CN213367403U - 一种电源输入端浪涌电流控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电源输入端浪涌电流控制电路，所述电路包括：开关模块，用于在延时模块的控制下导通MOS开关管将电源传输至负载；延时模块，用于在热插拔或上电时延时产生接地电压，导通所述开关模块的MOS开关管；以及负载，本实用新型可有效抑制由于负载端的电容引起的瞬间浪涌电流，减小电源在开机瞬间的压力和增加负载端电容的使用寿命，减小电源系统在插拔过程中的浪涌电流造成的电子器件和连接的损坏。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种浪涌电流控制电路，特别是涉及一种电源输入端浪涌电流控制电路。
背景技术
随着现在电气设备的普及，给工农业生产、国防事业、科技带来了革命性的变化，加快了社会的发展，人们步入了电气化时代，也使人们的生活质量得到了大幅度的提高，也越来越离不开这些电器设备。
随着科技的发展，用功率越来越高，为了保证用电设备的电源稳定性，一般情况下会在负载端增加的些电容或其它的容性负载，特别是有些应用场景需要带电热插拔的应用条件下。但是，在实际应用中由于电源负载端有很多电容则会造成巨大的浪涌电流，如图1所示。
实用新型内容
为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型之目的在于提供一种电源输入端浪涌电流控制电路，以有效地抑制由于负载端的电容引起的瞬间浪涌电流，减小电源在开机瞬间的压力和增加负载端电容的使用寿命，减小电源系统在插拔过程中的浪涌电流造成的电子器件和连接的损坏。
为达上述及其它目的，本实用新型提出一种电源输入端浪涌电流控制电路，其特征在于，所述电路包括：
开关模块，用于在延时模块的控制下导通MOS开关管将电源传输至负载；
延时模块，用于在热插拔或上电时延时产生接地电压，导通所述开关模块的MOS开关管；以及
负载。
优选地，所述电路包括还包括热插拔仿真信号产生模块，在脉冲电源的控制下产生间歇性的直流电压以模拟热插拔时的电流冲击。
优选地，所述热插拔仿真信号产生模块包括直流电源(V1)、脉冲电源(V2)、仿真信号产生模块第一限流电阻(R1)、仿真信号产生模块第一偏置电阻(R2)、仿真信号产生模块第二偏置电阻(R3)、第二稳压二极管(D2)、假负载电阻(R8)、仿真信号产生模块三极管(Q2)和仿真信号产生模块开关管(Q1)，所述仿真信号产生模块开关管(Q1)的源极和衬底与所述第二稳压二极管(D2)的负极、仿真信号产生模块第一偏置电阻的一端接直流电源(V1)的正极，第二稳压二极管(D2)的正极与仿真信号产生模块开关管(Q1)的栅极、仿真信号产生模块第一偏置电阻(R2)的另一端以及仿真信号产生模块第二偏置电阻(R3)的一端相连，仿真信号产生模块第二偏置电阻(R3)的另一端连接仿真信号产生模块三极管(Q2)的集电极，仿真信号产生模块开关管(Q1)的漏极与假负载电阻(R8)一端、所述开关模块相连，所述脉冲电源(V2)的正极和仿真信号产生模块第一限流电阻(R1)的一端相连，仿真信号产生模块第一限流电阻(R1) 的另一端接仿真信号产生模块三极管(Q2)的基极，仿真信号产生模块三极管 (Q2)的发射极、直流电源(V1)的负极和脉冲电源(V2)的负极以及假负载电阻(R8)的另一端接地。
优选地，所述开关模块包括第三稳压二极管(D3)、通路电阻(R5)、开关管第一偏置电阻(R6)、开关管第二偏置电阻(R10)和第三MOS开关管(Q3)，所述第三MOS开关管(Q3)的源极和衬底与第三稳压二极管(D3)的负极、通路电阻(R5)的一端以及开关管第一偏置电阻(R6)的一端接电源输入的正极Vin，第三稳压二极管(D3)的正极与第三MOS开关管(Q3)的栅极、开关管第一偏置电阻(R6)的另一端以及开关管第二偏置电阻(R10)的一端相连，开关管第二偏置电阻(R10)的另一端连接所述延时模块，所述第三MOS开关管(Q3)的漏极与所述通路电阻(R5)的另一端、延时模块以及负载的正极相连。
