CN210822113U

CN210822113U - 一种上电缓冲电路

Info

Publication number: CN210822113U
Application number: CN201921357206.4U
Authority: CN
Inventors: 韩伟; 祁华铭; 陈庆旭; 周宣
Original assignee: Shanghai Jinmai Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Jinmai Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2019-08-20
Filing date: 2019-08-20
Publication date: 2020-06-23
Anticipated expiration: 2029-08-20

Abstract

本实用新型的上电缓冲电路，包括：连接于电源和负载端之间的电子开关，包括源极、栅极和连接负载端的漏极；延迟单元，包括连接于源极和栅极之间的第一电容；加速单元，包括连接于第一电容两端的第二三极管，第二三极管仅在第一电容放电时导通并工作于放大区；开关单元，包括接控制信号的控制端、输出端及同时连接电子开关和延迟单元和加速单元的输入端，开关单元导通时第一电容充电、断开时第一电容放电。本实用新型通过延迟单元使电子开关在负载接入时长时间工作于可变电阻区，以限制负载电流，防止负载接入过快而导致的前级过载；通过加速单元使电子开关在下电时快速关断，防止负载切断过慢而导致的下电失效；通过稳压元件防止电子开关损坏。

Description

一种上电缓冲电路

技术领域

本实用新型涉及车载控制器领域，尤其涉及一种上电缓冲电路。

背景技术

一般地，在车载电子控制器领域，为防止上电或者下电过程中出现不可控事件，对于控制器中的负载加载顺序有着严格的要求，通常使用电子开关来接入和断开负载，如果在负载接入的过程中不对负载抽取电流加以限制，尤其是负载端有直接并联电容的应用场景，极有可能导致前级过载，从而导致上电失败。而如果为了对上电时负载抽取的电流加以限制，则极有可能使得下电时电子开关动作过慢，导致下电的时序失效。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供上电缓冲电路，在电子开关上增加延迟单元和加速单元，一方面，通过延迟单元使电子开关在负载接入的过程中长时间工作于可变电阻区，对负载电流加以限制；另一方面，通过加速单元使电子开关在下电时能够快速关断。解决了负载接入过快时导致的过载和负载切断过慢时导致的下电失效的问题。

本实用新型通过以下技术方案来实现，一种上电缓冲电路，包括：

电子开关，连接于电源和负载端之间，所述电子开关包括源极、栅极和漏极，所述漏极连接所述负载端；

延迟单元，包括连接于所述源极和所述栅极之间的第一电容；

加速单元，包括连接于所述第一电容两端的第二三极管，所述第二三极管仅在所述第一电容放电时导通并工作于放大区；

开关单元，包括控制端、输入端和输出端，所述控制端接控制信号，所述输入端同时连接所述电子开关、所述延迟单元和所述加速单元，所述开关单元导通时所述第一电容充电，所述开关单元断开时所述第一电容放电。

本实用新型上电缓冲电路的进一步改进在于，所述延迟单元还包括与所述第一电容并联的第五电阻。

第一电容可通过第五电阻进行放电。

本实用新型上电缓冲电路的进一步改进在于，所述电子开关的源极和栅极之间连接有稳压元件，所述电子开关与所述开关单元之间串接有用以分压的第六电阻。

通过稳压元件来保证电子开关源极和栅极之间电压的稳定，防止因栅源极之间的电压过大而损坏电子开关，稳压元件的稳态电压通过第五电阻与第六电阻组成的分压网络来决定。

本实用新型上电缓冲电路的进一步改进在于，所述加速单元还包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的第一端连接于所述第二三极管的发射极、第二端连接于所述第二三极管的基极，所述第四电阻的第一端连接于所述第二三极管的基极、第二端经所述第六电阻连接至所述第二三极管的集电极。

采用上述电路，可以通过调整第三电阻和第四电阻阻值来保证第二三极管导通(即第一电容放电)时工作于放大区，同时，通过第四电阻与第六电阻的串接，保证了在下电(即第一电容放电)过程中，第五电阻和第六电阻组成的分压网络依然有效，进而保证了稳压元件的稳态电压的恒定。

本实用新型上电缓冲电路的进一步改进在于，所述开关单元包括第一三极管、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端为所述开关单元的所述控制端，所述第一电阻的第二端分两路，一路接所述第一三极管的基极，另一路串联所述第二电阻后接所述第一三极管的发射极，所述第一三极管的集电极为所述开关单元的所述输入端、所述发射极为所述开关单元的所述输出端。

