CN115313303A - 掉电保护电路和用电设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种掉电保护电路和用电设备。掉电保护电路包括上电开关模块、电压存储模块和开关控制模块，开关控制模块用于在输入端上电时，控制上电开关模块导通，以连通输入端和输出端，电压存储模块用于存储输入端在掉电时刻的上电电压值，当输入端的电压低于上电电压值时，开关控制模块控制上电开关模块关断。在电源连接器中极片的弹性形变产生上电抖动现象时，本发明实施例能够在输入端掉电时快速关断上电开关模块，并在输入端再次上电时重新开通上电开关模块，解决了现有保护电路存在因上电抖动而产生瞬态大电流的问题。

Description

掉电保护电路和用电设备

技术领域

本发明实施例涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种掉电保护电路和用电设备。

背景技术

在包含大电容的电子产品或设备的电源上电过程中，延缓开关能够有效限制因大电容充电而产生的瞬态大电流，因此，延缓开关在包含大电容的电子产品或设备中应用广泛。

然而，在拔插电源连接器时，电源连接器中极片的弹性形变会产生接触抖动，也即上电抖动现象。现有保护电路难以在极片弹离的瞬间快速关断延缓开关，以使极片再次接触时快速恢复延缓开关的上电延缓开通功能，因此，现有保护电路存在因上电抖动而产生瞬态大电流的问题，电路可靠性偏低。

发明内容

本发明实施例提供一种掉电保护电路和用电设备，以降低因上电抖动而产生的瞬态大电流，有利于提高电路的可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种掉电保护电路，包括：

上电开关模块，所述上电开关模块连接于所述掉电保护电路的输入端以及所述掉电保护电路的输出端之间；

电压存储模块，所述电压存储模块与所述掉电保护电路的输入端连接，所述电压存储模块用于存储所述掉电保护电路的输入端在掉电时刻的上电电压值；

开关控制模块，所述开关控制模块与所述电压存储模块以及所述上电开关模块连接，用于在所述输入端上电时，控制所述上电开关模块导通，并在所述输入端的电压低于所述上电电压值时，控制所述上电开关模块关断；所述开关控制模块包括放电电路和开关控制电路；

所述开关控制电路与所述电压存储模块以及所述上电开关模块连接，所述放电电路与所述开关控制电路连接，所述开关控制电路用于在所述输入端上电时，控制所述上电开关模块导通，并在所述输入端的电压低于所述上电电压值时，控制所述上电开关模块关断，所述开关控制电路还用于在所述输入端的电压低于所述上电电压值时控制所述放电电路对所述电压存储模块放电。

可选地，所述放电电路包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述开关控制电路连接，所述第一电阻的第二端接地。

可选地，所述开关控制电路包括第一开关、第二开关、第三开关和第二电阻；

所述第一开关的第一端与所述电压存储模块连接，所述第一开关的控制端与所述输入端连接，所述第一开关的第二端与所述放电电路连接；

所述第一开关用于在所述输入端的电压低于所述上电电压值时导通，以通过所述放电电路对所述电压存储模块放电；

所述第二开关的控制端与所述第一开关的第二端连接，所述第二开关的第一端接地，所述第二开关的第二端与所述输入端连接；所述第二开关用于在所述第一开关导通时导通；

所述第三开关的控制端与所述第二开关的第二端连接，所述第三开关的第一端与所述上电开关模块连接，所述第三开关的第二端与所述输入端连接；所述第三开关用于在所述第二开关导通时导通，以控制所述上电开关模块关断；

所述第二电阻的第一端与所述第三开关的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地。

可选地，所述开关控制电路还包括第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述第二开关的第二端连接，所述第三电阻的第二端与所述输入端连接。