优选地，所述开关模块还包括滤波电容(C2)，其一端连接所述第三稳压二极管(D3)的负极、第三MOS开关管(Q3)栅极以及开关管第一偏置电阻 (R6)，另一端连接所述第三稳压二极管(D3)的正极与第三MOS开关管(Q3) 的栅极、开关管第一偏置电阻(R6)的另一端以及开关管第二偏置电阻(R10) 的一端相连。
优选地，所述延时模块包括第一稳压二极管(D1)、RC电路、第一限流电阻(R9)以及第四三极管(Q4)，所述第四三极管(Q4)的基极及发射极通过所述RC电路连接至开集电极连接至所述开关管第二偏置电阻(R10)，以通过控制第四三极管(Q4)逐步导通，从而使第三MOS开关管(Q3)也逐步导通。
优选地，所述RC电路包括三极管第一偏置电阻(R4)、三极管第二偏置电阻(R11)以及充放电电容(C3)，所述三极管第一偏置电阻(R4)一端连接所述第三MOS开关管(Q3)的漏极，另一端与所述第一稳压二极管(D1)的负极和三极管第二偏置电阻(R11)的一端相连，所述第一稳压二极管(D1)的正极接地，所述三极管第二偏置电阻(R11)的另一端接所述充放电电容(C3) 和第一限流电阻(R9)的一端，所述充放电电容(C3)的另一端接地，所述第一限流电阻(R9)的另一端接第四三极管(Q4)的基极，第四三极管(Q4)的发射极接地。
与现有技术相比，本实用新型一种电源输入端浪涌电流控制电路，可有效抑制由于负载端的电容引起的瞬间浪涌电流，减小电源在开机瞬间的压力和增加负载端电容的使用寿命，减小电源系统在插拔过程中的浪涌电流造成的电子器件和连接的损坏。
附图说明
图1为现有技术浪涌示意图；
图2为本实用新型一种电源输入端浪涌电流控制电路的电路结构图；
图3为本实用新型电流的波形示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图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示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。
图2为本实用新型一种电源输入端浪涌电流控制电路的电路结构图。如图2所示，本实用新型一种电源输入端浪涌电流控制电路，包括开关模块10、延时模块20以及负载30。
其中，开关模块10由稳压二极管D3、滤波电容C2、通路电阻R5、开关管第一偏置电阻R6、开关管第一偏置电阻R10和MOS开关管Q3组成，用于在延时模块20的控制下导通MOS开关管将电源传输至负载30；延时模块20 由稳压二极管D1、三极管第一偏置电阻R4、三极管第二偏置电阻R11、第一限流电阻R9、充放电电容C3和三极管Q4组成，用于在热插拔或上电时延时产生接地电压，导通开关模块10的MOS开关管；负载30由负载电容C1和负载电阻R7组成，用于模拟实际负载。
优选地，本实用新型之电源输入端浪涌电流控制电路还包括热插拔仿真信号产生模块40，由直流电源V1、脉冲电源V2、仿真信号产生模块第一限流电阻R1、仿真信号产生模块第一偏置电阻R2、仿真信号产生模块第二偏置电阻 R3、稳压二极管D2、仿真信号产生模块三极管Q2和仿真信号产生模块开关管 Q1组成，用于在脉冲电源V2的控制下产生间歇性的直流电压以模拟热插拔时的电流冲击。
MOS开关管Q3的源极(S)和衬底与稳压二极管D3的负极、滤波电容 C2的一端、通路电阻R5的一端以及开关管第一偏置电阻R6的一端接电源输入的正极Vin，稳压二极管D3的正极与MOS开关管Q3的栅极(G)、滤波电容 C2的另一端、开关管第一偏置电阻R6的另一端以及开关管第二偏置电阻R10 的一端相连，开关管第二偏置电阻R10的另一端连接三极管Q4的集电极(C)， MOS开关管Q3的漏极(D)与通路电阻R5的另一端、三极管第一偏置电阻 R4的一端以及负载30的正极即负载电容和负载电阻R7的上公共端相连，三极管第一偏置电阻R4的另一端与稳压管D1的负极和三极管第二偏置电阻R11的一端相连，稳压二极管D1的正极接地GND。三极管第二偏置电阻R11的另一端接充放电电容C3和第一限流电阻R9的一端，充放电电容C3的另一端接地 GND，第一限流电阻R9的另一端接三极管Q4的基极(B)，三极管Q4的发射极(E)接地GND。负载30的负极即负载电容和负载电阻R7的下公共端接地 GND。
