CN216721171U - 一种软启动电路 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种软启动电路，包括：采样电阻，所述采样电阻用于采样以及限流主回路电流；第一MOS管，所述第一MOS管的栅极与MCU的使能脚电连接，用于接收MCU的使能信号，源极连接所述采样电阻后接地，且源极还与MCU的输入脚电连接，用于向MCU输出采样信号；第一电阻；第一三极管，所述第一MOS管的漏极连接所述第一电阻后连接所述第一三极管的基极，在所述第一MOS管的漏极与第一电阻之间设有负载接入点；所述第一三极管的发射极与所述负载接入点电连接，集电极与MCU的唤醒信号输入端电连接。本公开可有效降低电路成本和电路能耗，提高电路稳定性和MCU的响应速度，改善用户使用体验。

Description

一种软启动电路

技术领域

本公开涉及启动电路技术领域，具体涉及一种软启动电路。

背景技术

在电动车的电路结构中，存在软启动电路，软启动电路主要用于限制暂态电流，为降低能耗，软启动电路通常工作在待机状态下保持开启，直到电动车启动，或者需要使用更大的负载时，才会打开软启动电路中的主MOS管，使软启动电路的主回路启动。现有的软启动电路包括采样电阻、比较器或放大器、MCU和主MOS管，其主要原理为将采样电路连接负载电路，检测采样电阻两端的电压，当负载电路接入负载时，电路电流变小，采样电阻两端电压下降，电压信号通过比较器或放大器进行信号放大，然后输入到MCU中，MCU监测电压数值，当电压数值低于某一预设的阈值时，MCU向主MOS管输出使能信号使主MOS管导通，软启动电路启动运行，响应外部负载。

上述的软启动电路，由于需要设置比较器或放大器作为信号放大单元，且信号放大单元需持续运行，电路的待机能耗高，电路成本高，同时，由于比较器和放大器存在信号干扰问题，现有的软启动电路的稳定性也较差。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本公开目的在于提供一种软启动电路。本公开可有效降低电路成本和电路能耗，提高电路稳定性和MCU的响应速度，改善用户使用体验。

本公开所述的一种软启动电路，包括：

采样电阻，所述采样电阻用于采样以及限流主回路电流；

第一MOS管，所述第一MOS管的栅极与MCU的使能脚电连接，用于接收MCU的使能信号，源极连接所述采样电阻后接地，且源极还与MCU的输入脚电连接，用于向 MCU输出采样信号；

第一电阻；

第一三极管，所述第一MOS管的漏极连接所述第一电阻后连接所述第一三极管的基极，在所述第一MOS管的漏极与第一电阻之间设有负载接入点；所述第一三极管的发射极与所述负载接入点电连接，集电极与MCU的唤醒信号输入端电连接。

优选地，所述软启动电路还包括：

第二三极管，所述第一三极管的集电极连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管的基极通过第二电阻与发射极连接后共点接地，所述第二三极管的发射极与MCU 的唤醒信号输入端电连接。

优选地，所述软启动电路还包括：

电阻网，所述电阻网包括若干个呈网格结构连接的第二电阻，所述电阻网一端连接所述第一MOS管的漏极，另一端连接所述负载接入点。

优选地，所述软启动电路还包括：

第三三极管，所述第三三极管的基极接入在所述第一MOS管的漏极与第一电阻之间，集电极通过第三电阻与基极相连接，发射极通过第一电容与集电极相连接，发射极还依次连接第一二极管、第二电容和第三电容后，与所述采样电阻共点接地。

优选地，所述软启动电路还包括：

第四电阻；

第四电容，所述第四电容与所述第四电阻并接后，一端连接所述第一MOS管的栅极，另一端接入在所述第一MOS管的源极与所述采样电阻之间。

优选地，所述采样电阻的阻值为1Ω～1.2Ω。

本公开所述的一种软启动电路，其优点在于，本公开的软启动电路，通过在负载接入端与MCU之间设置第一电阻和第一三极管，当负载接入点外接负载时，负载接入点处的电压会瞬时升高，这会使与负载接入点串接的第一电阻的两端产生压降，第一电阻两端的电压信号变化会使第一三极管的集电极和发射极导通，第一三极管对电压信号进行放大，使MCU的唤醒信号输入端产生电压信号变化，MCU感应该电压信号变化而被唤醒。MCU唤醒后向第一MOS管(即主MOS管)的栅极输入使能信号，使第一 MOS管的源极和漏极导通，软启动电路启动运行，MCU采集采样电阻的电流信号，来响应接入的外部负载电流变化，同时对主电路的电路功率进行监测，防止电路出现超功率情况。本公开通过使用三极管作为信号放大元件来唤醒MCU，由于无需设置比较器或放大器来进行信号放大，简化了电路结构，有效降低了电路成本和电路能耗，有效避免了比较器和放大器信号存在的信号干扰问题，提高了软启动电路的稳定性，同时MCU唤醒响应速度快，可改善用户的使用体验。

