CN106329898A - 一种用于软启动电路的快速放电电路及放电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于软启动电路的快速放电电路及放电方法。提供了一种快速放电电路，包括：检测电路，所述检测电路连接到电源并检测所述电源的电压；控制电路，所述控制电路响应于所检测的电压减小到小于特定阈值而形成启动信号；执行电路，所述执行电路的一端连接到所述电源，所述执行电路接收所述启动信号；阻断电路，所述阻断电路的一个端子与所述执行电路的另一端连接，所述阻断电路的另一个端子连接到外部电路，以及其中，当所述电源上电时，所述阻断电路关断；以及响应于所述启动信号，所述执行电路和所述阻断电路导通，通过所述执行电路以及所述阻断电路来形成对外部电路进行放电的电流通路。

Description

一种用于软启动电路的快速放电电路及放电方法

技术领域

本公开涉及快速放电电路及方法，尤其涉及用于软启动电路的快速放电电路及方法。

背景技术

在电路上电时，为了防止浪涌(inrush)电流对输入直流母线电压造成冲击，通常会在电路中设置软启动电路，以将浪涌电流控制在合理的阈值内。

通常，软启动电路由场效应晶体管以及缓启动控制电路构成，缓启动控制电路控制场效应晶体管的栅极-源极(GS)间电压的上升，以缓慢地导通场效应晶体管，从而抑制施加工作电压所带来的瞬间上电浪涌电流。

目前的由离散元器件构成的软启动电路在初次上电时能够很好的工作。但是，当软启动电路下电后，需要较长的时间来完全地复位软启动电路。否则，如果从电源下电到电源再次上电之间的时间间隔较小，那么再次上电时软启动电路将不能正常工作，浪涌电流将超过设定的阈值，这会导致不可预料的后果。

在使用上述软启动电路时，不得不设法延长下电时间间隔，以保证在再次上电时软启动电路已经完全地复位。这不仅增加了运营成本，也给电路运行带来许多限制。

综上，需要一种解决上述技术问题的新颖的电路和方法。

发明内容

为了解决上述问题中的至少一个，在第一方面，本发明提出了一种快速放电电路，包括：检测电路，所述检测电路连接到电源并检测所述电源的电压；控制电路，所述控制电路响应于所检测的电压减小到小于特定阈值而形成启动信号；执行电路，所述执行电路的一端连接到所述电源，所述执行电路接收所述启动信号；阻断电路，所述阻断电路的一个端子与所述执行电路的另一端连接，所述阻断电路的另一个端子连接到外部电路，以及其中，当所述电源上电时，所述阻断电路关断；以及响应于所述启动信号，所述执行电路和所述阻断电路导通，通过所述执行电路以及所述阻断电路来形成对外部电路进行放电的电流通路。

在一个方面，所述执行电路包括第一晶体管，当所述电源上电时，所述阻断电路关断，以防止在所述第一晶体管的一个载流电极和控制电极之间形成泄漏电流。

在一个方面，其中所述阻断电路包括肖特基势垒二极管，所述肖特基势垒二极管的正极与所述执行电路连接，所述肖特基势垒二极管的负极连接到外部电路，其中在所述电源上电时，所述肖特基势垒二极管反向恢复电流几乎为零，以防止在所述执行电路中形成泄漏电流。

在一个方面，其中所述阻断电路包括低泄漏电子开关，其中当所述电源上电时，所述电子开关关断，以防止在所述执行电路中形成泄漏电流，以及响应于所述启动信号，所述电子开关导通，通过所述执行电路以及所述电子开关形成对所述外部电路进行放电的电流通路。

在一个方面，其中所述第一晶体管的控制电极受所述启动信号控制，所述第一晶体管的第一载流电极连接到所述电源，所述第一晶体管在接收所述启动信号之前对外部电路保持关断，所述第一晶体管响应于接收所述启动信号而导通，以通过所述第一晶体管的第一载流电极和第二载流电极形成对外部电路进行放电的电流通路。

在一个方面，其中所述控制电路包括第二晶体管，所述第二晶体管的控制电极连接到所述检测电路，所述第二晶体管的第一载流电极与所述执行电路连接，所述第二晶体管的第二载流电极接地，其中所述第二晶体管在所检测的电压减小到小于特定阈值之前保持导通，所述第二晶体管在所检测的电压减小到小于特定阈值后关断，由此形成所述执行电路的启动信号。

