒毀。
[0044] 監(jiān)測單元的MP4和MN1組成反相器，監(jiān)測總輸入端IN的輸入電流；電阻R2通過調(diào)整 反相器的反轉(zhuǎn)點，調(diào)整監(jiān)測單元輸出至MP1的柵極的電信號來調(diào)整MP1的柵極電壓。
[0045] 實施例Ξ
[0046] 如圖8,單向?qū)娐酚蒔M0S管（也可W為醒0S管，本實施例中WPM0S管為例進行 描述)MP1，MP2，MP3，MP4，MP5和醒0S管（也可W為PM0S管，本實施例中WNM0S管為例進行描 述)MN1W及電阻R1、R2組成。本實施例與實施例一的監(jiān)測單元有所不同，其余部分均與實施 例一相同，不再寶述。
[0047] R1，R2，MP4，MN1組成監(jiān)測單元，一端連接總輸出端OUT，另一端接地GNDdRI的正端 接總輸入端IN，R1的負端接MP4和MN1的柵極;R2的正端接MP4和MN1的柵極，R2的負端接 GND;MP4的源極和襯底都連接到總輸出端OUT，MP4的漏極連接到MP1的柵極，MP4的柵極連 接到電阻R1的負端;MN1的源極和襯底都連接到地GND，麗1的漏極連接到MP1的柵極，MN1的 柵極連接到R1的負端。R1的正端連接總輸入端IN, R1的負端接MP4和MNl的柵極，起限流電阻 的作用，保護MP4和MN1的柵極不會受到突然的大電壓而導致燒毀。
[004引監(jiān)測單元的MP4和MN1組成反相器，監(jiān)測總輸入端IN的輸入電流；電阻R1和R2組成 分壓電路通過調(diào)整反相器輸入電壓，調(diào)整監(jiān)測單元輸出至MP1的柵極的電信號來調(diào)整MP1的 柵極電壓。
[0049] 如圖5,本發(fā)明的單向?qū)▎卧沟糜呻娫炊酥寥唐说碾妷簤航涤稍瓉淼?.7V 減少為0.1-0.2V，僅為原來的30%不到，大大減少了單向?qū)▎卧墓?。整個單向?qū)?路僅由晶體管和電阻組成，電路元器件組成成分少，電路穩(wěn)定性高，響應速度快。晶體管和 電阻都為無源器件，不需要額外的電源電路來開啟工作，功耗更低，電路工作性能更穩(wěn)定。 直接蝕刻在忍片晶圓上時的占用面積更小，降低忍片的成本，簡化了整個供電系統(tǒng)的結(jié)構， 提高了供電系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。
[0050] 雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領域普通技術人員可W在所附權 利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改。
【主權項】
1. 一種單向?qū)娐罚涮卣髟谟?包括總輸入端、總輸出端、以及設置在所述輸入端 和所述輸出端之間的單向?qū)▎卧?、控制單元、監(jiān)測單元、以及保護單元;所述單向?qū)▎?元連接所述總輸入端和所述總輸出端;所述控制單元連接所述總輸入端和所述總輸出端； 所述監(jiān)測單元連接所述總輸入端和所述總輸出端，所述監(jiān)測單元的監(jiān)測輸出端連接所述控 制單元的第一控制端;所述保護單元連接所述總輸入端和所述總輸出端，所述保護單元的 選擇輸出端連接所述控制單元的第二控制端。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種單向?qū)娐罚涮卣髟谟?所述單向?qū)▎卧▎蜗?導通晶體管，所述單向?qū)ňw管的源極連接所述總輸入端，所述單向?qū)ňw管的柵極 連接所述總輸出端，所述單向?qū)ňw管的漏極連接所述總輸出端，所述單向?qū)ňw管 的襯底連接所述總輸出端。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種單向?qū)娐?，其特征在?