附图说明

图1是本公开所述一种软启动电路的结构示意图。

附图标记说明：RSS1-采样电阻，MOS1-第一MOS管，Q1-第一三极管，Q2-第二三极管，Q3-第三三极管，R1-第一电阻，R2-第二电阻，R3-第三电阻，R4-第四电阻， C1-第一电容，C2-第二电容，C3-第三电容，C4-第四电容，CD-负载接入点。

具体实施方式

如图1所示，本公开所述的一种软启动电路，包括：

采样电阻RSS1，采样电阻RSS1用于采样电路电流，同时通过合理配置采样电阻RSS1的电阻值，使得采样电阻RSS1还可用于限流主回路电流，进而限制主回路发热功率。

第一MOS管MOS1，第一MOS管MOS1的栅极与MCU的使能脚电连接，用于接收MCU 的使能信号Prd En，MCU向第一MOS管MOS1输出使能信号Prd En时，使第一MOS 管MOS1通电工作。第一MOS管MOS1的源极连接采样电阻RSS1后接地，且源极还与 MCU的输入脚电连接，用于向MCU输出采样电阻RSS1的采样电流信号Prd CS+。

第一电阻R1；

第一三极管Q1，第一MOS管MOS1的漏极连接第一电阻R1后连接第一三极管Q1 的基极，在第一MOS管MOS1的漏极与第一电阻R1之间设有负载接入点CD，负载接入点CD用于接入外部负载；第一三极管Q1的发射极与负载接入点CD电连接，集电极与MCU的唤醒信号输入端Prd int电连接。

本公开的软启动电路，通过在负载接入端与MCU之间设置第一电阻R1和第一三极管Q1，当负载接入点CD外接负载时，负载接入点CD处的电压会瞬时升高，这会使与负载接入点CD串接的第一电阻R1的两端产生压降，第一电阻R1两端的电压信号变化会使第一三极管Q1的集电极和发射极导通，第一三极管Q1对电压信号进行放大，使MCU的唤醒信号输入端Prd int产生电压信号变化，MCU感应该电压信号变化而被唤醒。MCU唤醒后向第一MOS管MOS1(即主MOS管)的栅极输入使能信号Prd En，使第一MOS管MOS1的源极和漏极导通，软启动电路启动运行，MCU采集采样电阻RSS1 的电流信号Prd CS+，来响应接入的外部负载电流变化，同时对主电路的电路功率进行监测，防止电路出现超功率情况。本公开通过使用三极管作为信号放大元件来唤醒 MCU，由于无需设置比较器或放大器来进行信号放大，简化了电路结构，有效降低了电路成本和电路能耗，有效避免了比较器和放大器信号存在的信号干扰问题，提高了软启动电路的稳定性，同时MCU唤醒响应速度快，可改善用户的使用体验。

同时，本实施例的软启动电路不是采用单纯的检测电流，而是检测电流(电压) 信号突变，如此相对于单纯的检测电流更加合理，因为在持续小电流放电状态下，MCU 依然可以进入待机状态而无需一直检测电流。这一点尤其适用于带GPS定位的车辆，因为GPS模块的正常供电电流约为5mA～50mA，该电流值与MCU的唤醒阈值相当。

进一步的，本实施例中，所述软启动电路还包括：

第二三极管Q2，第一三极管Q1的集电极连接第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的基极通过第二电阻R2与发射极连接后共点接地，第二三极管Q2的发射极与 MCU的唤醒信号输入端Prd int，第二三极管Q2与第一三极管Q1构成二级放大结构，当第一电阻R1两端的电压信号发生时，使第一三极管Q1导通，进而使第二三极管 Q2的基极产生感应信号，使第二三极管Q2导通，使MCU的唤醒信号输入端Prd int 发生电压信号变换，MCU被唤醒。

上述的第一三极管Q1与第二三极管Q2构成二级放大结构，使得负载接入点CD 在接入外部负载后所产生的电压变化信号经过二级放大后输入到MCU的唤醒信号输入端Prdint，以充分放大该电压变化信号，使MCU唤醒稳定。

