CN205004952U - 一种直流软启动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种直流软启动电路，用于连接在直流电源和负载之间，该直流软启动电路包括电压采样电路、第一逻辑电路、第一控制电路和第二控制电路，电压采样电路、第一逻辑电路、第一控制电路依次连接在直流软启动电路的输入端和输出端之间，输入端用于接收输入电压，输出端用于与负载相连，电压采样电路用于侦测输入电压，且当输入电压在预设范围内时，第一逻辑电路控制第一控制电路导通以使输入电压为负载供电，当输入电压不在预设范围内时，第一逻辑电路控制第二控制电路导通。该实用新型可以避免电源适配器带电插拔时产生冲击电流和冲击电压，同时能够提供输入电压侦测及输入过电压保护且能够进行输出电流保护。

Description

一种直流软启动电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种直流软启动电路。

背景技术

电源适配器是一种供电电源转换设备。在一体机项目中，采用电源适配器为主板供电以满足直流电源的供应。由于电源适配器使用时属于带电插拔，而在插拔瞬间会产生冲击电流和冲击电压。此外，由于电源适配器转换成的直流电压存在波动，在运行中容易出现过电压，从而导致存在安全隐患且容易对主板上的电子元器件造成损坏。

目前的保护电路采用电压侦测IC、场效应管及保险丝的方案，即电压侦测IC通过电阻分压接收到的信号，可以侦测主板的输入电压，电压超出规定的范围时，场效应管关闭。此方案可以实现输入过电压保护，但是直流电源接通瞬间产生的冲击电流和冲击电压只有略微的减小，且该冲击电压和冲击电流仍然很容易造成主板上电子元器件损坏。因此现有的保护电路并不能解决在电源适配器插拔时产生的冲击电流和冲击电压。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可避免电源适配器带电插拔时产生冲击电流和冲击电压的直流软启动电路，该直流软启动电路同时能能够提供输入电压侦测及输入过电压保护且能够进行输出电流保护。

为解决上述技术问题，实用新型采用如下所述的技术方案。一种直流软启动电路，用于连接在直流电源和负载之间，所述直流软启动电路包括电压采样电路、第一逻辑电路、第一控制电路和第二控制电路，所述电压采样电路、第一逻辑电路、第一控制电路依次连接在所述直流软启动电路的输入端和输出端之间，所述输入端用于接收输入电压，所述输出端用于与负载相连，所述电压采样电路用于侦测输入电压，且当所述输入电压在预设范围内时，所述第一逻辑电路控制所述第一控制电路导通以使所述输入电压为负载供电，当所述输入电压不在预设范围内时，所述第一逻辑电路控制所述第二控制电路导通。

优选地，所述电压采样电路包括输入电压取样电路、稳压源、第一比较器、第二比较器及第二逻辑电路，其中稳压源的输入端接收输入电压，两个输出端分别连接第一比较器负相输入端和第二比较器的正相输入端，输入电压取样电路的输入端接收输入电压，输入电压取样电路的输出端同时连接第一比较器的正相输入端和第二比较器的负相输入端，所述第二逻辑电路的两个输入端分别连接第一比较器的输出端和第二比较器的输出端，所述第二逻辑电路的输出端连接第一逻辑电路。

优选地，所述输入电压采样电路包括第一电阻及第二电阻，其中，第一电阻的一端接收输入电压，另一端同时连接输入电压取样电路的输出端与第二电阻的一端，第二电阻另一端接地。

优选地，所述稳压源为TL431。

优选地，所述第二逻辑电路为与门电路。

优选地，所述第一控制电路包括升压电路、MOS管驱动电路、第二电容、第一MOS管、电流负反馈电路以及第三逻辑电路，其中，电流负反馈电路连接在第一MOS管的源极与第三逻辑电路的第二输入端之间，第三逻辑电路的第一输入端连接第一逻辑电路的输出端，第三逻辑电路的输出端同时连接升压电路的一个输入端和MOS管驱动电路第二输入端和第三输入端，升压电路的另一输入端接收输入电压，升压电路的输出端连接MOS管驱动电路的第一输入端，MOS管驱动电路的输出端分别连接第二电容的一端和第一MOS管的栅极，第一MOS管的漏极接收输入电压，第二电容的另一端接地。

优选地，所述MOS管驱动电路包括第二反相器和第四比较器，第二反相器的输入端和第四比较器的正相输入端同时连接第三逻辑电路的输出端，第二反相器的输出端连接第四比较器的负向输入端，第四比较器的正极连接升压电路的输出端，第四比较器的输出端同时连接第二电容的一端和第一MOS管的栅极。

