CN214045029U - 插座供电电路和插座 - Google Patents

Abstract

一种插座供电电路，包括：电压输入端，用于当插头插拔时连接或者断开外部直流电源；电压输出端，用于为后端电路提供直流电源；开关电路，连接在所述电压输入端和所述电压输出端之间，所述开关电路开启时，所述电压输入端和所述电压输出端之间形成电连接，述开关电路关闭时，所述电压输入端和所述电压输出端之间的电连接断开；延时电路，连接在所述电压输入端和所述开关电路之间，用于延时控制所述开关电路开启，以延时导通所述电压输入端和所述电压输出端。在上述插座供电电路中，通过设置延时电路，可以避免插头在插拔时因接触不良而产生电火花。本实用新型还提供了一种插座，其包括上述插座供电电路。

Description

插座供电电路和插座

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种插座供电电路和包括上述插座供电电路的插座。

背景技术

普通的直流插头直插供电电路，在插拔电时会产生火花。特别是大功率的直流供电设备，产生的火花更不容轻视。直流插头插拔时产生的火花，轻者影响用户体验，带来安全隐患；重者将直接引起火灾，特别是设备应用于有可燃气体的场合。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型实施例提供一种插座供电电路，以解决传统的直流插头在插拔时产生电火花的问题。

一种插座供电电路，包括：

电压输入端，用于当插头插拔时连接或者断开外部直流电源；

电压输出端，用于为后端电路提供直流电源；

开关电路，连接在所述电压输入端和所述电压输出端之间，所述开关电路开启时，所述电压输入端和所述电压输出端之间形成电连接，述开关电路关闭时，所述电压输入端和所述电压输出端之间的电连接断开；

延时电路，连接在所述电压输入端和所述开关电路之间，用于延时控制所述开关电路开启，以延时导通所述电压输入端和所述电压输出端。

可选地，所述开关电路包括第一开关管，第二电阻和第三电阻，所述第一开关管的源极连接到所述电压输入端，所述第一开关管的漏极连接到所述电压输出端，所述第二电阻连接在所述第一三极管的集电极和所述第一开关管的栅极之间，所述第三电阻连接在所述电压输入端与所述第一开关管的栅极之间。

可选地，所述开关电路还包括第二电容，所述第二电容的一端连接到所述电压输出端，所述第二电容的另一端接地。

可选地，所述第二电容的电容值为0.1μF。

可选地，所述第二电阻和所述第三电阻的电阻值满足以下关系：Vgs(th)<Vdc_in*R3/(R2+R3)，其中，Vgs为所述第一开关管的栅极阈值电压，Vdc_in为所述电压输入端所接收的直流电压，R2为所述第二电阻的电阻值，R3为所述第三电阻的电阻值。

可选地，所述第二电阻的电阻值为47KΩ，所述第三电阻的电阻值为100KΩ。

可选地，所述第一电阻的电阻值和所述第一电容的电容值满足以下关系：T＝-ln((Vdc_in-Vw-Vbe)/Vdc_in)*R1*C1，其中，T为延时电路的延时时间，Vdc_in为所述电压输入端所接收的直流电压，Vw为所述第一稳压管的稳压值，Vbe为所述第一三极管的导通电压，R1为所述第一电阻的电阻值，C1为所述第一电容的电容值。

可选地，所述第一电阻的电阻值为10KΩ，所述第一电容的电容值为4.7μF，所述第一稳压管的稳压值为5.1V。

可选地，所述延时电路包括第一电阻，第一电容，第一稳压二极管以及第一三极管，所述第一电阻的一端连接到所述电压输入端，所述第一电阻的另一端通过所述第一电容接地，所述第一电阻和所述第一电容的连接端通过所述第一稳压二极管连接所述第一三极管的基极，所述第一稳压二极管的正极连接所述第一三极管的基极，所述第一稳压二极管的负极连接所述第一电阻和所述第一电容的连接端，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极连接到所述开关电路的控制端以控制所述开关电路的开启或者关闭。