可选地，所述电压存储模块包括：

二极管，所述二极管的阳极与所述掉电保护电路的输入端连接；

第一电容器，所述第一电容器的第一端与所述二极管的阴极以及所述开关控制电路连接，所述第一电容器的第二端接地。

可选地，所述电压存储电路包括第四开关和第二电容器；

所述第四开关的第二端连接所述输入端，所述第四开关的第一端与所述开关控制电路连接；

所述第二电容器的第一端分别与所述第四开关的第一端、控制端连接，所述第二电容器的第二端接地。

可选地，所述上电开关模块包括上电开关，所述上电开关的第一端与所述输入端连接，所述上电开关的第二端与所述输出端连接，所述上电开关的控制端与所述开关控制模块连接。

可选地，所述掉电保护电路还包括：防反接模块，所述防反接模块连接在所述掉电保护电路的输入端与所述上电开关模块之间，用于在所述输入端的电源极性反接时，保护所述掉电保护电路。

可选地，所述掉电保护电路还包括：第四电阻，所述第四电阻连接在所述电压存储模块与所述输入端之间。

第二方面，本发明实施例还提供了一种用电设备，包括第一方面所述的掉电保护电路。

本发明实施例所提供的技术方案，在掉电保护电路的输入端上电时，上电开关模块导通，进而连通掉电保护电路的输入端及其输出端；在掉电保护电路的输入端掉电时，电压存储模块能够将其内部的电路电压保持在上电电压值，当掉电保护电路的输入端的电压低于上电电压值时，开关控制电路控制上电开关模块关断并控制放电电路对电压存储模块放电。由此可见，在电源连接器中极片的弹性形变产生上电抖动现象时，本发明实施例能够在输入端掉电时快速关断上电开关模块，并在输入端再次上电时重新开通上电开关模块，解决了现有保护电路存在因上电抖动而产生瞬态大电流的问题，有利于规避电源连接器极片打火老化的风险，降低电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)，有效提高了电路的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种掉电保护电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种掉电保护电路的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种掉电保护电路的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种掉电保护电路的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种设备电容直接充电的设备电容上电瞬态电流波形图；

图6是图4中掉电保护电路的设备电容上电瞬态电流波形图；

图7是图4中掉电保护电路的放电电压波形图；

图8是拆除图4中第三开关的掉电保护电路的放电电压波形图；

图9是本发明实施例提供的一种上电抖动工况下掉电保护电路的电路波形图；

图10是对应于图9中A点的掉电保护电路的电路波形图；

图11是对应于图9中B点的掉电保护电路的电路波形图；

图12是对应于图9中C点的掉电保护电路的电路波形图；

图13是输入端的电压初始值为12V时的掉电保护电路的输入端的电压波形图；

图14是输入端的电压初始值为3V时的掉电保护电路的输入端的电压波形图。

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结构。

图1是本发明实施例提供的一种掉电保护电路的结构示意图。参见图1，掉电保护电路包括上电开关模块100、电压存储模块210和开关控制模块200。

上电开关模块100连接于掉电保护电路的输入端VIN，以及掉电保护电路的输出端VOUT之间。电压存储模块210与掉电保护电路的输入端VIN连接，电压存储模块210用于存储掉电保护电路的输入端VIN在掉电时刻的上电电压值；

开关控制模块200与电压存储模块210以及上电开关模块100的控制端连接，用于在掉电保护电路的输入端VIN上电时，控制上电开关模块100导通，以连通输入端VIN和输出端VOUT，并在掉电保护电路输入端VIN的电压低于上电电压值时，控制上电开关模块100关断。

其中，上电开关模块100可以但不限于采用金属氧化物半导体场效晶体管(MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)。可知地，由于上电开关模块100连接于掉电保护电路的输入端VIN，以及掉电保护电路的输出端VOUT之间，因此，在掉电保护电路的输入端VIN上电时，上电开关模块100导通，使得掉电保护电路的输入端VIN及其输出端VOUT相互连通。可以理解的是，掉电保护电路的输入端VIN上电意味着电源连接器极片处于接触状态。

可知地，电压存储模块210用于存储掉电保护电路的输入端VIN的在掉电时刻的上电电压值，是指，在掉电保护电路的输入端VIN掉电时，电压存储模块210能够将其内部的电路电压保持在输入端VIN掉电前的最新电压值。可以理解的是，上电电压值的具体数值可以根据掉电保护电路的实际应用工况及其组件参数进行适应性调整，本发明实施例对此不进行限制。另外，输入端VIN的电压低于上电电压值意味着掉电保护电路的输入端VIN掉电，也即电源连接器极片处于弹离状态。