优选地，所述电流负反馈电路包括第三比较器、电流源、放大器、第三电阻及第四电阻，其中第四电阻的一端连接第一MOS管的源极，其另一端同时连接所述直流软启动电路的输出端和第二控制电路，放大器的两个输入端跨接第四电阻的两端，且输出端连接第三比较器的负相输入端，第三比较器的正相输入端同时连接电流源的一端和第三电阻的一端，第三电阻的另一端接地，第三比较器的输出端连接第三逻辑电路的第二输入端。

优选地，所述第二控制电路包括第一反相器和第二MOS管，第一反相器的输入端连接第一逻辑电路的输出端，第一反相器的输出端连接第二MOS管的栅极，第二MOS管的漏极同时连接第一控制电路和所述直流软启动电路的输出端，第二MOS管的源极接地。

优选地，所述第一逻辑电路为与门电路，第一逻辑电路的第一输入端连接第二逻辑电路的输出端，且其第二输入端连接EN端，第一逻辑电路的输出端同时连接第一控制电路和第二控制电路。

本实用新型的有益技术效果在于：该直流软启动电路连接在直流电源和负载之间，电压采样电路、第一逻辑电路、第一控制电路依次连接在直流软启动电路的输入电压和负载之间。电压采样电路用于侦测输入电压，且当输入电压在预设范围内时，第一逻辑电路控制所述第一控制电路导通以使输入电压为负载供电，当输入电压不在预设范围内时，第一逻辑电路控制第二控制电路导通。通过电压采样电路可以进行输入电压侦测和过电压保护，通过第一控制电路可以实现电源适配器插拔瞬间避免出现冲击电流和冲击电压和输出电流保护。该实用新型可避免在电源适配器带电插拔时产生冲击电流和冲击电压的直流软启动电路，同时能能够提供输入电压侦测及输入过电压保护且能够进行输出电流保护。

附图说明

图1是较佳实施例的直流软启动电路的电路图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解实用新型的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对实用新型做进一步的阐述。

参照图1所示，其为较佳实施例的直流软启动电路10的电路图。在本实施例中，该直流软启动电路10连接在直流电源(图未示出)和负载(图未示出)之间。该直流软启动电路10包括电压采样电路11、第一逻辑电路12、第一控制电路13和第二控制电路14。电压采样电路11和第一控制电路13依次连接在该直流软启动电路10的输入端和输出端VOUT之间，且其输入端用于与输入电压VDCIN相连，输出端VOUT用于与负载相连。电压采样电路11用于侦测输入电压VDCIN，且当输入电压VDCIN在预设范围内时，第一逻辑电路12控制第一控制电路13导通以使输入电压VDCIN为负载供电，当输入电压VDCIN不在预设范围内时，第一逻辑电路12控制第二控制电路14导通。

在一些实施例中，电压采样电路11包括输入电压取样电路111、稳压源112、第一比较器113、第二比较器114及第二逻辑电路115。在本实施例中，第二逻辑电路115为与门逻辑电路。

稳压源112的输入端同时接收输入电压VDCIN和第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端接地。稳压源112的第一输出端VREF1连接第一比较器113的负相输入端，第二输出端VREF2连接第二比较器114的正相输入端。优选地，在本实施例中，稳压源112采用集成IC，如TL431。在本实施例中，稳压源112将输入电压VDCIN转换成第一输出端VREF1的电压为2.5V和第二输出端VREF2的电压为3.5V进行输出。

输入电压取样电路111的输入端接收输入电压VDCIN，其输出端同时连接第一比较器113的正相输入端和第二比较器114的负相输入端。优选地，在本实施例中，输入电压采样电路111包括第一电阻R1及第二电阻R2，第一电阻R1的一端接收输入电压VDCIN，其另一端同时连接输出端与第二电阻R2的一端，且第二电阻R2另一端接地。输入电压VDCIN经过第一电阻R1及第二电阻R2串联的分压得到输出电压，该输出电压为第二电阻R2的电压，输出电压的变化可以反应输入电压的变化。由于第一输出端VREF1为2.5V和第二输出端VREF2为3.5V，且其输出端同时连接第一比较器113的正相输入端和第二比较器114的负相输入端，当输出端的电压值在2.5V～3.5V之间时，第一比较器113与第二比较器114在第二逻辑电路115相与后得到高电平。当输出端的电压值小于2.5V或大于3.5V时，第一比较器113与第二比较器114在第二逻辑电路115相与后得到低电平。

优选地，第一逻辑电路12为与门电路。第一逻辑电路12的第一输入端连接第二逻辑电路115的输出端，其第二输入端连接EN端，且第一逻辑电路12的输出端同时连接第一控制电路13和第二控制电路14。在本实施例中，EN端始终连接高电平。因此，第一逻辑电路12的输出结果由第一输入端决定，也就是由第二逻辑电路115相与后的结果决定。如在输入电压VDCIN在规定范围内时，输出端的电压值在2.5V～3.5V之间，则第一比较器113与第二比较器114在第二逻辑电路115相与后得到高电平，则第一逻辑电路12的第一输入端为高电平，第一输入端与第二输入端相与后的结果为高电平。如在输入电压VDCIN不在规定范围内时，小于2.5V或大于3.5V时，第一比较器113与第二比较器114在第二逻辑电路115相与后得到低电平，则第一逻辑电路12的第一输入端为低电平，第一输入端与第二输入端相与后的结果为低电平。