在一个方面，其中所述检测电路包括分压器，所述分压器的一端连接到所述电源，所述分压器的另一端接地，所述分压器的分压端连接到所述第二晶体管的控制电极。

在第二方面，本发明还提出了一种快速放电方法，所述方法包括下列步骤：提供如本发明第一方面的快速放电电路；将所述快速放电电路连接到待放电电路和电源；利用所述检测电路检测所述电源的电压；响应于所检测的电压减小到特定阈值以下，利用所述控制电路形成启动信号；以及其中当所述电源上电时，连接到所述执行电路的阻断电路关断，以防止在所述执行电路中形成泄漏电流；以及响应于所述启动信号，所述阻断电路和所述执行电路导通，以形成从所述待放电电路的连接到所述电源的一端通过所述执行电路和所述阻断电路到所述待放电电路的另一端的放电回路。

在第三方面，本发明提出了一种软启动电路，所述软启动电路包括：软启动场效应晶体管；跨接在所述软启动场效应晶体管的栅极和源极的第一电容；以及所述软启动电路还包括如权利要求1所述的快速放电电路，当所述软启动电路上电时，所述阻断电路关断，以将所述快速放电电路与所述软启动电路的其他部分屏蔽，防止所述快速放电电路干扰所述软启动电路的正常软启动过程；以及当所述软启动电路下电时，所述阻断电路和所述执行电路导通，通过所述阻断电路和所述执行电路形成电流通路，以快速放电所述第一电容。

根据本发明的至少一个技术方案，可以实现有益的技术效果。

附图说明

本申请包含附图。附图与说明书一起用于说明本公开的原理。通过参考附图来阅读下面的详细描述，将更好地理解本公开。在附图中：

图1是示出现有的软启动电路的示例的图；

图2a和2b是图1的软启动电路的充电过程和放电过程中场效应晶体管的栅极和源极之间的电压变化；

图3a和3b是分别以10s和2s的时间间隔来对图1的电路进行上电时，浪涌电流的测量结果；

图4是示出根据本公开的一个实施例的快速放电电路的图；

图5a是使用根据本公开的一个实施例的快速放电电路之后，在上电过程中，场效应晶体管的栅极和源极之间的电压变化；

图5b是使用根据本公开的一个实施例的快速放电电路之后，在下电过程中，场效应晶体管的栅极和源极之间的电压变化；

图6a是在使用根据本公开的一个实施例的快速放电电路之后，在输入电压为30v时，以0.5s的时间间隔对电路进行上电时，浪涌电流的测量结果；

图6b是在使用根据本公开的一个实施例的快速放电电路之后，在输入电压为10v时，以1s的时间间隔对电路进行上电时，浪涌电流的测量结果；以及

图7是示出根据本公开的一个实施例的快速放电方法的流程图。

具体实施方式

以下参考附图利用示例描述本公开的实施例。根据实施例的部件和相应位置关系应当根据应用本公开的实施例的装置的配置和各种条件而适当地变化。换句话说，以下实施例不预期限制本公开的实施例的范围。

现将参考图1示例性地描述现有的软启动电路的运行原理。

软启动电路具有将DC浪涌电流限制在较低水平的功能。

软启动电路的一个应用例如是用于远程电调天线(RET)。通常，在天线接口标准组织(AISG，Antenna Interface Standards Group)总线上总共可以有24个AISG设备(如远程电调天线)。AISG主设备输出提供24V直流电源以及2A的电流限制，2A可以是硬件的关断限制。考虑总共有24个设备的情况并且该24个设备可能同时上电，所以在整个直流输入范围10V～30V以及整个温度范围-40℃～+55℃内，AISG的从设备的期望的浪涌电流峰值应当不超过83mA(2000mA/24个设备≈83mA)。换言之，在该具体实例中，软启动电路应当将其所针对的设备(在该实施例中是远程电调天线的控制板)的浪涌电流限制为不超过83mA。以下将结合上述背景讲述根据本发明的技术方案。

参考图1，示出了现有技术的软启动电路的结构图。该软启动电路主要由场效应晶体管(IC1)、缓充电电容器(C71、C72及C3)、电阻器(R173及R174)以及齐纳二极管(ZD4)构成。