继续参见图1，可知的，掉电保护电路的工作原理具体如下，在拔插电源连接器的过程中，电源连接器极片因弹性形变会产生接触抖动，导致掉电保护电路的输入端VIN的电压处于波动状态；当电源连接器极片处于接触状态时，掉电保护电路的输入端VIN上电，开关控制模块200控制上电开关模块100导通，进而连通掉电保护电路的输入端VIN及其输出端VOUT；电源连接器极片处于弹离状态，掉电保护电路的输入端VIN掉电，此时，电压存储模块210能够将其内部的电路电压保持在输入端VIN掉电前的最新电压值，当掉电保护电路的输入端VIN的电压低于上电电压值时，开关控制模块200控制上电开关模块100关断，进而切断掉电保护电路的输入端VIN及其输出端VOUT之间的连接。

由此可见，在电源连接器中极片的弹性形变产生上电抖动现象时，本发明实施例能够在输入端掉电时快速关断上电开关模块，并在输入端再次上电时重新开通上电开关模块，解决了现有保护电路存在因上电抖动而产生瞬态大电流的问题，有利于规避电源连接器极片打火老化的风险，降低EMI，有效提高了电路的可靠性。

在上述实施例的基础上，以下对电压存储模块和开关控制模块的具体结构进行说明，但不作为对本发明的限定。图2是本发明实施例提供的另一种掉电保护电路的结构示意图，参见图1和2，可选地，开关控制模块200包括开关控制电路211和放电电路212。

开关控制电路211与电压存储模块210以及上电开关模块100连接，放电电路212与开关控制电路211的连接，开关控制电路211用于在输入端VIN上电时，控制上电开关模块100导通，并在输入端VIN的电压低于上电电压值时，控制上电开关模块100关断，开关控制电路211还用于在输入端VIN的电压低于上电电压值时控制放电电路212对电压存储模块210放电。

开关控制电路211用于在输入端VIN上电时，控制上电开关模块100导通，并在输入端VIN掉电时控制上电开关模块100关断。具体地，开关控制电路211与电压存储模块210连接，监测电压存储模块210存储的掉电保护电路的输入端VIN在掉电时刻的上电电压值，和掉电保护电路输入端VIN当前值，在输入端VIN的电压低于上电电压值时，开关控制电路211控制上电开关模块100关断。

另外，在掉电保护电路的输入端VIN上电时，电压存储模块210处于充电状态，电压存储模块210储存电能，保持掉电保护电路输入端VIN的电压值；在掉电保护电路的输入端VIN掉电时，放电电路212处于放电状态，通过放电电路212持续释放在电压存储模块210存储的电能。

基于此，继续参见图2，可以理解的是，掉电保护电路的工作原理具体如下，当电源连接器极片处于接触状态时，掉电保护电路的输入端VIN上电，电压存储模块210处于充电状态以储存电能，此时，开关控制电路211控制上电开关模块100导通，进而连通掉电保护电路的输入端VIN及其输出端VOUT；电源连接器极片处于弹离状态，掉电保护电路的输入端VIN掉电，开关控制电路211根据电压存储模块210存储的掉电保护电路的输入端VIN在掉电时刻的上电电压值，和输入端VIN当前值，处于导通状态，并根据电压存储模块存储的电压，控制上电开关模块100关断，进而切断掉电保护电路的输入端VIN及其输出端VOUT之间的连接，同时，通过放电电路212持续释放电压存储模块210在充电状态下存储的电压。

由此可知，在电源连接器中极片的弹性形变产生上电抖动现象时，本发明实施例能够在输入端掉电时快速关断上电开关模块，并将电压存储模块存储的电能释放，在输入端再次上电时重新开通上电开关模块，解决了现有保护电路存在因上电抖动而产生瞬态大电流的问题，有利于规避电源连接器极片打火老化的风险，降低EMI，有效提高了电路的可靠性。

在上述实施例的基础上，以下对电压存储模块210和开关控制电路211的具体结构进行进一步说明，但不作为对本发明的限定。图3是本发明实施例提供的又一种掉电保护电路的结构示意图，参见图3，可选地，电压存储模块210包括二极管D和第一电容器C1；二极管D的阳极与掉电保护电路的输入端VIN连接；第一电容器C1的第一端与二极管D的阴极连接，第一电容器C1的第二端接地。