仿真时，热插拔仿真信号产生模块的仿真信号产生模块开关管Q1的源极 (S)和衬底与稳压二极管D2的负极、仿真信号产生模块第一偏置电阻R2的一端接直流电源V1的正极，稳压二极管D2的正极与仿真信号产生模块开关管 Q1的栅极(G)、仿真信号产生模块第一偏置电阻R2的另一端以及仿真信号产生模块第二偏置电阻R3的一端相连，仿真信号产生模块第二偏置电阻R3的另一端连接仿真信号产生模块三极管Q2的集电极(C)，仿真信号产生模块开关管 Q1的漏极(D)与假负载电阻R8的一端相连，脉冲电源V2的正极和仿真信号产生模块第一限流电阻R1的一端相连，仿真信号产生模块第一限流电阻R1的另一端接仿真信号产生模块三极管Q2的基极(B)，仿真信号产生模块三极管 Q2的发射极(E)、直流电源V1的负极和脉冲电源V2的负极以及假负载电阻 R8的另一端接地GND。
本实用新型原理如下：
1、MOS开关管Q3为P沟道MOSFET，MOS开关管Q3的D-S极并联有一通路电阻R5。当直流电源开始对负载端供电瞬间，MOS开关管Q3和三极管 Q4为截止状态，供电电流经过通电电阻R5对负载端容性负载进行充电。由于有了通路电阻R5的存在，此时的浪涌电流最大不会超过“Vin/R5”。
2、延时模块的三极管第一偏置电阻R4，三极管第二偏置电阻R11和充放电电容C3构成一个RC电路，其作用是让三极管Q4逐步导通，同时使MOS 开关管Q3也逐步导通，在此期间MOS开关管Q3的导通斜率取决于三极管第一偏置电阻R4和充放电电容C3的大小。充放电电容C3容量不变的情况下，三极管第一偏置电阻R4越大MOS开关管Q3的导通斜率越大；三极管第一偏置电阻R4不变的情况下，充放电电容C3越大MOS开关管Q3的导通斜率越大。
3、当三极管Q4完全导通后MOS开关管Q3同时导通，电源供电电流通过MOS开关管Q3供给，输入端浪涌电流抑制电路工作完成。本实用新型的电流的波形如图所示。
可见，本实用新型没有采用专门的控制芯片，即实现了输入端浪涌电流抑制的目的，减小了客户应用端的体积，另外采用MOS开关管Q3与通路电阻R5 的配合，再通过三极管Q4，三极管第二偏置电阻R11，充放电电容C3，三极管第一偏置电阻R4组成的延时电路对MOS开关管Q3进行控制实现电源供电瞬间或带电插拔过程中浪涌电流的抑制，安全性高，稳定性好，电路结构简单，成本低。
综上所述，本实用新型一种电源输入端浪涌电流控制电路，采用MOS开关管Q3与通路电阻R5的配合，再通过三极管Q4，三极管第二偏置电阻R11，充放电电容C3，三极管第一偏置电阻R4组成的延时电路对MOS开关管Q3进行控制，可有效抑制由于负载端的电容引起的瞬间浪涌电流，减小电源在开机瞬间的压力和增加负载端电容的使用寿命，减小电源系统在插拔过程中的浪涌电流造成的电子器件和连接的损坏。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何本领域技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。
Claims (7)
1.一种电源输入端浪涌电流控制电路，其特征在于，所述电路包括：
开关模块，用于在延时模块的控制下导通其MOS开关管将电源传输至负载；
延时模块，用于在热插拔或上电时延时产生接地电压，导通所述开关模块的MOS开关管；以及
负载。
2.如权利要求1所述的一种电源输入端浪涌电流控制电路，其特征在于：所述电路包括还包括热插拔仿真信号产生模块，在脉冲电源的控制下产生间歇性的直流电压以模拟热插拔时的电流冲击。
