CN102594111A - 一种快速放电电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速放电电路，起包括基准电压源、电源电压监测电路、控制电路，和放电电路；基准电压源提供快速放电的阈值电压；电源电压监测电路采集电源电压的变化情况；控制电路根据电源电压监测电路采集的电源电压和基准电压源提供的阈值电压进行逻辑控制，决定放电电路是否导通。采用本发明，在终端产品断电时，对DCDC的输入大电容进行快速放电，使其电压迅速降至几百毫伏的安全电压范围，当终端产品再次快速上电时，保证缓启动电路能够正常工作，实现上电电压和电流的缓慢增长。

Description

一种快速放电电路
技术领域
本发明涉及供电电源技术领域，尤其涉及一种应用于供电电源中的大电容的快速放电电路。
背景技术
终端产品在插入供电电源口时，由于终端产品电源输入端的滤波电容需要吸取大量的瞬间电流来建立电压，因而会在供电电源口产生瞬间上电冲击电流，使得供电电源口电压瞬间跌落，影响供电电源系统的稳定性。
为保持供电电源系统的稳定性，现有技术中一般会在终端产品的电源输入侧增加缓启动电路，以减少终端上电对供电电源的冲击。缓启动电路后面一般是DCDC电路，而为了应对较大的尖峰式负载电流，DCDC电路的输入端常会有较大容量的储能电容。
现有技术中，主要存在如下问题：当快速插拔终端产品时，较大容量的DCDC的输入电容的放电会很缓慢，导致缓启动电路后端电压缓慢降低，当终端产品再次快速上电时，缓启动电路的MOSFET管仍有可能处于直接导通的状态，从而使缓启动电路失去作用。而如果缓启动电路没有起到作用，则上电Inrush电压和Inrush电流将会直接冲击缓启动电路后端的器件，造成器件损坏。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种快速放电电路，在终端产品断电时，对DCDC的输入大电容进行快速放电，使其电压迅速降至几百毫伏的安全电压范围，当终端产品再次快速上电时，保证缓启动电路能够正常工作，实现上电电压和电流的缓慢增长。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种快速放电电路，所述快速放电电路包括基准电压源、电源电压监测电路、控制电路，和放电电路；
所述基准电压源提供快速放电的阈值电压；
所述电源电压监测电路采集电源电压的变化情况；
所述控制电路根据电源电压监测电路采集的电源电压和基准电压源提供的阈值电压进行逻辑控制，决定所述放电电路是否导通。
进一步地，所述基准电压源包括第一电阻和稳压管，所述第一电阻的一端连接在缓启动电路后的电源输入正极，另一端与所述稳压管相连接；所述稳压管的另一端连接至GND。
进一步地，所述电源电压监测电路包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻连接在所述电源输入正极与GND之间。
进一步地，所述控制电路包括电压比较器、三极管和第四电阻；所述三极管的基极连接至所述电压比较器的输出端，所述三极管的发射极连接至GND；所述第四电阻的一端连接至电源输入正极，另一端连接至所述三极管的集电极；
所述电压比较器的同向输入端连接在所述第一电阻和所述稳压管之间，所述电压比较器的反向输入端连接在所述第二电阻和所述第三电阻之间的分压点，所述电压比较器的正极连接至所述第一电阻和所述稳压管之间，所述电压比较器的负极连接至GND；
所述电压比较器通过比较反向输入端采集的电源输入正极的电压与所述基准电压源提供的基准参考电压的大小，决定所述电压比较器的输出端输出高电平还是低电平。
进一步地，所述放电电路包括场效应管，所述场效应管的栅极连接至所述三极管的集电极，所述场效应管的源极连接至电源输入正极，所述场效应管的漏极连接至GND。
进一步地，当所述电压比较器的输出端输出低电平时，所述三极管截止，所述场效应管的栅极与源极之间没有压差，所述场效应管截止；
当所述电压比较器的输出端输出高电平时，所述三极管导通，所述场效应管的栅极与源极之间形成压差，当所述压差达到所述场效应管的导通电压时，所述场效应管导通。
进一步地，所述场效应管为P沟道MOSFET管。