其中，二极管D可以是阻尼二极管，第一电容器C1可以是铝电解电容器。

可知地，该电压存储模块210的工作原理具体如下，在掉电保护电路的输入端VIN上电时，二极管D导通，对第一电容器C1充电，第一电容器C1存储并保持掉电保护电路输入端VIN的电压；在掉电保护电路的输入端VIN掉电时，由于二极管D的单向导电性，二极管D截止，不再对第一电容器C1充电，使得第一电容器C1两端的电压值能够保持在输入端VIN的上电电压值。

可选地，放电电路212包括第一电阻222，第一电阻的两端分别作为放电电路的两端，第一电阻222的第一端与开关控制电路211连接，第一电阻222的第二端接地。

开关控制电路211包括第一开关221、第二开关223、第三开关224和第二电阻225。

第一开关221的第一端与电压存储模块210连接，第一开关221的控制端与输入端VIN连接，第一开关221的第二端与放电电路连接；第一开关221用于在输入端VIN的电压低于上电电压值时导通，以通过放电电路对电压存储模块放电。

第二开关223的控制端与第一开关221的第二端连接，第二开关223的第一端接地，第二开关223的第二端与输入端VIN连接；第二开关223用于在第一开关221导通时导通；

第三开关224的控制端与第二开关223的第二端连接，第三开关224的第一端与上电开关模块100的连接，第三开关224的第二端与输入端VIN连接；第三开关224用于在第二开关223导通时导通，以控制上电开关模块100关断；

第二电阻225的第一端与第三开关224的第一端连接，第二电阻225的第二端接地。第一开关221用于在输入端VIN上电时关断，并在输入端VIN掉电时导通，并为电压存储模块210和放电电路212之间提供电压保持通路。

开关控制电路211还包括第三电阻226，第三电阻226的第一端与第二开关223的第二端连接，第三电阻226的第二端与输入端VIN连接。

具体地，第一电阻222的第一端与第一开关221的第二端连接，第一电阻222的第二端接地；第一电阻222用于在输入端VIN掉电时，对第一电容器C1放电。

第二开关223用于在输入端VIN上电时关断，以使第三开关224的控制端处于高电位状态，并在输入端VIN掉电时导通，以拉低第三开关224的控制端的电压。

第三电阻226用于在输入端VIN上电时，拉高第三开关224的控制端的电压，以使第三开关224关断。

第三开关224用于在输入端VIN上电时关断，以使上电开关模块100导通，并在输入端VIN掉电时导通，以使上电开关模块100关断。

第二电阻225的第一端与第三开关224的第一端连接，第二电阻225的第二端接地；第二电阻225用于在输入端VIN上电时，拉低上电开关模块100的控制端的电压，以使上电开关模块100导通，并在输入端VIN掉电时，将上电开关模块100的控制端置于高电平状态，以使上电开关模块100关断。

其中，第一开关221、第二开关223和第三开关224可以但不限于采用MOSFET，具体来说，可选地，上电开关模块100、第一开关221和第三开关224采用P型MOS管，第二开关223采用N型MOS管。第一电阻222、第三电阻224和第二电阻226可以是单个电阻，或者可以是通过串联和/或并联方式相互连接的多个电阻。可以理解的是，第一开关221、第二开关223、第三开关224、第一电阻222、第二电阻225和第三电阻226的特征参数可以根据掉电保护电路的实际应用需求进行适应性调整，本发明实施例对此不进行限制。

继续参见图3，该开关控制电路211的具体工作原理如下：

当掉电保护电路的输入端VIN上电时，第一开关221的控制端与第一开关221的第一端之间的电压差值为二极管D的正向导通压降，可以理解的是，根据二极管D制造工艺掺杂量的不同，硅二极管的正向导通压降约为0.6～0.8V，锗二极管的正向导通压降约为0.2～0.3V，此时，第一开关221关断，第一电阻222作为下拉电阻，将第一开关221的第二端的电位拉低，也即将第一开关221的第二端的电压拉低，第二开关223关断，第三电阻226作为上拉电阻，将第三开关224的控制端的电压拉高，即第三开关224的控制端处于高电位状态，第三开关224关断。第二电阻225作为下拉电阻，将上电开关模块100的控制端的电位拉低，上电开关模块100导通。