本实用新型实施例还提供了一种插座，其包括如上所述的插座供电电路。

本实用新型实施例提供的插座供电电路能够实现以下有益效果：

1、通过设置延时电路，以延时控制所述开关电路开启。本实用新型实施例提供的插座供电电路可以实现插头带电插拔，且不会产生电火花，从而将直流供电插头带电插拔产生电火花的安全隐患去除，提高用户使用体验。

2、在插头连接外部直流电源时，电压输入端的直流电压直接通过第一电阻为第一电容充电，而不是通过电阻分压电路的形式为第一电容充电。即，在延时电路的第一三极管导通之前，所述延时电路中不形成导电回路，耗能较低。

3、通过将第一稳压二极管的正极连接到第一三极管的基极，将第一稳压二极管的负极连接到第一电阻和第一电容的连接端，所述延时电路的延迟时间与第一稳压二极管的稳压值相关连。可以通过调整第一稳压二极管的稳压值来实现延时电路的延迟时间的调整。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的插座供电电路的架构示意图。

图2是图1中的插座供电电路的具体电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参见图1，本实用新型实施例提供了一种插座供电电路100，包括电压输入端110，电压输出端120，开关电路130和延时电路140。所述电压输入端110用于插座200插拔时连接或者断开外部直流电源。所述电压输出端120用于为后端电路提供直流电源。所述开关电路130连接在所述电压输入端110和所述电压输出端120之间。所述开关电路130开启时，所述电压输入端110和所述电压输出端120之间形成电连接。当所述开关电路130关闭时，所述电压输入端110和所述电压输出端120之间的电连接断开。所述延时电路140连接在所述电压输入端110和所述开关电路130之间，用于延时控制所述开关电路130开启，以延时导通所述电压输入端110和所述电压输出端120。

请一并参见图2，所述延时电路140包括第一电阻R1，第一电容C1，第一稳压二极管ZD1以及第一三极管Q1。所述第一电阻R1的一端连接到所述电压输入端dc_in，所述第一电阻R1的另一端通过所述第一电容C1接地。所述第一电阻R1和所述第一电容C1的连接端通过所述第一稳压二极管ZD1连接所述第一三极管Q1的基极。所述第一稳压二极管ZD1的正极连接所述第一三极管Q1的基极，所述第一稳压二极管Q1的负极连接所述第一电阻R1和所述第一电容C1的连接端。所述第一三极管Q1的发射极接地。所述第一三极管Q1的集电极连接到所述开关电路130的控制端以控制所述开关电路130的开启或者关闭。在本实施例中，所述第一三极管Q1为NPN型三极管。根据需要，所述第一三极管Q1为也可以是其他类型的三极管，此时，其外接电路可以根据三极管的特性相应变更。

本实施例的插座供电电路100可以应用于外接直流电源供电的所有电子产品和设备，如小功率音响、显示器、医疗设备、手提电脑、路由器等。所述插座供电电路100设置在上述电子产品和设备的电源插座中。当外界的电源插头插入到所述电源插座中时，所述插座供电电路100接入外界直流电源。由于延时电路140延时控制所述开关电路开130开启，所述电压输入端110的直流电压不会直接输出至所述电压输出端120，而是会经过一定的延迟时间后再输出至所述电压输出端120。而此时，插头与外界直流电源的连接已经完全建立，从而不会产生电火花。因此，本实用新型实施例提供的插座供电电路100可以实现插头带电插拔，且不会产生电火花，从而将直流供电插头带电插拔产生电火花的安全隐患去除，提高用户使用体验。

另外，在本实施例的插座供电电路100中，由于电压输入端110的直流电压直接通过第一电阻R1为第一电容C1充电，而不是通过电阻分压电路的形式为第一电容C1充电。即，在延时电路140的第一三极管Q1导通之前，所述延时电路140中不形成导电回路，耗能较低。

同时，本实施例的插座供电电路100通过将第一稳压二极管ZD1的正极连接到第一三极管Q1的基极，将第一稳压二极管ZD1的负极连接到第一电阻R1和第一电容C1的连接端。由于所述延时电路140的延迟时间与第一稳压二极管ZD1的稳压值相关连，可以通过调整第一稳压二极管ZD1的稳压值来实现延时电路140的延迟时间的调整。

