CN108055028A - 一种多功能合一的缓启动可控电源开关 - Google Patents

一种多功能合一的缓启动可控电源开关 Download PDF

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Abstract

本发明属于电源管理技术领域，尤其是涉及一种多功能合一的缓启动可控电源开关，应用于容性负载可插拔模块；包括用于缓启动电源开关的延时模块、斜率控制模块及开关可控模块及电源缓启管；所述延时模块连接输入端、开关连接触发控制端、斜率控制模块连接输出端；所述电源输入、电源输出及控制信号分别通过延时、斜率控制模块及开关模块与缓启管的触发控制端相连接。优点在于：本发明通过深入研究，完成了具有独特的三功能整合的缓启动通用开关创意设计，分别是***延时，缓启斜率控制，智能开关三功能进行整合，克服了电源大功率模块中缓启和开关分离的情况，完善了小功率中只有延时无斜率调节及开关分离的情况。

Description

一种多功能合一的缓启动可控电源开关
技术领域
本发明属于电源管理技术领域，尤其是涉及一种多功能合一的缓启动可控电源开关。
背景技术
当前在大量的可插拔电子产品中，由于可插拔模块一般具有大容性负载特征而******时，接入瞬间对于***和插拔模块均存在影响，诸如***时接触状态的不稳定，对电荷的大量抽取影响***电源稳定，过大的瞬间电流损坏可插拔模块器件和***接口,为了减少热插拔瞬态接入的影响，并且去除插拔过程接触的不稳定性，从而对可插拔模块一般均有缓启动功能要求，来减少这种复杂的影响。
随着可插拔模块的智能化及绿色环保趋势，需要对可插拔模块进行功耗管理，对电源进行控制，比如开启或关闭低功耗节能模式，因而可插拔模块存在电源管理开关控制的需求。
传统的设计架构是固定的缓启动，其功能几乎是一次性的，其缓启功能主要包含两部分：***延时去抖和尖峰电流控制，在可插拔模块******后采用单独的开关器件来实现模块所需要的电源管理开关需求，其缓启动和开关各司其职，其所需器件繁多且价格昂贵，功能分散，不利于模块的小型化和集成化，不利于模块的智能化，例如大功率的-48V电源的缓启动，其后续的开关实现需要单独采用大功率元器件；而功率相对较小的可插拔光通讯模块，目前的非芯片解决方案中，电源接口电路仅有延时，尖峰电流控制无法调节，需要电源管理时采用单独的芯片，占用了宝贵的模块资源。
为此，我们提出一种多功能合一的缓启动可控电源开关来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种具有***延时，缓启斜率控制，智能开关三功能进行整合整合的缓启动通用开关多功能合一的缓启动可控电源开关。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：电源管理技术领域，尤其是一种多功能合一的缓启动可控电源开关，应用于容性负载可插拔模块；包括用于缓启动电源开关的延时模块、斜率控制模块及开关可控模块及电源缓启管；所述延时模块连接输入端、开关连接触发控制端、斜率控制模块连接输出端；所述电源输入、电源输出及控制信号分别通过延时、斜率控制模块及开关模块与缓启管的触发控制端相连接。
在上述的多功能合一的缓启动可控电源开关中，所述开关模块与电源开关模块的触发控制端连接，所述开关模块的控制端输入信号可来自可插拔模块内部，主***或第三方的触发操作模块。
在上述的多功能合一的缓启动可控电源开关中，所述可插拔模块包括但不限于电源可插拔模块(大功率)和光通讯可插拔模块（小功率）。
在上述的多功能合一的缓启动可控电源开关中，所述光通讯小功率模块（图2所示）包括场效应管M1，所述场效应管M1的栅极连接有延时电容C1和延时电阻R1，所述场效应管M1的栅极连接有缓启斜率电容C4，所述场效应管M1的栅极和源极与控制开关S1连接，所述场效应管M1与负载电容C2和负载电阻R2连接。
