CN209913701U - 启动保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种启动保护电路，包括延时模块，与电源连接，用于对电源的输出电压进行延时输出，并提供控制信号；开关晶体管，源极和漏极分别连接电源的负输出端和负载的负输入端，栅极接收控制信号，开关晶体管用于根据控制信号工作于线性模式或开关模式，其中，当控制信号小于开关晶体管的导通电压时，开关晶体管工作于线性模式，呈高阻态；当控制信号大于或等于开关晶体管的导通电压时，开关晶体管工作于开关模式，呈低组态。本实用新型减小了电子产品在电源启动时产生的电涌问题，提高电子产品的使用寿命。

Description

启动保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子设备保护领域，具体涉及一种启动保护电路。

背景技术

在电子产品中，一般电源输入端都会设计较大的电容滤波，以使得进去产品的电源更干净。但是，在启动时，由于大电容的充电，则会产生较大的电涌问题。

电涌顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压，被称为瞬变脉冲电压、瞬态过电、突波或电涌等，是电路中出现的一种短暂的电流、电压波动，在电路中通常持续约百万分之一秒的一种剧烈脉冲。电涌的来源有两类：外部电涌和内部电涌。外部电涌最主要来源于雷电，内部电涌来源是电网中开关操作等在电力线路上产生的过电压。在配电网中，电子设备的大量应用，高低压设备之间的相互影响，导致电涌出现非常频繁，无时无刻不在危害着线路中的电子设备，久而久之必定会影响设备的正常工作及使用寿命。

现有技术中，为了减小电涌，一般的会减小电容值，串进大电感等，但是这样只能降低一部分的电涌值。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种启动保护电路，可以减小电子产品在电源启动时产生的电涌问题，提高电子产品的使用寿命。

根据本实用新型提供的一种启动保护电路，包括：延时模块，与电源连接，用于对所述电源的输出电压进行延时输出，并提供控制信号；开关晶体管，源极和漏极分别连接电源的负输出端和负载的负输入端，栅极接收所述控制信号，所述开关晶体管用于根据所述控制信号工作于线性模式或开关模式，其中，当所述控制信号小于所述开关晶体管的导通电压时，所述开关晶体管工作于线性模式，呈高阻态；当所述控制信号大于或等于所述开关晶体管的导通电压时，所述开关晶体管工作于开关模式，呈低组态。

优选地，所述延时模块包括：第一电阻，一端与第一电势点连接，另一端与第二电势点连接；第一电容，一端与所述第二电势点连接，另一端与第三电势点连接；第一二极管，阴极与第二电势点连接，阳极与第四电势点连接，其中，所述第三电势点与所述电源的负输出端连接。

优选地，所述启动保护电路还包括：第二二极管，阳极与所述电源的正输出端连接，阴极与第一电势点连接；第二电阻，一端与第一电势点连接，另一端与所述第四电势点连接；第三电阻，一端与所述第四电势点连接，另一端与所述开关晶体管的栅极连接。

优选地，所述第四电势点的电压对应为控制信号。

优选地，所述第三电势点与第一接地端连接。

优选地，所述负载的负输入端与第二接地端连接。

优选地，所述第一二极管的管压降电压小于开关晶体管的导通电压。

优选地，所述第一接地端为模拟地线或工作接地线。

优选地，所述第二接地端为信号地线或参考零电位点。

优选地，所述开关晶体管为NMOS晶体管。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种启动保护电路，通过延时模块提供的控制信号，控制开关晶体管在刚上电时工作于线性模式，并呈高组态，以使得负载两端的电势差近乎为零，避免了电子产品在电源启动时的电涌问题；同时在上电后控制开关晶体管工作于开关模式，并呈低阻态，以使得电源与负载间形成回路，实现电子产品的正常工作，进一步提高电子产品的工作效率和使用寿命。

应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出本实用新型实施例提供的启动保护电路的结构示意图；

图2示出本实用新型实施例提供的启动保护电路刚上电时的等效电路图；

图3示出本实用新型实施例提供的启动保护电路上电后的等效电路图；

图4示出本实用新型实施例提供的启动保护电路中各电势点的实际波形图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