第一控制电路13包括升压电路131、MOS管驱动电路132、第二电容C2、第一MOS管Q1、电流负反馈电路133以及第三逻辑电路137。

第三逻辑电路137的第一输入端连接第一逻辑电路12的输出端，第三逻辑电路137的输出端同时连接升压电路131的一个输入端和MOS管驱动电路132第二输入端和第三输入端。升压电路131的另一输入端接收输入电压VDCIN。升压电路137的输出端连接MOS管驱动电路132的第一输入端，MOS管驱动电路132的输出端分别连接第二电容C2的一端和第一MOS管Q1的栅极，第一MOS管Q1的漏极接收输入电压VDCIN，第二电容C2的另一端接地。优选地，升压电路131采用驱动IC。如型号为AAT3110的驱动IC。在本实施例中，升压电路131用于将输入电压VDCIN升压至2VDCIN。

MOS管驱动电路132包括第二反相器138和第四比较器139。第二反相器138的输入端和第四比较器139的正相输入端同时连接第三逻辑电路137的输出端。第二反相器138的输出端连接第四比较器139的负相输入端，第四比较器139的正极连接升压电路131的输出端，第四比较器139的输出端同时连接第二电容C2的一端和第一MOS管Q1的栅极。当第三逻辑电路137输出端为高电平时，第四比较器139输出高电平为第一MOS管Q1导通提供导通电压，同时第二电容C2进行充电。

在本实施例中，MOS管驱动电路132输出10μA的电流，根据电路原理

u×c＝i×t，其中u为两极板之间的电压，单位为伏特(V)，c为电容，单位为法拉(F)，i为电流，单位为安培(A)，t为通电时间，单位为秒(S)。通电时间t＝(u×c)/i，在本实施例中，u为2VDCIN，c为第二电容的C2的电容值，i为10μA，由此可得，在直流电源接通的瞬间即电源适配器接通瞬间，可以通过选用不同的电容来决定输出端电压VOUT的上升斜率和上升时间，从而形成软启动过程，一方面避免出现冲击电流和冲击电压，另一方面避免造成一体机主板上的电子元器件的损坏。

电流负反馈电路133连接在第一MOS管Q1的源极与第三逻辑电路137的第二输入端。在本实施例中，电流负反馈电路133包括第三比较器134、电流源135、放大器136、第三电阻R3及第四电阻R4。第四电阻R4的一端连接第一MOS管Q1的源极、其另一端同时连接该直流软启动电路10的输出端VOUT和第二控制电路14。放大器136的两个输入端跨接第四电阻R4的两端，且输出端连接第三比较器134的负相输入端。第三比较器134的正相输入端同时连接电流源135的一端和第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端接地，第三比较器134的输出端连接第三逻辑电路137的第二输入端。在本实施例中，放大器136将流经第四电阻R4的电流转换成电压进行放大输出进而连接第三比较器134的负相输入端，同时电流源135提供电流并流经第三电阻R3，从而使得第三电阻R3两端电压连接第三比较器134的正相输入端，第三比较器134将输出结果反馈第三逻辑电路137的第二输入端。当输出端VOUT的电流即流经第四电阻R4的电阻超过设定值时，第三比较器134输出低电平并使得第三逻辑电路137输出低电平无法工作，第二反相器138反相同时第四比较器139的正相输入端输入低电平，使得第一MOS管Q1关闭，输出端VOUT没有输出电压，从而起到输出过电流保护作用。当输出端VOUT的电流即流经第四电阻R4的电阻没有超过设定值时，第三比较器134输出高电平，MOS管驱动电路132正常工作以驱使第一MOS管Q1导通，并经第四电阻R4进行电压输出。此时输入电压VDCIN经第一MOS管Q1以及第四电阻R4后与输出端VOUT连接并进行电压输出。在本实施例中，电流源135为20μA电流源。

第二控制电路14包括第一反相器141和第二MOS管Q2。第一反相器141的输入端连接第一逻辑电路12的输出端，第一反相器141的输出端连接第二MOS管Q2的栅极。第二MOS管Q2的漏极同时连接第四电阻R4的一端和该直流软启动电路10的输出端VOUT，第二MOS管Q2的源极接地。当第二逻辑电路115输出为低电平时，第一逻辑电路12的输出端为低电平，该低电平经反向器141后变为高电平以驱使第二MOS管Q2进行导通。由于第二MOS管Q2的漏极连接该直流软启动电路10的输出端VOUT，其源极接地，故当第二MOS管Q2导通时，使输出端VOUT累计的电荷进行放电。