具体地，在所述延时电路140中，所述第一电阻R1的电阻值和所述第一电容C1的电容值满足以下关系：T＝-ln((Vdc_in-Vw-Vbe)/Vdc_in)*R1*C1。其中，T为延时电路的延时时间，Vdc_in为所述电压输入端所接收的直流电压，Vw为所述第一稳压管ZD1的稳压值，Vbe为所述第一三极管的导通电压，R1为所述第一电阻的电阻值，C1为所述第一电容的电容值。可见，可以通过选择不同电阻值的第一电阻R1和不同电容值的第一电容C1来实现延时时间T的调整。在本实施例中，第一三极管的导通电压Vbe一般为0.7V。另外，由以上公式可知，也可以通过整第一稳压二极管ZD1的稳压值来实现延时电路140的延迟时间的调整。在本实施例中，所述第一电阻R1的电阻值设置为10KΩ，所述第一电容C1的电容值设置为4.7μF，所述第一稳压管ZD1的稳压值设置为5.1V。根据需要，所述第一电阻R1的电阻值、述第一电容C1的电容值和所述第一稳压管ZD1的稳压值也可以设置为其他值，只要其能满足相应的延时效果即可。

在本实施例中，所述开关电路130包括第一开关管Q2，第二电阻R2和第三电阻R3。所述第一开关管Q2的源极连接到所述电压输入端dc_in，所述第一开关管Q2的漏极连接到所述电压输出端dc_out。所述第二电阻R2连接在所述第一三极管Q1的集电极和所述第一开关管Q2的栅极之间。所述第三电阻R3连接在所述电压输入端dc_in与所述第一开关管Q2的栅极之间。具体地，所述第二电阻R2和所述第三电阻R3的电阻值满足以下关系：Vgs(th)<Vdc_in*R3/(R2+R3)，其中，Vgs(th)为所述第一开关管Q2的栅极阈值电压，Vdc_in为所述电压输入端dc_in所接收的直流电压，R2为所述第二电阻R2的电阻值，R3为所述第三电阻R3的电阻值。在本实施例中，所述第二电阻R2的电阻值设置为47KΩ，所述第三电阻R3的电阻值设置为100KΩ。根据需要，所述第二电阻R2和所述第三电阻R3的电阻值也可以设置为其他值，只要其能满足Vgs<Vdc_in*R3/(R2+R3)的关系即可。在本实施例中，所述第一开关管Q2为P沟道场效应管。根据需要，所述第一开关管Q2也可以为其他类型的场效应管，此时，其外接电路可以根据场效应管的特性相应变更。

根据需要，所述开关电路130还包括第二电容C2，所述第二电容C2的一端连接到所述电压输出端dc_out，所述第二电容C2的另一端接地。所述第二电容C2用于对电压输出端dc_out所输出的电压进行整流滤波的作用。在本实施例，所述第二电容的电容值设置为0.1μF。

所述插座供电电路100的工作过程如下：

当直流供电插头插入到插座200时，外界的直流电压Vdc_in通过插头连接到所述电压输入端dc_in。直流电压Vdc_in通过第一电阻R1对第一电容C1进行充电。当第一电容C1两端的电压值小于第一稳压二极管ZD1的稳压值和第一三极管Q1的导通电压之和时，根据第一稳压二极管ZD1的击穿导通特性和第一三极管Q1的导通特性，第一三极管Q1不导通。此时，由于直流电压Vdc_in通过第三电阻R3连接到第一开关管Q2的栅极，根据P沟道的场效应管的导通特性，所述第一开关管Q2不导通，所以电压输出端dc_out无输出。从而避免了直流供电插头插入的瞬间因后端电路负载所造成的大电流流过接头所造成的电火花现象。