综上所述，本发明提供的快速放电电路，在终端产品断电时，对DCDC的输入大电容进行快速放电，使其电压迅速降至几百毫伏的安全电压范围，当终端产品再次快速上电时，缓启动电路能够正常工作，实现上电电压和电流的缓慢增长，从而解决了现有技术中存在的大容量DCDC的输入电容不能快速放电导致缓启动电路失去作用的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明提供的快速放电电路的示意框图；
图2为本发明实施例的快速放电电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
如图1所示，本发明实施例提供的快速放电电路，用于对DCDC的输入大电容进行快速放电，其主要由基准电压源、电源电压监测电路、控制电路、放电电路组成。基准电压源提供快速放电开始的阈值电压；电源电压监测电路采集电源电压的变化情况；控制电路根据电源电压监测电路采集的电源电压和基准电压源提供的阈值电压进行逻辑控制，进而决定放电电路是否导通。
请参考图2，本发明实施例的快速放电电路是连接在缓启动电路后正电源的两端，分别为：电源输入正极(+VIN_softstart)和电源输入负极(GND)。
如图2所示，本实施例的快速放电电路具体包括：
基准电压源，进一步包括第一电阻(R1)和稳压管(D1)，所述的第一电阻(R1)一端连接在电源输入正极(+VIN_softstart)；所述的稳压管(D1)的一端与所述的第一电阻(R1)的另一端相连，所述的稳压管(D1)的另一端连接在(GND)。所述的电阻(R1)和稳压管(D1)组成一个基准参考电压，利用所述的稳压管(D1)良好的稳压特性，提供一个稳定的基准参考电压给所述的电压比较器(A1)。
电源电压监测电路，进一步包括第二电阻(R2)和第三电阻(R3)，所述的第二电阻(R2)一端连接在电源输入正极(+VIN_softstart)；所述的第三电阻(R3)一端与所述的第二电阻(R2)的另一端相连，所述的第三电阻(R3)的另一端连接在(GND)。所述的电阻(R2)和电阻(R3)起到对电源输入正极(+VIN_softstart)的电压分压的作用并将分压电压送给所述的电压比较器(A1)的负向输入端用以监控电源输入正极(+VIN_softstart)的电压变化。
控制电路，进一步包括电压比较器(A1)、三极管(T1)和第四电阻(R4)，所述的电压比较器(A1)的同向输入端(UIN+)连接至所述的第一电阻(R1)和所述的稳压管(D1)之间，所述的电压比较器(A1)的反向输入端(UIN-)连接至所述的第二电阻(R2)和所述的第三电阻(R3)之间，所述的电压比较器(A1)采用单极电源供电，正极连接至所述的第一电阻(R1)和所述的稳压管(D1)之间，负极连接至(GND)；所述的第四电阻(R4)的一端连接至电源输入正极(+VIN_softstart)；所述的三极管(T1)为NPN型三极管，其基极B连接至所述的电压比较器(A1)的输出端(UOUT)，发射极E连接至(GND)，集电极C连接至所述的第四电阻(R4)的另一端。所述的电压比较器(A1)通过比较反向输入端采集的电源输入正极(+VIN_softstart)的电压与正向输入端的基准参考电压的大小，来决定所述的电压比较器(A1)的输出端(UOUT)输出高电平还是低电平。
放电电路，进一步包括场效应管(T2)，所述的场效应管(T2)为P沟道MOSFET管，其栅极G连接至所述三极管(T1)的集电极C，所述场效应管(T2)的源极S连接至电源输入正极(+VIN_softstart)，所述场效应管(T2)的漏极D连接至(GND)；电容(C1)，所述的电容(C1)就是快速放电的对象，DCDC的输入储能大电容。
当所述的电压比较器(A1)的输出端(UOUT)输出低电平时，所述的三极管(T1)截止，所述的MOSFET管(T2)的栅极G与源极S之间没有压差，所述的MOSFET管(T2)截止。当所述的电压比较器(A1)的输出端(UOUT)输出高电平时，所述的三极管(T1)导通，所述的MOSFET管(T2)的栅极G与源极S之间形成压差，用Vgs表示，当Vgs达到MOS管开通的门限电压时，MOSFET管(T2)导通。MOSFET管的导通阻抗很小，可以实现对所述的大电容(C1)进行快速放电。