下面，参照附图对本实用新型进行详细说明。

本实用新型根据电势的相对性，来控制连接于电子产品两端的电势。电子产品在电源启动时会有电涌现象存在，此时可以将进入电子产品的信号地或参考零电位点与电源输入的模拟地区分开，可以理解的是，电涌问题是相对于输入的模拟地存在的。如果在电源的电涌期间，进入电子产品的信号地的电势相对也是抬高的，和在电源降到正常电势时，信号地也会降到正常电势，那么电源相对于信号地的相对电势则始终保持不变，这样进入电子产品的电源就不会出现电涌现象。

图1示出本实用新型实施例提供的启动保护电路的结构示意图，如图1所示，启动保护电路100包括：延时模块110以及开关晶体管Q1。

其中，延时模块110与电源连接，用于对电源的输出电压Vin进行延时输出，并提供控制信号。

本实施例中，延时模块110包括：第一二极管D1、第一电阻R1、以及第一电容C1。第一电阻R1的一端与第一电势点T1连接，另一端与第二电势点T2连接；第一电容C1的一端与第一电势点T1连接，另一端第三电势点T3连接；和第一二极管D1的阴极与第二电势点T2连接，其阳极与第四电势点T4连接。其中，第三电势点T3与第一接地端GND1连接，同时，第三电势点T3也与电源的负输出端连接。

进一步地，由第四电势点T4输出控制信号。

开关晶体管Q1，其源极s和漏极d分别连接电源的负输出端和负载RL的负输入端，栅极g接收延时模块110提供的控制信号。开关晶体管Q1用于根据控制信号工作于线性模式或开关模式。

本实施例中，电源的负输出端与第一接地端GND1连接。负载RL的负输入端与第二接地端GND2连接，同时，负载RL的负输入端也与第五电势点T5连接。

优选地，第一接地端GND1为模拟地线或工作接地线，第二接地端GND2为信号地线或参考零电位点。

进一步地，当控制信号小于开关晶体管Q1的导通电压Von时，开关晶体管Q1工作于线性模式，此时开关晶体管Q1呈高阻态，相当于阻值无穷大的电阻；而当控制信号大于或等于开关晶体管Q1的导通电压Von时，开关晶体管Q1工作于开关模式，此时开关晶体管Q1呈低组态，相当于阻值为零的电阻。

本实施例中，启动保护电路100还包括：第二二极管D2、第二电阻R2以及第三电阻R3。第二二极管D2的阳极与电源的正输出端连接，其阴极与第一电势点T1连接；第二电阻R2的一端与第一电势点T1连接，另一端与第四电势点T4连接；和第三电阻R3的一端与第四电势点T4连接，另一端与开关晶体管Q1的栅极g连接。

图2示出本实用新型实施例提供的启动保护电路刚上电时的等效电路图。图3示出本实用新型实施例提供的启动保护电路上电后的等效电路图，参考图1、图2和图3所示，本实施例中，在刚上电时，第一电容C1上极板的瞬间电压为0V，即第二电势点T2的电压为0V；第一二极管D1的阴极与第二电势点T2连接，阳极通过第二电阻R2连接第一电势点T1，故第一二极管D1的阴极电压为0V，其阳极电势被拉低至约等于0V，即第四电势点T4的电压为0V。此时，开关晶体管Q1栅极g的电压为0V，小于其导通电压Von，此时开关晶体管Q1工作于线性模式。

如图2所示的等效图，开关晶体管Q1此时相当于一电阻值无限大的电阻R_∞，其两端电压差接近电源输出电压Vin，第五电势点T5(即负载RL的负输入端)的电势约等于电源输出电压Vin，第二接地端GND2的电势在电源电涌期间抬高。同时，当开关晶体管Q1工作于线性模式时，负载RL无回路，所以负载RL两端的电势差为0V，所以，此时即使电源输入端存在电涌现象，但是在进入负载RL如电子产品后电涌现象会被避免。

进一步地，如图1和图3所示，本实施例中，上电后，电源通过第一电阻R1给第一电容C1充电，此时第二电势点T2的电压会逐渐升高，即第一二极管D1阳极的电压会逐渐升高，根据其导通特性，第一二极管D1阳极的电压也会跟着这件升高，即第四电势点T4的电压逐渐升高。当第四电势点T4的电压升高到大于开关晶体管Q1的导通电压Von时，开关晶体管Q1工作于开关模式。

如图3所示的等效图，开关晶体管Q1此时相当于一电阻值接近于零的电阻R₀，其两端电压差趋近于0V，第二接地端GND2与第一接地端GND1连接，第五电势点T5(即负载RL的负输入端)的电势变为0V。同时，当开关晶体管Q1工作于开关模式时，负载RL与电源构成回路，负载RL开始正常工作。