如图1所示，上述软启动电路附接在电源与后续电路之间，防止电源上电时浪涌电流对AISG直流母线电压的影响。

具体地，场效应晶体管(IC1)具有栅极(G1)、源极(S1-S3)和漏极(D1-D4)。电容器C3与电阻器R4串联连接，二者跨接在场效应晶体管IC1的栅极和漏极之间。电容器C71、C72并联跨接在场效应晶体管IC1的栅极和源极之间。齐纳二极管ZD4与电阻器R173并联连接，二者也跨接在场效应晶体管IC1的栅极和源极之间。电阻器R174的一端连接至场效应晶体管IC1的栅极，另一端接地。直流电源VDD连接至场效应晶体管IC1的源极。电容器C62和C75作为负载连接至场效应晶体管IC1的漏极，作为后续电路的储能元件。

在电源上电时，对场效应晶体管IC1的外部栅漏电容C3、场效应晶体管IC1的栅极与漏极之间的栅漏电容C_gd(位于场效应晶体管IC1内部，附图中未示出)、场效应晶体管IC1的栅极和源极之间的栅源电容C_gs(位于场效应晶体管IC1内部，附图中未示出)、外部电容C71及C72。其中，场效应晶体管IC1的C_gd是非线性电容，其电容量与外加电压有关。跨接在场效应晶体管IC1的栅极和漏极之间的电容器C3相当于与栅漏电容C_gd并联连接，由于电容器C3的电容值比栅漏电容C_gd的值大，电容器C3的存在使得在电源上电时通过场效应晶体管IC1的源极和漏极的电流稳定，该稳定的电流(也即通过场效应晶体管IC1施加到后续电路的电流)的存在使得场效应管内部栅漏电容可以忽略。换言之，外部栅漏电容C3的存在抵消了场效应晶体管的内部的非线性的随电压变化的栅漏电容C_gd的影响。

由于晶体管场效应晶体管IC1的栅极和源极之间还存在栅源电容C_gs，在电路中，栅源电容C_gs相当于与C3串联连接，并且栅源电容C_gs的值比C3的值小很多。我们知道，在电容串联连接的电路中，小电容的两端将分得较大的电压。也就是说，如果没有外部电容C71与C72并联到栅极和源极两端，那么在上电瞬间，场效应晶体管IC1的栅极和源极之间将分压到较大的电压，该较大的电压将大于场效应晶体管IC1的栅极导通电压门限，使得场效应晶体管IC1立即完全导通。由此提供了外部电容C71与C72，并联连接在场效应晶体管IC1的栅极和源极之间，使得在上电瞬间场效应晶体管IC1处于关断状态，以便软启动电路功能正常开启。如图1中的箭头所示出的，跨接在场效应晶体管的栅极和源极之间的低边电阻器R174、电容器C71及C72、电容器C3提供了场效应晶体管栅极的充电路径。

为了防止场效应晶体管IC1的栅极和源极两端的电压大大超过栅源完全导通电压门限(10V)，还在栅极和源极之间并联齐纳二极管ZD4。在图1所示的电路中，电阻器R173和R174的阻值大小相等，如果没有齐纳二极管ZD4的存在，场效应晶体管IC1的栅极和源极两端的电压将是输入电压的一半。但是由于ZD4存在泄漏电流，该泄漏电流使得流过R173的电流值小于流过R174的电流值，从而使得电阻R173两端的电压小于R174两端的电压，也即R173两端的电压小于输入电压的一半。因此，在实际的稳态电路中，场效应晶体管IC1的栅极和源极两端的电压小于输入电压的一半。

因此，对上述电容进行充电的过程，使得上电过程变得缓慢而可控，以起到软启动功能。

然而，当电源下电时，电容器C71和C72上的电荷要通过R173来放电，如图1中的放电路径的箭头所示出的。由R173形成的放电回路的时间常数很长，当放电时间不足够长时，场效应晶体管的栅极电压不能低于栅源电压开通阈值，该场效应晶体管仍处于导通状态，那么，在下一次电源上电时，该场效应晶体管将不受控，不能起到软启动功能，

