CN110474309B - 抑制涌浪电流的电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抑制涌浪电流的电路，包括：第一控制单元、第二控制单元、负载电容和涌浪泄流单元；其中，涌浪泄流单元包括分流单元；涌浪泄流单元与负载电容的一端相连，负载电容的另一端接入电源；第一控制单元接入涌浪泄流单元中的分流单元；第二控制单元一端接入涌浪泄流单元中的分流单元；第二控制单元的另一端接入涌浪泄流单元和负载电容的连接点；若出现涌浪电流时，第二控制单元用于对接入负载电容的涌浪电流进行分流；若涌浪电流减小到设定值时，第二控制单元关闭，且第一控制单元用于使能涌浪泄流单元中的分流单元，分流单元使能后与负载电容连通。从而达到抑制电路中的涌浪电流，从而保护电路中的组件的目的。

Description

抑制涌浪电流的电路

技术领域

本发明涉及电路保护技术领域，特别涉及一种抑制涌浪电流的电路。

背景技术

随着科技的发展，人们越来越关注电路的安全问题。目前，电路中的输入端通常包含电容与电容性负载，当电源启动时电流会对电容性负载进行充电，从而可能会产生峰值电流，即涌浪电流。如果在电源启动瞬间无加上任何抑制组件与电路，将造成电容瞬间短路，且涌浪电流也将造成电容的寿命下降。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种抑制涌浪电流的电路，用于抑制电路中的涌浪电流，从而保护电路中的组件。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种抑制涌浪电流的电路，包括：

第一控制单元、第二控制单元、负载电容和涌浪泄流单元；其中，所述涌浪泄流单元包括分流单元；

所述涌浪泄流单元与所述负载电容的一端相连，所述负载电容的另一端接入电源；

所述第一控制单元接入所述涌浪泄流单元中的所述分流单元；

所述第二控制单元一端接入所述涌浪泄流单元中的所述分流单元；所述第二控制单元的另一端接入所述涌浪泄流单元和所述负载电容的连接点；

若出现涌浪电流时，所述第二控制单元用于对接入所述负载电容的涌浪电流进行分流；若涌浪电流减小到设定值时，所述第二控制单元关闭，且所述第一控制单元用于使能所述涌浪泄流单元中的所述分流单元，所述分流单元使能后与所述负载电容连通。

可选的，所述涌浪泄流单元，包括：

第四电阻和所述分流单元；其中，所述分流单元包括第一半导体场效晶体管；

所述负载电容分别连接于所述第四电阻和所述第一半导体场效晶体管的第一端；

若涌浪电流减小到设定值时，所述分流单元受所述第一控制单元的控制使能，用于短路所述第四电阻，与所述负载电容连通。

可选的，所述第二控制单元，包括：

第二半导体场效晶体管和第三电阻；

所述第二半导体场效晶体管的控制端连接于所述第三电阻；所述第三电阻的另一端连接于所述第一半导体场效晶体管的第一端；所述第二半导体场效晶体管的第二端连接于所述抑制涌浪电流的电路的输出端；所述第二半导体场效晶体管的第一端连接于所述第一控制单元；

其中，若出现涌浪电流时，若所述第二半导体场效晶体管的控制端的电压达到预设的电压时，则导通所述第二半导体场效晶体管，对所述涌浪电流进行分流；并控制所述第一半导体场效晶体管关闭；所述第三电阻用于限制所述第二半导体场效晶体管的控制端的电流；若涌浪电流减小到设定值时，所述第二半导体场效晶体管关闭。

可选的，所述第一控制单元，包括：

第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻和所述第二电阻的连接支路连接于电源和所述抑制涌浪电流的电路的输出端；且所述第一电阻和所述第二电阻的连接点接入所述第一半导体场效晶体管的控制端；

若出现涌浪电流时，若所述第二半导体场效晶体管的控制端的电压没有达到预设的电压时，且所述第二电阻处的电压增大，当所述第二电阻处的电压大于所述第一半导体场效晶体管的控制端的预设的电压时，所述第一半导体场效晶体管导通。

可选的，所述抑制涌浪电流的电路，还包括：

齐纳二极管；其中，所述齐纳二极管用于保护所述第一半导体场效晶体管；

所述齐纳二极管一端连接于所述第一半导体场效晶体管的控制端，所述齐纳二极管的另一端接地。

可选的，所述抑制涌浪电流的电路，还包括：

限流电阻；

所述限流电阻连接于所述电源和所述抑制涌浪电流的电路的输出端之间。

由以上方案可知，本发明提供的一种抑制涌浪电流的电路，包括：第一控制单元、第二控制单元、负载电容和涌浪泄流单元；其中，所述涌浪泄流单元包括分流单元；所述涌浪泄流单元与所述负载电容的一端相连，所述负载电容的另一端接入电源；所述第一控制单元接入所述涌浪泄流单元中的所述分流单元；所述第二控制单元一端接入所述涌浪泄流单元中的所述分流单元；所述第二控制单元的另一端接入所述涌浪泄流单元和所述负载电容的连接点；若出现涌浪电流时，所述第二控制单元用于对接入所述负载电容的涌浪电流进行分流；若涌浪电流减小到设定值时，所述第二控制单元关闭，且所述第一控制单元用于使能所述涌浪泄流单元中的所述分流单元，所述分流单元使能后与所述负载电容连通。从而达到抑制电路中的涌浪电流，从而保护电路中的组件的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种抑制涌浪电流的电路的示意图；

