CN218387259U - 可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路，涉及冲击电流抑制电路，包括：检测电路，用于检测输入电压；开关电路，包括第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路；第一开关电路与检测电路和第二开关电路连接，用于根据所述输入电压控制第一开关电路的通断，根据第一开关电路的通断控制第二开关电路的通断；所述第三开关电路包括第一电容C1和场效应管Q3，所述第三开关电路与第二开关电路连接，所述第三开关电路用于在第二开关电路截止时，第一电容C1充电，在第二开关电路导通时，第一电容C1泄电，根据第一电容C1两端的电压导通场效应管Q3；充电电路，包括功率电阻R7，所述场效应管Q3和功率电阻R7并联。

Description

可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路

技术领域

本实用新型涉及冲击电流抑制电路，具体涉及可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路。

背景技术

在直流供电电源开机瞬间，后级线间电容相当于短路，电容充电时会在其供电母线上产生较大的冲击电流，该冲击电流过大会损坏前级电路器件，或触发前级电源过流保护，造成同源的其他电子设备不能正常工作，故而需要对该冲击电流进行抑制。

目前通常利用MOS管并联功率电阻的方式抑制冲击电流，该冲击电流的抑制方法电路简单，应用广泛，但在高压直流电源应用时，快速重复开关机试验会导致MOS管损坏；其原因是高压直流电源关机时，输入电压下降到一定值后，后级负载断开，MOS管栅极电容的电压并未泄放干净，短时间再次开机时，MOS管仍保持在导通状态，造成瞬间冲击电流过大，将MOS管损坏。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是抑制直流电源开机瞬间的冲击电流，目的在于提供可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路，解决高压直流电源关机时，输入电压下降到一定值后，后级负载断开，线间电容与MOS管栅极电容的电压并未泄放干净，短时间再次开机时，MOS管仍保持在导通状态或者在线间电容尚未充满电时就导通，造成瞬间冲击电流过大，损坏MOS管的问题，实现在输入电压下降到设定值时，迅速将MOS管栅极电容两端电压泄放，保证再次开机时MOS管可以延时导通，冲击电流得到可靠抑制。

本实用新型通过下述技术方案实现：

可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路，包括:

检测电路，用于检测输入电压；

开关电路，所述开关电路包括第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路；

所述第一开关电路与检测电路连接，所述第一开关电路与第二开关电路连接，用于根据所述输入电压控制第一开关电路的通断，根据第一开关电路的通断控制第二开关电路的通断；

所述第三开关电路包括第一电容C1和场效应管Q3，所述第三开关电路与第二开关电路连接，所述第三开关电路用于在第二开关电路截止时，第一电容C1充电，在第二开关电路导通时，第一电容C1泄电，根据第一电容C1两端的电压导通场效应管Q3；

充电电路，包括功率电阻R7，所述场效应管Q3和功率电阻R7并联。

正常开机时：当上述输入电压未达到第一开关电路的导通电压时，第一开关电路处于断开状态，第二开关电路处于导通状态，第一电容C1未被充电，第一电容C1两端的电压为0，因第一电容C1两端的电压小于场效应管Q3的导通电压，该场效应管Q3不能被导通，电源通过功率电阻R7为充电电路充电；

当上述输入电压上升至第一开关电路的导通电压时，第一开关电路被导通，同时断开第二开关电路，对第一电容C1充电，第一电容C1两端的电压等于场效应管Q3的导通电压时，该场效应管Q3被导通，同时功率电阻R7被旁路，电源通过场效应管Q3为充电电路充电；

关机或掉电时：上述输入电压变为0，小于第一开关电路的导通电压，第一开关电路被断开，同时第二开关电路被导通，第一电容C1两端的电压迅速被泄放为0，因第一电容C1两端的电压小于场效应管Q3的导通电压，该场效应管Q3被断开；

再开机时该场效应管Q3处于断开状态，避免了开机瞬间产生的冲击电流过大，损坏场效应管Q3的问题，使该抑制电路处于正常工作状态，保证再次开机时场效应管Q3可以延时导通，冲击电流得到可靠抑制。