采用上述电路，通过控制信号控制第一三极管是否导通，进而实现对电子开关、延迟单元和加速单元的同时控制。

本实用新型上电缓冲电路的进一步改进在于，所述第一三极管为NPN型三极管，所述第二三极管为PNP型三极管，所述第一三极管的发射极接地，所述第二三极管的发射极接所述电源。

通过上述电路，保证了第二三极管仅在第一三极管断开(即第一电容放电)时才导通。

本实用新型由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

1、通过延迟单元使电子开关在负载接入的过程中长时间工作于可变电阻区，对负载电流加以限制，防止负载接入过快导致前级过载；

2、通过加速单元使电子开关在下电时能够快速关断，防止负载切断过慢而导致的下电失效；

3、通过开关单元同时控制电子开关、延迟单元和加速单元，使得该上电缓冲电路的控制更加方便、准确和智能化；

4、通过稳压元件的设置，防止电子开关因输入电压过高而损坏。

附图说明

图1为本实用新型一较佳实施例的电路图；

图2为本实用新型另一较佳实施例的电路图；

图3为图2在上电时的电路示意图；

图4为图2在下电时的电路示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

在车载电子控制器领域，为防止上电或者下电过程中出现不可控事件，对于控制器中的负载加载顺序有着严格的要求，通常使用电子开关来接入和断开负载，如果在负载接入的过程中不对负载抽取电流加以限制，尤其是负载端有直接并联电容的应用场景，极有可能导致前级过载，从而导致上电失败。而如果为了对上电时负载抽取的电流加以限制，则极有可能使得下电时电子开关动作过慢，导致下电的时序失效。

针对上述问题，本实用新型提供上电缓冲电路，在电子开关上增加延迟单元和加速单元，通过延迟单元使电子开关在负载接入的过程中长时间工作于可变电阻区，对负载电流加以限制；通过加速单元使电子开关在下电时能够快速关断，从而解决了负载接入过快时导致的过载和负载切断过慢时导致的下电失效。

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

关于本实用新型的一较佳实施例，参阅图1所示，一种上电缓冲电路，包括：电子开关Q1，连接于电源Vin和负载端Vout之间，本实施例的所述电子开关Q1为PMOS管，包括源极、栅极和漏极，其中所述源极接电源Vin、漏极为负载端Vout；延迟单元S1，包括连接于所述源极和所述栅极之间的第一电容C1；加速单元S2，包括连接于所述第一电容C1两端的第二三极管T2，所述第二三极管T2仅在所述第一电容C1放电时导通并工作于放大区；开关单元S3，包括控制端EN、输入端和输出端，所述控制端EN接控制信号，所述输入端同时连接所述电子开关Q1、所述延迟单元S1和所述加速单元S2，所述开关单元S3导通时所述第一电容C1充电，所述开关单元S3断开时所述第一电容C1放电。

由于电子开关Q1的本身特性，其栅极和源极之间的电压Vgs不能超过最大允许电压20V，否则电子开关Q1会因为过压而损坏，而电源Vin通常是从汽车低压蓄电池过来的，其电压范围是6V～28V，因此需要对Vin进行分压和稳压，以保证Vgs不超过20V。

现提供另一较佳实施例，参阅图2所示，所述电子开关Q1的源极和栅极之间连接有稳压元件Z1，所述电子开关Q1与所述开关单元S3之间串接有用以分压的第六电阻R6，其中，所述稳压元件Z1优选为稳压二极管，所述稳压元件Z1的阳极接所述电子开关Q1的栅极，所述稳压元件Z1的阴极接所述电子开关Q1的源极，所述第六电阻R6与所述第五电阻R5组成分压网络，用以确定所述稳压元件Z1的稳态电压。所述稳压元件Z1可以防止第五电阻R5上分压(即电子开关Q1的栅源极电压Vgs)过大，另外，通过串接第六电阻R6进行限流，防止稳压元件Z1因被深度击穿而可能出现的损坏。本实施例优选将稳压元件Z1的稳态电压设置为15V。