当掉电保护电路的输入端VIN掉电，并且第一电容器C1第一端的电压(电压大小为上电电压值)与掉电保护电路的输入端VIN的电压之差大于或等于第一开关221的导通阈值电压时，第一开关221导通，此时，第二开关223的控制端与其第一端之间的电压为上电电压值，第二开关223导通，第三开关224的控制端通过导通的第二开关223接地，即拉低了第三开关224的控制端的电压，第三开关224导通，上电开关模块100靠近掉电保护电路的输入端VIN的一端与其控制端短接，上电开关模块100关断。

基于此，可以理解的是，掉电保护电路的具体工作原理如下：

当电源连接器极片处于接触状态时，掉电保护电路的输入端VIN上电，二极管D导通，对第一电容器C1充电，第一电容器C1存储输入端VIN的电压值，即将上电电压值存储；第一开关221的控制端与第一开关221的第一端之间的电压差值为二极管D的正向导通压降，远低于第一开关221的导通阈值电压，第一开关221关断；第一电阻222作为下拉电阻，将第一开关221的第二端的电位拉低，使得第二开关223关断；第三电阻226作为上拉电阻，将第三开关224的控制端的电位拉高，使得第三开关224关断；第二电阻225作为下拉电阻，将上电开关模块100的控制端的电位拉低，使得上电开关模块100导通，进而连通掉电保护电路的输入端VIN及其输出端VOUT。

相应地，当电源连接器极片弹离，掉电保护电路的输入端VIN处于掉电状态，并且第一电容器C1存储的上电电压值与掉电保护电路的输入端VIN的电压之差大于或等于第一开关221的导通阈值电压时，第一开关221导通；此时，由于二极管D的单向导电性，第一电容器C1存储的电能经第一开关221、第一电阻222和地得以释放，第二开关223的控制端与其第一端之间的电压为上电电压值，第二开关223导通；第三开关224的控制端通过第二开关223接地，第三开关224导通；上电开关模块100连接掉电保护电路的输入端VIN的一端与其控制端短接，上电开关模块100关断，进而切断掉电保护电路的输入端VIN及其输出端VOUT之间的连接。

综上，在电源连接器中极片的弹性形变产生上电抖动现象时，本发明实施例能够在输入端掉电时快速关断上电开关模块，并在输入端再次上电时重新开通上电开关模块，解决了现有保护电路存在因上电抖动而产生瞬态大电流的问题，有利于规避电源连接器极片打火老化的风险，降低EMI，有效提高了电路的可靠性。

在上述实施例的基础上，以下对另一种掉电保护电路的具体结构进行说明，但不作为对本发明的限定。

图4是本发明实施例提供的又一种掉电保护电路的结构示意图，参见图4，可选地，电压存储模块210包括第四开关213和第二电容器C2。

第四开关213的第二端用于连接输入端VIN；第四开关213的第一端与开关控制电路211连接，第四开关213用于为第二电容器C2提供充电路径。

第二电容器C2的第一端分别与第四开关213的第二端、控制端连接，第二电容器C2的第二端接地。

上电开关模块100包括上电开关，上电开关的第一端与输入端VIN连接，上电开关的第二端与输出端OUT连接，上电开关的控制端与开关控制模块200连接。

其中，第二电容器C2可以是铝电解电容器，第四开关213可以采用MOSFET。具体而言，可选地，第四开关213采用P型MOS管，继续参见图4，第四开关213的控制端是P型MOS管的栅极，第四开关213的第一端是P型MOS管的源极，由此可见，第四开关213始终处于关断状态，第四开关213的体二极管能够替代如图3所示的二极管D，进而在掉电保护电路的输入端VIN上电时，为第二电容器C2提供充电路径。可以理解的是，通过采用第四开关213代替二极管D作为第二电容器C2的电压隔离，本实施例能够减小第二电容器C2对掉电保护电路的输入端VIN的放电电阻，延长第二电容器C2的电压保持时间，有利于降低因上电抖动而产生的瞬态大电流，提高了电路的可靠性。