进一步的，本实施例中，所述软启动电路还包括：

电阻网，电阻网包括若干个呈网格结构连接的第二电阻R2，电阻网一端连接第一MOS管MOS1的漏极，另一端连接负载接入点CD，具体的，如图1所示，电阻网包括六个第二电阻R2，六个第二电阻R2两两一组共三组，每组的两个第二电阻R2串接，三组第二电阻R2构成三条并接的支路，且三条支路的两个第二电阻R2之间的一点共点连接，构成如上所述的网格结构。上述由六个第二电阻R2构成的电阻网，其阻值为采样电阻RSS1的50倍以上，本实施例中不采集采样电阻RSS1两端的电压，因为采样电阻RSS1的阻值相对较小，在主电路电流相等的情况下，采样电阻RSS1 两端的电压远小于电阻网两端的电压，因而本实施例中，通过设置上述电阻网，在进行主电路功率监测时，通过采集采样电阻RSS1的电流信号Prd CS+，在获取电阻网的两端电压，将电流信号Prd CS+与电阻网的两端电压的乘积作为主电路功率，以此对主电路功率进行监测，防止主电路出现超功率现象。通过设置电阻网，使得所采集的电压信号更强，对主电路功率的监测更加方便。

进一步的，本实施例中，所述软启动电路还包括：

第三三极管Q3，第三三极管的基极接入在第一MOS管MOS1的漏极与第一电阻R1 之间，集电极通过第三电阻R3与基极相连接，发射极通过第一电容C1与集电极相连接，发射极还依次连接第一二极管、第二电容C2和第三电容C3后，与采样电阻RSS1 共点接地。

当MUC向第一MOS管MOS1输出使能信号Prd En时，使第一MOS管MOS1和第三三极管Q3依次导通，进而使软启动电路运行，上述结构可使软启动电路运行稳定。

进一步的，本实施例中，所述软启动电路还包括：

第四电阻R4；

第四电容C4，第四电容C4与第四电阻R4并接后，一端连接第一MOS管MOS1的栅极，另一端接入在第一MOS管MOS1的源极与采样电阻RSS1之间。

第四电阻R4与第四电容C4构成RC滤波结构，可对输入信号进行滤波，抑制和防止输入信号干扰。

进一步的，本实施例中，采样电阻RSS1的阻值为1Ω～1.2Ω，当采样电阻RSS1 为上述阻值时，基于MCU参考电压3.3V，则主电路电流的电流分辨率可达0.8mA大小，在达到采样电流分辨率小于1mA的前提下，电流采样信号可直接输入到MCU中，无需设置其他电流放大单元，降低了电路成本和电路能耗，提高电路稳定性。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本公开权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种软启动电路，其特征在于，包括：

采样电阻，所述采样电阻用于采样以及限流主回路电流；

第一MOS管，所述第一MOS管的栅极与MCU的使能脚电连接，用于接收MCU的使能信号，源极连接所述采样电阻后接地，且源极还与MCU的输入脚电连接，用于向MCU输出采样信号；

第一电阻；

第一三极管，所述第一MOS管的漏极连接所述第一电阻后连接所述第一三极管的基极，在所述第一MOS管的漏极与第一电阻之间设有负载接入点；所述第一三极管的发射极与所述负载接入点电连接，集电极与MCU的唤醒信号输入端电连接。

2.根据权利要求1所述软启动电路，其特征在于，还包括：

第二三极管，所述第一三极管的集电极连接所述第二三极管的基极，所述第二三极管的基极通过第二电阻与发射极连接后共点接地，所述第二三极管的发射极与MCU的唤醒信号输入端电连接。

3.根据权利要求1所述软启动电路，其特征在于，还包括：

电阻网，所述电阻网包括若干个呈网格结构连接的第二电阻，所述电阻网一端连接所述第一MOS管的漏极，另一端连接所述负载接入点。

4.根据权利要求1所述软启动电路，其特征在于，还包括：

第三三极管，所述第三三极管的基极接入在所述第一MOS管的漏极与第一电阻之间，集电极通过第三电阻与基极相连接，发射极通过第一电容与集电极相连接，发射极还依次连接第一二极管、第二电容和第三电容后，与所述采样电阻共点接地。

5.根据权利要求1所述软启动电路，其特征在于，还包括：

第四电阻；

第四电容，所述第四电容与所述第四电阻并接后，一端连接所述第一MOS管的栅极，另一端接入在所述第一MOS管的源极与所述采样电阻之间。

6.根据权利要求1所述软启动电路，其特征在于，所述采样电阻的阻值为1Ω～1.2Ω。

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