在上述的多功能合一的缓启动可控电源开关中，所述电源大功率控制模块（图3所示）包括场效应管M1，所述场效应管M1的栅极连接有延时电容C1、延时电阻R1和延时电阻R2&R3，所述场效应管M1的栅极连接有缓启斜率电容C2和缓启斜率电阻R5，所述场效应管M1的栅极和源极与控制开关S1连接，所述场效应管M1与负载电容C3和负载电阻R6连接，所述场效应管M1的栅极和源极二极管D1和二极管D2。
与现有的技术相比，本多功能合一的缓启动可控电源开关的优点在于：本发明现有技术相比具有延时性，缓启性和开关性三合一的集成功能，克服了电源大功率模块中缓启和开关分离的情况，完善了小功率中只有延时无斜率调节及开关分离的情况,在可插拔模块中，无论大功率，还是小功率场合，都具有很好的应用价值和前景,可以把一次性的缓启动电路扩展功能做为开关使用，有效地依据场合的需求，通过调整参数达到所需的延时，缓启动斜率和开关特性,具有广泛的使用价值。
当前广大光通讯模块中，缓启动电路和电源开关分别采用独立的芯片，占用了宝贵的资料，并且在非芯片可插拔方案中，对于插拔冲击电流控制没有可靠手段全凭后期测试来保证，本设计晚上了功能整合的设计，因而具有独特意义,本发明通过深入研究，完成了具有独特的三功能整合的缓启动通用开关创意设计，分别是***延时，缓启斜率控制，智能开关三功能进行整合。
附图说明
图1是本发明提供的“一种多功能合一的缓启动可控电源开关”的缓启动及电源开关架构示意图；
图2是本发明提供的“一种多功能合一的缓启动可控电源开关”中小功率小电压场合缓启及开关电路图；
图3是本发明提供的“一种多功能合一的缓启动可控电源开关”中大功率大电压场合缓启及开关电路图；
图4是本发明提供的“一种多功能合一的缓启动可控电源开关”中小功率模块缓启开关二合一及参考对照电路的仿真示意图;
图5是本发明提供的“一种多功能合一的缓启动可控电源开关”中大功率模块缓启开关二合一及参考对照电路的仿真示意图。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例
如图1-5所示，一种多功能合一的缓启动可控电源开关，应用于容性负载可插拔模块；包括用于缓启动电源开关的延时模块、斜率控制模块及开关可控模块及电源缓启管；所述延时模块连接输入端、斜率控制模块连接输出端，开关连接触发端；所述电源输入、电源输出及控制开关分别通过延时、斜率控制模块及开关模块与缓启管的触发控制端(栅极)相连接。
其中，开关模块将控制端（栅极）与主***电源输入（源级）连接，开关模块的输入端信号控制可以来自可插拔模块内部或第三方的触发操作模块。
其中，可插拔模块包括电源大功率控制模块和光通讯小功率模块。
其中，光通讯小功率模块（图2所示）包括场效应管M1，场效应管M1的栅极连接有延时电容C1和延时电阻R1，场效应管M1的栅极连接有缓启斜率电容C4，场效应管M1的栅极和源极与控制开关S1连接，场效应管M1与负载电容C2和负载电阻R2连接，场效应管M1处于电源主路上，连接电源输入和电源输出，有足够的管压降，可以起到隔离开关并保护作用；延时电容C1和延时电阻R1为***延时部件，主要连接场效应管M1的栅极，其中延时电容C1端接输入电源，***后需要通过延时电阻R1对延时电容C1充电达到一定值来实现延时（一般为ms级别），避开***时的电接触不稳定期；缓启斜率控制电容C4连接电源输出端到场效应管M1栅极，形成负反馈来控制输出端电源电压的上升斜率，缓启斜率电容C4大小(一般为几nF到上百nF级别)决定输出电压上升速度，控制开关S1为控制开关元件，连接场效应管M1的栅极和源级，在控制信号的作用下来开启或关闭，当S1导通时，场效应管M1栅极和源级电压降到阈值电压以下，完成负载电路和主电源电路的断开，当S1断开时，整个电路按正常状态工作，控制开关可以是电磁铁或MOS管等电子或机械开关，控制信号可以来自模块内部的智能控制单元，也可以来自外部的电源管理，仿真结果如图所示，其中实线为本实施例（延时缓启开关 三合一）的结果，虚线为参考的仿真结果。参考的结果没有延时，且冲击电流超过2A,而实施例设计具有延时功能的同时，几乎无冲击电流，并集成了开关功能，完成了可插拔的延时防抖，缓启无过冲电流和智能开关实现的多功能，在可插拔模块中具有独特的应用。