可选地，掉电保护电路还包括第四电阻300，第四电阻300串联在电压存储模块210与输入端VIN之间；第四电阻300用于防止输入端VIN的电压损坏电压存储模块210。

其中，第四电阻300可以是单个电阻，或者可以是通过串联和/或并联方式相互连接的多个电阻。可知地，第四电阻300能够降低流过第四开关213的第二端及其第一端之间的电流，进而保护第四开关213；还能防止掉电保护电路内寄生电容和电感形成的振荡，减小电压尖峰，从而保护第一开关221。

由此可见，图4所示掉电保护电路的具体工作原理如下：

当电源连接器极片处于接触状态时，掉电保护电路的输入端VIN上电，第二电容器C2经第四电阻300和第四开关213的体二极管充电，第二电容器C2两端的电压值快速跟随输入端VIN的实时电压值；第一开关221的第一端与第一开关221的第三端之间的电压差值为第四开关213的体二极管的正向导通压降，远低于第一开关221的导通阈值电压，第一开关221关断；第一电阻222作为下拉电阻，将第二开关223的第一端的电位拉低，使得第二开关223关断；第三电阻226作为上拉电阻，将第三开关226的控制端的电位拉高，使得第三开关224关断；第二电阻225作为下拉电阻，将上电开关模块100的控制端的电位拉低，使得上电开关模块100导通，进而连通掉电保护电路的输入端VIN及其输出端VOUT。

相对地，当电源连接器极片弹离，掉电保护电路的输入端VIN处于掉电状态，并且上电电压值与掉电保护电路的输入端VIN的电压之差大于或等于第一开关221的导通阈值电压时，第一开关221导通；此时，由于第四开关213处于关断状态，并且第四开关213的体二极管的单向导电性，第二电容器C2存储的电能经第一开关221、第一电阻222和地得以释放，第二开关223的第一端与其第二端之间的电压为上电电压值，第二开关223导通；第三开关224的第一端通过第二开关223的第三端及其第二端接地，第三开关224导通；上电开关模块100连接掉电保护电路的输入端VIN的一端与其控制端之间的电荷经第三开关224和一电阻得以泄放，上电开关模块100关断，进而切断掉电保护电路的输入端VIN及其输出端VOUT之间的连接。

综上，在电源连接器中极片的弹性形变产生上电抖动现象时，本发明实施例能够在输入端掉电时快速关断上电开关模块，并在输入端再次上电时重新开通上电开关模块，解决了现有保护电路存在因上电抖动而产生瞬态大电流的问题，有利于规避电源连接器极片打火老化的风险，降低EMI，有效提高了电路的可靠性。

继续参见图4，可选地，掉电保护电路还包括防反接模块400，防反接模块400连接在掉电保护电路的输入端VIN与上电开关模块100之间；防反接模块400用于在输入端VIN的电源极性反接时，保护掉电保护电路。

其中，防反接模块400可以采用MOSFET。具体而言，可选地，防反接模块400采用P型MOS管。

继续参见图4，可知地，当电源极性正接时，第二电阻225将防反接模块400的控制端的电平拉低，防反接模块400导通；在掉电保护电路的输入端VIN上电时，上电开关模块100导通，此时，掉电保护电路的输入端VIN及其输出端VOUT得以连通；在掉电保护电路的输入端VIN掉电时，上电开关模块100关断，此时，掉电保护电路的输入端VIN及其输出端VOUT之间的连接得以切断。适应性地，当电源极性反接时，第二电阻225将防反接模块400的控制端的电平拉高，防反接模块400关断，掉电保护电路的输入端VIN及其输出端VOUT之间的连接始终处于断路状态。

