CN106655724A - 一种电源开关电路 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种电源开关电路。该电路包括：控制电容，其第一端与外部电源的输出端、第二电阻的第一端以及场效应晶体管的源极相连，第二端与第一电阻的第一端以及场效应晶体管的栅极相连；第一电阻，其第一端与场效应晶体管的栅极相连，第二端与第二电阻的第二端以及第一三极管的集电极相连；第二电阻，其第一端与外部电源的输出端以及场效应晶体管的源极相连，第二端与第一三极管的集电极相连；第一三极管，其基极与外部的开关控制模块相连，发射极接地；场效应晶体管，其源极与外部电源的输出端相连，漏极与外部用电模块的输入端相连。本发明实施例通过采用上述技术方案，可以提高开关打开瞬间与外部电源相连的其他电路模块的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种电源开关电路。
背景技术
近年来，移动终端已成为人们在日常生活中必不可少的终端设备，人们对移动终端大部分功能的应用都需要依靠移动终端的网络功能实现。随着无线通信技术的发展，移动网络和无线局域网等无线网络已逐渐取代有线网络成为人们最常用的网络通信手段。
人们在使用移动终端的移动网络（如3G网络或4G网络等）或无线局域网（如Wi-Fi等）时，通常需要通过移动网络开关或无线局域网开关来控制移动网络或无线局域网的打开和关闭。在联网和不联网的状态下，移动终端的一些硬件模块电路的电流变化范围较大，因此通常需要在硬件模块的输入端添加大电容来满足对硬件模块电流的动态响应。但是，大电容的加入往往会造成硬件模块和电容在网络开关打开的瞬间会产生很大的电流，导致硬件模块前端电源的输出电压降低，影响与该电源相连的其他电路模块的正常工作。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种电源开关电路，以解决现有技术中某硬件模块电源开关打开的瞬间会降低电源的输出电压，导致其他电路模块工作异常的技术问题。
本发明实施例提供了一种电源开关电路，包括：控制电容、第一电阻、第二电阻、第一三极管、场效应晶体管，其中，
所述控制电容的第一端分别与外部电源的输出端、所述第二电阻的第一端以及所述场效应晶体管的源极相连，所述控制电容的第二端分别与所述第一电阻的第一端以及所述场效应晶体管的栅极相连，用于与所述第一电阻共同控制所述场效应晶体管的打开时间；
所述第一电阻的第一端与所述场效应晶体管的栅极相连，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第二端以及所述第一三极管的集电极相连，用于与所述控制电容共同控制所述场效应晶体管的打开时间；
所述第二电阻的第一端分别与所述外部电源的输出端以及所述场效应晶体管的源极相连，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的集电极相连，用于与所述第一三极管构成通路并控制所述控制电容两端的充电电压；
所述第一三极管的基极与外部的开关控制模块相连，所述第一三极管的发射极接地，用于基于所述开关控制模块的控制指令控制所述控制电容充电；
所述场效应晶体管的源极与所述外部电源的输出端相连，所述场效应晶体管的漏极与外部用电模块的输入端相连，用于控制所述用电模块的通电。
本发明实施例提供的电源开关电路，通过外部的开关控制模块控制第一三级管的导通状态；通过第二电阻与第一三极管构成的通路对控制电容的充电状态进行控制，从而调节控制电容两端的电压差；通过控制电容和第一电阻控制场效应晶体管的打开时间，进而控制与该电源开关电路相连的外部用电模块中电流的导通与截止。本发明实施例通过采用上述技术方案，可以在电源开关电路打开后使与该电源开关电路相连的外部用电模块中的电流逐渐增大到其工作电流，实现对电源开关电路开启速度的动态调节，减小在电源开关电路打开瞬间的大电流对与外部电源相连的其他用电设备的影响，避免电源开关电路打开瞬间的大电流导致其他用电设备无法正常工作的情况的出现，提高其他用电设备的稳定性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例一提供的一种电源开关控制电路的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的一种电源开关控制电路的结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的电源开关控制电路的电路环境示意图；
图4A为本发明实施例二提供的通过电源开关电路控制第一用电模块时外部电源上的电压变化曲线；