进一步的，上述检测电路包括依次串联的第一稳压管D1、第一电阻R1和第二电阻R2；上述第一稳压管D1的阴极连接正线。

上述串联的第一稳压管D1、第一电阻R1和第二电阻R2用于检测输入电压，第一电阻R1和第二电阻R2限制流经第一稳压管D1的电流，用于保护第一稳压管D1。

进一步的，上述第一开关电路包括第一三极管Q1；

上述第一三极管Q1的基极与连接第一电阻R1和第二电阻R2的导线连接，上述第一三极管Q1的发射极与负线连接。

若连接上述第一电阻R1和第二电阻R2的导线上的电压小于第一三极管Q1的基极导通电压，则第一三极管Q1不被导通；

若连接上述第一电阻R1和第二电阻R2的导线上的电压大于或等于第一三极管Q1的基极导通电压，则第一三极管Q1被导通。

进一步的，所述第一开关电路还包括第二稳压管D2，所述第二稳压管D2的阴极与第一三极管Q1的集电极连接，所述第二稳压管D2的阳极与第一三极管Q1的发射极连接。

上述第一三极管Q1断开时，将第二稳压管D2的阴极电压钳位至高电位，上述第一三极管Q1闭合时，将第二稳压管D2的阴极电压钳位至低电位。

进一步的，上述第一开关电路还包括连接于第一三极管Q1集电极的第三电阻R3；

上述第三电阻R3用于限流，当第一三极管Q1的集电极和发射极被导通时，该条线路上电源的正负线之间连接有第三电阻R3，避免电源短路，烧毁第一三极管Q1。

进一步的，上述第二开关电路包括第二三极管Q2和第六电阻R6，所述第六电阻R6一端与第二三极管Q2的基极连接，另一端与第二稳压管D2的阴极连接，所述第二三极管Q2的发射极与第二稳压管D2的阳极连接。

上述第二稳压管D2的阴极电压被拉至高电位时，第二三极管Q2被导通；上述第二稳压管D2的阴极电压被拉低至低电位时，第二三极管Q2被断开。

通过第一三极管Q1的开断状态钳位第二稳压管D2的阴极电压，再根据钳位电压的高低电平控制第二三极管Q2的开断，实现第一电容C1的充放电。

进一步的，上述第三开关电路还包括与第一电容C1串联的第四电阻R4，上述第一电容C1还并联有第三稳压管D3，上述第三稳压管D3的阴极与连接第一电容C1和第四电阻R4的导线连接。

在上述第一开关电路被导通时，第二开关电路断开，第一电容C1被充电，第三稳压管D3钳位第一电容C1两端的电压，避免第一电容C1的电压超过场效应管Q3可承受的最大电压，用于保护场效应管Q3。

进一步的，由所述第一电容C1和第四电阻R4串联的电路两端分别连接有正线和负线，上述第二三极管Q2的集电极与连接第一电容C1和第四电阻R4的导线连接，上述第二三极管Q2的发射极与第三稳压管D3的阳极连接。

在上述第一开关电路被导通时，第二开关电路处于断开状态，第一电容C1被充电，通过第三稳压管D3钳位第一电容C1两端的电压，用于保护场效应管Q3；

在上述第一开关电路被断开时，第二开关电路处于导通状态，上述第一电容C1两端短路，迅速将第一电容C1的电压拉低，进而断开场效应管Q3；

在上述第二开关电路被导通时，上述第二三极管Q2的集电极与第四电阻R4连接，避免电源短路，烧毁第二三极管Q2。

进一步的，上述第三开关电路还包括第五电阻R5，上述第五电阻R5与场效应管Q3的栅极连接，上述功率电阻R7的两端分别连接场效应管Q3的源极和漏极；上述第五电阻R5与第一电容C1并联。

上述第五电阻R5与第一电容C1并联，电压相同，第一电容C1两端的电压作为场效应管Q3的栅极输入电压（即第五电阻R5的电压作为场效应管Q3的栅极输入电压），当第一电容C1两端的电压达到场效应管Q3栅极的导通电压时，场效应管Q3被导通，功率电阻R7被旁路，电源以极低的损耗向充电电路供电。

进一步的，上述充电电路还包括第二电容C2；上述第二电容C2的两端分别与场效应管Q3的漏极、正线连接。

上述场效应管Q3未被导通时，电源通过功率电阻R7为第二电容C2充电，冲击电流被精准抑制，冲击电流峰值为输入电压/功率电阻R7。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

正常开机时：当上述输入电压未达到第一开关电路的导通电压时，第一开关电路处于断开状态，第二开关电路处于导通状态，第一电容C1未被充电，第一电容C1两端的电压为0，因第一电容C1两端的电压小于场效应管Q3的导通电压，该场效应管Q3不能被导通，电源通过功率电阻R7为充电电路充电；

