CN216290671U - 缓启动电路及供电模块 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电路技术领域，公开了一种缓启动电路及供电模块，缓启动电路包括：第一分压单元，输入端与第一电源接口连接，用于对第一电源接口进行分压；充放电单元，充放电单元的第一端与第一电源接口连接，充放电单元的第二端与第一分压单元的输出端连接，用于充放电；第一开关单元，第一开关单元的控制端与充放电单元的第二端连接，第一开关单元的第一端与第一电源接口连接，用于在第一分压单元和充放电单元的作用下导通或者断开；电阻单元，电阻单元的第一端与第一电源接口连接，电阻单元的第二端分别与第一开关单元的第二端和缓启动电路的后级电路连接，用于在第一开关单元断开时，使第一电源接口对后级电路充电。本申请减少浪涌电流。

Description

缓启动电路及供电模块

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种缓启动电路及供电模块。

背景技术

消费级电子产品通常具备USB接口供电功能，电子产品中的USB供电模块通过二极管将USB电源与主板进行隔离，直接使用USB电源的输出电压(5V)或者压降后电压(3.3V)到对主板进行供电。

当电子产品包含比较多的负载电容，USB上电的瞬间需要比较大的电流来充电容，此时若采用计算机的USB接口对电子产品进行供电，电子产品产生的浪涌电流会引起计算机的USB接口触发保护，只能通过重启计算机才能使其恢复正常。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种缓启动电路及供电模块，减少上电时的浪涌电流，避免电源接口由于浪涌电流而启动过流保护。

根据本申请实施例的一方面，提供了一种缓启动电路，所述电路包括：

第一分压单元，所述第一分压单元的输入端与第一电源接口连接，用于对所述第一电源接口进行分压；

充放电单元，所述充放电单元的第一端与所述第一电源接口连接，所述充放电单元的第二端与所述第一分压单元的输出端连接，用于充放电；

第一开关单元，所述第一开关单元的控制端与所述充放电单元的第二端连接，所述第一开关单元的第一端与所述第一电源接口连接，用于在所述第一分压单元和所述充放电单元的作用下导通或者断开；

电阻单元，所述电阻单元的第一端与所述第一电源接口连接，所述电阻单元的第二端分别与所述第一开关单元的第二端和所述缓启动电路的后级电路连接，用于在所述第一开关单元断开时，使所述第一电源接口对所述后级电路充电。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述第一分压单元包括：

第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一电源接口连接，所述第一电阻的第二端与所述充放电单元的第二端连接；

第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二电阻的第二端接地。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述充放电单元包括：

第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一电源接口连接，所述第一电容的第二端与所述第一分压单元的输出端连接。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述第一开关单元包括：

第一MOS管，所述第一MOS管的栅极与所述充放电单元的第二端连接，所述第一MOS管的源极与所述第一电源接口连接，所述第一MOS管的漏极与所述电阻单元的第二端连接。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述第一电源接口为USB接口。

根据本申请实施例的第二方面，提供了一种供电模块，所述供电模块包括上述的缓启动电路；所述供电模块还包括：

第一负载电容，所述第一负载电容的第一端与所述电阻单元的第二端连接，所述第一负载电容的第二端接地，用于在所述第一开关单元断开时，通过所述第一电源接口充电，在所述第一开关单元导通时，用于对所述第一电源接口进行滤波；

电压转换电路，与所述第一负载电容的第一端连接，用于对滤波后的第一电源接口进行电压转换。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述供电模块还包括：

第二分压单元，所述第二分压单元的输入端与第二电源连接，用于对所述第二电源分压；

第二开关单元，所述第二开关单元的控制端与所述第二分压单元的输出端连接，所述第二开关单元的第一端与所述电阻单元的第二端连接，所述第二开关单元的第二端与所述第一负载电容的第一端连接，用于在所述第二电源上电时断开，以使所述第二电源为所述供电模块的后级电路供电。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述供电模块还包括：

二极管，所述二极管的阴极与所述第二开关单元的第一端连接，所述二极管的阳极与所述第二开关单元的第二端连接，用于防倒灌。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述第二开关单元包括：

第二MOS管，所述第二MOS管的栅极与所述第二分压单元的输出端连接，所述第二MOS管的源极与所述第一负载电容的第一端连接，所述第二MOS管的漏极与所述电阻单元的第二端连接。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述第二MOS管为P型MOS管。

本申请实施例通过控制缓启动电路中开关单元的导通和断开时间，为负载电容提供充分的充电时间，减少浪涌电流。

应当理解的是，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，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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获得其他的附图。