当直流供电插头完全插入至插座200后，直流电压Vdc_in通过第一电阻R1持续为第一电容C1进行充电。第一电容C1两端的电压逐渐升高。当第一电容C1两端的电压上升到第一稳压二极管ZD1的稳压值和第一三极管Q1的导通电压之和时，所述第一三极管Q1饱和导通。直流电压Vdc_in通过第二电阻R2和第三电阻R3组成的分压电路输出至第一开关管Q2的栅极。当第一开关管Q2的栅极和漏极之间的电压Vgs大于第一开关管Q2的栅极阈值电压Vgs(th)时，第一开关管Q2导通，电压输出端dc_out正常输出电压。电压输出端dc_out的延时打开时间由以下公式确定：T＝-ln((Vdc_in-Vw-Vbe)/Vdc_in)*R1*C1。因此，可以根据直流电压Vdc_in的电压值不同，选取第一稳压管ZD1的稳压参数和第一开关管Q2的耐压参数。同时，可以根据电路需要流过的电流大小，选取第一开关管Q2的电流参数。在本实施例中，所述第一开关管Q2的型号为AP9561GM；所述第一三极管Q1的型号为3DG3904M。

本实用新型实施例还提供了一种插座，其包括如上所述的插座供电电路100。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种插座供电电路，其特征在于，包括：

电压输入端，用于当插头插拔时连接或者断开外部直流电源；

电压输出端，用于为后端电路提供直流电源；

开关电路，连接在所述电压输入端和所述电压输出端之间，所述开关电路开启时，所述电压输入端和所述电压输出端之间形成电连接，述开关电路关闭时，所述电压输入端和所述电压输出端之间的电连接断开；

延时电路，连接在所述电压输入端和所述开关电路之间，用于延时控制所述开关电路开启，以延时导通所述电压输入端和所述电压输出端。

2.如权利要求1所述的插座供电电路，其特征在于，所述开关电路包括第一开关管，第二电阻和第三电阻，所述第一开关管的源极连接到所述电压输入端，所述第一开关管的漏极连接到所述电压输出端，所述第二电阻连接在第一三极管的集电极和所述第一开关管的栅极之间，所述第三电阻连接在所述电压输入端与所述第一开关管的栅极之间。

3.如权利要求2所述的插座供电电路，其特征在于，所述开关电路还包括第二电容，所述第二电容的一端连接到所述电压输出端，所述第二电容的另一端接地。

4.如权利要求3所述的插座供电电路，其特征在于，所述第二电容的电容值为0.1μF。

5.如权利要求2所述的插座供电电路，其特征在于，所述第二电阻和所述第三电阻的电阻值满足以下关系：Vgs(th)<Vdc_in*R3/(R2+R3)，其中，Vgs(th)为所述第一开关管的栅极阈值电压，Vdc_in为所述电压输入端所接收的直流电压，R2为所述第二电阻的电阻值，R3为所述第三电阻的电阻值。

6.如权利要求5所述的插座供电电路，其特征在于，所述第二电阻的电阻值为47KΩ，所述第三电阻的电阻值为100KΩ。

7.如权利要求1-6任意一项所述的插座供电电路，其特征在于，所述延时电路包括第一电阻，第一电容，第一稳压二极管以及第一三极管，所述第一电阻的一端连接到所述电压输入端，所述第一电阻的另一端通过所述第一电容接地，所述第一电阻和所述第一电容的连接端通过所述第一稳压二极管连接所述第一三极管的基极，所述第一稳压二极管的正极连接所述第一三极管的基极，所述第一稳压二极管的负极连接所述第一电阻和所述第一电容的连接端，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极连接到所述开关电路的控制端以控制所述开关电路的开启或者关闭。

8.如权利要求7所述的插座供电电路，其特征在于，所述第一电阻的电阻值和所述第一电容的电容值满足以下关系：T＝-ln((Vdc_in-Vw-Vbe)/Vdc_in)*R1*C1，其中，T为延时电路的延时时间，Vdc_in为所述电压输入端所接收的直流电压，Vw为所述第一稳压管的稳压值，Vbe为所述第一三极管的导通电压，R1为所述第一电阻的电阻值，C1为所述第一电容的电容值。

9.如权利要求8所述的插座供电电路，其特征在于，所述第一电阻的电阻值为10KΩ，所述第一电容的电容值为4.7μF，所述第一稳压管的稳压值为5.1V。

10.一种插座，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的插座供电电路。

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