CN217590600U

CN217590600U - 一种冲击电流抑制及防反接保护电路及电源

Info

Publication number: CN217590600U
Application number: CN202123393549.6U
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Mornsun Guangzhou Science and Technology Ltd
Current assignee: Mornsun Guangzhou Science and Technology Ltd
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2022-10-14
Anticipated expiration: 2031-12-30

Abstract

本实用新型公开一种冲击电流抑制及防反接保护电路及电源，所述的冲击电流抑制及防反接保护电路包括：防反接MOS管Q2、限流电阻R3、缓冲MOS管Q1、稳压电路、计时电路以及泄放电路；稳压电路，用于产生稳定的电压信号V1，控制所述的防反接MOS管Q2导通；计时电路，用于电源启机过程计时，并产生电压信号V2，控制所述的缓冲MOS管Q1导通；泄放电路，用于电源关机过程中关断电压信号V2，控制所述的缓冲MOS管Q1关闭；本实用新型既可限制宽输入电压范围电源启机时的最大输入电流，又能在电源连续开关机中限制冲击电流的大小，同时实现了电源具有防反接保护功能。

Description

一种冲击电流抑制及防反接保护电路及电源

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，特别涉及电源防反接保护和启机时输入电流的限制。

背景技术

随着现代电子技术向模块化，标准化发展，人们对电子设备的可靠性有了更高的要求，不仅要保证电子产品本身应用的可靠性，还要保证不会对其输入端和输出端的设备的可靠性有影响，从而保证整个系统的安全可靠。

在电子设备的供电系统中，由于存在大量的容性器件，在供电电源启机瞬间，电容相当于短路，电容充电时会在其供电母线上产生较大的冲击电流，该冲击电流过大时会损坏电子设备输入端的供电电源或触发供电电源过流保护，造成电子设备本身不能正常工作。

出于对电子产品设备本身及其前端供电电源的保护，通常会限制启机时电源输入电流的大小，常规方案为设置热敏电阻，待工作一段时间后，热敏电阻阻值下降，能减小热敏电阻的损耗，此方案在常规状态下能够较为有效地限制启机时输入电流的大小，但在电源热机后再启机及高温环境工作状态下作用微乎其微，达不到很好的限制启动电流的效果，而且热敏电阻即使在热机后依然存在较大的阻值，对电路有较大的损耗。

此外，很多标准对用电设备的输入端有反极性要求，目前较为广泛应用的防反接保护电路是在功率回路中串联功率二极管进行防反接保护，由于二极管的导通压降大，因此该防反接保护方案不适合应用于大电流用电设备。

申请号为CN212162803U的中国专利文献中为解决上述问题，采用如图1所示电路，在电源主回路上加入大功率的电阻R3，达到启机限制电流的功能，再使用电阻R1和电容C1组成的定时器,在计时时间结束后，通过MOS管Q1旁路掉大功率电阻R3，达到减小损耗的目的。

实用新型内容

本申请的发明人经过研究发现，上述图1的方案虽然既可以减小启动冲击电流的大小，又可以减小正常工作的损耗，但在输入电压范围较宽时，低压输入与高压输入下定时器的计时时间与电容C1的充电时间相互矛盾，难以同时兼容，同时因计时器未能及时复位，在频繁开关机状态下电路失效，无法抑制冲击电流。

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是，提供一种冲击电流抑制及防反接保护电路，应用于电源，既可限制宽输入电压范围电源启机时的最大输入电流，又能在电源连续开关机中限制冲击电流的大小，同时实现了电源具有防反接保护功能。

