CN112152312A - 一种供电延时保持电路和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电路设计技术领域，尤其涉及应用于电动汽车大功率车载电源领域的电路设计，具体涉及一种供电延时保持电路和装置，其包括：输入电压正极、输入电压负极、第一二极管、辅助源、储能电路、晶体管、电感电路和第一滤波电路；储能电路用于在输入电压正极和输入电压负极正常供电时储能，并且在输入电压正极和输入电压负极断电时放电使得MCU仍能工作一段时间，以发出对应的PWM控制信号给晶体管的控制极，这样断电后使得晶体管能够接收到有效的关闭PWM驱动的控制信号，从而保证晶体管不会出现由于工作电压异常及自身的PWM驱动信号不及时关闭而损坏。

Description

一种供电延时保持电路和装置
技术领域
本发明涉及电路设计技术领域，尤其涉及应用于电动汽车大功率车载电源领域的电路设计，具体涉及一种供电延时保持电路和装置。
背景技术
随着车载变换器产业集成化、智能化的发展，电子模拟芯片及晶体管的应用越来越广泛。MCU和晶体管要实现正常的工作状态，就必须提供一个稳定供电的电源，目前的供电方式有直接采用开关电源供电、采用电池供电等。在实际车载变换器的应用中，变换器的BUS母线输入断电后，MCU（微控制单元）和晶体管的稳定供电仍然需要持续保持一段时间，以保证MCU的输出指令能被有效可靠的执行以及保证晶体管的工作电压能有效的保持在正常工作范围内。MCU的输出指令（晶体管的封波指令）被有效执行，才能确保晶体管不会出现误导通状态而致使晶体管损坏。
发明内容
本发明提供一种供电延时保持电路和装置，其目的在于在母线断电后MCU和晶体管驱动的稳定供电仍能保持一段时间，以避免晶体管出现误导通而损坏。
一种供电延时保持电路，其包括：输入电压正极、输入电压负极、第一二极管、辅助源、储能电路、晶体管、电感电路和第一滤波电路；
所述输入电压正极与所述第一二极管的阳极连接，该第一二极管的阴极与所述储能电路的一端连接，所述储能电路的另一端与所述输入电压负极连接，所述辅助源的正极与所述储能电路的一端连接，所述辅助源的负极与所述储能电路的另一端连接；所述第一滤波电路的一端与所述输入电压正极连接，另一端与所述输入电压负极连接；所述电感电路的一端与所述第一滤波电路的一端连接，另一端与所述晶体管的第一极连接，该晶体管的第二极与所述输入电压负极连接；
所述辅助源用于给MCU和晶体管驱动供电，所述储能电路用于储能并且在所述输入电压正极和输入电压负极断电时放电供给辅助源使其延时保持工作使得所述MCU仍能正常工作一段时间，以发出对应的PWM控制信号给所述晶体管的控制极，从而控制该晶体管进行PWM驱动信号关闭处理。
在一种实施例中，还包括第二二极管、第二滤波电路、负载电阻、输出正极和输出负极；
所述第二二极管的阳极与所述电感电路的另一端连接，第二二极管的阴极与所述第二滤波电路的一端连接，所述第二滤波电路的另一端与所述输入电压负极连接，所述负载电阻一端与所述第二滤波电路的一端连接，另一端与所述第二滤波电路的另一端连接；所述输出正极与所述负载电阻的一端连接，所述输出负极与所述负载电阻的另一端连接，所述输出正极和输出负极用于连接后级负载。
在一种实施例中，所述电感电路包括电感，所述电感的一端为所述电感电路的一端，该电感的另一端为所述电感电路的另一端。
在一种实施例中，所述储能电路包括至少一个储能电容，该储能电容的一端为所述储能电路的一端，该储能电容的另一端为所述储能电路的另一端。
在一种实施例中，所述储能电路包括第一储能电容、第二储能电容和第三储能电容，并且所述第一储能电容、第二储能电容和第三储能电容并联；所述第一储能电容的一端、第二储能电容的一端和第三储能电容的一端共同组成所述储能电路的一端，该第一储能电容的另一端、第二储能电容的另一端和第三储能电容的另一端共同组成所述储能电路的另一端。
在一种实施例中，所述第一滤波电路包括第一滤波电容，该第一滤波电容的一端为所述第一滤波电路的一端，该第一滤波电容的另一端为所述第一滤波电路的另一端。