在本实施例中，开关晶体管Q1的导通电压Von大于第一二极管D1的管压降电压。可选地，第一二极管D1选用管压降尽可能小的二极管，例如选用型号为SS34的二极管，其管压降为0.16V；和开关晶体管Q1的导通电压选择例如为2.1V。

优选地，开关晶体管Q1为NMOS晶体管。

本实施例中，通过控制负载RL如电子产品两端的相对电势差，可以有效地避免在上电的电涌期间，进入负载RL如电子产品的电源出现电涌问题，进一步提高电子产品的使用寿命。

图4示出本实用新型实施例提供的启动保护电路中各电势点的实际波形图，如图4所示，参照T2与T4的波形曲线可知，第四电势点T4的电压随第二电势点T2的电压的变化而变化，即第一二极管D1的阳极电压随其阴极电压变化。

参照T4、GND2与RL的波形曲线可知，在刚上电时，第二接地端GND2上电压快速抬高至接近电源输出电压；在上电后，第四电势点T4的电压逐渐升高，在第四电势点T4的电压升高到开关晶体管Q1的导通电压Von之前，第二接地端GND2上电压均处于抬升状态；当第四电势点T4的电压升高到等于或大于开关晶体管Q1的导通电压Von之后，第二接地端GND2上电压下降为零。和负载RL两端的电压在电源上电过程中没有电涌现象出现。

综上，本实用新型公开了一种启动保护电路，通过延时模块提供的控制信号，控制开关晶体管在刚上电时工作于线性模式，并呈高组态，以使得负载两端的电势差近乎为零，避免了电子产品在电源启动时的电涌问题；同时在上电后控制开关晶体管工作于开关模式，并呈低阻态，以使得电源与负载间形成回路，经过实际测试之后，本实用新型所公开的启动保护电路方案可以实现对第二接地端GND2的电势的控制，进而避免出现电涌问题，通过控制负载RL如电子产品两端的电势，有效地避免了在上电的电涌期间，进入负载RL如电子产品的电源出现电涌问题，进一步提高电子产品的使用寿命。

应当说明的是，在本文中，所含术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种启动保护电路，其特征在于，包括：

延时模块，与电源连接，用于对所述电源的输出电压进行延时输出，并提供控制信号；

开关晶体管，源极和漏极分别连接所述电源的负输出端和负载的负输入端，栅极接收所述控制信号，所述开关晶体管用于根据所述控制信号工作于线性模式或开关模式，

其中，当所述控制信号小于所述开关晶体管的导通电压时，所述开关晶体管工作于所述线性模式，呈高阻态；当所述控制信号大于或等于所述开关晶体管的导通电压时，所述开关晶体管工作于所述开关模式，呈低组态。

2.根据权利要求1所述的启动保护电路，其特征在于，所述延时模块包括：

第一电阻，一端与第一电势点连接，另一端与第二电势点连接；

第一电容，一端与所述第二电势点连接，另一端与第三电势点连接；

第一二极管，阴极与所述第二电势点连接，阳极与第四电势点连接，

其中，所述第三电势点与所述电源的负输出端连接。

3.根据权利要求1所述的启动保护电路，其特征在于，所述启动保护电路还包括：

第二二极管，阳极与所述电源的正输出端连接，阴极与所述第一电势点连接；

第二电阻，一端与所述第一电势点连接，另一端与所述第四电势点连接；

第三电阻，一端与所述第四电势点连接，另一端与所述开关晶体管的栅极连接。

4.根据权利要求2或3所述的启动保护电路，其特征在于，所述第四电势点的电压对应为所述控制信号。

5.根据权利要求2所述的启动保护电路，其特征在于，所述第三电势点与第一接地端连接。

6.根据权利要求1所述的启动保护电路，其特征在于，所述负载的负输入端与第二接地端连接。

7.根据权利要求2所述的启动保护电路，其特征在于，所述第一二极管的管压降电压小于所述开关晶体管的导通电压。

8.根据权利要求5所述的启动保护电路，其特征在于，所述第一接地端为模拟地线或工作接地线。

9.根据权利要求6所述的启动保护电路，其特征在于，所述第二接地端为信号地线或参考零电位点。

10.根据权利要求3所述的启动保护电路，其特征在于，所述开关晶体管为NMOS晶体管。

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