以下将以图1中示出的场效应晶体管为例，对软启动电路中的节点电压、浪涌电流以及所需的各个元件的值进行计算来说明上述内容。值得注意的是，以下计算中所采用的值仅是示例性的，不同的实施例可以采用不同的值来进行计算，然而其原理都是相同的。

其中，当输入电压和输出储能电容量一定的情况下，浪涌电流值取决于C3、场效应晶体管的栅极的高边电阻器R173和低边电阻器R174的值。

例如，如前所述，由于场效应晶体管的栅源电容C_gs的电容值(典型值为550pF)比外部电容C3(例如为22nF)的电容值低很多，那么，在没有外部电容C71和C72的情况下，由内部栅源电容C_gs和外部电容C3构成的分压器将在场效应晶体管的栅极施加较大的电压。经过计算，为了使得场效应晶体管在上电时缓慢导通，至少需在场效应晶体管IC1的栅极和源极之间并联506nF的电容，因此，此处使用电容值为330nF的C71和C72(二者供提供660nF的电容值)。高边电阻值(5.1MΩ)是由场效应晶体管的目标Vgs电平所确定的。

在图1中，如前所述，电容器C3的电容值为22nF，场效应晶体管的栅极的上拉电阻R173和下拉电阻R174的电阻值是5.1MΩ。根据以下公式，计算浪涌电流的值。

i_gd＝I_R174-I_R173-I_d (公式1)

i_gd×ΔT＝V_in×C3 (公式2)

$\mathrm{\Δ}T=\frac{c_{1oad}\×V_{max}}{I_{inrush}}$ (公式3)

$I_{inrush}=\frac{(c_{load}\×V_{max})\×i_{gd}}{V_{in}\×C3}$ (公式4)

首先，参照公式(1)计算为C3充电的充电电流i_gd，其中I_R174是流过低边电阻R174的电流，I_R173是流过高边电阻R173的电流，I_d是齐纳二极管ZD4的泄漏电流；

其次，通过公式(2-3)推导出充电时间ΔT；其中充电电荷与输入电压和电容C3的乘积相等，而ΔT又与负载电容C_load和电压最大值V_max有关；

第三，通过公式(4)计算浪涌电流I_inrush。

在输入电压为24V的情况下，所计算的浪涌电流峰值为39.74mA，充电时间为144.93ms。在实际测量中，浪涌电流峰值为40mA，充电时间为145ms。上述计算值与实际测量值基本一致。

另外，还通过如下公式(5)计算充电过程中场效应晶体管的栅极和源极之间的电压。

$Vgs==A*(1-e^{-\frac{t}{\mathrm{\τ}}})$ (公式5)

其中，τ是与电路中的电阻和电容值相关的时间常数。A是由I_R173，I_R173，I_d决定的常数。图2a示出了根据上述公式计算的图1的软启动电路的充电过程中场效应晶体管的栅极和源极之间的电压变化值。从图2a中可以看出，充电过程中，场效应晶体管的栅极和源极之间的电压缓慢变化最终达到9.45V，这与实测值9.38V基本一致。

当场效应晶体管下电时，跨接在场效应晶体管的栅极和源极的外部电容的存储电荷缓慢释放(C71和C72供660nF)将导致缺陷，其需要相当长的时间来从高边电阻R173(5.1MΩ)以及齐纳二极管ZD4放电。

通过如下公式(6)可以计算放电过程中场效应晶体管的栅极和源极之间的电压。

$E\left(t\right)={\mathrm{Vgs}}^{\′}\×e^{-\frac{t}{\mathrm{\τ}}}$ (公式6)

其中，Vgs′是软启动电路稳定后场效应晶体管的栅极和源极之间的电压，由上述计算可知，Vgs′约为9.45V。

图2b示出了根据上述公式计算的图1的软启动电路的放电过程中场效应晶体管的栅极和源极之间的电压变化值。从图2b中可以看出，外部电容的电压从其稳态值9.45V放电到小于场效应晶体管的栅源阈值电压V_th(例如1V)所需要的时间是6s左右。

如果下电时间小于6s，那么场效应晶体管的栅极和源极之间的电压没有达到阈值电压之下，场效应晶体管没有完全关断，在下一次上电时，就不能够实现软启动功能。这也是在下一次上电之前，需要较长的时间来复位场效应晶体管的原因。

