CN204012687U - 具有上电缓冲功能的保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有上电缓冲功能的保护电路，包括输出端和控制信号输入端，限流电阻和缓冲驱动电路单元，缓冲驱动电路单元。本实用新型具有上电缓冲功能的保护电路，在电路模块上电时能够对上电电流实现缓冲，减缓电流上升速度；可实现自启动缓冲功能，即使在上电瞬间若控制器的电平状态未知，仍能实现自动缓冲，避免上电瞬间大电流负载对供电系统产生强烈干扰，使电路可靠运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种保护单路，具体的说，是涉及一种具有上电缓冲功能的保护电路。
背景技术
目前，现有的电子产品在对电源管理时，对空闲或者暂时不工作的电路模块会进行暂时断电处理，以节省产品功耗。
对于小电流负载，突加的负载电路对电源影响比较小。通常可以采用晶体管、场效应管、继电器等开关器件实现负载的供电控制。
但对于电流较大、纹波噪声要求较高的模块，常规方式可能就不合适。大电流模块其内部通常会并接多个大容量电容，甚至法拉级别的电容；因此这些模块上电瞬间会有非常大的电流，上电瞬间，会对前端供电电源产生强烈的冲击；会使电源转换芯片电压突然拉低，甚至会令总电源进入短路保护状态，关断供电输出，导致系统整体关机、复位、死机，严重时甚至导致设备损坏。
实用新型内容
针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种在电路模块上电时能够对上电电流实现缓冲，减缓电流上升速度，避免上电瞬间大电流负载对供电系统产生强烈干扰，保证电路可靠运行的具有上电缓冲功能的保护电路。
本实用新型所采取的技术方案是：
一种具有上电缓冲功能的保护电路，包括输出端和控制信号输入端，
所述输出端分别与第一场效应管源极和第二场效应管源极相连接；
第一限流电阻一端连接第三电源，另一端连接第一场效应管的漏极；
第一场效应管的栅极与第二三极管集电极相连接；
第二电阻一端接第二电源，另一端与第四电阻一端、第二三极管的集电极、第一三极管的集电极以及第一场效应管的栅极相连接；
第四电阻的另一端和第一电容、第一三极管的基极相接；第一电容的另一端与公共接地端相连接；
第二场效应管漏极接第三电源；
第一三极管发射极与第二场效应管的栅极相连接；
第二三极管发射极与公共接地端相连接；第二三极管基极与第三三极管集电极和第三电阻相连接；第三电阻另一端与第一电源相连接；
第三三极管基极与第五电阻、第二电容和二极管的阳极相连接；第五电阻另一端与第一电源相连接；第二电容另一端与公共接地端相连接；
控制信号由二极管的阴极输入。
所述第二电源数值大于第三电源数值；第三电源数值大于等于第二电源数值。
本实用新型相对现有技术的有益效果：
本实用新型具有上电缓冲功能的保护电路，在电路模块上电时能够对上电电流实现缓冲，减缓电流上升速度，避免上电瞬间大电流负载对供电系统产生强烈干扰，使电路可靠运行。
附图说明
图1是本实用新型具有上电缓冲功能的保护电路的结构示意图。
附图中主要部件符号说明：
图中：
1、第一场效应管 2、第二场效应管
3、第一限流电阻 4、第三电源
5、第二三极管 6、第二电阻
7、第二电源 8、第四电阻
9、第一三极管 10、第一电容
11、第三三极管 12、第三电阻
13、第一电源 14、第五电阻
15、第二电容 16、二极管
17、输出端 18、控制信号输入端
19、公共接地端 。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本实用新型进行详细的说明：
附图1可知，一种具有上电缓冲功能的保护电路，包括输出端17和控制信号输入端18，
所述输出端17分别与第一场效应管1源极和第二场效应管2源极相连接；
第一限流电阻3一端连接第三电源4，另一端连接第一场效应管1的漏极；
第一场效应管1的栅极与第二三极管5集电极相连接；