终端产品正常工作时，B点的电压高于A点的电压，电压比较器A1输出低电平，此时的三极管T1和MOSFET管T2均处于截止状态。当终端产品断电时，缓启动电路后端电压+VIN_softstart会逐渐减小，当B点的电压开始低于A点的电压时，电压比较器A1的输出电平会由低电平变为高电平，此时三极管的B-E极间电压高于导通电压，三极管开始导通，此时MOSFET管T2的栅极G与源极S之间形成压差，用Vgs表示，当Vgs达到MOS管开通的门限电压时，MOSFET管T2导通。由于MOSFET管的导通阻抗很小，可以快速地对大电容C1进行放电，使得缓启动电路后端电压+VIN_softstar在ms级别时间内降低为几百mV或更低的安全电压范围内。当终端产品再次上电时，缓启动电路的MOSFET管已经截至，缓启动电路不会再出现前面所述的直接导通的问题，而是正常地进行缓启动上电。
通过上述的技术方案，本发明具有如下优点：
1.通过选用不同稳压电压的稳压管D1可以设置不同的基准参考电压，即可以设置不同的快速放电开始的阈值，可以有效避免终端产品中由于DCDC的输入电压瞬时掉落而误触发快速放电电路，造成终端产品重启。
2.如果在实际应用中既不想让快速放电的阈值太低，进而增加快速放电的时间，又不想出现由于偶然的干扰致使DCDC的输入电压瞬时掉落而误触发快速放电电路，可以选用带有迟滞特性的电压比较器。
3.MOSFET管较低的导通阻抗特性，可以保证在非常快的时间将大电容存储的能量释放完，使得缓启动电路后端电压+VIN_softstar在ms级别时间内降低为几百mV或更低的安全电压范围内，从而保证缓启动电路在快速插拔终端时始终能够正常工作。
以上仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种快速放电电路，其特征在于，所述快速放电电路包括基准电压源、电源电压监测电路、控制电路，和放电电路；
所述基准电压源提供快速放电的阈值电压；
所述电源电压监测电路采集电源电压的变化情况；
所述控制电路根据电源电压监测电路采集的电源电压和基准电压源提供的阈值电压进行逻辑控制，决定所述放电电路是否导通。
2.如权利要求1所述的快速放电电路，其特征在于，
所述基准电压源包括第一电阻和稳压管，所述第一电阻的一端连接在缓启动电路后的电源输入正极，另一端与所述稳压管相连接；所述稳压管的另一端连接至GND。
3.如权利要求2所述的快速放电电路，其特征在于，
所述电源电压监测电路包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和所述第三电阻连接在所述电源输入正极与GND之间。
4.如权利要求1、2或3所述的快速放电电路，其特征在于，
所述控制电路包括电压比较器、三极管和第四电阻；所述三极管的基极连接至所述电压比较器的输出端，所述三极管的发射极连接至GND；所述第四电阻的一端连接至电源输入正极，另一端连接至所述三极管的集电极；
所述电压比较器的同向输入端连接在所述第一电阻和所述稳压管之间，所述电压比较器的反向输入端连接在所述第二电阻和所述第三电阻之间的分压点，所述电压比较器的正极连接至所述第一电阻和所述稳压管之间，所述电压比较器的负极连接至GND；
所述电压比较器通过比较反向输入端采集的电源输入正极的电压与所述基准电压源提供的基准参考电压的大小，决定所述电压比较器的输出端输出高电平还是低电平。
5.如权利要求4所述的快速放电电路，其特征在于，
所述放电电路包括场效应管，所述场效应管的栅极连接至所述三极管的集电极，所述场效应管的源极连接至电源输入正极，所述场效应管的漏极连接至GND。
6.如权利要求5所述的快速放电电路，其特征在于，
当所述电压比较器的输出端输出低电平时，所述三极管截止，所述场效应管的栅极与源极之间没有压差，所述场效应管截止；
当所述电压比较器的输出端输出高电平时，所述三极管导通，所述场效应管的栅极与源极之间形成压差，当所述压差达到所述场效应管的导通电压时，所述场效应管导通。
7.如权利要求5所述的快速放电电路，其特征在于，
所述场效应管为P沟道MOSFET管。
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