该直流软启动电路10通过电压采样电路11实现对输入电压VDCIN的侦测和输入过电压保护，并通过第一控制电路13中选用不同的第二电容C2的电容值实现避免产生冲击电流和冲击电压，从而避免对主板上的电子元器件造成损坏。此外，通过第一控制电路13中的电流负反馈133实现过电流保护。

以上所述仅为实用新型的优选实施例，而非对实用新型做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流软启动电路，用于连接在直流电源和负载之间，其特征在于：所述直流软启动电路包括电压采样电路、第一逻辑电路、第一控制电路和第二控制电路，所述电压采样电路、第一逻辑电路、第一控制电路依次连接在所述直流软启动电路的输入端和输出端之间，所述输入端用于接收输入电压，所述输出端用于与负载相连，所述电压采样电路用于侦测输入电压，且当所述输入电压在预设范围内时，所述第一逻辑电路控制所述第一控制电路导通以使所述输入电压为负载供电，当所述输入电压不在预设范围内时，所述第一逻辑电路控制所述第二控制电路导通。

2.如权利要求1所述的直流软启动电路，其特征在于：所述电压采样电路包括输入电压取样电路、稳压源、第一比较器、第二比较器及第二逻辑电路，其中稳压源的输入端接收输入电压，两个输出端分别连接第一比较器的负相输入端和第二比较器的正相输入端，输入电压取样电路的输入端接收输入电压，输入电压取样电路的输出端同时连接第一比较器的正相输入端和第二比较器的负相输入端，所述第二逻辑电路的两个输入端分别连接第一比较器的输出端和第二比较器的输出端，所述第二逻辑电路的输出端连接第一逻辑电路。

3.如权利要求2所述的直流软启动电路，其特征在于：所述输入电压采样电路包括第一电阻及第二电阻，其中，第一电阻的一端接收输入电压，另一端同时连接输入电压取样电路的输出端与第二电阻的一端，第二电阻另一端接地。

4.如权利要求2所述的直流软启动电路，其特征在于：所述稳压源为TL431。

5.如权利要求2所述的直流软启动电路，其特征在于：所述第二逻辑电路为与门电路。

6.如权利要求1所述的直流软启动电路，其特征在于：所述第一控制电路包括升压电路、MOS管驱动电路、第二电容、第一MOS管、电流负反馈电路以及第三逻辑电路，其中，电流负反馈电路连接在第一MOS管的源极与第三逻辑电路的第二输入端之间，第三逻辑电路的第一输入端连接第一逻辑电路的输出端，第三逻辑电路的输出端同时连接升压电路的一个输入端和MOS管驱动电路第二输入端和第三输入端，升压电路的另一输入端接收输入电压，升压电路的输出端连接MOS管驱动电路的第一输入端，MOS管驱动电路的输出端分别连接第二电容的一端和第一MOS管的栅极，第一MOS管的漏极接收输入电压，第二电容的另一端接地。

7.如权利要求6所述的直流软启动电路，其特征在于：所述MOS管驱动电路包括第二反相器和第四比较器，第二反相器的输入端和第四比较器的正相输入端同时连接第三逻辑电路的输出端，第二反相器的输出端连接第四比较器的负向输入端，第四比较器的正极连接升压电路的输出端，第四比较器的输出端同时连接第二电容的一端和第一MOS管的栅极。

8.如权利要求6所述的直流软启动电路，其特征在于：所述电流负反馈电路包括第三比较器、电流源、放大器、第三电阻及第四电阻，其中第四电阻的一端连接第一MOS管的源极，其另一端同时连接所述直流软启动电路的输出端和第二控制电路，放大器的两个输入端跨接第四电阻的两端，且输出端连接第三比较器的负相输入端，第三比较器的正相输入端同时连接电流源的一端和第三电阻的一端，第三电阻的另一端接地，第三比较器的输出端连接第三逻辑电路的第二输入端。

9.如权利要求1所述的直流软启动电路，其特征在于：所述第二控制电路包括第一反相器和第二MOS管，第一反相器的输入端连接第一逻辑电路的输出端，第一反相器的输出端连接第二MOS管的栅极，第二MOS管的漏极同时连接第一控制电路和所述直流软启动电路的输出端，第二MOS管的源极接地。

10.如权利要求1所述的直流软启动电路，其特征在于：所述第一逻辑电路为与门电路，第一逻辑电路的第一输入端连接第二逻辑电路的输出端，且其第二输入端连接EN端，第一逻辑电路的输出端同时连接第一控制电路和第二控制电路。