第二电阻6一端接第二电源7，另一端与第四电阻8一端、第二三极管5的集电极、第一三极管9的集电极以及第一场效应管1的栅极相连接；
第四电阻8的另一端和第一电容10、第一三极管9的基极相接；第一电容10的另一端与公共接地端19相连接；
第二场效应管2漏极接第三电源4；
第一三极管9发射极与第二场效应管2的栅极相连接；
第二三极管5发射极与公共接地端相连接；第二三极管5基极与第三三极管11集电极和第三电阻12相连接；第三电阻12另一端与第一电源13相连接；
第三三极管11基极与第五电阻14、第二电容15和二极管16的阳极相连接；第五电阻14另一端与第一电源13相连接；第二电容15另一端与公共接地端相连接；
控制信号由二极管16的阴极输入；
所述第二电源数值大于第三电源数值；第三电源数值大于等于第二电源数值。
本实用新型具有上电缓冲功能的保护电路包括：控制端单元、限流电阻、缓冲驱动电路单元。
控制端单元给出高低电平控制信号，控制保护电路的通断。控制信号由二极管D1的阴极输入，D1的阳极接三极管Q5的基极。二极管D1可防止误动作，防止MCU上电初态高电平对三极管Q5基极输入电流使其导通，导致误操作。该二极管应采用锗二极管。当控制信号低电平时，二极管D1、电阻R5和VCC1构成导通回路。二极管导通压降约0.2V，故三极管Q5的基极电压约0.2V，三极管Q5不至于导通。当要给输出的电路模块供电时，控制单元给出高电平。此时，场效应管Q1先导通，VCC3经电阻R1和场效应管Q1连接到输出端，对外输出电压。由于电阻R1的存在，输出模块的电流将缓慢上升，避免上电瞬间产生大电流，起到缓冲保护作用；随后，场效应管Q4在三极管Q2和电阻R4、C1的作用下，延时导通。场效应管Q4导通将电阻R1和场效应管Q1短路，实现输出电压约等于VCC3。
当需要将输出的电路模块断电处理时，只需在控制端给定低电平信号，此时，场效应管Q1和Q4均关断，输出电压为零，达到快速断电功能。
限流电阻至少包括：一个或多个电阻的串联或者并联，限流电阻R1一端接电源VCC3，另一端接场效应管Q1的漏极，限流电阻R1的取值取决于VCC3的带载能力和输出负载电流特性，由于电阻R1的存在将导致输出电压小于VCC3，故设计场效应管Q4，由三极管Q2驱动，Q4延时导通，延时时间由电阻R4和电容C1决定。
缓冲驱动电路单元至少包括：场效应管Q1源极接保护对象的电源输入端。场效应管Q1源极接保护对象的电源输入端电阻R2一端接电源VCC2，另一端与电阻R4一端、三极管Q3的集电极以及Q1的栅极相接，电阻R4的另一端和电容C1、三极管Q2的基极相接。VCC2是用于驱动场效应管Q1和Q4的电压，其电压值应大于VCC3，场效应管Q1由三极管Q3驱动，场效应管Q4由三极管Q2和Q3配合驱动。三极管Q2用于延时导通场效应管Q4，延时时间t≈R4C1。根据不同的需求选用不同的电容电阻调节场效应管Q4的延时导通时间，三极管Q2发射极与场效应管Q4的栅极相接。场效应管Q4的漏极接VCC2，源极接场效应管Q1源极。电容C2的另一端与公共接地端相连接。三极管Q3用于驱动场效应管Q1，其发射极与公共接地端相连接，基极接电阻R3和三极管Q5的集电极。三极管Q5的集电极接VCC1，VCC1为前级匹配电压，可取与控制信号高电平电压值相等的电压。三极管Q5与电容C2、电阻R5、二极管D1配合，由于电容电压不能突变，在VCC1上电瞬间，使场效应管Q1和Q4均不导通，起到上电保护作用，延时时间又电阻R5和电容C2决定。三极管Q5的发射极与公共接地端相连接，基极和发射极并上电容C2，同时基极接电阻R5一端，电阻R5另一端接VCC1。
取VCC1＝3.3V，VCC2＝12V，VCC3＝5V。其中3.3V是前级匹配电压，该电压与3.3V的单片机给出控制信号相匹配。12V是用于N型场效应管的驱动电压。5V是待控制通断的大电流电路模块。
