CN210578242U - 一种电源缓起电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于智能电动起子的电源缓起电路，包括：电压延时上升电路，开关电路以及电流延缓上升电路；所述电压延时上升电路一端连接外接电源，所述电压延时上升电路另一端连接所述开关电路，用于控制开关电路的开启时间；所述电流延缓上升电路用于缓冲上电冲击电流的上升斜率，并限制所述开关电路至外接负载的额定电流。通过在前级电路设计一个可控制电源上电导通开启时间的控制电路，以及在后级电路上连接一个可控制冲击电流影响，即控制上电电流的上升斜率，通过前级和后级的双重控制，解决了现有技术的打火问题以及所存在的安全隐患，实现了安全带电热插拔，保护元器件的发明目的。

Description

一种电源缓起电路

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，具体涉及一种用于智能电动起子的电源缓起电路。

背景技术

现有技术中，传统型电动起子供电电源无特殊处理，使用时带电热插拔电容充电，带电插拔上电过程会产生冲击电流出现打火现象，可能引发火灾安全性低，且容易造成接口损坏及导致元器件故障率上升；电源振荡会引起***供电异常，产品出现故障。

因此，现有技术存在问题，需要进行改进。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中所存在的安全性能差的技术问题，提供了一种可控制冲击电流影响，实现安全带电热插拔，保护元器件的电源缓起电路。

本实用新型提供了一种用于智能电动起子的电源缓起电路，包括：电压延时上升电路，开关电路以及电流延缓上升电路；所述电压延时上升电路一端连接外接电源，所述电压延时上升电路另一端连接所述开关电路，用于控制开关电路的开启时间；所述电流延缓上升电路用于缓冲上电冲击电流的上升斜率，并限制所述开关电路至外接负载的额定电流。

其中，所述电压延时上升电路包括：第一电容C1、第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一电容C1与第一电阻R1并联连接并与第二电阻R2串联连接在外接电源VIN与地GND之间，所述第一电阻R1为第一电容C1的放电通道，所述第二电阻R2和第一电容C1用于实现防抖动延时功能。

其中，所述电压延时上升电路还包括：第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3，所述第一二极管D1连接在电源VIN与地GND之间；所述第二二极管D2的阳极连接在所述第一电容C1与第二电阻R2的连接点、所述第二二极管D2的阴极与第三二极管D3的阳极连接，所述第三二极管D3的阴极连接电源VIN。

其中，所述开关电路包括PMOS管，所述第一二极管D1和第二二极管D3为嵌位二极管，第一嵌位二极管D1用于保护后级电路，第三嵌位二极管D3用于保护PMOS管Q1的栅-源极不被高压击穿；所述第二二极管D2用于防止PMOS栅极充电过程受第一电容C1的影响。

其中，还包括第三电阻R3和第二电容C2，所述第三电阻R3和第二电容C2为所述电流延缓上升电路，用于控制上电电流的上升斜率。

其中，还包括第四电阻R4和第五电阻R5，所述第四电阻R4和第五电阻R5用于防止PMOS管自激振荡，所述第五电阻R5的一端连接所述第二电容C2，所述第五电阻R5的另一端连接第三电阻R3和第四电阻R4的连接点。

其中，所述第二二极管D2的阴极和第三二极管D3的阳极共同连接至所述第三电阻R3与第四电阻R4的连接点；所述PMOS管的源极与电源VIN连接，所述PMOS管的漏极与输出端相连，所述PMOS管的栅极连接第三电阻R3串联第四电阻R4后连接电源地GND。

所述电压延时上升电路包括：第一电容C1、第一电阻R1和第二电阻R2；所述开关模块为PMOS管；通过+48V输入电源对所述第一电容C1充电至一设定的充电时间，并调节所述第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1的参数规格控制上电到所述PMOS管的开启时间；所述设定的充电时间为一常数，充电时间常数为t＝(R1//R2)C1。

本实用新型方案提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本实用新型通过前级的电压延时上升电路和后级的电流延缓上升电路，电压延时上升电路可控制电源上电导通开启时间，后级电路控制冲击电流的影响，实现安全带电热插拔，保护了元器件的安全使用，延长了元器件的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一的电路框图示意图；