图2为本发明另一实施例提供的一种抑制涌浪电流的电路的示意图；

图3为本发明另一实施例提供的一种抑制涌浪电流的电路的示意图；

图4为本发明另一实施例提供的一种抑制涌浪电流的电路的示意图；

图5为本发明另一实施例提供的一种抑制涌浪电流的电路的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，电路的输入端一般包含电容与电容性负载，当电源启动时电流会对电容性负载做充电，从而产生峰值电流也称作涌浪电流。如果在电源启动瞬间无加上任何抑制组件与电路，将造成电容瞬间短路，极大的涌浪电流将造成电容的寿命下降，并且也可能造成保险丝与电磁干扰(electro magnetic interference，EMI)滤波器损毁或烧断。

并且，随着科技的发展，48V的应用电源运用的越来越多，而48V的应用电压的电源较正常的应用电源的电压12V高4倍，所以理论而言I＝C*△V/△T在相同的启动时间下，48V的应用电源的涌浪电流会较12V的应用电源高4倍。4倍多的涌浪电流将对电路的输入端的组件造成极大的损害，而目前48V的电源架构还不普及与成熟，仅有少数小瓦数的整流器(Converter)电路有内建的缓启动(Soft-Start)功能来限制电源启动瞬间的涌浪电流；大瓦数的架构目前尚缺乏缓启动电源的功能。

因此，本发明实施例提供一种抑制涌浪电流的电路，如图1所示，包括：

第一控制单元100、第二控制单元200、负载电容300和涌浪泄流单元400；其中涌浪泄流单元400包括分流单元410。

具体的，涌浪泄流单元400与负载电容300的一端相连，且负载电容300的另一端接入电源；第一控制单元100接入涌浪泄流单元400中的分流单元410；第二控制单元200的一端接入涌浪泄流单元400中的分流单元410；第二控制单元200的另一端接入涌浪泄流单元400和负载电容300的连接点。

在本发明实施例的具体实现过程中，若电路中出现涌浪电流时，第二控制单元200对接入负载电容300的涌浪电流进行分流，当涌浪电流减小到设定值时，第二控制单元200关闭，同时第一控制单元100使能涌浪泄流单元400中的分流单元410，分流单元410在使能后与负载电容300连通，继续对涌浪电流进行分流。

可选的，本发明的另一实施例中，抑制涌浪电流的电路中的涌浪泄流单元400的一种实施方式，如图2所示，包括：

分流单元410和第四电阻420。

其中，分流单元中包括第一半导体场效晶体管411。第一半导体场效晶体管411为低导通阻抗(Rds_on)的金属-氧化层半导体场效晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，MOSFET)，且第一半导体场效晶体管411的导通电阻远小于第四电阻420的电阻，在进行分流的同时，还可以大幅度的降低第四电阻420的功率消耗。

需要说明的是，金属-氧化层半导体场效晶体管包含三个极：栅(Gate，G)极、源(Source，S)极和漏(Drain，D)极；栅极可以被认为是控制一个物理栅的开关。这个栅极可以通过制造或者消除源极和漏极之间的沟道，从而允许或者阻碍电子流过。如果受一个外加的电压影响，电子流将从源极流向漏极。

还需要说明的是，第四电阻420在电路中未出现涌浪电流时，用于对负载电容300进行限流。

具体的，负载电容300分别连接第四电阻420和第一半导体晶体管411的第一端。

在本实施例的具体实现过程，若电路中的涌浪电流减小到设定值时，分流单元410受第一控制单元100的控制使能，将第四电阻420短路，并与负载电容300连通。

可选的，本发明的另一实施例中，抑制涌浪电流的电路中的第二控制单元200的一种实施方式，如图3所示，包括：

第二半导体场效晶体管210和第三电阻220。

其中，第二半导体场效晶体管210为正常的金属-氧化层半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，其导通电阻大于第一半导体场效晶体管411的导通电阻。

需要说明的是，第三电阻220用于限制第二半导体场效晶体管210的控制端的电流，其中，第二半导体场效晶体管210的控制端即为上述的栅极，从而对第二半导体场效晶体管210进行保护。