图3a和图3b示出了分别以10s和2s的时间间隔来对电路进行上电时，浪涌电流的测量结果。从图3a可以看出，10s的时间间隔能够充分的复位场效应晶体管IC1，使得再下一次上电时场效应晶体管能够正常的工作，从而起到软启动功能，因此浪涌电流能够被控制在50mA内。然而，从图3b可以看出，根据前述计算，图1所述的电路需要至少6s来复位场效应晶体管IC1，因此当以2s的时间间隔来对电路进行上下电时，场效应晶体管不能充分地复位，因此再下一次上电时，场效应晶体管IC1受控缓慢开通，浪涌电流为550mA，这一浪涌电流的值大大超过了安全阈值(83mA)，将会导致直流母线电压因过流而保护性关断。

为了解决上述技术问题，本公开提供了一种用于软启动电路的快速放电电路。该快速放电电路在电路上电时不干扰软启动电路的正常运行，而在电路下电时能够对软启动电路中的电容进行快速放电，以快速地复位软启动电路中的场效应晶体管，使得在下一次上电前，场效应晶体管完全地关断，从而使得软启动电路能够正常工作，以将浪涌电流控制在合理的阈值之内。

参照图4，在本公开的一个实施例中，快速放电电路200连接在软启动电路100的场效应晶体管IC1的栅极和电源VDD之间。软启动电路100如以上所描述的。快速放电电路200包括检测电路201、控制电路202、执行电路203以及阻断电路204。

检测电路201连接到电源VDD，亦即场效应管源极，以检测电源的电压。控制电路202的一个端子与检测电路201连接，控制电路202的另一个端子与执行电路203连接。控制电路202响应于所检测的电压减小到小于特定阈值而形成启动信号。执行电路203受所述启动信号的控制。阻断电路204的一个端子与执行电路203连接，阻断电路204的另一个端子连接到软启动电路100的场效应晶体管IC1的栅极。在图4中，场效应晶体管IC1的栅极节点指示为N1。当电源上电时，阻断电路204关断，以将快速放电电路200与软启动电路100隔离；以及响应于启动信号，阻断电路204导通，通过执行电路203以及阻断电路204来形成对软启动电路100的电容进行放电的电流通路。

在本公开的一个实施例中，执行电路203包括第一晶体管Q1，第一晶体管Q1的基极与控制电路202连接，第一晶体管Q1的发射极与阻断电路204正端连接，第一晶体管Q1的集电极连接至电源VDD。

在本公开的一个实施例中，控制电路202包括第二晶体管Q2，第二晶体管Q2的基极与检测电路201连接，第二晶体管Q2的发射极接地，第二晶体管Q2的集电极通过电阻R78连接至执行电路，通过电阻R78与R77连接至电源VDD。

在本公开的一个实施例中，检测电路201包括分压器，其中，分压器的一端连接到电源，分压器的另一端接地，分压器的分压端连接到第二晶体管Q2的基极。在图4所公开的实施例中，检测电路201包括由R79、R80、R81及C49构成的分压器电路。

在本公开的一个实施例中，阻断电路204包括肖特基势垒二极管，所述肖特基势垒二极管的正极与所述执行电路连接，所述肖特基势垒二极管的负极连接到第一节点N1。

当电源上电时，在软启动电路100中，电源通过对电容C71、C72及C3进行充电而使得场效应晶体管缓导通，进而实现软启动功能。事实上，由于执行电路203的第一晶体管Q1不可能是理想的器件，在上电过程中，会存在反向恢复电流。该反向恢复电流会使软启动电路100的软启动功能失败。然而，在本公开的一个实施例中，肖特基势垒二极管连接在软启动电路100和执行电路203之间，其反向恢复电流几乎为零，反向截止迅速，能够防止上电过程中在第一晶体管Q1的发射极和基极之间形成反向恢复电流对C71,C72和C73充电过程的影响。

具体地，如果没有肖特基势垒二极管反向截止，形成软启动电路100和快速放电电路200之间的屏蔽，那么在上电过程中，通过执行电路203的第一晶体管Q1的发射极到基极，再通过R78到控制电路202的晶体管Q2的集电极到发射极至地，会形成泄漏电流通路。该泄漏电流通路在上电过程中会对场效应晶体管的栅极和源极进行快速充电，进而较快的导通场效应晶体管IC1，使得软启动功能失败。

