CN218387257U - 电压回弹抑制电路及电源电路供电系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电压回弹抑制电路及电源电路供电系统，该电压回弹抑制电路应用于供电电路，供电电路包括输入端、滤波电路、电压变换电路模块和输出端，电压回弹抑制电路包括第一开关三极管、第一二极管、第一电阻、第一限流电阻和第一电容；第一二极管的负极、第一限流电阻的第一端和和第一电容的第一端分别与输入端连接；第一二极管的正极分别与第一开关三极管的基极和第一电阻的第一端连接；第一电阻的第二端分别与第一开关三极管的发射极、电压变换电路模块的第二端和输出端连接；第一电容的第二端、所述第一限流电阻的第二端和第一开关三极管的集电极接地，可以抑制电压回弹现象。

Description

电压回弹抑制电路及电源电路供电系统

技术领域

本申请涉及电池能源技术领域，尤其涉及一种电压回弹抑制电路及电源电路供电系统。

背景技术

任何电子产品及电路系统都离不开电源供电，电源电路供电系统为整个电路系统提供电能，作为电路系统运行的保证。

相关技术中，电源电路供电系统通常包括输入端、滤波电路、电压变换电路模块及输出端，在电路系统运行过程中，输入电压Vin先经过滤波电路滤波，再经过电压变换电路模块降压后输出电压Vout，输出电压Vout用于为负载供电，其中，Vin和Vout均为直流电压。

然而，现有技术中的电源电路供电系统会出现电压回弹现象，当Vout电压回弹到一定幅值时，会导致后端负载重新上电工作一段时间之后断电，电路系统稳定性差，影响用户体验。

实用新型内容

本申请提供一种电压回弹抑制电路及电源电路供电系统，以解决现有技术中的电源电路供电系统会出现电压回弹现象，当Vout电压回弹到一定幅值时，会导致后端负载重新上电工作一段时间之后断电，电路系统稳定性差，影响用户体验的问题。

第一方面，本申请提供一种电压回弹抑制电路，应用于供电电路，所述供电电路包括输入端、滤波电路、电压变换电路模块和输出端，所述电压回弹抑制电路包括第一开关三极管、第一二极管、第一电阻、第一限流电阻和第一电容；

所述第一二极管的负极、第一限流电阻的第一端和所述第一电容的第一端分别与所述输入端连接；

所述第一二极管的正极分别与所述第一开关三极管的基极B和所述第一电阻的第一端连接；

所述第一电阻的第二端分别与所述第一开关三极管的发射极E、所述电压变换电路模块的第二端和所述输出端连接；

所述第一电容的第二端、第一限流电阻的第二端和所述第一开关三极管的集电极C接地。

这里，本申请提供了一种应用于供电电路的电压回弹抑制电路，可以通过第一开关三极管、第一二极管、第一电阻和第一电容实现对供电电路回弹电压的抑制，第一限流电阻，可以为限制流过第一开关三极管基极的电流。当供电电路的输入电压正常供电时，第一二极管、第一电阻和第一电容在输入电压不为0的情况下，可以控制第一开关三极管不导通，第一开关三极管不工作，供电电路正常工作，当供电电路的输入电压为0供电电路产生电压回弹现象时，第一开关三极管导通，可通过第一开关三极管实现电压的快速泄放，回弹电压被抑制在一个较低的电压值，不会导致供电电路的负载开启，提高了电路系统的稳定性，提高了用户体验性。

第二方面，本申请提供一种电源电路供电系统，包括供电电路，以及如第一方面所述电压回弹抑制电路。

本申请提供的电压回弹抑制电路及电源电路供电系统，该电压回弹抑制电路应用于在输入电压为0后出现电压回弹现象的供电电路，可以通过第一开关三极管、第一二极管、第一电阻和第一电容实现对供电电路回弹电压的抑制，当供电电路的输入电压正常供电时，第一二极管、第一电阻和第一电容在输入电压不为0的情况下，可以控制第一开关三极管不导通，第一开关三极管不工作，供电电路正常工作，当供电电路的输入电压为0供电电路产生电压回弹现象时，第一开关三极管导通，可通过第一开关三极管实现电压的快速泄放，回弹电压被抑制在一个较低的电压值，不会导致供电电路的负载开启，提高了电路系统的稳定性，提高了用户体验性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种供电电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种电压回弹抑制电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种电压回弹抑制电路的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的再一种电压回弹抑制电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在以上描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1所示，图1为现有技术提供的一种供电电路的结构示意图，如图1所示，该供电电路包括输入端100、滤波电路101、电压变换电路模块102、输出端103，供电电路中还包括第二电容C2和负载104，供电电路的具体结构如图1所示。