当上述输入电压上升至第一开关电路的导通电压时，第一开关电路被导通，同时断开第二开关电路，对第一电容C1充电，该第一电容C1两端的电压等于场效应管Q3的导通电压时，该场效应管Q3被导通，同时功率电阻R7被旁路，电源通过场效应管Q3为充电电路充电；

关机或掉电时：上述输入电压变为0，小于第一开关电路的导通电压，第一开关电路被断开，同时第二开关电路被导通，第一电容C1两端的电压迅速被泄放为0，因第一电容C1两端的电压小于场效应管Q3的导通电压，该场效应管Q3被断开；

再开机时该场效应管Q3处于断开状态，避免了开机瞬间产生过大的冲击电流，使该抑制电路处于最初的工作状态，保证再次开机时场效应管Q3可以延时导通，冲击电流得到可靠抑制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为实施例1提供的电路连接框图；

图2为实施例2提供的电路图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-检测电路，2-第一开关电路，3-第二开关电路，4-第三开关电路，5-充电电路。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

在低压直流电源和高压直流电源场景均可以应用，可精确抑制开机冲击电流，可在输入电压掉电至设定值时将MOS管栅极电容放电，保证再次开机时冲击电流抑制电路的正常工作，提高了可靠性。

实施例1

本实施例1提供可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路，如图1所示，包括:

检测电路1，用于检测输入电压；

开关电路，所述开关电路包括第一开关电路2、第二开关电路3和第三开关电路4；

所述第一开关电路2与检测电路1连接，所述第一开关电路2与第二开关电路3连接，用于根据所述输入电压控制第一开关电路2的通断，根据第一开关电路2的通断控制第二开关电路3的通断；

所述第三开关电路4包括第一电容C1和场效应管Q3，所述第三开关电路4与第二开关电路3连接，所述第三开关电路4用于在第二开关电路截止时，第一电容C1充电，在第二开关电路3导通时，第一电容C1泄电，根据第一电容C1两端的电压导通场效应管Q3；

充电电路5，包括功率电阻R7，所述场效应管Q3和功率电阻R7并联。

正常开机时：当上述输入电压未达到第一开关电路2的导通电压时，第一开关电路2处于断开状态，第二开关电路3处于导通状态，第一电容C1未被充电，第一电容C1两端的电压为0，因第一电容C1两端的电压小于场效应管Q3的导通电压，该场效应管Q3不能被导通，电源通过功率电阻R7为充电电路5充电；

当上述输入电压上升至第一开关电路2的导通电压时，第一开关电路2被导通，同时断开第二开关电路3，对第一电容C1充电，第一电容C1两端的电压等于场效应管Q3的导通电压时，该场效应管Q3被导通，同时功率电阻R7被旁路，电源通过场效应管Q3为充电电路5充电；

关机或掉电时：上述输入电压变为0，小于第一开关电路2的导通电压，第一开关电路2被断开，同时第二开关电路3被导通，第一电容C1两端的电压迅速被泄放为0，因第一电容C1两端的电压小于场效应管Q3的导通电压，该场效应管Q3被断开；

再开机时该场效应管Q3处于断开状态，避免了开机瞬间产生的冲击电流过大，损坏场效应管Q3的问题，使该抑制电路处于正常工作状态，保证再次开机时场效应管Q3可以延时导通，冲击电流得到可靠抑制。

实施例2

如图2所示，上述检测电路1包括依次串联的第一稳压管D1、第一电阻R1和第二电阻R2；上述第一稳压管D1的阴极连接正线。

上述串联的第一稳压管D1、第一电阻R1和第二电阻R2用于检测输入电压，第一电阻R1和第二电阻R2限制流经第一稳压管D1的电流，用于保护第一稳压管D1。

具体的实施例，上述第一开关电路2包括第一三极管Q1和第三电阻R3；

上述第三电阻R3一端与第一三极管Q1的集电极连接，另一端与正线连接，上述第一三极管Q1的基极与连接第一电阻R1和第二电阻R2的导线连接，上述第一三极管Q1的发射极与负线连接。