而在本公开的实施例中，在电路上电时，肖特基势垒二极管将快速放电电路200相对于软启动电路100屏蔽，阻断上述泄漏电流通路，使得软启动电路100能够正常运行。也即，肖特基势垒二极管将起到单向阻断的作用。

在本公开的一个实施例中，当软启动电路100处于上电后正常运行期间，第一晶体管Q1是关断的，第二晶体管Q2是导通的。

具体来说，以图4所示出的本公开的实施例为例，其中，电源电压VDD例如为24V，其通过电阻器R79、R80及R81分压，该电压连接至第二晶体管Q2的基极，并且第二晶体管Q2的发射极接地，此时符合第二晶体管Q2的导通条件，因此第二晶体管Q2是导通的。

进而，电源电压VDD通过电阻器R77、R78以及第二晶体管Q2的集电极到发射极形成通路。如图4所示，第二节点N2的电压是由电阻器R77和R78分压产生的。在图4所示的实施例中，电阻器R77和R78的阻值相等，因此第二节点N2的电压是电源电压VDD(24V)的一半，因此为12V。而第一晶体管Q1的基极连接至第二节点N2。因此，Q1的基极电压为12V。而第一晶体管Q1的发射极通过肖特基势垒二极管连接至主电路中场效应晶体管的栅极，如图4所示的第一节点N1。由上述对软启动电路的描述可知，当软启动电路处于上电后正常运行期间，场效应晶体管IC1的栅极和源极之间的电压约为9.45V，因此第一节点N1的电压约为14.55V(≈24V(电源电压VDD)-9.45V)。可见，当电路处于上电后正常运行期间，第一晶体管Q1的基极电压(12V)小于发射极电压(14.55V)，不符合其导通条件，因此第一晶体管Q1保持关断，且肖特基势垒二极管也处于反向偏置状态。

当电源下电时，控制电路202响应于检测电路201检测到电源电压减小到小于特定阈值(此例为9.5V)而产生启动信号。第一晶体管Q1的基极受所述启动信号控制。在接收到所述启动信号之前，第一晶体管Q1对外部电路保持关断；响应于接收所述启动信号，第一晶体管Q1饱和导通，也即集电极和发射极之间的电压差达到第一晶体管Q1的导通阈值而使得Q1导通，从而通过第一晶体管Q1的集电极和发射极形成对软启动电路的电容进行放电的电流通路。

具体来说，在下电时，随着电源电压VDD减小到小于特定阈值时，由检测电路201的分压端连接到第二晶体管Q2的基极电压将小于其导通电压，第二晶体管Q2将关断。由第二晶体管Q2导通所形成的电流通路(R77→R78→Q2的集电极→Q2的发射极→地)将断开，此时，电源电压VDD将通过电阻器R77直接驱动第一晶体管Q1的基极，也即，第一晶体管Q1的基极电压大于第一节点N1的电压(14.45V)，因此，第一晶体管Q1将导通，且肖特基势垒二极管也将导通。此时，电容器C71和C72的正极端(也即电源电压VDD)将通过第一晶体管Q1的集电极到发射极，再经过导通的肖特基势垒二极管连通至第一节点N1，从而形成放电回路。由于第一晶体管Q1的饱和驱动电流在数百mA量级，而电容器C71和C72的充电电流仅仅在几个mA的量级，因此通过第一晶体管Q1集电极到发射极能够对电容器C71和C72进行快速放电，从而彻底地关断场效应晶体管。

以上仅以示例的方式描述了本公开，但本公开的电路的各个部分并不限制到所公开的实现形式。例如，在本公开的一个实施例中，检测电路可以由比较器来实现，所述比较器将电源电压VDD与特定阈值比较，并将比较结果传送至控制电路202。尽管前文参考了特定导电类型的晶体管描述了具体实施例，然而，本领域技术人员应当理解，参考此处给出的电路的功能和原理，也可以使用相反导电类型的晶体管来说实现相同功能的电路。在一个实施例中，肖特基势垒二极管可以使用ONSEMI公司的MMSD301T1。