其中，输入端100可向电路输入输入电压Vin，Vin可以为直流输入电压。

其中，输入电压Vin经滤波电路后可以有效降低电压纹波，使电压波形变得平滑。

其中，电压变换电路模块102可以为降压式变换(buck)电路、升压降压式变换(buck-boost)电路或者其他可实现降压的拓扑电路。电压变换电路模块102可以将直流输入电压Vin降压后输出低压直流电Vout，Vout电压小于Vin电压；只有当Vin电压大于设定的Vout电压时，电压变换电路模块102才会正常工作输出电压Vout，否则电压变换电路模块102不工作，Vout电压为0V，示范性的，假设某一电路的欠压保护点为5V，则电压变换电路模块102设定的Vout电压为5V，那么只有输入至电压变换电路模块102的Vin电压大于5V时，电压变换电路模块102才导通开始工作，例如，若输入至电压变换电路模块102的Vin电压为20V，则电压变换电路模块102工作，可以输出5V的Vout电压，若输入至电压变换电路模块102的Vin电压为4V，电压变换电路模块102不工作，Vout电压为0V。

其中，负载104包括阻性负载、容性负载或感性负载。

上述供电电路在输入电压Vin掉电后，当输出电压Vout后端负载为感性负载时或者电压变换电路模块102的印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)走线太差导致磁通量变化太大时，常常会引起输出电压Vout出现回弹的现象。当Vout电压回弹到一定幅值时，会导致后端负载重新上电工作一段极短时间然后又断电，尤其是当后端负载为蜂鸣器、发光二极管(light-emitting diode，LED)等设备时，这种异常电压回弹现象会体现的非常明显，因为这段短暂的电压回弹会造成蜂鸣器异常响一下或者LED灯异常闪烁一下，电路系统稳定性差，影响用户体验。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提出一种电压回弹抑制电路，可以通过第一开关三极管、第一二极管、第一电阻和第一电容实现对供电电路回弹电压的抑制，当供电电路的输入电压为0供电电路产生电压回弹现象时，第一开关三极管导通，可通过第一开关三极管实现电压的快速泄放，回弹电压被抑制在一个较低的电压值，不会导致供电电路的负载开启，提高了电路系统的稳定性，提高了用户体验性。

下面以几个实施例为例对本申请的技术方案进行描述，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图2为本申请实施例提供的一种电压回弹抑制电路的结构示意图，其中，上述电压回弹抑制电路应用于如图1所示的供电电路。可以理解的是，图1仅是示意性的供电电路，本申请实施例中的电压回弹抑制电路可应用于存在电压回弹现象的其他供电电路，在图1的基础上，电压回弹抑制电路包括第一开关三极管Q1、第一二极管D1、第一电阻R1、第一限流电阻R2和第一电容C1。

第一二极管D1的负极、第一限流电阻R2的第一端和第一电容C1的第一端分别与输入端连接；第一二极管D1的正极分别与第一开关三极管Q1的基极和第一电阻R1的第一端连接；第一电阻R1的第二端分别与第一开关三极管Q1的发射极、电压变换电路模块的第二端和输出端连接；第一电容C1的第二端、第一限流电阻R2的第二端和第一开关三极管Q1的集电极接地。

其中，第一限流电阻R2的第一端用于连接第一开关三极管Q1的基极，限制流过第一开关三极管Q1的基极的电流，第一限流电阻R2的第二端接地。

在一种可能的实现方式中，第一开关三极管也可以通过绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)、金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET，MOS)或者其他可控开关器件代替。

在一种可能的实现方式中，第一开关三极管为PNP型三极管。

上述电压回弹抑制电路在实现过程中，可以通过输入电压Vin控制第一开关三极管的通断，当输入电压Vin正常供电时，Q1关断，输入电压Vin断开停止供电后，若输出电压Vout出现电压回弹，当回弹电压大于第一二极管D1的管压降加上Q1的基极-发射极之间的管压降时，第一开关三极管Q1导通，回弹电压通过Q1快速泄放，回弹电压被抑制在一个较低的电压值，不会导致后端负载再次开启。