作为本实用新型的第一个方面，所提供的冲击电流抑制及防反接保护电路的技术方案如下：

一种冲击电流抑制及防反接保护电路，应用于电源，所述的冲击电流抑制及防反接保护电路包括：MOS管Q1、电阻R3、MOS管Q2、稳压电路、计时电路和泄放电路；

所述的MOS管Q1和所述的电阻R3并联后与所述的MOS管Q2串联组成两端子网络，所述的两端子网络用于连接在所述的电源的负输入端所在的线路中；

所述的稳压电路的正输入端用于连接所述的电源的正输入端，所述的稳压电路的负输入端连接所述的MOS管Q1和所述的MOS管Q2的连接点，所述的稳压电路的输出端同时连接所述的MOS管Q2控制端和所述的计时电路的正输入端，所述的稳压电路用于输出稳定的电压信号V1，驱动所述的MOS管Q2导通；

所述的计时电路的负输入端连接所述的MOS管Q1和所述的MOS管Q2的连接点，所述的计时电路的输出端连接所述的MOS管Q1的控制端，所述的计时电路中包括电容C1，所述的计时电路由所述的电压信号V1进行充电从而实现计时，并产生电压信号V2驱动所述的MOS管Q1导通；

所述的泄放电路的输入端连接所述的计时电路的输出端，所述的泄放电路的输出端连接所述的计时电路的输入端，用于在所述的电源关机时泄放所述的电容C1中的能量，从而关断所述的电压信号V2，控制所述的MOS管Q1关闭。

作为上述技术方案的等同替换，所述的稳压电路包括两个子稳压电路，各子稳压电路的正输入端连接在一起作为所述的稳压电路的正输入端，用于连接所述的电源的正输入端，各子稳压电路的负输入端连接在一起作为所述的稳压电路的负输入端，连接所述的MOS管Q1和所述的MOS管Q2的连接点，其中一个子稳压电路的输出端连接所述的MOS管Q2控制端、另一个子稳压电路的输出端连接所述的计时电路的正输入端；所述的一个子稳压电路用于输出一稳定的电压信号驱动所述的MOS管Q2导通；所述的另一个子稳压电路用于输出所述的电压信号V1，所述的计时电路由所述的电压信号V1进行充电从而实现计时，并产生所述的电压信号V2驱动所述的MOS管Q1导通。

作为所述的稳压电路的一种具体的实施方式，包括电阻R4和稳压二极管D1，所述的电阻R4的一端为所述的稳压电路的正输入端，所述的电阻R4的另一端连接所述的稳压二极管D1的负输出端，作为所述的稳压电路的输出端，所述的稳压二极管D1的正输出端为所述的稳压电路的负输入端。

作为所述的计时电路的一种具体的实施方式，还包括电阻R5和电阻R6，所述的电阻R5一端为所述的计时电路的正输入端，所述的电阻R5另一端同时连接所述的电阻R6一端和所述的电容C1一端作为所述的计时电路的输出端，所述的电阻R6另一端连接所述的电容C1另一端作为所述的计时电路的负输入端。

作为所述的泄放电路的一种具体的实施方式，包括二极管D3，所述的二极管D3的阳极为所述的泄放电路的输入端，所述的二极管D3的阴极为所述的泄放电路的输出端。

一种冲击电流抑制及防反接保护电路，应用于电源，所述的电源包括开关K1，用于控制所述的电源的启机和关机，所述的冲击电流抑制及防反接保护电路包括：MOS管Q1、电阻R3、MOS管Q2、稳压电路、计时电路和泄放电路；

所述的MOS管Q1和所述的电阻R3并联后与所述的MOS管Q2串联组成两端子网络，所述的两端子网络用于连接在所述的电源的负输入端所在的线路中；所述的稳压电路的正输入端用于连接所述的电源的正输入端，所述的稳压电路的负输入端连接所述的MOS管Q1和所述的MOS管Q2的连接点，所述的稳压电路的输出端同时连接所述的MOS管Q2控制端和所述的计时电路的正输入端；所述的计时电路的负输入端连接所述的MOS管Q1和所述的MOS管Q2的连接点，所述的计时电路的输出端连接所述的MOS管Q1的控制端；所述的泄放电路的输入端连接所述的计时电路的输出端，所述的泄放电路的输出端连接所述的计时电路的输入端；