在一种实施例中，所述第二滤波电路包括第二滤波电容，该第二滤波电容的一端为所述第二滤波电路的一端，该第二滤波电容的另一端为所述第二滤波电路的另一端。
在一种实施例中，还包括电压检测电路，所述电压检测电路与所述输入电压正极和/或输入电压负极连接，用于检测其上的电压值并将检测的电压值发送给所述MCU，所述MCU用于接收所述电压值后判断其是否低于某一设定值，若低于某一设定值则发送关闭PWM控制信号，控制所述晶体管进行PWM驱动信号关闭处理。
一种供电延时保持装置，其包括如上所述的供电延时保持电路。
依据上述实施例的供电延时保持电路，其包括：输入电压正极、输入电压负极、第一二极管、辅助源、储能电路、晶体管、电感电路和第一滤波电路；输入电压正极与第一二极管的阳极连接，该第一二极管的阴极与储能电路的一端连接，储能电路的另一端与输入电压负极连接，辅助源的正极与储能电路的一端连接，辅助源的负极与储能电路的另一端连接；第一滤波电路的一端与输入电压正极连接，另一端与输入电压负极连接；电感电路的一端与第一滤波电路的一端连接，另一端与晶体管的第一极连接，该晶体管的第二极与输入电压负极连接；辅助源与MCU连接，用于给MCU供电，储能电路用于在输入电压正极和输入电压负极正常供电时储能，并且在输入电压正极和输入电压负极断电时放电供给辅助源使其延时保持工作使得MCU仍能工作一段时间，以发出对应的控制信号给晶体管的控制极，从而控制该晶体管进行PWM驱动信号关闭处理。由于第一二极管的对顶作用，储能电路上的电压不会立即消失为零，即辅助源的掉电速度会延时于母线的掉电速度，使得MCU和晶体管驱动的正常供电时间得以延长，这样断电后使得晶体管能够接收到有效的PWM驱动关闭信号，从而保证晶体管不会出现由于工作电压异常及自身的驱动信号不及时关闭而损坏。
附图说明
图1为本申请实施例的供电延时保持电路示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
本申请中的晶体管为三端子晶体管，其三个端子为控制极、第一极和第二极。晶体管可以为双极型晶体管或场效应晶体管等。例如当晶体管为双极型晶体管时，其控制极是指双极型晶体管的基极，第一极可以为双极型晶体管的集电极或发射极，对应的第二极可以为双极型晶体管的发射极或集电极；当晶体管为场效应晶体管时，其控制极是指场效应晶体管的栅极，第一极可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为场效应晶体管的源极或漏极。
实施例一：
请参考图1，一种供电延时保持电路，其包括：输入电压正极IN+、输入电压负极IN-、第一二极管D1、辅助源POWER、储能电路10、晶体管Q1、电感电路L和第一滤波电路。输入电压正极IN+与第一二极管D1的阳极连接，该第一二极管D1的阴极与储能电路10的一端连接，储能电路10的另一端与输入电压负极IN-连接，辅助源POWER的正极与储能电路10的一端连接，辅助源POWER的负极与储能电路10的另一端连接；第一滤波电路的一端与输入电压正极IN+连接，另一端与输入电压负极IN-连接；电感电路的一端与第一滤波电路的一端连接，另一端与晶体管Q1的第一极连接，该晶体管的第二极与输入电压负极IN-连接。其中，本实施例的晶体管为MOS管，其第一极为漏极，第二极为源极，其控制极为栅极。变换器内的辅助源POWER与MCU连接，用于给MCU供电，储能电路10用于在输入电压正极和输入电压负极正常供电时储能，并且在输入电压正极IN+和输入电压负极IN-断电时放电供给辅助源使其延时保持工作使得MCU仍能工作一段时间，以发出对应的有效的控制信号给晶体管Q1的控制极，从而控制该晶体管Q1的导通和关断。由于第一二极管D1的对顶作用，储能电路10上的电压不会到流回输入母线而立即消失为零，即辅助源POWER的掉电速度会延时于母线的掉电速度，使得晶体管的正常供电时间得以延长，这样断电后使得晶体管Q1能够接收到有效的MCU发出的关闭PWM驱动的控制信号从而保证晶体管Q1不会出现由于工作电压异常及自身的驱动信号不及时关闭而损坏。其中，第一滤波电路用于对输出正极OUT+和输入电压负极IN-输出的电流进行滤波处理。