图2是图1的电路原理图。

具体实施方式

为了解决现有技术中所存在的安全隐患以及容易造成接口损坏及导致元器件故障率上升的问题，本实用新型旨在提供一种用于智能电动起子的电源缓起电路，其核心思想是：通过在前级电路设计一个可控制电源上电导通开启时间的控制电路，以及在后级电路上连接一个可控制冲击电流影响，即控制上电电流的上升斜率，通过前级和后级的双重控制，解决了现有技术的打火问题以及所存在的安全隐患，实现了安全带电热插拔，保护元器件的发明目的。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种电源缓起电路，应用于智能电动起子上，参见图1，图1为本实用新型实施例一的电路框图示意图，该电路包括：电压延时上升电路，开关模块以及电流延缓上升电路；其中，电压延时上升电路输入端连接外接电源Vin，该外接电源为外接直流电源，电压延时上升电路输出端连接开关电路，开关电路的输出端连接至DC转换模块(即负载)，电压延时上升电路用于控制开关电路的开启时间；开关电路还连接至电流延缓上升电路，电流延缓上升电路用于缓冲上电冲击电流的上升斜率，并限制开关电路至外接负载的额定电流。

结合附图2，图2是电源缓起电路的电路原理图，包括设置在电源缓起电路前级的电压延时上升电路，电压延时上升电路包括：第一电容C1、第一电阻R1和第二电阻R2；其中，第一电容C1与第一电阻R1并联连接并与第二电阻R2串联连接在外接电源VIN与地GND之间，第一电阻R1为第一电容C1的放电通道，第二电阻R2和第一电容C1用于实现防抖动延时功能。

进一步地，电压延时上升电路还包括：第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3，第一二极管D1的连接在电源VIN与地GND之间，第一二极管D1的阴极连接至电源VIN，第一二极管D1的阳极连接至地GND；第二二极管D2的阳极连接在第一电容C1与第一电阻R1和第二电阻R2的连接点、第二二极管D2的阴极与第三二极管D3的阳极连接，第三二极管D3的阴极与第一电容C1和第一电阻R1的一端共同连接至电源VIN。由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3以及第一电容C1、第一电阻R1和第二电阻R2组成的电压延时上升电路可控制电源上电导通开启时间，有效地保护了后级电路。

进一步地，开关电路包括PMOS管，第一二极管D1和第二二极管D3为嵌位二极管，第一嵌位二极管D1用于保护后级电路，第三嵌位二极管D3用于保护PMOS管Q1的栅-源极不被高压击穿；第二二极管D2用于防止PMOS栅极充电过程受第一电容C1的影响。

电流延缓上升电路包括第三电阻R3和第二电容C2；还包括第四电阻R4和第五电阻R5，第四电阻R4和第五电阻R5用于防止PMOS管自激振荡，第五电阻R5的一端连接第二电容C2，第五电阻R5的另一端连接第三电阻R3和第四电阻R4的连接点。第二二极管D2的阴极和第三二极管D3的阳极共同连接至第三电阻R3与第四电阻R4的连接点；PMOS管的源极与电源VIN连接，PMOS管的漏极与输出端Vout相连，PMOS管的栅极连接第三电阻R3串联第四电阻R4后连接电源地GND。本电路利用串联连接的第三电阻R3和第二电容C2以实现控制上电电流的上升斜率，有效控制冲击电流影响，实现安全带电热插拔，保护元器件的功能。

本实用新型的附图2的工作原理包括如下三个阶段：

第一阶段：通过一额定电压(比如+48V)输入电源对第一电容C1充电至一设定的充电时间，并调节第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1的参数规格控制上电到PMOS管的开启时间；其充电时间常数t＝(R1//R2)C1；充电时间常数t为第一电阻R1与第二电阻R2之比乘以第一电容C1，通过该公式可以进行调整各参数规格以控制上电到PMOS管的开启时间。

第二阶段：PMOS管开启漏极电流开始增加，变化速度跟PMOS管的跨导和栅源电压变化率成正比，具体关系为：dIdrain/dt＝gfm*dVgs/dt；

其中gfm为跨导，MOS管漏极电流变化量与栅源电压变化量的比值，

Idrain为漏极电流，MOS管漏极流向源级的电流。

Vgs为栅源电压，MOS管栅极和源极两端的电压。

第三阶段：漏源电流Idrain达到最大负载时，漏源电压饱和，此时栅源电压Vplt进入平台期，此阶段漏源电流Idrain恒定，栅源电压Vplt＝Vth+(Idrain/gfm)；固定的栅源电压使栅极电流全部通过反馈电容Cgd，栅极电流Ig＝(Vb-Vplt)/(R3)；