控制信号端是由3.3V的单片机IO控制，电路上电时初期，3.3V、5V、12V随之稳定，单片机上电初始IO状态未知。在电容C2的作用，三极管Q5的基极是低电平，三极管Q5处于关断状态，三极管Q3导通，场效应管Q1、Q4均关断。此时，即使单片机上电默认初始IO状态为高电平，也不会把场效应管Q1和Q4导通，避免了由于单片机上电瞬间输出高电平带来误动作。这给电路的可靠性带来重要作用。保护时间取决于电容C2和电阻R5，选择合适的电容C2和电阻R5使单片机初始化完成前三极管Q5不导通。三极管Q5延时导通时间t1≈C2R5。此后单片机初始化完成，电路将由其控制。
当要给输出的电路模块供电时，控制单元给出高电平。三极管Q5导通，同时场效应管Q1导通，而在电容的作用下，三极管Q2并不会马上导通。5V的电源在电阻R1和大电流负载的作用下，输出较为平缓的电流直到电容C1充电到一定程度。C1充电到一定程度后三极管Q2导通，导通时间取决于电容C1和电阻R4。设计时，根据负载特性选择合适的电容、电阻达到合理延时。三极管Q2导通将会使场效应管Q4导通，电阻R1和场效应管Q1将被短路。至此，对外输出稳定5V电压。场效应管Q2的延时导通时间t2≈C1R4。由于此渐变过程，5V电源变化较为平缓，避免对前端供电电源产生强烈的冲击；使电源转换芯片电压突然拉低，甚至会令总电源进入短路保护状态。
当要关断电路模块供电时，控制单元给出低电平。三极管Q5关断、三极管Q3导通，场效应管Q1、Q2均关断，实现负载断电。
Claims (2)
1.一种具有上电缓冲功能的保护电路，包括输出端和控制信号输入端，其特征在于：
所述输出端分别与第一场效应管源极和第二场效应管源极相连接；
第一限流电阻一端连接第三电源，另一端连接第一场效应管的漏极；
第一场效应管的栅极与第二三极管集电极相连接；
第二电阻一端接第二电源，另一端与第四电阻一端、第二三极管的集电极、第一三极管的集电极以及第一场效应管的栅极相连接；
第四电阻的另一端和第一电容、第一三极管的基极相接；第一电容的另一端与公共接地端相连接；
第二场效应管漏极接第三电源；
第一三极管发射极与第二场效应管的栅极相连接；
第二三极管发射极与公共接地端相连接；第二三极管基极与第三三极管集电极和第三电阻相连接；第三电阻另一端与第一电源相连接；
第三三极管基极与第五电阻、第二电容和二极管的阳极相连接；第五电阻另一端与第一电源相连接；第二电容另一端与公共接地端相连接；
控制信号由二极管的阴极输入。
2.根据权利要求1所述具有上电缓冲功能的保护电路，其特征在于：所述第二电源数值大于第三电源数值；第三电源数值大于等于第二电源数值。
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|---|---|---|---|---|
| CN104883165A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-09-02 | 西北工业大学 | 一种星上程控rc重启电路 |
| CN106291009A (zh) * | 2016-08-11 | 2017-01-04 | 青岛海信移动通信技术股份有限公司 | 双通路供电装置及电子产品生产测试设备 |
| CN108879594A (zh) * | 2018-08-14 | 2018-11-23 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种服务器及其pol的过电流保护电路 |
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| CN104883165B (zh) * | 2015-05-29 | 2018-02-27 | 西北工业大学 | 一种星上程控rc重启电路 |
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| CN106291009B (zh) * | 2016-08-11 | 2019-04-05 | 青岛海信移动通信技术股份有限公司 | 双通路供电装置及电子产品生产测试设备 |
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