CN110677028A - 一种电流电压叠加型快速放电电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电流电压叠加型快速放电电路，包括放电开关管和电驱动电路；放电驱动电路包括电压值检测电路、放大电路、参考电压源、比较控制电路，电压值检测电路的输出端经放大电路放大以后和参考电压源分别输入到比较控制电路的输入端，比较控制电路的输出端接放电开关管的控制端，在电压值检测电路的输出大于参考电压源时，控制放电开关管小电流放电，在电压值检测电路的输出小于参考电压源时，控制放电开关管大电流放电。本发明通过引入输出电压反馈，控制流过开关管的电压和电流之和维持恒定，在放电前期，电压较高，控制MOS流过的电流很小，在放电后期，电压较低，控制MOS流过的电流很大，可以有效平衡放电的MOS管的总功率。
Description
技术领域
本发明涉及一种电流电压叠加型快速放电电路。
背景技术
电容在有电压时会存储能量，在某些情况下需要将电容的能量快速消耗释放。一种做法是在电容上并电阻，利用电阻的发热将能量消耗掉，另一种做法是用控制MOS的电流，使MOS管工作与恒流状态实现放电。此两种放电形式，在放电前期，电压很高，电阻或者MOS管的功率最大，要想实现快速放电，必须选用大功率的电阻或者MOS，并且在放电的后期，电压降低，放电功率越来越小，放电速度越来越慢，不能满足用户的需要。
发明内容
本发明针对目前公知的恒电阻或者恒电流型放电电路中，需要选用很大功率的电阻或者MOS管才能实现快速放电的情况下。提供一种电流电压叠加型快速放电电路。
本发明为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种电流电压叠加型快速放电电路，包括放电开关管，所述的放电开关管的两端分别与放电端Vout和地之间；所述的放电开关管的控制端接放电驱动电路；所述的放电驱动电路包括放电端Vout电压值检测电路、放大电路、参考电压源、比较控制电路，所述的电压值检测电路的输出端经放大电路放大以后和参考电压源分别输入到比较控制电路的输入端，比较控制电路的输出端接放电开关管的控制端，在电压值检测电路的输出大于参考电压源时，控制放电开关管小电流放电，在电压值检测电路的输出小于参考电压源时，控制放电开关管大电流放电。
本发明通过引入输出电压反馈，控制流过开关管的电压和电流之和维持恒定，在放电前期，电压较高，控制MOS流过的电流很小，在放电后期，电压较低，控制MOS流过的电流很大，可以有效平衡放电的MOS管的总功率，提供了一种快速放电电路。
进一步的，上述的电流电压叠加型快速放电电路中：所述的放电开关管为MOS管Q1，MOS管Q1的D、S极分别接放电端Vout和地，G极接所述的放电驱动电路输出端。
进一步的，上述的电流电压叠加型快速放电电路中：所述的电压值检测电路包括检流电阻R3，所述的检流电阻R3连接在MOS管Q1的S极与地之间。
进一步的，上述的电流电压叠加型快速放电电路中：所述的放大电路包括运算放大器U1B、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1和电容C2；
检流电阻R3与MOS管Q1的S极相连的公共端通过电阻R4接运算放大器U1B的同相输入端、运算放大器U1B反相输入端通过电阻R6接地、电阻R7和电容C2分别连接以运算放大器U1B反相输入端与输出之间；在运算放大器U1B的同相输入端通过电容C1和电阻R5并联接地。
进一步的，上述的电流电压叠加型快速放电电路中：所述的比较控制电路包括运算放大器U1A、电阻R1、电阻R2、电阻R10、电阻R8、电阻R9和电容C4、电容C3；
运算放大器U1B的输出端通过电阻R9接运算放大器U1A的反相输入端，参考电压源的Vref接运算放大器U1A的同相输入端；
电容C4设置在运算放大器U1A的反相输入端与输出之间；
运算放大器U1A的输出经过R1接MOS管Q1的G极；