所述控制單元包括控制晶體 管，所述控制晶體管的源極連接所述總輸入端，所述控制晶體管的柵極連接所述監(jiān)測單元 的監(jiān)測輸出端，控制控制晶體管的漏極連接所述總輸出端，所述控制晶體管的襯底連接所 述保護單元的選擇輸出端。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種單向?qū)娐?，其特征在于：所述監(jiān)測單元包括反向模 塊、以及調(diào)整模塊;所述反向模塊連接所述總輸入端和所述總輸出端，所述調(diào)整模塊連接所 述反向申吳塊。5. 根據(jù)權利要求4所述的一種單向?qū)娐罚涮卣髟谟?所述反向模塊包括第一反向 晶體管和第二反向晶體管;所述第一反向晶體管的源極連接所述總輸出端，所述第一反向 晶體管的漏極連接所述第二反向晶體管的漏極，所述第一反向晶體管的柵極連接所述第二 反向晶體管的柵極，所述第一反向晶體管的襯底連接所述總輸出端;所述第二反向晶體管 的源極接地，所述第二反向晶體管的柵極連接所述第一反向晶體管的柵極，所述第二反向 晶體管的漏極連接所述第一反向晶體管的漏極，所述第二反向晶體管的襯底接地;所述調(diào) 整模塊為電流調(diào)整模塊，所述電流調(diào)整模塊連接所述第一反向晶體管的源極和漏極。6. 根據(jù)權利要求5所述的一種單向?qū)娐?，其特征在于：所述反向模塊包括限流電 阻，所述限流電阻的輸入端連接所述總輸入端，所述限流電阻的輸出端連接所述第一反向 晶體管的柵極。7. 根據(jù)權利要求4所述的一種單向?qū)娐?，其特征在?所述反向模塊包括第一反向 晶體管和第二反向晶體管;所述第一反向晶體管的源極連接所述總輸出端，所述第一反向 晶體管的漏極連接所述第二反向晶體管的漏極，所述第一反向晶體管的柵極連接所述第二 反向晶體管的柵極，所述第一反向晶體管的襯底連接所述總輸出端;所述第二反向晶體管 的源極接地，所述第二反向晶體管的柵極連接所述第一反向晶體管的柵極，所述第二反向 晶體管的漏極連接所述第一反向晶體管的漏極，所述第二反向晶體管的襯底接地;所述調(diào) 整模塊為電壓調(diào)整模塊，所述電壓調(diào)整模塊的調(diào)整輸出端連接所述第一反向晶體管的柵 極。8. 根據(jù)權利要求7所述的一種單向?qū)娐?，其特征在?所述電壓調(diào)整模塊包括第一 分壓電阻和第二分電阻，所述第一分壓電阻的輸入端連接所述總輸入端，所述第一分壓電 阻的輸出端連接所述第二分壓電阻的輸入端，所述第二分壓電阻的輸出端接地，所述第一 分壓電阻的輸出端連接所述第一反向晶體管的柵極。9. 根據(jù)權利要求1所述的一種單向?qū)娐?，其特征在?所述保護單元包括第一選擇 晶體管和第二選擇晶體管，所述第一選擇晶體管的源極連接所述總輸入端，所述第一選擇 晶體管的柵極連接所述總輸出端，所述第一選擇晶體管的漏極連接所述控制單元的第二控 制端，所述第一選擇晶體管的襯底連接所述控制單元的第二控制端;所述第二選擇晶體管 的源極連接所述總輸出端，所述第二選擇晶體管的柵極連接所述總輸入端，所述第二選擇 晶體管的漏極連接所述控制單元的第二控制端，所述第二選擇晶體管的襯底連接所述控制 單元的第二控制端。10. -種供電系統(tǒng)，包括電源和電源輸出端口；其特征在于:所述電源和所述電源輸出 端口之間設有如權利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的一種單向?qū)娐?所述電 源的輸出端連接所述單向?qū)娐返目傒斎攵耍鰡蜗驅(qū)娐返目傒敵龆诉B接所述電 源輸出端口；所述單向?qū)娐返目傒敵龆诉B接儲能電容。
【文檔編號】B41J2/175GK205601390SQ201620350614
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】胡容銘, 吳穎麗, 嚴斌
【申請人】杭州旗捷科技有限公司