这里，本申请实施例提供了一种应用于供电电路的电压回弹抑制电路，可以通过第一开关三极管、第一二极管、第一电阻和第一电容实现对供电电路回弹电压的抑制，当供电电路的输入电压正常供电时，第一二极管、第一电阻和第一电容在输入电压不为0的情况下，可以控制第一开关三极管不导通，第一开关三极管不工作，供电电路正常工作，当供电电路的输入电压为0供电电路产生电压回弹现象时，第一开关三极管导通，可通过第一开关三极管实现电压的快速泄放，回弹电压被抑制在一个较低的电压值，不会导致供电电路的负载开启，提高了电路系统的稳定性，提高了用户体验性。

在一种可能的实现方式中，本申请实施例还提供了一种可以降低功耗的电压回弹抑制电路，相应的，图3为本申请实施例提供的再一种电压回弹抑制电路的结构示意图，如图3所示，在图2的基础上，本申请实施例提供的电压回弹抑制电路还包括输入电压转换模块401。

输入电压转换模块401的第一端与输入端100连接，输入电压转换模块401的第二端分别与第一二极管D1的负极和第一电容C1的第一端连接。

输入电压转换模块401用于接收输入端100的输入电压，将输入电压Vin转换至开关控制电压VCC，并根据开关控制电压控制第一开关三极管Q1的通断，其中，开关控制电压小于输入电压。

其中，输入电压转换模块的第一端为该模块的电压输入端，输入电压转换模块的第二端为该模块的电压输出端。

其中，R2充当输入电压转换模块的负载，防止输入电压电压漂高从而导致过高的损耗。

这里，本申请实施例中的电压回弹抑制电路还包括一电压转换模块，电压转换模块用于连接供电电路的输入端和第一开关三极管的输入端，电压回弹抑制电路可以将输入端的输入电压进行降压，从而有效减小电路系统的功耗。

在一种可能的实现方式中，输入电压转换模块包括电压输入模块和稳压模块；电压输入模块的第一端与输入端连接，电压输入模块的第二端与稳压模块连接；稳压模块的第二端分别与第一二极管的负极和第一电容的第一端连接；电压输入模块用于接收输入端的输入电压，将输入电压转换至第一控制电压；稳压模块用于限制第一控制电压的大小，输出开关控制电压。

其中，电压输入模块的第一端为该模块的电压输入端，电压输入模块的第二端为该模块的电压输出端。

其中，稳压模块的第一端为该模块的电压输入端，稳压模块的第二端为该模块的电压输出端。

本申请实施例提供的输入电压转换模块包括电压输入模块和稳压模块，电压输入模块可用于给第一电容充电，生成第一控制电压，稳压模块用于限制第一控制电压的大小，从而得到稳定且功耗低的开关控制电压，一方面降低了功耗，一方面精准控制了第一开关三极管的通断，可以准确实现回弹电压的抑制。

在一种可能的实现方式中，电压回弹抑制电路还包括第三限流电阻；第三限流电阻的第一端与电压输入模块的第二端连接，第三限流电阻的第二端与稳压模块的第一端连接。

其中，第三限流电阻可以电压输入模块中的器件，例如降低电压输入模块中开关三极管的基极电流，降低器件的损坏，提高了电路系统的寿命，降低了成本。

在一种可能的实现方式中，稳压模块包括三端可调分流基准电压源、第二电阻和第三电阻；三端可调分流基准电压源的阴极与第三限流电阻的第二端连接，三端可调分流基准电压源的阳极接地；三端可调分流基准电压源的参考端分别与第二电阻的第一端和第三电阻的第一端连接；第二电阻的第二端与电压输入模块连接；第三电阻的第二端接地。

可选地，三端可调分流基准电压源可以用其它可实现稳压功能的电路或器件代替。

这里，本申请实施例通过三端可调分流基准电压源以及第二电阻和第三电阻组成的分压电阻实现稳压，通过三端可调分流基准电压源的动态调节，保证开关控制电压稳定在预设范围内，降低了电路系统的损耗，提高了电源电路供电系统的稳定性。