在本公开的另一个实施例中，阻断电路204包括低泄漏电子开关，其中当电源上电时，该低泄漏电子开关关断，以防止在执行电路中流过泄漏电流，以及响应于启动信号，该低泄漏电子开关导通，通过执行电路以及所述电子开关形成对软启动电路中的电容器进行放电的电流通路。除了上述给出的肖特基二极管的实施例，该低泄漏电子开关还可以是具有类似于肖特基二极管特性的半导体器件。

值得注意的是，一般的放电电路都会存在寄生效应，也即在上电时会产生泄漏电流或恢复电流，由于放电电路中所使用的晶体管不可能是理想器件，因此泄漏电流是不可避免的。该泄漏电流会影响软启动电路的运行，导致浪涌电流超过安全阈值。而本发明通过引入阻断电路，一方面在上电时将放电电路相对于软启动电路进行屏蔽，另一方面在下电时阻断电路导通，连同执行电路一起形成放电回路，对软启动电路中的电容进行快速放电，从而克服了目前的软启动电路需要较长的复位时间的问题。

以下将参照图5、图6a及图6b对使用本公开的一个实施例的快速放电电路之后所获得的实验结果进行描述。

图5a和5b是使用根据本公开的一个实施例的快速放电电路之后，在上电和下电过程中，场效应晶体管的栅极和源极之间的电压变化。从图5a中可以看出，快速放电电路对软启动电路的上电过程没有影响。在上电过程中，场效应晶体管的栅极和源极之间的电压缓慢的变化直至导通。从图5b中可以看出，在下电过程中，快速放电电路在40ms之内做出响应，将场效应晶体管的栅极和源极之间的电压差快速地缩小到小于0.7V，这将克服现有的软启动电路中复位时间较长的问题。

表1示出了在使用根据本公开的一个实施例的快速放电电路之后，当输入电压分别为30V、24V及20V时，在-45℃、25℃以及85℃时，浪涌电流的大小。从表1中可以看到，浪涌电流的大小与输入电压有关，输入电压越大，相应的浪涌电流也越大。但是在以上各种情况下，所得到的浪涌电流的大小都小于安全阈值(83mA)。可见，本公开的快速放电电路能够保证在上电时软启动电路正常工作。

表1

图6a是在使用根据本公开的一个实施例的快速放电电路之后，在输入电压为30v时，以0.5s的时间间隔对电路进行上电时，浪涌电流的测量结果；图6b是在使用根据本公开的一个实施例的快速放电电路之后，在输入电压为10v时，以1s的时间间隔对电路进行上下电时，浪涌电流的测量结果。从图6a和图6b中可以看到，根据本公开的一个实施例的快速放电电路使得软启动电路在较短的上电间隔下均能正常工作，将浪涌电流控制在安全阈值之内。

现参照图7，描述根据本公开的一个实施例的快速放电方法。

在步骤701中，提供根据本公开的一个实施例的快速放电电路。所述放电电路包括检测电路、控制电路、执行电路以及阻断电路。

在步骤702中，将所述快速放电电路连接到待放电电路和电源。

在步骤703中，利用所述检测电路检测电源的电压。

在步骤704中，响应于所检测的电压减小到特定阈值以下，利用所述控制电路形成启动信号。

在步骤705中，响应于所述启动信号，利用所述执行电路形成对所述待放电电路进行放电的电流通路，其中当所述电源上电时，连接到所述执行电路的阻断电路关断，以防止在所述执行电路中形成泄漏电流；以及响应于所述启动信号，所述阻断电路和所述执行电路导通，以形成从所述待放电电路的一端通过所述执行电路和所述阻断电路到所述待放电电路的另一端的放电回路。

以上参考附图描述了本公开的实施例。然而，应当理解，这些实施例仅是示例性，而不是对本申请权利要求的限制。在描述实施例中的计算过程时，所采用的数值仅是示例性的，并不旨在对本公开的实施例进行限制，本公开的实施例可以采用不同的值进行计算。本公开的实施例可以自由地进行组合，而不超出本公开的范围。另外，本领域技术人员根据本公开的教导可以对本公开的实施例和细节等进行多种修改而不偏离本公开的范围。因此，所有这些修改都被包括在下面的权利要求所限定的本公开的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种快速放电电路，包括：