若连接上述第一电阻R1和第二电阻R2的导线上的电压小于第一三极管Q1的基极导通电压，则第一三极管Q1不被导通；

若连接上述第一电阻R1和第二电阻R2的导线上的电压大于或等于第一三极管Q1的基极导通电压，则第一三极管Q1被导通。

具体的实施例，所述第一开关电路2还包括第二稳压管D2，所述第二稳压管D2的阴极与第一三极管Q1的集电极连接，所述第二稳压管D2的阳极与第一三极管Q1的发射极连接。

上述第一三极管Q1断开时，将第二稳压管D2的阴极电压钳位至高电位，上述第一三极管Q1闭合时，将第二稳压管D2的阴极电压钳位至低电位。

上述第三电阻R3用于限流，当第一三极管Q1的集电极和发射极被导通时，该条线路上电源的正负线之间连接有第三电阻R3，避免电源短路，烧毁第一三极管Q1。

具体的实施例，上述第二开关电路3包括第二三极管Q2和第六电阻R6，所述第六电阻R6一端与第二三极管Q2的基极连接，另一端与第二稳压管D2的阴极连接，所述第二三极管Q2的发射极与第二稳压管D2的阳极连接。上述第二稳压管D2的阴极电压被拉至高电位时，第二三极管Q2被导通；上述第二稳压管D2的阴极电压被拉低至低电位时，第二三极管Q2被断开；

通过第一三极管Q1的开断状态钳位第二稳压管D2的阴极电压，再根据钳位电压的高低电平控制第二三极管Q2的开断，实现第一电容C1的充放电。

具体的实施例，上述第三开关电路4还包括与第一电容C1串联的第四电阻R4，上述第一电容C1还并联有第三稳压管D3，上述第三稳压管D3的阴极与连接第一电容C1和第四电阻R4的导线连接。

在上述第一开关电路2被导通时，第二开关电路3断开，第一电容C1被充电，第三稳压管D3钳位第一电容C1两端的电压，避免第一电容C1两端的电压超过场效应管Q3可承受的最大电压，用于保护场效应管Q3。

具体的实施例，由所述第一电容C1和第四电阻R4串联的电路两端分别连接有正线和负线，上述第二三极管Q2的集电极与连接第一电容C1和第四电阻R4的导线连接，上述第二三极管Q2的发射极与第三稳压管D3的阳极连接。

在上述第一开关电路2被导通时，第二开关电路3处于断开状态，第一电容C1被充电，通过第三稳压管D3钳位第一电容C1两端的电压，用于保护场效应管Q3；

在上述第一开关电路2被断开时，第二开关电路3处于导通状态，上述第一电容C1两端短路，迅速将第一电容C1两端的电压拉低，进而断开场效应管Q3；

在上述第二开关电路3被导通时，上述第二三极管Q2的集电极与第四电阻R4连接，避免电源短路，烧毁第二三极管Q2。

具体的实施例，上述第三开关电路4还包括第五电阻R5，上述第五电阻R5与场效应管Q3的栅极连接，上述功率电阻R7的两端分别连接场效应管Q3的源极和漏极；上述第五电阻R5与第一电容C1并联。

上述第五电阻R5与第一电容C1并联，电压相同，第一电容C1两端的电压作为场效应管Q3的栅极输入电压（即第五电阻R5的电压作为场效应管Q3的栅极输入电压），当第一电容C1两端的电压达到场效应管Q3栅极的导通电压时，场效应管Q3被导通，功率电阻R7被旁路，电源以极低的损耗向充电电路5供电。

具体的实施例，上述充电电路5还包括第二电容C2；上述第二电容C2的两端分别与场效应管Q3的漏极、正线连接。

上述场效应管Q3未被导通时，电源通过功率电阻R7为第二电容C2充电，冲击电流被精准抑制，冲击电流峰值为输入电压/功率电阻R7。

具体的实施例，上述第二三极管Q2的基极连接有第六电阻R6，上述第二电阻R2还并联有第三电容C3，上述第三电容C3用于吸收输入电压中的尖峰电压或噪声电压，避免出现误操作。

工作原理：

正常上电：当输入电压未达到第一稳压管D1的击穿电压时，第一三极管Q1关断，第二稳压管D2的阴极电压被钳位为高电位，第二三极管Q2被导通，第一电容C1两端的电压为0，场效应管Q3未被导通，电源通过功率电阻R7为第二电容C2充电；