在一种可能的实现方式中，电压输入模块包括第二开关三极管、第四电阻和第二二极管；第二开关三极管的集电极与第二限流电阻的第二端连接，第二开关三极管的发射极分别与第二二极管的正极、第二电阻的第二端、第一电容的第一端、第一限流电阻的第一端和第一二极管的负极连接，第二开关三极管的基极分别与第三限流电阻的第一端、第二二极管的负极和第四电阻的第一端连接；第四电阻的第二端与输入端连接。

在一种可能的实现方式中，第二开关三极管为NPN三极管。

本申请实施例通过第二开关三极管给第一电容充电，并通过稳压模块的调节得到稳定的开关控制电压，准确实现对供电电路回弹电压的抑制，提高了用户体验。

图4为本申请实施例提供的又一种电压回弹抑制电路的结构示意图，在图3的基础上，电压回弹抑制电路还包括第二限流电阻R3和第三限流电阻R4，输入电压转换模块401具体包括电压输入模块4011和稳压模块4012。

稳压模块4012具体包括三端可调分流基准电压源U1、第二电阻R5和第三电阻R6。

电压输入模块4011具体包括第二开关三极管Q2、第四电阻R7和第二二极管D2。

三端可调分流基准电压源U1的阴极与第三限流电阻R4的第二端连接，三端可调分流基准电压源U1的阳极接地；三端可调分流基准电压源U1的参考端分别与第二电阻R5的第一端和第三电阻R6的第一端连接；第二电阻R5的第二端与电压输入模块4011连接；第三电阻R6的第二端接地。

第二开关三极管Q2的集电极C与第二限流电阻R3的第二端连接，第二开关三极管Q2的发射极E分别与第二二极管D2的正极、第二电阻R5的第二端、第一电容C1的第一端、第一限流电阻R2的第一端和第一二极管D1的负极连接，第二开关三极管Q2的基极B分别与第三限流电阻R4的第一端、第二二极管D2的负极和第四电阻R7的第一端连接；第四电阻R7的第二端与输入端100连接。

在具体的实现过程中，当输入电压Vin正常供电时，输入电压Vin通过第二限流电阻R3和第二开关三极管Q2给第一电容C1充电，开关控制电压VCC建立；VCC通过的第二电阻R5、第三电阻R6分压后与U1的参考端(R极)进行比较，若U1的参考端电压固定为2.5V(这里的数值仅为示意性的，在具体的实现过程中，可以根据实际情况确定)，当VCC电压经电阻分压后的电压大于U1的参考端电压2.5V时，U1导通，U1的阴极(K)与阳极(A)之间的电流增加，因此第四电阻R7上的电流、电压也增加，所以经过第四电阻R7分压后，第三限流电阻R4上的电压降低；设R4上电压为VR4，则此时VCC电压等于VR4减去三极管Q2的基极与发射极之间的管压降0.65V，即：

VCC＝VR4-0.65V

当VCC电压经电阻分压后的电压小于U1的参考端电压2.5V时，U1不导通，U1的阴极(K)与阳极(A)之间无电流流过，第四电阻R7上的电流、电压也减小，因此第三限流电阻R4上的电压升高，VCC也升高。

经过U1不断的动态调节后，最终VCC电压稳定在一个设定值，稳定时VCC的电压为：

从上式可知，通过调节R5、R6的电阻值，可以设置VCC的电压。

设计VCC的目的：1、当Vin电压正常工作时，Q1不能导通，所以需要设计一个VCC电压加在第一二极管D1的阴极，使Q1的基极无法形成电流回路，从而关断Q1；2、如果将Vin直接接在D1的阴极，当Vin较大时，Vin会在第一限流电阻R2上产生很大的功耗，因此为了减小第一限流电阻R2上的功耗，将Vin降压成VCC后，可以使加在R6上的电压减小，功耗降低；3、VCC为了防止正常工作时Q1导通，因此VCC电压无需设计太高，只需略高于输出电压Vout即可。

在具体的实现过程中，输入电压断开后：Vin电压下降到0V，电压变换电路模块进入欠压状态不工作，输出电压Vout逐渐下降到0V；同时，Vin也不再给VCC提供能量，由于C1电容很小，因此VCC能通过电阻R5、R6、R2快速放电至0V。

