CN209994105U

CN209994105U - 一种热插拔保护电路

Info

Publication number: CN209994105U
Application number: CN201920929894.0U
Authority: CN
Inventors: 凌应路
Original assignee: Shenzhen Zhongchuang Industrial Internet Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Zhongchuang Industrial Internet Co Ltd
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2020-01-24
Anticipated expiration: 2029-06-20

Abstract

本实用新型公开了一种热插拔保护电路，包括：连接端口(J1)、MOS开关管(Q1)和热插拔保护模块；该热插拔保护模块包括第一稳压二极管(D3)和用于延时闭合MOS开关管(Q1)的延时单元，第一稳压二极管(D3)的正极与延时单元的输入端连接，连接端口(J1)的第一管脚连接到第一稳压二极管(D3)的负极；延时单元的输出端与该MOS开关管(Q1)的栅极连接，MOS开关管(Q1)的源极与连接端口(J1)的第二管脚连接。本实用新型结构设计合理巧妙，通过第一稳压二极管钳压将热插拔时电压震荡产生的过冲电压的电压值降低至安全范围内，在电压震荡后才接通电路，消除热插拔时电压震荡对电流产生的影响，保证电路的安全，保证接入电子元器件的安全。

Description

一种热插拔保护电路

技术领域

本实用新型涉及电子通信领域，具体涉及一种热插拔保护电路。

背景技术

工业电子通信系统通常使用48V供电，供电电压较高，在电子系统通过连接器将电源插拔或反接上电时，往往由于电路板存在较大电容电感等元件此时会在电子系统与供电系统连接器管脚触点处电压会出现弹跳，电压发生震荡从而产生较高的过冲电压，电压震荡往往会持续几十ms到上百ms，期间产生能量如果较大，往往会损坏接入的电子元器件。

为了解决上述问题，需要为工业电子通信供电系统提供模块化的解决方案，通过控制MOS开关管的通断延时电源给电子系统供电时间，在热插拔产生抖动发生的几十到上百毫秒内不对电子通信系统供电以消除抖动的影响。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种热插拔保护电路。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种热插拔保护电路，包括：连接端口(J1)、MOS开关管(Q1)和热插拔保护模块；该热插拔保护模块包括第一稳压二极管(D3)和用于延时闭合所述MOS开关管(Q1)的延时单元，所述第一稳压二极管(D3)的正极与所述延时单元的输入端连接，所述连接端口(J1)的第一管脚连接到所述第一稳压二极管(D3)的负极；所述延时单元的输出端与该MOS开关管(Q1)的栅极连接，所述MOS开关管(Q1)的源极与所述连接端口(J1)的第二管脚连接。

其还包括防反接单元和至少一个电路保护单元；所述连接端口(J1)的第一管脚连接到所述电路保护单元的输入端，该电路保护单元、防反接单元依次连接，且所述防反接单元的输出端连接到所述第一稳压二极管(D3)的负极。

其还包括滤波模块，所述滤波模块包括共模电感和若干与所述共模电感并联的消噪电容；所述防反接单元的输出端与所述共模电感的第一输入端连接，所述共模电感的第二输入端与所述MOS开关管(Q1)的漏极连接，所述共模电感的第三、第四输出端接入电源。

所述电路保护单元包括依次连接的第一级保护电路、第二级保护电路；所述第一级保护电路包括PTC保险丝(PT1)，所述PTC保险丝(PT1)的输入端连接到所述连接端口(J1)的第一管脚，所述PTC保险丝(PT1)的输出端与所述第二级保护电路的输入端连接；所述第二级保护电路包括相互并联的TVS二极管(D1)和陶瓷电容器(C1)；所述TVS二极管(D1)的输入端与所述PTC保险丝(PT1)的输出端连接。

所述防反接单元为肖特基二极管(D2)，所述肖特基二极管(D2)的输入端与所述电路保护单元的输出端连接，所述肖特基二极管(D2)的输出端分别连接到所述共模电感的第一输入端及第一稳压二极管(D3)的负极。

所述延时单元包括第一电阻(R1)和相互并联的第二电阻(R2)、电容器(C2)；所述第一电阻(R1)的第一端连接到所述第一稳压二极管(D3)的正极，所述第一电阻(R1)的第二端与所述第二电阻(R2)的第一端连接，所述第二电阻(R2)的第二端与所述MOS开关管(Q1)的栅极连接。

于所述电容器(C2)上还并联有第二稳压二极管(D4)。

所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的阻值均为100千欧；所述电容器(C2)的电容为1微法；所述第二稳压二极管(D4)为12V稳压二极管。