输入电压上升至第一稳压管D1的击穿电压，开始有电流流经第一电阻R1和第二电阻R2，第二电阻R2两端的电压上升，但第二电阻R2两端的电压在未达到第一三极管Q1基极的导通电压0.7V时，第一三极管Q1仍不被导通，第二稳压管D2的阴极电压为高电位，第二三极管Q2处于导通状态，第一电容C1两端的电压为0，场效应管Q3未被导通，电源通过功率电阻R7为第二电容C2充电，充电时间常数为R7*C2。

输入电压继续上升，上述第一电阻R1和第二电阻R2将输入电压与第一稳压管D1的钳位电压的差值进行分压，分压后第二电阻R2两端的电压达到第一三极管Q1基极的导通电压0.7V时，第一三极管Q1被导通，第二稳压管D2的阴极电压被拉走低电位，第二三极管Q2被关断，第一电容C1开始充电，充电时间常数为R4*C1，当第一电容C1两端的电压达到场效应管Q3栅极的导通电压时，场效应管Q3被导通，功率电阻R7被旁路，电源以极低的损耗向第二电容C2充电；

关机或掉电：输入电压变为0，不论第一稳压管D1是否被击穿，当第二电阻R2两端的电压低于第一三极管Q1基极的导通电压时，第一三极管Q1被断开，第二稳压管D2的阴极电压重新被钳位至高电位，第二三极管Q2被导通，第一电容C1两端的电压被泄放至0，使场效应管Q3断开，再次开机时，重复上述正常上电的步骤。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路，其特征在于，包括:

检测电路（1），用于检测输入电压；

开关电路，所述开关电路包括第一开关电路（2）、第二开关电路（3）和第三开关电路（4）；

所述第一开关电路（2）与检测电路（1）连接，所述第一开关电路（2）与第二开关电路（3）连接，用于根据所述输入电压控制第一开关电路（2）的通断，根据第一开关电路（2）的通断控制第二开关电路（3）的通断；

所述第三开关电路（4）包括第一电容C1和场效应管Q3，所述第三开关电路（4）与第二开关电路（3）连接，所述第三开关电路（4）用于在第二开关电路（3）截止时，第一电容C1充电，在第二开关电路（3）导通时，第一电容C1泄电，根据第一电容C1两端的电压导通场效应管Q3；

充电电路（5），包括功率电阻R7，所述场效应管Q3和功率电阻R7并联。

2.根据权利要求1所述的可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路，其特征在于，所述检测电路（1）包括依次串联的第一稳压管D1、第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一稳压管D1的阴极连接正线。

3.根据权利要求2所述的可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路，其特征在于，所述第一开关电路（2）包括第一三极管Q1；所述第一三极管Q1的基极与连接第一电阻R1和第二电阻R2的导线连接。

4.根据权利要求3所述的可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路，其特征在于，所述第一开关电路（2）还包括第二稳压管D2，所述第二稳压管D2的阴极与第一三极管Q1的集电极连接，所述第二稳压管D2的阳极与第一三极管Q1的发射极连接。

5.根据权利要求3所述的可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路，其特征在于，所述第一开关电路（2）还包括连接于第一三极管Q1集电极的第三电阻R3。

6.根据权利要求4所述的可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路，其特征在于，所述第二开关电路（3）包括第二三极管Q2和第六电阻R6，所述第六电阻R6一端与第二三极管Q2的基极连接，另一端与第二稳压管D2的阴极连接，所述第二三极管Q2的发射极与第二稳压管D2的阳极连接。

7.根据权利要求6所述的可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路，其特征在于，所述第三开关电路（4）还包括与第一电容C1串联的第四电阻R4，所述第一电容C1还并联有第三稳压管D3，所述第三稳压管D3的阴极与连接第一电容C1和第四电阻R4的导线连接。

8.根据权利要求7所述的可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路，其特征在于，由所述第一电容C1和第四电阻R4串联的电路两端分别连接有正线和负线，所述第二三极管Q2的集电极与连接第一电容C1和第四电阻R4的导线连接，所述第二三极管Q2的发射极与第三稳压管D3的阳极连接。

9.根据权利要求1所述的可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路，其特征在于，所述第三开关电路（4）还包括第五电阻R5，所述第五电阻R5与场效应管Q3的栅极连接，所述功率电阻R7的两端分别连接场效应管Q3的源极和漏极；所述第五电阻R5与第一电容C1并联。

10.根据权利要求1所述的可泄放高压直流电源冲击电流抑制电路，其特征在于，所述充电电路（5）还包括第二电容C2；所述第二电容C2的两端分别与场效应管Q3的漏极、正线连接。

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