图4B为本发明实施例二提供的通过普通开关电路控制第一用电模块时外部电源上的电压变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种电源开关电路的结构示意图。该电源开关电路可用于控制外部用电模块中电流的导通与截止。如图1所示，该电源开关电路包括：控制电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一三极管P1、场效应晶体管Q1，其中，
所述控制电容C1的第一端分别与外部电源的输出端、所述第二电阻R2的第一端以及所述场效应晶体管Q1的源极相连，所述控制电容C1的第二端分别与所述第一电阻R1的第一端以及所述场效应晶体管Q1的栅极相连，用于与所述第一电阻R1共同控制所述场效应晶体管Q1的打开时间；
所述第一电阻R1的第一端与所述场效应晶体管Q1的栅极相连，所述第一电阻R1的第二端分别与所述第二电阻R2的第二端以及所述第一三极管P1的集电极相连，用于与所述控制电容C1共同控制所述场效应晶体管Q1的打开时间；
所述第二电阻R2的第一端分别与所述外部电源的输出端以及所述场效应晶体管Q1的源极相连，所述第二电阻R2的第二端与所述第一三极管P1的集电极相连，用于与所述第一三极管P1构成通路并控制所述控制电容C1两端的充电电压；
所述第一三极管P1的基极与外部的开关控制模块相连，所述第一三极管P1的发射极接地，用于基于所述开关控制模块的控制指令控制所述控制电容C1充电；
所述场效应晶体管Q1的源极与所述外部电源的输出端相连，所述场效应晶体管Q1的漏极与外部用电模块的输入端相连，用于控制所述用电模块的通电。
本实施例中，可以通过调整第一电阻R1的阻值以及控制电容C1电容值来调整场效应晶体管Q1完全打开的时间。示例性的，用r1表示第一电阻R1的阻值，用c1表示控制电容C1的电容值，那么，可以通过第一电阻R1阻值与控制电容C1电容值的乘积计算场效应晶体管Q1完全打开的时间，即，场效应晶体管Q1完全打开的时间t=r1×c1。例如，假设电源开关电路中第一电阻R1的阻值为100kΩ，控制电容C1的电容值为0.1μF，那么，场效应晶体管Q1完全打开的时间为：t=r1×c1=100kΩ×0.1μF=0.01s，，即，该电源开关电路完全打开的时间为0.01s。在此，需要指出的是，第一电阻R1可以为具有恒定阻值的电阻，也可以为可变电阻，此处不作限制。优选的，可以将第一电阻R1设置为可变电阻，从而实现对电源开关电路完全打开时间的灵活调节。
考虑到工作时对电源开关电路进行控制时的难易程度，优选的，所述第一三极管P1为NPN型三极管；所述场效应晶体管Q1为P型场效应晶体管。以下是该电源开关电路的工作过程的详细阐述：
当外部的开关控制模块输入低电平时，第一三极管P1处于截止状态，第二电阻R2中没有电流通过，电阻R2两端电压差为0，控制电容C1两端电压差也为0，场效应晶体管Q1源极与栅极两端的电压差与控制电容C1第一端和第二端之间的电压差相等，即场效应晶体管Q1源极与栅极两端的电压差为0，场效应晶体管Q1截止，电源开关电路处于断开状态，与场效应晶体管Q1漏极相连的外部用电模块中没有电流通过。
当外部的开关控制模块输入高电平时，第一三极管P1处于导通状态，第二电阻R2与第一三极管P1形成通路，该通路中电流由第二电阻R2的第一段流向第二电阻R2的第二端，第二电阻R2两端产生电压差，控制电容C1通过第一电阻R1和第二电阻R2组成的充电路径进行充电，其第一端和第二端之间的电压差逐渐增大，场效应晶体管Q1源极与栅极之间的电压差也逐渐增大；当控制电容C1两端的电压差达到场效应晶体管Q1的开启电压时，场效应晶体管Q1源极与栅极之间的电压差达到场效应晶体管Q1的开启电压，场效应晶体管Q1导通，外部电源开始向与场效应晶体管Q1漏极相连的外部用电模块供电；随着控制电容C1的进一步充电，控制电容C1两端的电压差进一步增大，场效应晶体管Q1源极与栅极之间的电压差也进一步增大，场效应晶体管Q1进一步打开，与场效应晶体管Q1漏极相连的外部用电模块中的电流逐渐增大；当控制电容C1两端的电压差增大到场效应晶体管Q1的饱和电压及以上时，场效应晶体管Q1源极与栅极之间的电压差大于或等于场效应晶体管Q1的饱和电压，场效应晶体管Q1工作在饱和区，即，场效应晶体管Q1完全打开，与场效应晶体管Q1漏极相连的外部用电模块正常工作。