3.如权利要求2所述的一种电源输入端浪涌电流控制电路，其特征在于：所述热插拔仿真信号产生模块包括直流电源(V1)、脉冲电源(V2)、仿真信号产生模块第一限流电阻(R1)、仿真信号产生模块第一偏置电阻(R2)、仿真信号产生模块第二偏置电阻(R3)、第二稳压二极管(D2)、假负载电阻(R8)、仿真信号产生模块三极管(Q2)和仿真信号产生模块开关管(Q1)，所述仿真信号产生模块开关管(Q1)的源极和衬底与所述第二稳压二极管(D2)的负极、仿真信号产生模块第一偏置电阻的一端接直流电源(V1)的正极，第二稳压二极管(D2)的正极与仿真信号产生模块开关管(Q1)的栅极、仿真信号产生模块第一偏置电阻(R2)的另一端以及仿真信号产生模块第二偏置电阻(R3)的一端相连，仿真信号产生模块第二偏置电阻(R3)的另一端连接仿真信号产生模块三极管(Q2)的集电极，仿真信号产生模块开关管(Q1)的漏极与假负载电阻(R8)一端、所述开关模块相连，所述脉冲电源(V2)的正极和仿真信号产生模块第一限流电阻(R1)的一端相连，仿真信号产生模块第一限流电阻(R1)的另一端接仿真信号产生模块三极管(Q2)的基极，所述仿真信号产生模块三极管(Q2)的发射极、直流电源(V1)的负极和脉冲电源(V2)的负极以及假负载电阻(R8)的另一端接地。
4.如权利要求3所述的一种电源输入端浪涌电流控制电路，其特征在于：所述开关模块包括第三稳压二极管(D3)、通路电阻(R5)、开关管第一偏置电阻(R6)、开关管第二偏置电阻(R10)和第三MOS开关管(Q3)，所述第三MOS开关管(Q3)的源极和衬底与第三稳压二极管(D3)的负极、通路电阻(R5)的一端以及开关管第一偏置电阻(R6)的一端接电源输入的正极Vin，第三稳压二极管(D3)的正极与第三MOS开关管(Q3)的栅极、开关管第一偏置电阻(R6)的另一端以及开关管第二偏置电阻(R10)的一端相连，开关管第二偏置电阻(R10)的另一端连接所述延时模块，所述第三MOS开关管(Q3)的漏极与所述通路电阻(R5)的另一端、延时模块以及负载的正极相连。
5.如权利要求4所述的一种电源输入端浪涌电流控制电路，其特征在于：所述开关模块还包括滤波电容(C2)，其一端连接所述第三稳压二极管(D3)的负极、第三MOS开关管(Q3)栅极以及开关管第一偏置电阻(R6)，另一端连接所述第三稳压二极管(D3)的正极与第三MOS开关管(Q3)的栅极、开关管第一偏置电阻(R6)的另一端以及开关管第二偏置电阻(R10)的一端相连。
6.如权利要求4所述的一种电源输入端浪涌电流控制电路，其特征在于：所述延时模块包括第一稳压二极管(D1)、RC电路、第一限流电阻(R9)以及第四三极管(Q4)，所述第四三极管(Q4)的基极及发射极通过所述RC电路连接至开集电极连接至所述开关管第二偏置电阻(R10)，以通过控制第四三极管(Q4)逐步导通，从而使第三MOS开关管(Q3)也逐步导通。
7.如权利要求6所述的一种电源输入端浪涌电流控制电路，其特征在于：所述RC电路包括三极管第一偏置电阻(R4)、三极管第二偏置电阻(R11)以及充放电电容(C3)，所述三极管第一偏置电阻(R4)一端连接所述第三MOS开关管(Q3)的漏极，另一端与所述第一稳压二极管(D1)的负极和三极管第二偏置电阻(R11)的一端相连，所述第一稳压二极管(D1)的正极接地，所述三极管第二偏置电阻(R11)的另一端接所述充放电电容(C3)和第一限流电阻(R9)的一端，所述充放电电容(C3)的另一端接地，所述第一限流电阻(R9) 的另一端接第四三极管(Q4)的基极，第四三极管(Q4)的发射极接地。
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| CN113746079A (zh) * | 2021-11-04 | 2021-12-03 | 深圳市爱图仕影像器材有限公司 | 热插拔电路、控制装置及设备 |
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