在具体的实现过程中，若输出电压回弹：在输出电压Vout出现电压回弹时，当回弹电压大于第一二极管D1的管压降(以0.65V为例，可以理解的是，在具体的实现过程中可以根据具体情况确定)加上Q1的基极-发射极之间的管压降(以0.65V为例，可以理解的是，在具体的实现过程中可以根据具体情况确定)时，即回弹电压大于1.3V时，第一开关三极管Q1导通，回弹电压通过Q1快速泄放，回弹电压被抑制在一个较低的电压值，不会导致后端负载再次开启。

本申请实施例还提供一种电源电路供电系统，包括供电电路，以及电压回弹抑制电路。

其中，本实施例中的电压回弹抑制电路与上述任一实施例提供的电压回弹抑制电路的结构相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照上述实施例的描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电压回弹抑制电路，其特征在于，应用于供电电路，所述供电电路包括输入端、滤波电路、电压变换电路模块和输出端，所述电压回弹抑制电路包括第一开关三极管、第一二极管、第一电阻、第一限流电阻和第一电容；

所述第一二极管的负极、所述第一限流电阻的第一端和所述第一电容的第一端分别与所述输入端连接；

所述第一二极管的正极分别与所述第一开关三极管的基极和所述第一电阻的第一端连接；

所述第一电阻的第二端分别与所述第一开关三极管的发射极、所述电压变换电路模块的第二端和所述输出端连接；

所述第一电容的第二端、所述第一限流电阻的第二端和所述第一开关三极管的集电极接地。

2.根据权利要求1所述的电压回弹抑制电路，其特征在于，所述第一开关三极管为PNP型三极管。

3.根据权利要求1或2所述的电压回弹抑制电路，其特征在于，还包括输入电压转换模块；

所述输入电压转换模块的第一端与所述输入端连接，所述输入电压转换模块的第二端分别与所述第一二极管的负极和所述第一电容的第一端连接；

所述输入电压转换模块用于接收所述输入端的输入电压，将所述输入电压转换至开关控制电压，并根据所述开关控制电压控制所述第一开关三极管的通断，其中，所述开关控制电压小于或等于所述输入电压。

4.根据权利要求3所述的电压回弹抑制电路，其特征在于，所述输入电压转换模块包括电压输入模块和稳压模块；

所述电压输入模块的第一端与所述输入端连接，所述电压输入模块的第二端与所述稳压模块连接；

所述稳压模块的第二端分别与所述第一二极管的负极和所述第一电容的第一端连接；

所述电压输入模块用于接收所述输入端的输入电压，将所述输入电压转换至第一控制电压；

所述稳压模块用于限制所述第一控制电压的大小，输出开关控制电压。

5.根据权利要求4所述的电压回弹抑制电路，其特征在于，还包括第二限流电阻；

所述第二限流电阻的第一端与所述输入端连接，所述第二限流电阻的第二端与所述电压输入模块连接。

6.根据权利要求5所述的电压回弹抑制电路，其特征在于，还包括第三限流电阻；

所述第三限流电阻的第一端与所述电压输入模块的第二端连接，所述第三限流电阻的第二端与所述稳压模块的第一端连接。

7.根据权利要求6所述的电压回弹抑制电路，其特征在于，所述稳压模块包括三端可调分流基准电压源、第二电阻和第三电阻；

所述三端可调分流基准电压源的阴极与所述第三限流电阻的第二端连接，所述三端可调分流基准电压源的阳极接地；所述三端可调分流基准电压源的参考端分别与所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端连接；

所述第二电阻的第二端与所述电压输入模块连接；

所述第三电阻的第二端接地。

8.根据权利要求7所述的电压回弹抑制电路，其特征在于，所述电压输入模块包括第二开关三极管、第四电阻和第二二极管；

所述第二开关三极管的集电极与所述第二限流电阻的第二端连接，所述第二开关三极管的发射极分别与所述第二二极管的正极、所述第二电阻的第二端、所述第一电容的第一端、所述第一限流电阻的第一端和所述第一二极管的负极连接，所述第二开关三极管的基极分别与所述第三限流电阻的第一端、所述第二二极管的负极和所述第四电阻的第一端连接；

所述第四电阻的第二端与所述输入端连接。

9.根据权利要求8所述的电压回弹抑制电路，其特征在于，所述第二开关三极管为NPN三极管。

10.一种电源电路供电系统，包括供电电路，以及如权利要求1至9任一项所述的电压回弹抑制电路。

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