本实施例提供的电源开关电路，通过外部的开关控制模块控制第一三级管的导通状态；通过第二电阻与第一三极管构成的通路对控制电容的充电状态进行控制，从而调节控制电容两端的电压差；通过控制电容和第一电阻控制场效应晶体管的打开时间，进而控制与该电源开关电路相连的外部用电模块中电流的导通与截止。本实施例通过采用上述技术法案，外部电源经过时间t（场效应管完全打开的时间）向与该电源开关电路相连的电容充电，与该电源开关电路相连的外部用电模块中的电流经过时间t逐渐增大到其工作电流，可以实现对电源开关电路开启速度的动态调节，减小在电源开关电路打开瞬间的大电流对与外部电源相连的其他用电设备的影响，避免电源开关电路打开瞬间的大电流导致其他用电设备无法正常工作的情况的出现，提高其他用电设备的稳定性。
在上述实施例的基础上，本实施例提供的电源开关电路还可以包括：第三电阻，所述第三电阻位于所述第一三极管与所述开关控制模块之间，以避免当外部的开关控制模块输入高电平时三极管基极与发射极两端电压差过大的情况的出现，提高第一三极管的安全性，降低第一三极管的使用损耗，增长第一三极管的使用寿命。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种电源开关电路的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上进行优化，如图2所示，本实施例所提供的电源开关电路还包括：第二三极管P2，所述第二三极管P2的基极分别与所述第一电阻R1的第二端、所述第二电阻R2的第二端以及所述第一三极管P1的集电极相连，所述第二三极管P2的集电极分别与所述场效应晶体管Q1的漏极以及所述外部用电模块的输入端相连，所述第二三极管P2的发射极接地，用于与所述外部用电模块输入端的补偿电容构成通路。
考虑到电源开关电路的复杂程度以及对电源开关电路控制的难易程度，优选的，所述第二三极管P2为NPN型三极管。
假设本实施例所提供的电源开关电路320所处的电路环境如图3所示，其中，外部电源310分别为第一用电模块330和第二用电模块340供电，电源开关电路320位于外部电源310与第一用电模块330之间，第一用电模块330通过电源开关电路320与外部电源相连，第二用电模块340与外部电源相连，补偿电容331可位于第一用电模块330内部或独立设置于第一用电模块330外部，与第一用电模块330的输入端相连。以补偿电容331设置于第一用电模块330内部为例，参见图2和图3，电源开关电路320的工作过程可以为：
当外部的开关控制模块（图2和图3中未给出）输入低电平时，第一三极管P1处于截止状态，第二电阻R2中没有电流通过，电阻R2两端电压差为0，控制电容C1两端电压差也为0，场效应晶体管Q1源极与栅极两端的电压差与控制电容C1第一端和第二端之间的电压差相等，即场效应晶体管Q1源极与栅极两端的电压差为0，场效应晶体管Q1截止，第二三极管P2的集电极与发射机之间电压差为0，第二三极管处于截止状态，电源开关电路320处于断开状态，与电源开关电路320相连的第一用电模块330中没有电流通过。
当外部的开关控制模块输入高电平时，第一三极管P1处于导通状态，第二电阻R2与第一三极管P1形成通路，该通路中电流由第二电阻R2流向第一三极管P1，第二电阻R2两端产生电压差，控制电容C1通过第一电阻R1和第二电阻R2组成的充电路径进行充电，其第一端和第二端之间的电压差逐渐增大，场效应晶体管Q1源极与栅极之间的电压差也逐渐增大；当控制电容C1两端的电压差达到场效应晶体管Q1的开启电压时，场效应晶体管Q1源极与栅极之间的电压差达到场效应晶体管Q1的开启电压，场效应晶体管Q1导通，外部电源310开始向与场效应晶体管Q1漏极相连的第一用电模块330中的补偿电容331和其他用电器件供电；随着控制电容C1的进一步充电，控制电容C1两端的电压差进一步增大，场效应晶体管Q1源极与栅极之间的电压差也进一步增大，场效应晶体管Q1进一步打开，与场效应晶体管Q1漏极相连的第一用电模块330输入端的电流逐渐增大；当控制电容C1两端的电压差增大到场效应晶体管Q1的饱和电压及以上时，场效应晶体管Q1源极与栅极之间的电压差大于或等于场效应晶体管Q1的饱和电压，场效应晶体管Q1工作在饱和区，即，场效应晶体管Q1完全打开，与场效应晶体管Q1漏极相连的第一用电模块330正常工作。在此，需要指出的时，在电源电路320打开的过程中以及电源电路320完全打开后，第二三极管P2基极电压与第二电阻R2第二端电压相等且为低电平，第二三极管P2处于截止状态。
当电源开关电路320关闭瞬间，即外部的开关控制模块向第一三极管P1基极输入低电平的瞬间，第一三极管P1处于截止状态，第二三极管P2基极电压与第二电阻R2第二端电压相等且为高电平，第二三极管P2处于导通状态，第一用电模块330中的补偿电容331通过第二三极管P2快速对地放电，其放电时间通常小于电源开关电路320再次被打开所需的时间，因此，当电源开关电路320再次快速地被打开时，第一用电模块330中其他用电器件两端的电压已降至低电平，从而在电源开关电路320打开后可正常复位。