由此可见，本实施例通过设置防反接模块能够有效防止输入端与接地端之间的电源极性反接。

需要说明的是，图4所示的电容C3、C4和C5相互并联，上述三个电容用于模拟掉电保护电路后端连接的设备中的大电容，上述三个电容可以采用大小为470μF的电解电容。

还需要说明的是，在本申请接下来的方案说明中，电容C3、C4和C5统称为设备电容。

基于图4所示的掉电保护电路，以下通过实际掉电保护电路的测试结果对本发明实施例所提供技术方案的有益效果分四个方面进行阐述，但不作为对本发明的限定。

第一方面，采用8.4V直流电压分别对未加载掉电保护电路的设备电容，以及图4所示的掉电保护电路的设备电容上电瞬态电流进行测试。

图5是本发明实施例提供的一种设备电容直接充电的设备电容上电瞬态电流波形图，图6是图4中掉电保护电路的设备电容上电瞬态电流波形图。参见图5和图6，Iq是指设备电容在上电瞬态的电流波形，Vin是指掉电保护电路的输入端的电压波形，Vout是指掉电保护电路的输出端的电压波形。

根据测试结果，通过8.4V直流电压对设备电容直接进行充电的设备电容上电瞬态电流峰值为84.4A，采用图4中掉电保护电路的设备电容上电瞬态电流为2.73A，由此可见，本发明实施例通过设置掉电保护电路，使得设备电容上电瞬态电流峰值由84.4A降至2.73A，有效抑制了设备电容上电瞬态电流。

第二方面，在掉电保护电路的输入端掉电时，对电压保持电路的完整性对上电开关模块动作速度的影响进行评估。具体的测试步骤如下，在将第二电容器的电压充至12V后，在掉电保护电路的输入端接100mA的恒定电流对地放电，并监测掉电保护电路的输入端及其输出端的电压波形。

图7是图4中掉电保护电路的放电电压波形图，图8是拆除图4中第三开关的掉电保护电路的放电电压波形图。参见图7和图8，Vin和Vout与图6中的Vin和Vout指代相同。

根据测试结果，当掉电保护电路正常工作时，掉电保护电路的输入端的电压降至1.86V后，上电开关模块和防反接模块关断，第二电容器放电中断，掉电保护电路的输入端的电压快速降至0V，掉电保护电路的输出端的电压不再变化；当第三开关被拆除时，直到掉电保护电路的输入端的电压降至2.5V，上电开关模块和防反接模块才关断，掉电保护电路的输入端的电压降至0V。由此可知，与拆除第三开关的掉电保护电路相比，当电压保持电路结构完整时，在掉电保护电路的输入端掉电后，上电开关模块关断的时间明显提前，上电开关模块应对上电抖动的效率得以提高。

第三方面，通过在掉电保护电路的输出端施加100mA恒定电流对地放电后，在掉电保护电路的输入端间歇性施加8.4V直流电压为第二电容器充电，模拟了电源连接器极片上电抖动时的掉电保护电路的工作情况。图9是本发明实施例提供的一种上电抖动工况下掉电保护电路的电路波形图，参见图9，Vin和Vout与图6中的Vin和Vout指代相同，Id是指掉电保护电路的输入端的电流波形，A是指掉电保护电路的输入端开始上电的时刻，B是指掉电保护电路的输入端开始上电后，放电到接近电压保持电路启动时再次上电的时刻，C是指掉电保护电路的输入端开始上电后，放电到电压保持电路启动后再次上电的时刻。

基于此，图10是对应于图9中A点的掉电保护电路的电路波形图，图11是对应于图9中B点的掉电保护电路的电路波形图，图12是对应于图9中C点的掉电保护电路的电路波形图。根据测试结果，A点对应的掉电保护电路的输入端的电流峰值是2.96A，B点对应的掉电保护电路的输入端的电流峰值是3.93A，C点对应的掉电保护电路的输入端的电流峰值是2.86A。由此可见，A、B和C点对应的电流峰值远远小于通过8.4V直流电压对设备电容直接进行充电的设备电容上电瞬态电流峰值。

因此，本实施例的技术方案能够有效提高对因上电抖动而产生的瞬态大电流的抑制能力，有利于规避电源连接器极片打火老化，易于产生EMI的问题，有效提高了电路的可靠性。

第四方面，通过改变掉电保护电路的输入端的电压值，测试了掉电保护电路的输入端的电压变化对电压保持电路的启动门限的影响。

图13是输入端的电压初始值为12V时的掉电保护电路的输入端的电压波形图，图14是输入端的电压初始值为3V时的掉电保护电路的输入端的电压波形图。参见图13和图14，可知地，无论输入端的电压初始值如何改变，电压保持电路的启动门限始终保持不变，经测试，电压保持电路的启动门限为1.86V，输入端的电压初始值越高，掉电保护电路对瞬态电流的抑制幅度越大。