进一步的，本实施例的供电延时保持电路还包括第二二极管D2、第二滤波电路、负载电阻R、输出正极OUT+和输出负极OUT-；第二二极管D2的阳极与电感电路的另一端连接，第二二极管D2的阴极与第二滤波电路的一端连接，第二滤波电路的另一端与输入电压负极IN-连接，负载电阻R一端与第二滤波电路的一端连接，另一端与第二滤波电路的另一端连接；输出正极OUT+与负载电阻R的一端连接，输出负极OUT-与负载电阻R的另一端连接，输出正极OUT+和输出负极OUT-用于连接后级负载。其中，第二滤波电路用于对输出正极OUT+和输入电压负极IN-输出的电流进行滤波处理。
其中，储能电路10包括至少一个储能电容，该储能电容的一端为储能电路的一端，该储能电容的另一端为储能电路的另一端。断电时储能电容放电为辅助源POWER提供一小段时间的电能。
具体的，本实施例的储能电路10包括第一储能电容C1、第二储能电容C2和第三储能电容C3，并且第一储能电容C1、第二储能电容C2和第三储能电容C3并联；第一储能电容C1的一端、第二储能电容C2的一端和第三储能电容C3的一端共同组成储能电路的一端，并且第一储能电容C1的一端、第二储能电容C2的一端和第三储能电容C3的一端均与输入电压正极IN+连接，该第一储能电容C1的另一端、第二储能电容C2的另一端和第三储能电容C3的另一端共同组成储能电路的另一端，第一储能电容C1的另一端、第二储能电容C2的另一端和第三储能电容C3的另一端均与输入电压负极IN-连接。输入电压正极IN+接输入供电电源的正极，输入电压负极IN-接输入供电电源的负极；当输入供电电源开始供电后，电压通过二极管D1给电容C1、C2、C3充电同时给辅助源POWER供电让其工作，同时辅助源POWER供给MCU和晶体管提供一个稳定的电信号使其正常工作。
在带负载R的情况下，输入电压正极IN+和输入电压负极IN-断电为boost电路的母线，当输入电压正极IN+和输入电压负极IN-断电时，boost电路的母线电压（即输入电压正极IN+和输入电压负极IN-上的电压）会瞬间被后级的负载R消耗掉从而降至0V；如图1中，由于有二极管D1的对顶作用，储能电容C1、C2、C3的电压不能被母线的后级负载R消耗，依然能保持一段时间；即辅助源的掉电速度会延时于母线的掉电速度，MCU和晶体管的正常供电时间就得以保持延时，让MCU在正常工作的情况下，有足够的时间对采样的输入电压做判断处理，从而进行晶体管的PWM驱动关闭处理，从而保证晶体管不会出现由于工作电压异常及自身的驱动信号不及时关闭而损坏。
进一步的，本实施例的供电延时保持电路还包括电压检测电路，电压检测电路与输入电压正极连接，电压检测电路的输出端与MCU连接，电压检测电路用于检测其上的电压值并将检测的电压值发送给MCU，MCU用于接收电压值后判断其是否低于某一设定值，若低于某一设定值则发送PWM驱动信号关闭处理。
其中，储能电容C1、C2、C3即可以对辅助源POWER的输入电压进行滤波处理，让辅助源能够输入的工作电压更为纯净；同时，C1、C2、C3主要具有一定的储能作用，当变换器输入端掉电时，变换器内的辅助源POWER依然能保持正常工作一段时间，为与辅助源连接的MCU和晶体管提供一个正常的工作电压，使得MCU能够控制晶体管完成正常的关闭PWM处理不至于损坏。
其中，电感电路包括电感L，该电感L为boost电感，电感L的一端为电感电路的一端，该电感L的另一端为电感电路的另一端。该电感L一端与输入电压正极IN+连接，另一端与第二二极管D2的阳极连接。
其中，第一滤波电路包括第一滤波电容C4，该第一滤波电容C4的一端为第一滤波电路的一端，该第一滤波电容C4的另一端为第一滤波电路的另一端。第一滤波电容C4的一端与输入电压正极IN+连接，另一端与输入电压负极IN-连接，对其上传输的电流进行滤波。
其中，第二滤波电路包括第二滤波电容C5，该第二滤波电容C5的一端为第二滤波电路的一端与D2的阴极连接，该第二滤波电容C5的另一端为第二滤波电路的另一端与输入电压正极IN+连接，另一端还与输入电压负极IN-连接，第二滤波电容C5也起到滤波的作用。