本实施例中，通过电源开关电路320与普通开关电路控制第一用电模块330，在开关打开时以及开关被关闭又快速地被打开时外部电源310上的电压变化曲线如图4A所示，通过普通开关电路控制第一用电模块330，在开关打开时以及开关被关闭又快速地被打开时外部电源310上的电压变化曲线如图4B所示，其中，T1为开关打开的时刻，T2为开关关闭的时刻，T3为开关在T2时刻关闭后又快速地被打开的时刻，由图4A和图4B可以看出，本实施例提供的电源开关电路320不但可以提高外部电源电压在电源开关打开瞬间的稳定性，还可以保证电源开关电路320所控制的用电模块能够正常复位。
需要说明的是，电源开关电路320也不一定只为一个用电模块设置，如果有其它用电模块在上电时会对另外的用电模块造成影响，其它用电模块也可以对应设置电源开关电路320。例如图3中，如果第二用电模块340上电时反过来会对第一用电模块330造成影响，则第二用电模块340也可以对应设置电源开关电路320，具体工作过程相同，在此不做进一步说明。
本实施例提供的电源开关电路，通过外部的开关控制模块控制第一三级管的导通状态；通过第二电阻与第一三极管构成的通路对控制电容的充电状态进行控制，从而调节控制电容两端的电压差；通过控制电容和第一电阻控制场效应晶体管的打开时间，进而控制与该电源开关电路相连的外部用电模块中电流的导通与截止，外部电源经过时间t（场效应管完全打开的时间）向与该电源开关电路相连的电容充电，与该电源开关电路相连的外部用电模块中的电流经过时间t逐渐增大到其工作电流，可以实现对电源开关电路开启速度的动态调节，减小在电源开关电路打开瞬间的大电流对与外部电源相连的其他用电设备的影响，避免电源开关电路打开瞬间的大电流导致其他用电设备无法正常工作的情况的出现，提高其他用电设备的稳定性。此外，在电源开关电路被关闭时，与电源开关电路相连的外部用电模块中的补偿电容通过与第一三极管组成的通路快速放电，可以保证电源开关电路即使快速地被再次打开，外部用电模块中的用电器件也可正常复位，提高用户的使用体验。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (7)
1.一种电源开关电路，其特征在于，包括：控制电容、第一电阻、第二电阻、第一三极管、场效应晶体管，其中，
所述控制电容的第一端分别与外部电源的输出端、所述第二电阻的第一端以及所述场效应晶体管的源极相连，所述控制电容的第二端分别与所述第一电阻的第一端以及所述场效应晶体管的栅极相连，用于与所述第一电阻共同控制所述场效应晶体管的打开时间；
所述第一电阻的第一端与所述场效应晶体管的栅极相连，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第二端以及所述第一三极管的集电极相连，用于与所述控制电容共同控制所述场效应晶体管的打开时间；
所述第二电阻的第一端分别与所述外部电源的输出端以及所述场效应晶体管的源极相连，所述第二电阻的第二端与所述第一三极管的集电极相连，用于与所述第一三极管构成通路并控制所述控制电容两端的充电电压；
所述第一三极管的基极与外部的开关控制模块相连，所述第一三极管的发射极接地，用于基于所述开关控制模块的控制指令控制所述控制电容充电；
所述场效应晶体管的源极与所述外部电源的输出端相连，所述场效应晶体管的漏极与外部用电模块的输入端相连，用于控制所述用电模块的通电。
2.根据权利要求1所述的电源开关电路，其特征在于，所述第一电阻为可变电阻。
3.根据权利要求1所述的电源开关电路，其特征在于，所述第一三极管为NPN型三极管。
4.根据权利要求1所述的电源开关电路，其特征在于，所述场效应晶体管为P型场效应晶体管。
5.根据权利要求1所述的电源开关电路，其特征在于，还包括：
第三电阻，所述第三电阻位于所述第一三极管与所述开关控制模块之间。
6.根据权利要求1所述的电源开关电路，其特征在于，还包括：
第二三极管，所述第二三极管的基极分别与所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第二端以及所述第一三极管的集电极相连，所述第二三极管的集电极分别与所述场效应晶体管的漏极以及所述外部用电模块的输入端相连，所述第二三极管的发射极接地，用于与所述外部用电模块输入端的补偿电容构成通路。
7.根据权利要求6所述的电源开关电路，其特征在于，所述第二三极管为NPN型三极管。
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