图1是根据一实施例示出的一种缓启动电路的结构示意图。

图2是根据一实施例示出的一种第一分压单元的结构示意图。

图3是根据一实施例示出的另一种缓启动电路的结构示意图。

图4是根据一实施例示出的一种供电模块的结构示意图。

图5是根据一实施例示出的另一种供电模块的结构示意图。

图6是根据一实施例示出的另一种供电模块的结构示意图。

图7是根据一实施例示出的又一种供电模块的结构示意图。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

图1是根据一实施例示出的一种缓启动电路的结构示意图，如图1所示，该电路至少包括第一分压单元110、充放电单元120、第一开关单元130以及电阻单元140。

第一分压单元110，第一分压单元110的输入端与第一电源接口连接，用于对第一电源接口进行分压。

第一电源接口为缓启动电路的后级电路供电，第一分压单元110对第一电源接口的输出电压进行分压，分压后的输出电压作为控制第一开关单元130的控制电压。

充放电单元120，充放电单元120的第一端与第一电源接口连接，充放电单元120的第二端与第一分压单元110的输出端连接，用于充放电。

第一开关单元130，第一开关单元130的控制端与充放电单元120的第二端连接，第一开关单元130的第一端与第一电源接口连接，用于在第一分压单元110和充放电单元120的作用下导通或者断开。

电阻单元140，电阻单元140的第一端与第一电源接口连接，电阻单元的第二端分别与第一开关单元的第二端和缓启动电路的后级电路连接，用于在第一开关单元断开时，使第一电源接口对后级电路充电。

缓启动电路的后级电路包括负载电容。在缓启动电路上电后，由于充放电单元120的存在，第一开关单元130控制端和第一端之间的电压差不满足导通条件，第一开关单元130不能立即导通，第一电源接口经电阻单元140向缓启动电路的后级电路中负载电容充电。当后级电路中负载电容充电到一定程度后，第一开关单元130才导通，第一电源接口处的浪涌电流减少。

需要说明的是，从第一电源接口上电到，第一开关单元130导通的时间间隔越长，后级负载电容充电的时间也就越长，浪涌电流也就越小。在实际应用中，可以通过调节充放电单元120和第一分压单元110的参数，调节第一开关单元130从断开到导通的时间间隔。

在具体实施中，第一电源接口可以为USB接口，缓启动电路的后级电路通过USB接口供电。由于USB接口的输出电流是有限的，当USB接口处的浪涌电流过大，会触发保护功能，如果消费类电子产品连接与计算机的USB接口进行连接充电，那么计算机会因接口触发保护而显示错误告警，只有通过重启电脑才能解决，而缓启动电路可以减少USB接口连接后的浪涌电流，避免计算机显示错误告警。

本申请实施例通过控制缓启动电路中开关单元的开启和闭合时间，为后级电路中的负载电容提供充分的充电时间，减少浪涌电流。

图2是根据一实施例示出的一种第一分压单元的结构示意图，如图2所示，第一分压单元包括：

第一电阻R1，第一电阻R1的第一端与第一电源接口连接，第一电阻R1的第二端与充放电单元的第二端连接；

第二电阻R2，第二电阻R2的第一端与第一电阻R1的第二端连接，第二电阻R2的第二端接地。

第一分压单元可以采用电阻分压的方式实现，第一电阻R1的第一端作为第一分压单元的输入端，第二电阻R2的第一端作为第一分压单元的输出端，第二电阻R2的第一端的电压作为第一开关单元的控制电压。在实际应用中，可以通过调节充放电单元和第二电阻R2的参数，调节第一开关单元从断开到导通的时间间隔。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，充放电单元包括：

第一电容，第一电容的第一端与第一电源接口连接，第一电容的第二端与第一分压单元的输出端连接。

第一电容跨接与第一开关单元的控制端和第一端，由于第一电容的存在，第一开关单元不能在缓启动电路上电后立即导通。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，第一开关单元包括：

第一MOS管，第一MOS管的栅极与充放电单元的第二端连接，第一MOS管的源极与第一电源接口连接，第一MOS管的漏极与电阻单元的第二端连接。

在具体实施例中，第一MOS管可以采用P型MOS管，当P型MOS管的源极和栅极之间的电压差大于预设阈值时，P型MOS管导通。

图3是根据一实施例示出的另一种缓启动电路的结构示意图，如图3所示，缓启动电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、P型MOS管Q1以及第三电阻R3。