实施例二
本实施例提供一种供电延时保持装置，其包括如上述实施例提供的供电延时保持电路。该装置的辅助源的掉电速度会延时于母线的掉电速度，MCU和晶体管的正常供电时间就得以保持延时，让MCU在正常工作的情况下，有足够的时间对采样的输入电压做判断处理，从而进行晶体管的关闭PWM驱动处理，从而保证晶体管不会出现由于工作电压异常及自身的驱动信号不及时关闭而损坏。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种供电延时保持电路，其特征在于，包括：输入电压正极、输入电压负极、第一二极管、辅助源、储能电路、晶体管、电感电路和第一滤波电路；
所述输入电压正极与所述第一二极管的阳极连接，该第一二极管的阴极与所述储能电路的一端连接，所述储能电路的另一端与所述输入电压负极连接，所述辅助源的正极与所述储能电路的一端连接，所述辅助源的负极与所述储能电路的另一端连接；所述第一滤波电路的一端与所述输入电压正极连接，另一端与所述输入电压负极连接；所述电感电路的一端与所述第一滤波电路的一端连接，另一端与所述晶体管的第一极连接，该晶体管的第二极与所述输入电压负极连接；
所述辅助源用于给MCU供电，所述储能电路用于储能并且在所述输入电压正极和输入电压负极断电时放电供给辅助源延时其工作时间，使得所述MCU仍能工作一段时间，以发出对应的PWM控制信号给所述晶体管的控制极，从而控制该晶体管进行PWM控制信号关闭处理。
2.如权利要求1所述的供电延时保持电路,其特征在于，还包括第二二极管、第二滤波电路、负载电阻、输出正极和输出负极；
所述第二二极管的阳极与所述电感电路的另一端连接，第二二极管的阴极与所述第二滤波电路的一端连接，所述第二滤波电路的另一端与所述输入电压负极连接，所述负载电阻一端与所述第二滤波电路的一端连接，另一端与所述第二滤波电路的另一端连接；所述输出正极与所述负载电阻的一端连接，所述输出负极与所述负载电阻的另一端连接，所述输出正极和输出负极用于连接后级负载。
3.如权利要求1所述的供电延时保持电路，其特征在于，所述电感电路包括电感，所述电感的一端为所述电感电路的一端，该电感的另一端为所述电感电路的另一端。
4.如权利要求1所述的供电延时保持电路，其特征在于，所述储能电路包括至少一个储能电容，该储能电容的一端为所述储能电路的一端，该储能电容的另一端为所述储能电路的另一端。
5.如权利要求4所述的供电延时保持电路，其特征在于，所述储能电路包括第一储能电容、第二储能电容和第三储能电容，并且所述第一储能电容、第二储能电容和第三储能电容并联；所述第一储能电容的一端、第二储能电容的一端和第三储能电容的一端共同组成所述储能电路的一端，该第一储能电容的另一端、第二储能电容的另一端和第三储能电容的另一端共同组成所述储能电路的另一端。
6.如权利要求2所述的供电延时保持电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括第一滤波电容，该第一滤波电容的一端为所述第一滤波电路的一端，该第一滤波电容的另一端为所述第一滤波电路的另一端。
7.如权利要求2所述的供电延时保持电路，其特征在于，所述第二滤波电路包括第二滤波电容，该第二滤波电容的一端为所述第二滤波电路的一端，该第二滤波电容的另一端为所述第二滤波电路的另一端。
8.如权利要求1所述的供电延时保持电路，其特征在于，还包括电压检测电路，所述电压检测电路与所述输入电压正极和/或输入电压负极连接，用于检测其上的电压值并将检测的电压值发送给所述MCU，所述MCU用于接收所述电压值后判断其是低于某一设定值，若低于某一设定值则发送PWM控制信号，控制所述晶体管进行PWM信号关闭处理。
9.一种供电延时保持装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的供电延时保持电路。
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