所述的稳压电路包括电阻R4和稳压二极管D1，所述的电阻R4的一端为所述的稳压电路的正输入端，所述的电阻R4的另一端连接所述的稳压二极管D1的负输出端，作为所述的稳压电路的输出端，所述的稳压二极管D1的正输出端为所述的稳压电路的负输入端；

所述的计时电路包括电阻R5、电阻R6和电容C1，所述的电阻R5一端为所述的计时电路的正输入端，所述的电阻R5另一端同时连接所述的电阻R6一端和所述的电容C1一端作为所述的计时电路的输出端，所述的电阻R6另一端连接所述的电容C1另一端作为所述的计时电路的负输入端；

所述的泄放电路包括二极管D3，所述的二极管D3的阳极为所述的泄放电路的输入端，所述的二极管D3的阴极为所述的泄放电路的输出端。

进一步地，上述冲击电流抑制及防反接保护电路还包括电阻R7，所述的电阻R7连接于所述的稳压二极管D1的阴极与阳极之间。

所述的MOS管Q1和所述的电阻R3并联后与所述的MOS管Q2串联组成两端子网络，所述的两端子网络用于连接在所述的电源的负输入端所在的线路中；所述的稳压电路包括第一稳压电路和第二稳压电路，所述的第一稳压电路的正输入端和所述的第二稳压电路的正输入端连接在一起作为所述的稳压电路的正输入端，用于连接所述的电源的正输入端，所述的第一稳压电路的负输入端和所述的第二稳压电路的负输入端连接在一起作为所述的稳压电路的负输入端，连接所述的MOS管Q1和所述的MOS管Q2的连接点，所述的第一稳压电路的输出端连接所述的MOS管Q2控制端，所述的第二稳压电路的输出端连接所述的计时电路的正输入端；所述的计时电路的负输入端连接所述的MOS管Q1和所述的MOS管Q2的连接点，所述的计时电路的输出端连接所述的MOS管Q1的控制端；所述的泄放电路的输入端连接所述的计时电路的输出端，所述的泄放电路的输出端连接所述的计时电路的输入端；

所述的第一稳压电路包括电阻R4和稳压二极管D1，所述的电阻R4的一端为所述的第一稳压电路的正输入端，所述的电阻R4的另一端连接所述的稳压二极管D1的负输出端，作为所述的第一稳压电路的输出端，所述的稳压二极管D1的正输出端为所述的第一稳压电路的负输入端；

所述的第二稳压电路包括电阻R8和稳压二极管D4，所述的电阻R8的一端为所述的第二稳压电路的正输入端，所述的电阻R8的另一端连接所述的稳压二极管D4的负输出端，作为所述的第二稳压电路的输出端，所述的稳压二极管D4的正输出端为所述的第二稳压电路的负输入端；

进一步地，上述冲击电流抑制及防反接保护电路还包括电阻R7和电阻R9，所述的电阻R7连接于所述的稳压二极管D1的阴极与阳极之间，所述的电阻R9连接于所述的稳压二极管D4的阴极与阳极之间。

作为本实用新型的第一个方面，所提供的电源的技术方案如下：

一种电源，包括上述任一项所述的冲击电流抑制及防反接保护电路，所述的两端子网络连接在所述的电源的负输入端所在的线路中，所述的稳压电路的正输入端连接所述的电源的正输入端。

本实用新型的工作原理将结合具体的实施例进行详细分析，在此不赘述，本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型通过加入稳压电路，将电源的宽范围输入电压稳定为固定电压信号V1，将电压信号V1作为驱动信号提供至防反接MOS管Q2的控制端(即栅极)，驱动防反接MOS管Q2导通；同时将电压信号V1提供至计时电路，为计时电路中的电容C1提供稳定的充电电压值，确保在宽范围输入电压时，计时时间一致，从而保证电源在宽范围输入电压下启机瞬间，无论输入电压为低电压还是高电压，计时时间均相同，不会出现低压输入时启机延迟时间超长、高压输入时充电不完全导致瞬态电流尖峰过大的情况，达到宽输入电压范围抑制冲击电流的目的，实现既能抑制输入冲击电流，又能保证电源启动之前将MOS管Q1完全导通，降低电源正常工作时的功率损耗的目的，同时电源还具备防反接保护功能；