第一电阻R1和第二电阻R2与USB接口串联，第一电容C1与第一电阻R1并联，且其两端跨接于P型MOS管Q1的源极和栅极，第三电阻R3跨接于P型MOS管Q1的源极和漏极。

在缓启动电路上电后，由于第一电容C1的存在，P型MOS管Q1源极和栅极之间的电压差不满足导通条件，P型MOS管Q1不能立即打开，第一电源接口经第三电阻R3向缓启动电路的后级电路中负载电容充电。当后级电路中负载电容充电到一定程度后，P型MOS管Q1才打开，此时第三电阻R3被短路，电流经P型MOS管Q1为后级电路供电，第一电源接口处的浪涌电流减少。

图4是根据一实施例示出的一种供电模块的结构示意图，如图4所示，供电模块包括上述的缓启动电路410、第一负载电容420以及电压转换电路430。

第一负载电容420，第一负载电容420的第一端与电阻单元的第二端连接，第一负载电容420的第二端接地，用于在第一开关单元断开时，通过第一电源接口充电，在第一开关单元导通时，用于对第一电源接口进行滤波。

在具体实施中，第一负载电容420可以由多个电解电容和普通电容并联组成。

电压转换电路430，与第一负载电容的第一端连接，用于对滤波后的第一电源接口进行电压转换。

在具体实施中，电压转换电路430可以采用ETA1652/ETA1653等类型的稳压器。ETA1652/ETA1653是一种宽输入范围和高频率DC-DC降压开关稳压器，ETA1652/ETA1653采用SOT563封装，能够提供高达2A/3A的输出电流。采用COT控制模式，相比PWM控制模式，动态响应显着提升。内置OVP功能保护电路，防止输入电压浪涌。

图5是根据一实施例示出的另一种供电模块的结构示意图，如图5所示，供电模块在图4的基础上，还包括：

第二分压单元540，第二分压单元540的输入端与第二电源连接，用于对第二电源分压。

在具体实施中，第二分压单元540可以采用电阻分压的方式。

第二开关单元550，第二开关单元550的控制端与第二分压单元540的输出端连接，第二开关单元550的第一端与电阻单元514的第二端连接，第二开关单元550的第二端与第一负载电容520的第一端连接，用于在第二电源上电时断开，以使第二电源为供电模块的后级电路供电时不会反灌给USB接口。

用户可以切换第一电源接口或者第二电源为供电模块提供电源，例如第一电源接口为USB接口，第二电源为12V直流电源，用户可以切换供电方式。当采用第二电源供电，第二开关单元550的控制端和第一端之间的电压不满足导通条件，第二开关单元520断开，使得第二电源为后级电路供电的时候12V的电源不会反灌到USB接口。

图6是根据一实施例示出的另一种供电模块的结构示意图，如图6所示，供电模块在图5的基础上，还包括：

二极管D1，二极管D1的阴极与第二开关单元650的第一端连接，二极管的阳极与第二开关单元650的第二端连接，用于防倒灌。

需要说明的是，第二开关单元可以包括：

第二MOS管Q2，第二MOS管的栅极与第二分压单元640的输出端连接，第二MOS管Q2的源极与第一负载电容620的第一端连接，第二MOS管Q2的漏极与电阻单元614的第二端连接。

在具体实施中，第二MOS管Q2可以采用P型MOS管，当P型MOS管的源极和栅极之间的电压差大于预设阈值时，P型MOS管导通。

图7是根据一实施例示出的又一种供电模块的结构示意图，如图6所示，供电模块中第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、P型MOS管Q1以及第三电阻R3组成缓启动电路，缓启动电路与USB接口连接；第四电阻R4、第五电阻R5组成分压电路对12V电源进行分压；P型MOS管Q2，二极管D1；并联的第二电解电容C2、第三电容C3以及第四电容C4组成负载电容电路；ETA1653稳压器，用于对USB电源或者12V电源的进行电压变换和稳压器的外围电路。

其中，稳压器输入侧外围电路包括：

第六电阻R6，串接于稳压器的输入VIN端口和使能EN端口，用于对USB电源或者12V电源分压，并将分压后电源的输入稳压器的EN端口，以使能稳压器；第五电容C5，一端连接EN端口，另一端接地，用于对EN端口电压进行滤波。