运算放大器U1A的反相输入端经过电阻R8接放电端Vout，经过电阻R10和电容C3并联电路接地；
MOS管Q1的G极经过电阻R2接检流电阻R3与MOS管Q1的S极相连的公共端。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1是本发明实施例1原理图。
具体实施方式
实施例1，本实施例是一种电流电压叠加型快速放电电路，包括放电开关管，放电开关管的两端分别与放电端Vout和地之间；放电开关管的控制端接放电驱动电路；如图1所示，放电驱动电路包括放电端Vout电压值检测电路、放大电路、参考电压源、比较控制电路，电压值检测电路的输出端经放大电路放大以后和参考电压源分别输入到比较控制电路的输入端，比较控制电路的输出端接放电开关管的控制端，在电压值检测电路的输出大于参考电压源时，控制放电开关管小电流放电，在电压值检测电路的输出小于参考电压源时，控制放电开关管大电流放电。本实施例中，放电开关管为MOS管Q1，MOS管Q1的D、S极分别接放电端Vout和地，G极接所述的放电驱动电路输出端。在其它实施例中，放电开关管也可以是三极管、可控硅、IGBT等可控输出的器件。本实施例中，电压值检测电路包括检流电阻R3，所述的检流电阻R3连接在MOS管Q1的S极与地之间。放大电路包括运算放大器U1B、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1和电容C2；检流电阻R3与MOS管Q1的S极相连的公共端通过电阻R4接运算放大器U1B的同相输入端、运算放大器U1B反相输入端通过电阻R6接地、电阻R7和电容C2分别连接以运算放大器U1B反相输入端与输出之间；在运算放大器U1B的同相输入端通过电容C1和电阻R5并联接地。比较控制电路包括运算放大器U1A、电阻R1、电阻R2、电阻R10、电阻R8、电阻R9和电容C4、电容C3；运算放大器U1B的输出端通过电阻R9接运算放大器U1A的反相输入端，参考电压源的Vref接运算放大器U1A的同相输入端；电容C4设置在运算放大器U1A的反相输入端与输出之间；
运算放大器U1A的输出经过R1接MOS管Q1的G极；运算放大器U1A的反相输入端经过电阻R8接放电端Vout，经过电阻R10和电容C3并联电路接地；MOS管Q1的G极经过电阻R2接检流电阻R3与MOS管Q1的S极相连的公共端。
本实施例的电流电压叠加型快速放电电路，如图1所示：该电路包括放电开关管Q1和检测开关管Q1的电流的检流电阻R3，R3上的电压经过第一级运算放大器U1B进行放大，输出电压Vout在电阻R8和电阻R10上形成分压，此分压与第一级运算放大器U1B的输出进行叠加，再与参考电压Vref进行比较，控制开关管Q1的工作状态，开关管Q1工作于线性区。
本实施例的电流电压叠加型快速放电电路包括开关管Q1。根据实际需要，此开关管可以是可控半导体如:MOS、IGBT、三极管或者可控硅。其中，开关管Q1设置于输出电压Vout与电阻R3之间，开关管Q1的漏级接Vout，源级接电阻R3，电阻R3的另一端接地。
第一级放大电路由运算放大器U1B和电阻电容组成。其中，在运算放大器U1B的同向输入端与电阻R3之间设置电阻R4，在运算放大器U1B的同向输入端与地之间设置电阻R5与电容C1，电阻R5与电容C1并联连接。在运算放大器U1B的反向输入端与地之间设置电阻R6，在运算放大器U1B的反向输入端与运算放大器U1B的输出端设置电阻R7与电容C2，电阻R7与电容C2并联连接。
第二级电流电压叠加电路由运算放大器U1A与电阻电容组成。其中，运算放大器U1A的反向输入端与Vout之间设置电阻R8，运算放大器U1A的反向输入端与地之间设置电阻R10与电容C3，电阻R8与电阻R10对输出电压Vout进行电压采样。运算放大器U1A的反向输入端与运算放大器U1B的输出端设置电阻R9，运算放大器U1A的反向输入端与运算放大器U1A的输出端设置反馈电容C4，U1A的同向输入端接参考电压Vref。