(2)本实用新型通过加入泄放电路，使计时电路在输入关断后对计时电路能量进行泄放，确保在频繁开关机状态下，计时电路都可正常工作，控制缓冲MOS管导通时序，达到抑制冲击电流目的。

附图说明

图1为中国专利CN202021227236.6电路原理图；

图2为本实用新型冲击电流抑制及防反接保护电路应用于电源的原理框图；

图3为本实用新型冲击电流抑制及防反接保护电路第一实施例应用于电源的原理图；

图4为本实用新型冲击电流抑制及防反接保护电路第二实施例应用于电源的原理图。

具体实施方式

为使得本实用新型技术方案更加清晰，以下结合附图对本实用新型实施例进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动，对本实用新型做出其它多种形式的修改、替换或变更，仍属于本实用新型的保护范围。

图2是本实用新型冲击电流抑制及防反接保护电路应用于电源的原理框图：

电源包括开关K1、电解电容C2和主功率转换单元，开关K1用于控制电源的启机和停机，电解电容C2用于储存能量，主功率转换单元用于将输入电压转换为用户所需要的输出电压，可以采用正激拓扑、反激拓扑、推挽拓扑，以及其它的电源电路拓扑；

冲击电流抑制及防反接保护电路包括：MOS管Q2、电阻R3、MOS管Q1、稳压电路100、计时电路200以及泄放电路300；

MOS管Q1和电阻R3并联后与MOS管Q2串联组成两端子网络，两端子网络用于连接在电源的负输入端所在的线路中；

MOS管Q2，用于防止电源接反向电压导致损坏；

电阻R3，用于限制电源启机过程中的冲击电流；

MOS管Q1，用于在电源稳态工作过程中将电阻R3旁路，从而降低降低电源稳态工作过程中的损耗；

稳压电路的正输入端用于连接电源的正输入端，稳压电路的负输入端连接MOS管Q1和MOS管Q2的连接点，稳压电路的输出端同时连接MOS管Q2控制端和计时电路的正输入端，稳压电路用于输出稳定的电压信号V1，驱动MOS管Q2导通；

计时电路的负输入端连接MOS管Q1和MOS管Q2的连接点，计时电路的输出端连接MOS管Q1的控制端，计时电路中包括电容C1，计时电路由电压信号V1进行充电从而实现计时，并产生电压信号V2驱动MOS管Q1导通；

泄放电路的输入端连接计时电路的输出端，泄放电路的输出端连接计时电路的输入端，用于在电源关机时泄放电容C1中的能量，从而关断电压信号V2，控制MOS管Q1关闭。

图2所示电源启机时，利用稳压电路100，将宽范围输入电压稳定为固定电压信号V1，将电压信号V1作为驱动信号提供至防反接MOS管Q2，驱动防反接MOS管Q2导通；同时将此电压提供至计时电路200，为计时电路中的电容C1提供稳定的充电电压值，确保在宽范围输入电压时，计时时间一致；电源关机时，通过泄放电路300对对计时电路200中电容C1储存的能量进行泄放，确保在频繁开关机状态下，计时电路都可正常工作，控制缓冲MOS管Q1导通；与现有技术相比，应用本实用新型的电源启动时可实现款输入电压范围充电时间一致，不会出现低压启机延迟时间超长、高压充电不完全导致瞬态电流尖峰过大的情况，同时增加的泄放电电路在电源关机后可加速对计时电路放电，从而在快速开关机时也可以实现输入电流冲击抑制，达到保护前后级电路的目的。