稳压器输出侧外围电路包括：

第七电阻R7，第一端与稳压器的自升压BST端口连接；第六电容C6，第一端与第七电阻R7的第二端连接，第二端与稳压器的开关控制SW端口连接，用于驱动稳压器内部MOS管；第七电容C7与第八电阻R8串联于第六电容C6的第一端和稳压器GND端口；第一电感L1，第一端作为电压输出端口与第六电容C6的第一端连接，用于与第七电阻R7共同调节稳压器输出电压；第八电容C8，第一端与第一电感L1的第二端连接，第二端与稳压器的输出电压反馈FB端口连接，用于调节稳压器BST端口与FB端口之间的电流；第九电阻R9、第十电阻R10以及第十一电阻R11串联于第一电感L1的第一端和稳压器接地GND端口，用于调节稳压器BST端口与FB端口之前的电流；

第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11以及第十二电容C12并联于第一电感L1的第一端和稳压器GND端口，用于对第一电感L1的输出电压进行滤波；第十二电阻R12和发光二极管D2串联于第一电感L1的第一端和稳压器GND端口，用于指示稳压器的工作状态；第十三电容C13跨接于稳压器的FB端口和GND端口，用于对FB端口电压进行滤波。

本申请实施例可以切换USB接口或者12V电压作为电源输入端，并且在使用USB接口供电时，USB接口上电后，P型MOS管Q1不能立即导通，USB输出电流通过第三电阻R3给负载电容充电，当充电到一定的程度之后P型MOS管Q1才打开，减少浪涌电流。

以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种缓启动电路，其特征在于，所述电路包括：

第一分压单元，所述第一分压单元的输入端与第一电源接口连接，用于对所述第一电源接口进行分压；

充放电单元，所述充放电单元的第一端与所述第一电源接口连接，所述充放电单元的第二端与所述第一分压单元的输出端连接，用于充放电；

第一开关单元，所述第一开关单元的控制端与所述充放电单元的第二端连接，所述第一开关单元的第一端与所述第一电源接口连接，用于在所述第一分压单元和所述充放电单元的作用下导通或者断开；

电阻单元，所述电阻单元的第一端与所述第一电源接口连接，所述电阻单元的第二端分别与所述第一开关单元的第二端和所述缓启动电路的后级电路连接，用于在所述第一开关单元断开时，使所述第一电源接口对所述后级电路充电。

2.如权利要求1所述的缓启动电路，其特征在于，所述第一分压单元包括：

第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一电源接口连接，所述第一电阻的第二端与所述充放电单元的第二端连接；

第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二电阻的第二端接地。

3.如权利要求1所述的缓启动电路，其特征在于，所述充放电单元包括：

第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一电源接口连接，所述第一电容的第二端与所述第一分压单元的输出端连接。

4.如权利要求1所述的缓启动电路，其特征在于，所述第一开关单元包括：

第一MOS管，所述第一MOS管的栅极与所述充放电单元的第二端连接，所述第一MOS管的源极与所述第一电源接口连接，所述第一MOS管的漏极与所述电阻单元的第二端连接。

5.如权利要求1所述的缓启动电路，其特征在于，所述第一电源接口为USB接口。

6.一种供电模块，其特征在于，所述供电模块包括权利要求1-5任一项所述的缓启动电路；所述供电模块还包括：

第一负载电容，所述第一负载电容的第一端与所述电阻单元的第二端连接，所述第一负载电容的第二端接地，用于在所述第一开关单元断开时，通过所述第一电源接口充电，在所述第一开关单元导通时，用于对所述第一电源接口进行滤波；

电压转换电路，与所述第一负载电容的第一端连接，用于对滤波后的第一电源接口进行电压转换。

7.如权利要求6所述的供电模块，其特征在于，所述供电模块还包括：

第二分压单元，所述第二分压单元的输入端与第二电源连接，用于对所述第二电源分压；

第二开关单元，所述第二开关单元的控制端与所述第二分压单元的输出端连接，所述第二开关单元的第一端与所述电阻单元的第二端连接，所述第二开关单元的第二端与所述第一负载电容的第一端连接，用于在所述第二电源上电时断开，以使所述第二电源为所述供电模块的后级电路供电。

8.如权利要求7所述的供电模块，其特征在于，所述供电模块还包括：

二极管，所述二极管的阴极与所述第二开关单元的第一端连接，所述二极管的阳极与所述第二开关单元的第二端连接，用于防倒灌。

9.如权利要求7所述的供电模块，其特征在于，所述第二开关单元包括：

第二MOS管，所述第二MOS管的栅极与所述第二分压单元的输出端连接，所述第二MOS管的源极与所述第一负载电容的第一端连接，所述第二MOS管的漏极与所述电阻单元的第二端连接。

10.如权利要求9所述的供电模块，其特征在于，所述第二MOS管为P型MOS管。

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