本实用新型的有益效果为：本实用新型结构设计合理巧妙，通过第一稳压二极管钳压的方式将热插拔时电压震荡产生的过冲电压的电压值降低至安全范围内，然后配合延时单元延时闭合MOS开关管(Q1)，延迟电路的接通，在电压震荡后才接通电路，消除热插拔时电压震荡对电流产生的影响，保证电路的安全，保证接入电子元器件的安全。此外，防反接单元、电路保护单元的设置，进一步加强热插拔的安全性。

下面结合附图与具体实施方式，对本实用新型进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种热插拔保护电路的结构示意图。

具体实施方式

实施例，参见图1，本实施例提供的一种热插拔保护电路，包括：连接端口(J1)、MOS开关管(Q1)和热插拔保护模块；该热插拔保护模块包括第一稳压二极管(D3)和用于延时闭合所述MOS开关管(Q1)的延时单元，所述第一稳压二极管(D3)的正极与所述延时单元的输入端连接，所述连接端口(J1)的第一管脚连接到所述第一稳压二极管(D3)的负极；所述延时单元的输出端与该MOS开关管(Q1)的栅极连接，所述MOS开关管(Q1)的源极与所述连接端口(J1)的第二管脚连接。第一稳压二极管(D3)的设置，用于对电压进行钳压，使电压大小降至设定值后输入延时单元中，经延时单元调整并延时闭合MOS开关管(Q1)，接通整个电路。通过第一稳压二极管钳压的方式将热插拔时电压震荡产生的过冲电压的电压值降低至安全范围内，然后配合延时单元延时闭合MOS开关管(Q1)，延迟电路的接通，在电压震荡后才接通电路，保证电路的安全，保证接入电子元器件的安全。

其还包括防反接单元和至少一个电路保护单元；所述连接端口(J1)的第一管脚连接到所述电路保护单元的输入端，该电路保护单元、防反接单元依次连接，且所述防反接单元的输出端连接到所述第一稳压二极管(D3)的负极。防反接单元的设置，避免电子元器件反接入电路，电路保护单元的设置，减少电路安全隐患，进一步加强热插拔的安全性。

其还包括滤波模块，所述滤波模块包括共模电感和若干与所述共模电感并联的消噪电容；所述防反接单元的输出端与所述共模电感的第一输入端连接，所述共模电感的第二输入端与所述MOS开关管(Q1)的漏极连接，所述共模电感的第三、第四输出端接入电源。共模电感的两个线圈绕向一样，当电源输入的共模噪声流过共模电感时，产生的磁场相互抵消，有效地抑制电源输入的共模噪声；此外，并联多个消噪电容，能有效地消除电路中的高频噪声。

所述电路保护单元包括依次连接的第一级保护电路、第二级保护电路；所述第一级保护电路包括PTC保险丝(PT1)，所述PTC保险丝(PT1)的输入端连接到所述连接端口(J1)的第一管脚，所述PTC保险丝(PT1)的输出端与所述第二级保护电路的输入端连接；所述第二级保护电路包括相互并联的TVS二极管(D1)和陶瓷电容器(C1)；所述TVS二极管(D1)的输入端与所述PTC保险丝(PT1)的输出端连接。PTC保险丝(PT1)的设置，便于对电路进行电流过流保护；TVS二极管(D1)的设置，防止过压和静电保护；此外，陶瓷电容器(C1)的设置，用于消除部分共模噪声。

所述延时单元包括第一电阻(R1)和相互并联的第二电阻(R2)、电容器(C2)；所述第一电阻(R1)的第一端连接到所述第一稳压二极管(D3)的正极，所述第一电阻(R1)的第二端与所述第二电阻(R2)的第一端连接，所述第二电阻(R2)的第二端与所述MOS开关管(Q1)的栅极连接。其中，所述第一电阻也起到了限流、保护第一稳压二极管(D3)的作用。

于所述电容器(C2)上还并联有第二稳压二极管(D4)。压信号经第一稳压二极管(D3)稳压后通过第一电阻(R1)给电容器(C2)充电，待电容器(C2)的电压达到设定值时，电压信号经第二稳压二极管(D4)稳压后连接到MOS开关管(Q1)的控制端，控制MOS开关管(Q1)闭合接通电路。

所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的阻值均为100千欧；所述电容器(C2)的电容为1微法；所述第二稳压二极管(D4)为12V稳压二极管。其中，第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的阻值为100千欧、电容器(C2)的电容为1微法，可调节MOS开关管(Q1)Vgs上电时间延时200ms启动，避开电压震荡；此外12V稳压二极管的设置是为了进一步保护MOS开关管(Q1)的栅极。