其中，电源大功率控制模块（图3所示）包括场效应管M1，场效应管M1的栅极连接有延时电容C1、延时电阻R1和延时电阻R2&R3，场效应管M1的栅极连接有缓启斜率电容C2和缓启斜率电阻R5，场效应管M1的栅极和源极与控制开关S1连接，场效应管M1与负载电容C3和负载电阻R6连接，场效应管M1的栅极和源极二极管D1和齐纳二极管D2，场效应管M1处于电源主路上，其源级和漏极分别连接电源输入和电源输出，有足够的管压降，可以起到隔离开关并保护作用；延时电容C1、延时电阻R1、R2和延时电阻R3为***延时部件，主要连接场效应管M1的栅极，其中延时电容C1端接输入电源，***后需要通过延时电容C1、延时电阻R3和延时电阻R2充电达到一定值来实现延时（一般为ms级别），避开***时的电接触不稳定期；缓启斜率电容C2和缓启斜率电阻R5连接电源输出端(漏级)到场效应管M1栅极，形成负反馈来控制输出端电源电压的上升斜率，缓启斜率电容大小决定输出电压上升速度；控制开关S1为控制开关元件，连接场效应管M1栅极和源级，在控制信号的作用下来开启或关闭，当S1导通时，场效应管M1栅极和源级电压降到阈值电压以下，完成负载电路和主电源电路的断开，当S1断开时，整个电路按正常状态工作，控制开关S1可以是电磁铁或MOS管等电子或机械开关，控制信号可以来自模块内部的智能控制单元，也可以来自外部的电源管理；齐纳二极管D1为高电压场合下，限制栅极和源级电压差来保护场效应管M1；二极管D2为延时电容的方向隔断，即仅延迟一次，电容充电后续不再延迟。通过加入控制开关对场效应管M1的控制来巧妙实现缓启和智能开关二合一的功能，可以实现***延时，斜率控制缓启，智能开关等诸种功能，此处针对应用实现缓启和关断功能，为了形成对照，特地给出了参考进行对比，两者的仿真对比如图所示，其中虚线的为参考结果，实线的为缓启及开关多功能电路结果，可见实现了缓启和开关二合一的功能，而参考模拟对比存在大的冲击电流。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多功能合一的缓启动可控电源开关，应用于容性负载可插拔模块；其特征在于：包括用于缓启动电源开关的延时模块、斜率控制模块及开关可控模块及电源缓启管；所述延时模块连接输入端、开关连接触发控制端、斜率控制模块连接输出端；所述电源输入、电源输出及控制信号分别通过延时、斜率控制模块及开关模块与缓启管的触发控制端相连接。
2.根据权利要求1所述的多功能合一的缓启动可控电源开关，其特征在于，所述开关模块与电源开关模块的触发控制端连接，所述开关模块的控制端输入信号可来自可插拔模块内部，主***或第三方的触发操作模块。
3.根据权利要求2所述的多功能合一的缓启动可控电源开关，其特征在于，所述可插拔模块包括但不限于电源可插拔模块(大功率)和光通讯可插拔模块（小功率）。
4.根据权利要求3所述的多功能合一的缓启动可控电源开关，其特征在于，所述光通讯小功率模块包括场效应管M1，所述场效应管M1的栅极连接有延时电容C1和延时电阻R1，所述场效应管M1的栅极连接有缓启斜率电容C4，所述场效应管M1的栅极和源极与控制开关S1连接，所述场效应管M1输出与负载电容C2和负载电阻R2连接。
5.根据权利要求3所述的多功能合一的缓启动可控电源开关，其特征在于，所述电源大功率控制模块包括场效应管M1，所述场效应管M1的栅极连接有延时电容C1、延时电阻R1和延时电阻R2&R3，所述场效应管M1的栅极连接有缓启斜率电容C2和缓启斜率电阻R5，所述场效应管M1的栅极和源极与控制开关S1连接，所述场效应管M1输出与负载电容C3和负载电阻R6连接，所述场效应管M1的栅极和源极二极管D1和二极管D2。
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