由此可见，本实施例的技术方案能够在掉电保护电路的输入端的电压初始值处于宽电压变化范围时，提高对因上电抖动而产生的瞬态大电流的抑制能力，有利于规避电源连接器极片打火老化，易于产生EMI的问题，有效提高了电路的可靠性。

本发明实施例还提供了一种用电设备，包括本发明任意实施例所提供的掉电保护电路，其技术原理和实现的效果类似，不再赘述。

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 (10)

1.一种掉电保护电路，其特征在于，包括：

上电开关模块，所述上电开关模块连接于所述掉电保护电路的输入端以及所述掉电保护电路的输出端之间；

电压存储模块，所述电压存储模块与所述掉电保护电路的输入端连接，所述电压存储模块用于存储所述掉电保护电路的输入端在掉电时刻的上电电压值；

开关控制模块，所述开关控制模块与所述电压存储模块以及所述上电开关模块连接，用于在所述输入端上电时，控制所述上电开关模块导通，并在所述输入端的电压低于所述上电电压值时，控制所述上电开关模块关断；所述开关控制模块包括放电电路和开关控制电路；

所述开关控制电路与所述电压存储模块以及所述上电开关模块连接，所述放电电路与所述开关控制电路连接，所述开关控制电路用于在所述输入端上电时，控制所述上电开关模块导通，并在所述输入端的电压低于所述上电电压值时，控制所述上电开关模块关断，所述开关控制电路还用于在所述输入端的电压低于所述上电电压值时控制所述放电电路对所述电压存储模块放电。

2.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，所述放电电路包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述开关控制电路连接，所述第一电阻的第二端接地。

3.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，所述开关控制电路包括第一开关、第二开关、第三开关和第二电阻；

所述第一开关的第一端与所述电压存储模块连接，所述第一开关的控制端与所述输入端连接，所述第一开关的第二端与所述放电电路连接；

所述第一开关用于在所述输入端的电压低于所述上电电压值时导通，以通过所述放电电路对所述电压存储模块放电；

所述第二开关的控制端与所述第一开关的第二端连接，所述第二开关的第一端接地，所述第二开关的第二端与所述输入端连接；所述第二开关用于在所述第一开关导通时导通；

所述第三开关的控制端与所述第二开关的第二端连接，所述第三开关的第一端与所述上电开关模块连接，所述第三开关的第二端与所述输入端连接；所述第三开关用于在所述第二开关导通时导通，以控制所述上电开关模块关断；

所述第二电阻的第一端与所述第三开关的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地。

4.根据权利要求3所述的掉电保护电路，其特征在于，所述开关控制电路还包括第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述第二开关的第二端连接，所述第三电阻的第二端与所述输入端连接。

5.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，所述电压存储模块包括：

二极管，所述二极管的阳极与所述掉电保护电路的输入端连接；

第一电容器，所述第一电容器的第一端与所述二极管的阴极以及所述开关控制电路连接，所述第一电容器的第二端接地。

6.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，所述电压存储电路包括第四开关和第二电容器；

所述第四开关的第二端连接所述输入端，所述第四开关的第一端与所述开关控制电路连接；

所述第二电容器的第一端分别与所述第四开关的第一端、控制端连接，所述第二电容器的第二端接地。

7.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，所述上电开关模块包括上电开关，所述上电开关的第一端与所述输入端连接，所述上电开关的第二端与所述输出端连接，所述上电开关的控制端与所述开关控制模块连接。

8.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，还包括：

防反接模块，所述防反接模块连接在所述掉电保护电路的输入端与所述上电开关模块之间，用于在所述输入端的电源极性反接时，保护所述掉电保护电路。

9.根据权利要求8所述的掉电保护电路，其特征在于，还包括：

第四电阻，所述第四电阻连接在所述电压存储模块与所述输入端之间。

10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的掉电保护电路。

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