在使用时，将电子元器件接入连接端口(J1)，第一电压信号通过连接端口(J1)连接到PTC保险丝(PT1)电流过流保护后经过TVS二极管(D1)防止过压和静电保护；第一电压信号再通过陶瓷电容器(C1)滤除部分共模噪声，然后通过防反接单元检验连接端口(J1)处连接的电子元器件是否正常接入；

若连接端口(J1)处连接的电子元器件反接，该第一电压信号在该防反接单元处被截止；

若连接端口(J1)处连接的电子元器件正常接入，该第一电压信号接着经第一稳压二极管(D3)钳压后输出较小的第二电压信号；

第二电压信号经第一稳压二极管(D3)钳压后通过第一电阻(R1)给电容器(C2)充电，待电容器(C2)的电压达到设定值时，第二电压信号经第二稳压二极管(D4)稳压后连接到MOS开关管(Q1)的控制端，控制MOS开关管(Q1)闭合接通电路，最后通过滤波模块滤除电源噪声。

本实用新型结构设计合理巧妙，通过第一稳压二极管钳压的方式将热插拔时电压震荡产生的过冲电压的电压值降低至安全范围内，然后配合延时单元延时闭合MOS开关管(Q1)，延迟电路的接通，在电压震荡后才接通电路，消除热插拔时电压震荡对电流产生的影响，保证电路的安全，保证接入电子元器件的安全。此外，防反接单元、电路保护单元的设置，减少电路安全隐患，进一步加强热插拔的安全性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术手段和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种热插拔保护电路，其特征在于，包括：连接端口(J1)、MOS开关管(Q1)和热插拔保护模块；

该热插拔保护模块包括第一稳压二极管(D3)和用于延时闭合所述MOS开关管(Q1)的延时单元，所述第一稳压二极管(D3)的正极与所述延时单元的输入端连接，所述连接端口(J1)的第一管脚连接到所述第一稳压二极管(D3)的负极；

所述延时单元的输出端与该MOS开关管(Q1)的栅极连接，所述MOS开关管(Q1)的源极与所述连接端口(J1)的第二管脚连接。

2.根据权利要求1所述的热插拔保护电路，其特征在于，其还包括防反接单元和至少一个电路保护单元；

所述连接端口(J1)的第一管脚连接到所述电路保护单元的输入端，该电路保护单元、防反接单元依次连接，且所述防反接单元的输出端连接到所述第一稳压二极管(D3)的负极。

3.根据权利要求2所述的热插拔保护电路，其特征在于，其还包括滤波模块，所述滤波模块包括共模电感和若干与所述共模电感并联的消噪电容；

所述防反接单元的输出端与所述共模电感的第一输入端连接，所述共模电感的第二输入端与所述MOS开关管(Q1)的漏极连接，所述共模电感的第三、第四输出端接入电源。

4.根据权利要求2所述的热插拔保护电路，其特征在于，所述电路保护单元包括依次连接的第一级保护电路、第二级保护电路；

所述第一级保护电路包括PTC保险丝(PT1)，所述PTC保险丝(PT1)的输入端连接到所述连接端口(J1)的第一管脚，所述PTC保险丝(PT1)的输出端与所述第二级保护电路的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的热插拔保护电路，其特征在于，所述第二级保护电路包括相互并联的TVS二极管(D1)和陶瓷电容器(C1)；

所述TVS二极管(D1)的输入端与所述PTC保险丝(PT1)的输出端连接。

6.根据权利要求3所述的热插拔保护电路，其特征在于，所述防反接单元为肖特基二极管(D2)，所述肖特基二极管(D2)的输入端与所述电路保护单元的输出端连接，所述肖特基二极管(D2)的输出端分别连接到所述共模电感的第一输入端及第一稳压二极管(D3)的负极。

7.根据权利要求1所述的热插拔保护电路，其特征在于，所述延时单元包括第一电阻(R1)和相互并联的第二电阻(R2)、电容器(C2)；

所述第一电阻(R1)的第一端连接到所述第一稳压二极管(D3)的正极，所述第一电阻(R1)的第二端与所述第二电阻(R2)的第一端连接，所述第二电阻(R2)的第二端与所述MOS开关管(Q1)的栅极连接。

8.根据权利要求7所述的热插拔保护电路，其特征在于，于所述电容器(C2)上还并联有第二稳压二极管(D4)。

9.根据权利要求8所述的热插拔保护电路，其特征在于，所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的阻值均为100千欧；

所述电容器(C2)的电容为1微法；

所述第二稳压二极管(D4)为12V稳压二极管。