进一步地，所述加速单元S2还包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3的第一端连接于所述第二三极管T2的发射极、第二端连接于所述第二三极管T2的基极，所述第四电阻R4的第一端连接于所述第二三极管T2的基极、第二端经所述第六电阻R6连接至所述第二三极管T2的集电极。通过调整第三电阻R3和第四电阻R4的阻值来保证第二三极管T2导通(即第一电容C1放电)时工作于放大区，同时，通过第四电阻R4与第六电阻R6的串接，保证了在下电(即第一电容C1放电)过程中，第五电阻R5和第六电阻R6组成的分压网络依然有效，进而保证了稳压元件Z1的稳态电压的恒定。

进一步地，所述开关单元S3包括第一三极管T1、第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的第一端作为用以接收控制信号的控制端EN，所述第一电阻R1的第二端分两路，一路接所述第一三极管T1的基极，另一路通过所述第二电阻R2连接所述第一三极管T1的发射极，所述第一三极管T1的集电极为所述开关单元S3的所述输入端、所述发射极为所述开关单元S3的所述输出端。

进一步地，所述第一三极管T1为NPN型三极管，所述第二三极管T2为PNP型三极管，所述第一三极管T1的发射极接地，所述第二三极管T2的发射极接所述电源。通过上述电路，保证了第二三极管T2仅在第一三极管T1断开(即第一电容C1放电)时才导通。当然也可以将第一三极管T1和第二三极管T2的三极管类型互换，原理相同，此处不再赘述连接关系。

所述上电缓冲电路的具体工作方式：

根据上电时序要求向开关单元S3的控制端EN发送使能信号，高电平有效；

上电过程，参阅图3所示，使能信号经过第一电阻R1的限流作用，使得第一三极管T1的发射极正偏，第一三极管T1饱和导通，第五电阻R5、第六电阻R6和第一电容C1组成充电网络，电源Vin为第一电容C1和电子开关Q1的栅源极内电容充电，直至达到稳态电压，由于第一电容C1的延时作用，使得电子开关Q1长时间工作于可变电阻区，从而利用电子开关Q1的内电阻来限制负载端Vout的瞬态电流，因为对于电子开关Q1来说，不同充电时间下的起始电阻和终止电阻是一样的，充电时间越长意味着，电阻从大向小变化越缓慢，因此启动电流可以被这种缓慢的变化限制，进而形成了上电时的缓冲效果；

根据下电时序要求向开关单元S3的控制端EN发送禁能信号，低电平有效。

下电过程，参阅图3所示，禁能信号使得第一三极管T1的发射极无偏置电压而断开，第一电容C1和电子开关Q1的栅源极内电容通过第五电阻R5放电，由于电子开关Q1的栅源极之间的电压Vgs经过第四电子R4和第六电阻R6使得第二三极管T2正偏，从而第二三极管T2工作在放大区，对第一电容C1和电子开关Q1的栅源极内电容形成快速放电通道，进而加快了下电时电子开关Q1的关断过程。

上述实施例仅为部分实施例，不作为对本实用新型的限制，对于电子开关Q1也可以选择NMOS管，工作原理同本实施例的PMOS管相同，仅需要配合调整第一三极管T1和第二三极管T2的三极管类型和连接关系即可，此处不再赘述。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种上电缓冲电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的上电缓冲电路，其特征在于，所述延迟单元还包括与所述第一电容并联的第五电阻。

3.根据权利要求2所述的上电缓冲电路，其特征在于，所述电子开关的源极和栅极之间连接有稳压元件，所述电子开关与所述开关单元之间串接有用以分压的第六电阻。

4.根据权利要求3所述的上电缓冲电路，其特征在于，所述加速单元还包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的第一端连接于所述第二三极管的发射极、第二端连接于所述第二三极管的基极，所述第四电阻的第一端连接于所述第二三极管的基极、第二端经所述第六电阻连接至所述第二三极管的集电极。

5.根据权利要求1所述的上电缓冲电路，其特征在于，所述开关单元包括第一三极管、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端为所述开关单元的所述控制端，所述第一电阻的第二端分两路，一路接所述第一三极管的基极，另一路通过所述第二电阻连接所述第一三极管的发射极，所述第一三极管的集电极为所述开关单元的所述输入端、所述发射极为所述开关单元的所述输出端。

6.根据权利要求5所述的上电缓冲电路，其特征在于，所述第一三极管为NPN型三极管，所述第二三极管为PNP型三极管，所述第一三极管的发射极接地，所述第二三极管的发射极接所述电源。