本发明中，由参考电压Vref决定放电开关管Q1的功率，从而决定放电电路的快慢。其中在运算放大器U1A的输出端与开关管Q1的栅极间设置电阻R1，在开关管Q1的栅极与电阻R3之间设置电阻R2。
整个电路结构简单，原理清楚。
本实施例中，电流电压叠加型快速放电电路，包括控制放电的开关管Q1和检流电阻R3，还包括由第一级运算放大器组成的放大电路，运算放大器U1B的同向输入端与电阻R3之间设置电阻R4，运算放大器U1B的同向输入端与地之间设置电阻R5及电容C1，电阻R5及电容C1并联连接，运算放大器U1B的反向输入端与地之间设置电阻R6，运算放大器U1B的反向输入端与运算放大器U1B的输出端设置电阻R7与电容C2，电阻R7与电容C2并联连接。其特征在于：还包括由第二级运算放大器组成的加法电路，运算放大器U1A的同向输入端接参考电压Vref，运算放大器U1A的反向输入端与运算放大器U1B的输出端设置电阻R9，运算放大器U1A的反向输入端与地之间设置电阻R10与电容C3，电阻R10与电容C3并联，运算放大器U1A的反向输入端与运算放大器U1A的输出端设置电容C4，运算放大器U1A的反向输入端与输出电压Vout之间设置电阻R8，运算放大器U1A的输出端与开关管Q1栅极间设置电阻R1，开关管Q1的栅极与电阻R3间设置电阻R2。第一级放大电路为差分形式连接，也可以是同向放大或缩小，也可以是反向放大或缩小，还可以是简单的跟随。
Claims (5)
1.一种电流电压叠加型快速放电电路，包括放电开关管，所述的放电开关管的两端分别与放电端Vout和地之间；所述的放电开关管的控制端接放电驱动电路；其特征在于：所述的放电驱动电路包括放电端Vout电压值检测电路、放大电路、参考电压源、比较控制电路，所述的电压值检测电路的输出端经放大电路放大以后和参考电压源分别输入到比较控制电路的输入端，比较控制电路的输出端接放电开关管的控制端，在电压值检测电路的输出大于参考电压源时，控制放电开关管小电流放电，在电压值检测电路的输出小于参考电压源时，控制放电开关管大电流放电。
2.根据权利要求1所述的电流电压叠加型快速放电电路，其特征在于：所述的放电开关管为MOS管Q1，MOS管Q1的D、S极分别接放电端Vout和地，G极接所述的放电驱动电路输出端。
3.根据权利要求2所述的电流电压叠加型快速放电电路，其特征在于：所述的电压值检测电路包括检流电阻R3，所述的检流电阻R3连接在MOS管Q1的S极与地之间。
4.根据权利要求3所述的电流电压叠加型快速放电电路，其特征在于：所述的放大电路包括运算放大器U1B、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C1和电容C2；
检流电阻R3与MOS管Q1的S极相连的公共端通过电阻R4接运算放大器U1B的同相输入端、运算放大器U1B反相输入端通过电阻R6接地、电阻R7和电容C2分别连接以运算放大器U1B反相输入端与输出之间；在运算放大器U1B的同相输入端通过电容C1和电阻R5并联接地。
5.根据权利要求4所述的电流电压叠加型快速放电电路，其特征在于：所述的比较控制电路包括运算放大器U1A、电阻R1、电阻R2、电阻R10、电阻R8、电阻R9和电容C4、电容C3；
运算放大器U1B的输出端通过电阻R9接运算放大器U1A的反相输入端，参考电压源的Vref接运算放大器U1A的同相输入端；
电容C4设置在运算放大器U1A的反相输入端与输出之间；
运算放大器U1A的输出经过R1接MOS管Q1的G极；
运算放大器U1A的反相输入端经过电阻R8接放电端Vout，经过电阻R10和电容C3并联电路接地；
MOS管Q1的G极经过电阻R2接检流电阻R3与MOS管Q1的S极相连的公共端。
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