检测电路，所述检测电路连接到电源并检测所述电源的电压；

控制电路，所述控制电路响应于所检测的电压减小到小于特定阈值而形成启动信号；

执行电路，所述执行电路的一端连接到所述电源，所述执行电路接收所述启动信号；

阻断电路，所述阻断电路的一个端子与所述执行电路的另一端连接，所述阻断电路的另一个端子连接到外部电路，以及

其中，当所述电源上电时，所述阻断电路关断；以及

响应于所述启动信号，所述执行电路和所述阻断电路导通，通过所述执行电路以及所述阻断电路来形成对外部电路进行放电的电流通路。

2.如权利要求1所述的快速放电电路，所述执行电路包括第一晶体管，当所述电源上电时，所述阻断电路关断，以防止在所述第一晶体管的一个载流电极和控制电极之间形成泄漏电流。

3.如权利要求1所述的快速放电电路，其中所述阻断电路包括肖特基势垒二极管，所述肖特基势垒二极管的正极与所述执行电路连接，所述肖特基势垒二极管的负极连接到外部电路，其中在所述电源上电时，所述肖特基势垒二极管反向恢复电流几乎为零，以防止在所述执行电路中形成泄漏电流。

4.如权利要求1所述的快速放电电路，其中所述阻断电路包括低泄漏电子开关，

其中当所述电源上电时，所述电子开关关断，以防止在所述执行电路中形成泄漏电流，以及

响应于所述启动信号，所述电子开关导通，通过所述执行电路以及所述电子开关形成对所述外部电路进行放电的电流通路。

5.如权利要求2中所述的快速放电电路，其中所述第一晶体管的控制电极受所述启动信号控制，所述第一晶体管的第一载流电极连接到所述电源，所述第一晶体管在接收所述启动信号之前对外部电路保持关断，所述第一晶体管响应于接收所述启动信号而导通，以通过所述第一晶体管的第一载流电极和第二载流电极形成对外部电路进行放电的电流通路。

6.如权利要求1-5中的任一项所述的快速放电电路，其中所述控制电路包括第二晶体管，所述第二晶体管的控制电极连接到所述检测电路，所述第二晶体管的第一载流电极与所述执行电路连接，所述第二晶体管的第二载流电极接地，其中所述第二晶体管在所检测的电压减小到小于特定阈值之前保持导通，所述第二晶体管在所检测的电压减小到小于特定阈值后关断，由此形成所述执行电路的启动信号。

7.如权利要求6所述的快速放电电路，其中所述检测电路包括分压器，所述分压器的一端连接到所述电源，所述分压器的另一端接地，所述分压器的分压端连接到所述第二晶体管的控制电极。

8.如权利要求6所述的快速放电电路，其中所述第一晶体管是N型晶体管，所述第一晶体管的第一载流电极是集电极，所述第一晶体管的第二载流电极是发射极；以及

所述第二晶体管是P型晶体管，所述第二晶体管的第一载流电极是集电极，所述第二晶体管的第二载流电极是发射极。

9.一种快速放电方法，所述方法包括下列步骤：

提供如权利要求1所述的快速放电电路；

将所述快速放电电路连接到待放电电路和电源；

利用所述检测电路检测所述电源的电压；

响应于所检测的电压减小到特定阈值以下，利用所述控制电路形成启动信号；以及

其中当所述电源上电时，连接到所述执行电路的阻断电路关断，以防止在所述执行电路中形成泄漏电流；以及

响应于所述启动信号，所述阻断电路和所述执行电路导通，以形成从所述待放电电路的连接到所述电源的一端通过所述执行电路和所述阻断电路到所述待放电电路的另一端的放电回路。

10.一种软启动电路，所述软启动电路包括：

软启动场效应晶体管；

跨接在所述软启动场效应晶体管的栅极和源极的第一电容；以及

所述软启动电路还包括如权利要求1所述的快速放电电路，

当所述软启动电路上电时，所述阻断电路关断，以将所述快速放电电路与所述软启动电路的其他部分屏蔽，防止所述快速放电电路干扰所述软启动电路的正常软启动过程；以及

当所述软启动电路下电时，所述阻断电路和所述执行电路导通，通过所述阻断电路和所述执行电路形成电流通路，以快速放电所述第一电容。