因为栅极电流Ig≈Icgd，所以，Ig＝Cgd*dVgd/dt。

栅源电压保持恒定，所以栅源电压和漏源电压的变化率相等。

故有：dVds/dt＝dVgd/dt＝(Vb-Vplt)/(R3*C2)。

其中Vplt为栅源电压，PMOS管栅极和源极两端的电压

Vth阈值电压，使得PMOS管源极S和漏极D之间开始形成导电沟道所需的栅极电压，PMOS管自身参数，通常以固定常数做计算。

Cgd为反馈电容，在PMOS管源极接地的情况下，测得的漏极和栅极之间的电容为反向传输电容。也常叫做米勒电容，对于开关的上升和下降时间来说是其中一个重要的参数，影响PMOS管关断延时时间

Vb为PMOS管稳态栅极驱动电压，PMOS管自身参数。

Ig为栅极电流，栅极寄生电容，PMOS管驱动时电流给寄生电容充电，关断时电容放电，作为开关管工作时，电流大小就跟频率成正比。

Icgd为PMOS管漏极和栅极之间的电流。

Vgd为PMOS管栅极到漏极电压，近似为漏极电压Vds-栅极电压Vgs.

Vds为PMOS管漏极和源极间的电压，DS击穿电压.当Vgs＝0V时，PMOS的DS所能承受的最大电压。PMOS管自身参数。

Vgs为MOS管栅极与源极间电压，一般为-20V～+20V范围做计算。

根据上面步骤，通过调节第三电阻R3和第二电容C2的参数规格可控制热插拔冲击电流上升斜率。

综上所述，本实用新型通过前级的电压延时上升电路和后级的电流延缓上升电路，电压延时上升电路可控制电源上电导通开启时间，后级电路控制冲击电流的影响，实现安全带电热插拔，保护了元器件的安全使用，延长了元器件的使用寿命。

以上所揭露的仅为本实用新型几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种电源缓起电路，用于智能电动起子，其特征在于，包括：电压延时上升电路，开关电路以及电流延缓上升电路；

所述电压延时上升电路输入端连接外接电源，所述电压延时上升电路输出端连接所述开关电路，用于控制开关电路的开启时间；

所述电流延缓上升电路用于缓冲上电冲击电流的上升斜率，并限制所述开关电路至外接负载的额定电流。

2.根据权利要求1所述的电源缓起电路，其特征在于，所述电压延时上升电路包括：第一电容、第一电阻和第二电阻；

所述第一电容与第一电阻并联连接并与第二电阻串联连接在外接电源VIN与地GND之间，所述第一电阻为第一电容的放电通道，所述第二电阻和第一电容用于实现防抖动延时功能。

3.根据权利要求2所述的电源缓起电路，其特征在于，所述电压延时上升电路还包括：第一二极管、第二二极管和第三二极管，所述第一二极管连接在电源VIN与地GND之间；所述第二二极管D2的阳极连接在所述电容第一与第二电阻的连接点、所述第二二极管的阴极与第三二极管的阳极连接，所述第三二极管的阴极连接电源VIN。

4.根据权利要求3所述的电源缓起电路，其特征在于，所述开关电路包括PMOS管，所述第一二极管和第三二极管为嵌位二极管，第一嵌位二极管用于保护后级电路，第三嵌位二极管用于保护PMOS管的栅-源极不被高压击穿；所述第二二极管用于防止PMOS栅极充电过程受第一电容的影响。

5.根据权利要求4所述的电源缓起电路，其特征在于，还包括第三电阻和第二电容，所述第三电阻和第二电容为所述电流延缓上升电路，用于控制上电电流的上升斜率。

6.根据权利要求5所述的电源缓起电路，其特征在于，还包括第四电阻和第五电阻，所述第四电阻和第五电阻用于防止PMOS管自激振荡，所述第五电阻的一端连接所述第二电容，所述第五电阻的另一端连接第三电阻和第四电阻的连接点。

7.根据权利要求6所述的电源缓起电路，其特征在于，所述第二二极管的阴极和第三二极管的阳极共同连接至所述第三电阻与第四电阻的连接点；所述PMOS管的源极与电源VIN连接，所述PMOS管的漏极与输出端相连，所述PMOS管的栅极连接第三电阻串联第四电阻后连接电源地GND。

8.根据权利要求1所述的电源缓起电路，其特征在于，所述电压延时上升电路包括：第一电容、第一电阻和第二电阻；所述开关模块为PMOS管；

通过+48V输入电源对所述第一电容充电至一设定的充电时间，并调节所述第一电阻、第二电阻和第一电容的参数规格控制上电到所述PMOS管的开启时间。

9.根据权利要求8所述的电源缓起电路，其特征在于，所述设定的充电时间为一常数，充电时间常数为t＝(R1//R2)C1，其中，R1为第一电阻，R2为第二电阻，C1为第一电容。

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