图2中的防反接MOS管Q2的驱动和计时电路的充电共用稳压电路，作为图2的一种等同替换，稳压电路包括两个子稳压电路，各子稳压电路的正输入端连接在一起作为稳压电路的正输入端，用于连接电源的正输入端，各子稳压电路的负输入端连接在一起作为稳压电路的负输入端，连接MOS管Q1和MOS管Q2的连接点，其中一个子稳压电路的输出端连接MOS管Q2控制端、另一个子稳压电路的输出端连接计时电路的正输入端；一个子稳压电路用于输出一稳定的电压信号驱动MOS管Q2导通；另一个子稳压电路输出电压信号V1，计时电路由电压信号V1进行充电从而实现计时，并产生电压信号V2驱动MOS管Q1导通。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

第一实施例

图3为本实用新型冲击电流抑制及防反接保护电路第一实施例应用于电源的原理图。

稳压电路包括：电阻R4和稳压二极管D1，电阻R4的一端为稳压电路的正输入端，电阻R4的另一端连接稳压二极管D1的负输出端，作为稳压电路的输出端，稳压二极管D1的正输出端为稳压电路的负输入端。

计时电路包括：电阻R5、电阻R6和电容C1，电阻R5一端为计时电路的正输入端，电阻R5另一端同时连接电阻R6一端和电容C1一端作为计时电路的输出端，电阻R6另一端连接电容C1另一端作为计时电路的负输入端。

泄放电路包括二极管D3，二极管D3的阳极为泄放电路的输入端，二极管D3的阴极为泄放电路的输出端。

该电路的具体工作过程描述如下：

①、当开关K1接通，电源的正输入端VIN+上电，通过电阻R4、稳压管D1，将输入电压稳定至电压信号V1，用于驱动防反接MOS管Q2导通；电源通过防反接MOS管Q2、缓冲电阻R3为后端电容C2充电，同时，通过电阻R5和电阻R6向电容C1充电，二极管D3反向截止，电容C1充电达到电压信号V2，缓冲MOS管Q1导通，开关电源正常工作，电阻R3被旁路，从而实现既抑制输入冲击电流，又能保证电源启动之前将MOS管Q1完全导通，降低电源正常工作时的功率损耗的目的，同时电源还具备防反接保护功能。

需要说明的是：电压信号V1的电压值为稳压管D1的稳压值，电压信号V2的电压值为缓冲MOS管Q2的导通门限。

②、当开关K1关断，后端电容C2电压快速降低，防反接MOS管Q2关断，电容C1通过二极管D3、电阻R4进行放电，需要说明的是，电阻R5阻值需要远大于电阻R4的阻值，使得电容C1放电速度远大于电容C1充电速度，当电容C1放电至小于电压信号V2(即MOS管Q2的导通门限)，缓冲MOS管Q2关断，确保在频繁开关机状态下，计时电路都可正常工作，控制缓冲MOS管导通时序，达到抑制冲击电流目的。

第二实施例

本实施例与实施例不同之处在于，实施例一的防反接MOS管Q2的驱动和计时电路的充电共用稳压电路，而本实施例的两者分开各自设计稳压电路，并且各自的稳压电路在其中的稳压二极管的阳极与阴极之间还连接一电阻，用于对电源电压Vin进行分压并对电压信号V1进行放电。

图4为本实用新型实施例冲击电流抑制及防反接保护电路第二实施例应用于电源的原理图，该电路较图3不同之处在于还包括另一路有电阻R8和稳压二极管D4组成的稳压电路400，且各稳压电路的在其中的稳压二极管D1和稳压二极管D4的阳极与阴极之间还分别连接了电阻R7和电阻R9，该实施例的工作原理与实施例一基本相同，区别在于MOS管Q2的驱动和计时电路的充电共用稳压电路，这里不做赘述；

以上仅是本实用新型优选的实施方式，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述具体实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体控制方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims

1.一种冲击电流抑制及防反接保护电路，应用于电源，其特征在于，所述的冲击电流抑制及防反接保护电路包括：MOS管Q1、电阻R3、MOS管Q2、稳压电路、计时电路和泄放电路；

2.根据权利要求1所述的冲击电流抑制及防反接保护电路，其特征在于：所述的稳压电路包括两个子稳压电路，各子稳压电路的正输入端连接在一起作为所述的稳压电路的正输入端，用于连接所述的电源的正输入端，各子稳压电路的负输入端连接在一起作为所述的稳压电路的负输入端，连接所述的MOS管Q1和所述的MOS管Q2的连接点，其中一个子稳压电路的输出端连接所述的MOS管Q2控制端、另一个子稳压电路的输出端连接所述的计时电路的正输入端；所述的一个子稳压电路用于输出一稳定的电压信号驱动所述的MOS管Q2导通；所述的另一个子稳压电路用于输出所述的电压信号V1，所述的计时电路由所述的电压信号V1进行充电从而实现计时，并产生所述的电压信号V2驱动所述的MOS管Q1导通。

3.根据权利要求1所述的冲击电流抑制及防反接保护电路，其特征在于：所述的稳压电路包括电阻R4和稳压二极管D1，所述的电阻R4的一端为所述的稳压电路的正输入端，所述的电阻R4的另一端连接所述的稳压二极管D1的负输出端，作为所述的稳压电路的输出端，所述的稳压二极管D1的正输出端为所述的稳压电路的负输入端。

4.根据权利要求1所述的冲击电流抑制及防反接保护电路，其特征在于：所述的计时电路还包括电阻R5、电阻R6和电容C1，所述的电阻R5一端为所述的计时电路的正输入端，所述的电阻R5另一端同时连接所述的电阻R6一端和所述的电容C1一端作为所述的计时电路的输出端，所述的电阻R6另一端连接所述的电容C1另一端作为所述的计时电路的负输入端。

5.根据权利要求1所述的冲击电流抑制及防反接保护电路，其特征在于：所述的泄放电路包括二极管D3，所述的二极管D3的阳极为所述的泄放电路的输入端，所述的二极管D3的阴极为所述的泄放电路的输出端。

6.一种冲击电流抑制及防反接保护电路，应用于电源，所述的电源包括开关K1，用于控制所述的电源的启机和关机，其特征在于，所述的冲击电流抑制及防反接保护电路包括：MOS管Q1、电阻R3、MOS管Q2、稳压电路、计时电路和泄放电路；

7.根据权利要求6所述的冲击电流抑制及防反接保护电路，其特征在于，还包括电阻R7，所述的电阻R7连接于所述的稳压二极管D1的阴极与阳极之间。

8.一种冲击电流抑制及防反接保护电路，应用于电源，所述的电源包括开关K1，用于控制所述的电源的启机和关机，其特征在于，所述的冲击电流抑制及防反接保护电路包括：MOS管Q1、电阻R3、MOS管Q2、稳压电路、计时电路和泄放电路；

所述的第二稳压电路包括电阻R8和稳压二极管D4，所述的电阻R8的一端为所述的第二稳压电路的正输入端，所述的电阻R8的另一端连接所述的稳压二极管D4的负输出端，作为所述的第二稳压电路的输出端，所述的稳压二极管D4 的正输出端为所述的第二稳压电路的负输入端；

9.根据权利要求8所述的冲击电流抑制及防反接保护电路，其特征在于，还包括电阻R7和电阻R9，所述的电阻R7连接于所述的稳压二极管D1的阴极与阳极之间，所述的电阻R9连接于所述的稳压二极管D4的阴极与阳极之间。

10.一种电源，其特征在于：包括权利要求1至9任一项所述的冲击电流抑制及防反接保护电路，所述的两端子网络连接在所述的电源的负输入端所在的线路中，所述的稳压电路的正输入端连接所述的电源的正输入端。