具体的，第二半导体场效晶体管210的控制端连接于第三电阻220，第三电阻220的另一端连接于第一半导体场效晶体管411的第一端，其中，第一半导体场效晶体管411的第一端即为上述的源极，第二半导体场效晶体管210的第二端连接于抑制涌浪电流的电路的输出端，其中，第二半导体场效晶体管210的第二端即为上述的漏极，第二半导体场效晶体管210的第一端连接于第一控制单元100。

在本实施例的具体实现过程中，若电路中出现了涌浪电流时，第二半导体场效晶体管210的控制端的电压达到预设的电压时，则导通第二半导体场效晶体管210，对涌浪电流进行分流，同时使第一半导体场效晶体管411关闭；当电路中出现的涌浪电流减小到设定值时，第二半导体场效晶体管210关闭。

需要说明的是，预设的电压可以是科研人员或专家组针对不同的电路以及电路的不同应用场景进行预先设定的，由于不同第二半导体场效晶体管210的控制端的使能电压不同，所以还可以通过第三电阻220对该支路中的电流进行限制，从而达到更改第二半导体场效晶体管210的预设的电压的目的。

可选的，本发明的另一实施例中，抑制涌浪电流的电路中的第一控制单元100的一种实施方式，如图4所示，包括：

第一电阻110和第二电阻120。

具体的，第一电阻110和第二电阻120的连接支路连接于电源和抑制涌浪电流的电路的输出端；且第一电阻110和第二电阻120的连接点接入第一半导体场效晶体管411的控制端。

在本实施例的具体实现过程中，当电路中出现涌浪电流时，第二半导体场效晶体管210的控制端的电压没有达到预设的电压时，且此时第二电阻120处的电压增大，当第二电阻120处的电压大于第一半导体场效晶体管411的控制端的预设的电压时，第一半导体场效晶体管411导通。

可选的，本发明的另一实施例中，抑制涌浪电流的电路的一种实施方式，还包括齐纳二极管：

其中，齐纳二极管(Zener Diode)是利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管，用于保护第一半导体场效晶体管411。

具体的，齐纳二极管一端连接于第一半导体场效晶体管411的控制端，齐纳二极管的另一端接地。

可选的本发明的另一实施例中，抑制涌浪电流的电路的一种实施方式，还包括限流电阻：

具体的，限流电阻连接于电源和抑制涌浪电流的电路的输出端之间。

由以上方案可知，本发明提供的一种抑制涌浪电流的电路，包括：第一控制单元100、第二控制单元200、负载电容300和涌浪泄流单元400；其中，所述涌浪泄流单元400包括分流单元410；所述涌浪泄流单元400与所述负载电容300的一端相连，所述负载电容300的另一端接入电源；所述第一控制单元100接入所述涌浪泄流单元400中的所述分流单元410；所述第二控制单元200一端接入所述涌浪泄流单元400中的所述分流单元410；所述第二控制单元200的另一端接入所述涌浪泄流单元400和所述负载电容300的连接点；若出现涌浪电流时，所述第二控制单元200用于对接入所述负载电容300的涌浪电流进行分流；若涌浪电流减小到设定值时，所述第二控制单元200关闭，且所述第一控制单元100用于使能所述涌浪泄流单元400中的所述分流单元410，所述分流单元410使能后与所述负载电容300连通。从而达到抑制电路中的涌浪电流，从而保护电路中的组件的目的。

针对本实施例以上的实现方案，以下对本实施例的具体实现进行举例说明，如图5所示，包括：

第一电阻110、第二电阻120、第三电阻220、第四电阻420、第一半导体场效晶体管411、第二半导体场效晶体管210、齐纳二极管500、限流电阻600和负载电容300。

具体的，负载电容300和第四电阻420的连接支路连接于电源和抑制涌浪电流的电路的输出端；第一电阻110和第二电阻120的连接支路连接于电源和抑制涌浪电流的电路的输出端；限流电阻600连接于电源和抑制涌浪电流的电路的输出端。

第一电阻110和第二电阻120的连接点，连接于第一半导体场效晶体管411的控制端；第一半导体场效晶体管411的一端接入负载电容300和第四电阻420的连接点；第一半导体场效晶体管411的第二端接入抑制涌浪电流的电路的输出端。

其中，第一半导体场效晶体管411为低导通阻抗(Rds_on)的金属-氧化层半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，且第一半导体场效晶体管411的导通电阻远小于第四电阻420的电阻，在进行分流的同时，还可以大幅度的降低第四电阻420的功率消耗；需要说明的是，金属-氧化层半导体场效晶体管包含三个极：栅(Gate，G)极、源(Source，S)极和漏(Drain，D)极；栅极可以被认为是控制一个物理栅的开关。这个栅极可以通过制造或者消除源极和漏极之间的沟道，从而允许或者阻碍电子流过。如果受一个外加的电压影响，电子流将从源极流向漏极。

需要说明的是，第四电阻420在电路中未出现涌浪电流时，用于对负载电容300进行限流。

限流电阻600连接于电源和抑制涌浪电流的电路的输出端；第三电阻220的一端连接于第二半导体场效晶体管210的控制端，第三电阻220的另一端连接于负载电容300和第四电阻420的连接点；第二半导体场效晶体管210的第一端接入第一电阻110和第二电阻120的连接点；齐纳二极管500接入第一电阻110和第二电阻120的连接点。

其中，第三电阻220用于限制第二半导体场效晶体管210的控制端的电流，其中，第二半导体场效晶体管210的控制端即为上述的栅极，从而对第二半导体场效晶体管210进行保护；齐纳二极管(ZenerDiode)是利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管，用于保护第一半导体场效晶体管411。

若电路中出现涌浪电流时，第二控制单元200对接入负载电容300的涌浪电流进行分流，当涌浪电流减小到设定值时，第二控制单元200关闭，同时第一控制单元100使能涌浪泄流单元400中的分流单元410，分流单元410在使能后与负载电容300连通，继续对涌浪电流进行分流。

若电路中的涌浪电流减小到设定值时，分流单元410受第一控制单元100的控制使能，将第四电阻420短路，并与负载电容300连通。

需要说明的是，预设的电压可以是科研人员或专家组针对不同的电路以及电路的不同应用场景进行预先设定的，由于不同第二半导体场效晶体管210的控制端的使能电压不同，所以还可以通过第三电阻220对该支路中的电流进行限制，从而达到更改第二半导体场效晶体管210的预设的电压的目的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种抑制涌浪电流的电路，其特征在于，包括：

第一控制单元、第二控制单元、负载电容和涌浪泄流单元；其中，所述涌浪泄流单元包括分流单元和第四电阻；所述分流单元包括第一半导体场效晶体管；所述第四电阻在电路中未出现涌浪电流时，用于对所述负载电容进行限流；

所述负载电容的一端分别连接于所述第四电阻和所述第一半导体场效晶体管的第一端，所述负载电容的另一端接入电源；

所述第一控制单元接入所述涌浪泄流单元中的所述分流单元；

所述第二控制单元一端接入所述涌浪泄流单元中的所述分流单元；所述第二控制单元的另一端接入所述涌浪泄流单元和所述负载电容的连接点；

若出现涌浪电流时，所述第二控制单元用于对接入所述负载电容的涌浪电流进行分流；若涌浪电流减小到设定值时，所述第二控制单元关闭，且所述第一控制单元用于使能所述涌浪泄流单元中的所述分流单元，所述分流单元受所述第一控制单元的控制使能，用于短路所述第四电阻，与所述负载电容连通。

2.根据权利要求1所述的抑制涌浪电流的电路，其特征在于，所述第二控制单元，包括：

第二半导体场效晶体管和第三电阻；

所述第二半导体场效晶体管的控制端连接于所述第三电阻；所述第三电阻的另一端连接于所述第一半导体场效晶体管的第一端；所述第二半导体场效晶体管的第二端连接于所述抑制涌浪电流的电路的输出端；所述第二半导体场效晶体管的第一端连接于所述第一控制单元；

其中，若出现涌浪电流时，若所述第二半导体场效晶体管的控制端的电压达到预设的电压时，则导通所述第二半导体场效晶体管，对所述涌浪电流进行分流；并控制所述第一半导体场效晶体管关闭；所述第三电阻用于限制所述第二半导体场效晶体管的控制端的电流；若涌浪电流减小到设定值时，所述第二半导体场效晶体管关闭。

3.根据权利要求2所述的抑制涌浪电流的电路，其特征在于，所述第一控制单元，包括：

第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻和所述第二电阻的连接支路连接于电源和所述抑制涌浪电流的电路的输出端；且所述第一电阻和所述第二电阻的连接点接入所述第一半导体场效晶体管的控制端；

若出现涌浪电流时，若所述第二半导体场效晶体管的控制端的电压没有达到预设的电压时，且所述第二电阻处的电压增大，当所述第二电阻处的电压大于所述第一半导体场效晶体管的控制端的预设的电压时，所述第一半导体场效晶体管导通。

4.根据权利要求1所述的抑制涌浪电流的电路，其特征在于，还包括：

齐纳二极管；其中，所述齐纳二极管用于保护所述第一半导体场效晶体管；

所述齐纳二极管一端连接于所述第一半导体场效晶体管的控制端，所述齐纳二极管的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的抑制涌浪电流的电路，其特征在于，还包括：

限流电阻；

所述限流电阻连接于所述电源和所述抑制涌浪电流的电路的输出端之间。

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