CN218919975U - 一种保护电路模组及无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种保护电路模组及无人机，包括电源输入端、电源输出端、串联在电源输入端和电源输出端之间的降压模块、浪涌抑制电路和RC延时电路；所述浪涌抑制电路并联在电源的两端，一端连接电源正输入端，另一端连接电源的地端；所述RC延时电路与所述降压模块并联，与所述浪涌抑制电路串联。所述浪涌抑制电路包括MOS管Q2；所述MOS管Q2的漏极连接所述电源负输入端，所述MOS管Q2的源极连接所述降压模块的地端，所述MOS管Q2的栅极连接所述RC延时电路。本实用新型通过在电源的两端并联浪涌抑制电路和RC延时电路，可以有效降低浪涌电流，防止对降压模块和后级电路的损伤，提高了产品的电源稳定性。

Description

一种保护电路模组及无人机

技术领域

本实用新型属于无人机领域，具体地说，涉及一种保护电路模组及无人机。

背景技术

随着无人机、无人车等行业的兴起，容量10000mA以上的大容量锂电池相继出现，标称12S锂电池、容量10000mA、放电倍率达到15C(标称电压44.4V，瞬间放电电流150A)的锂电池屡见不鲜。由于无人机、无人车产品上终端部件的供电电压经常为DC12V或者DC5V，无人机、无人车产品的原始供电电源多为6S-12S的大容量、高放电倍率的锂电池。而输入电路都采用的是电容滤波整流电路，在进线电源合闸瞬间，电容器瞬间充电会形成很大的浪涌电流，损坏降压单元或者后级电路。

浪涌电流产生的原因：开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达100A以上。综上发现浪涌电流的产生主要是容性器件在开关管开始导通的瞬间，电容对交流呈现出较低的阻抗，从而需要汲取较大的输入电流导致的。要解决这个问题有两种方案，一种是从源头上抑制，即减小输入电容的容值，从而获得较大的输入阻抗，这种方法会导致输入电源的噪声较大，影响电源质量；另一种是采用限流的方式，但单纯的限流必然会导致电源转换效率的降低，这是电源设计中所不允许的。

有鉴于此特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，目的在于提供一种保护电路模组，解决现有技术中大容量，高电电流的电源上电瞬间由于电容充电而产生的浪涌电流，对电路造成损坏的问题。

本实用新型的另一目的在于，提供一种无人机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：一种保护电路模组，包括电源输入端、电源输出端和串联在电源输入端和电源输出端之间的降压模块，包括：

浪涌抑制电路：并联在电源的两端，一端连接电源正输入端，另一端连接电源的地端；

RC延时电路：与所述降压模块并联，与所述浪涌抑制电路串联；

所述浪涌抑制电路包括MOS管Q2；

所述MOS管Q2的漏极连接所述电源负输入端，所述MOS管Q2的源极连接所述降压模块的地端，所述MOS管Q2的栅极连接所述RC延时电路。

本实用新型通过在电源的两端并联浪涌抑制电路和RC延时电路，使MOS管Q2的漏极连接所述电源负输入端，MOS管Q2的源极连接所述降压模块的地端，所述MOS管Q2的栅极连接所述RC延时电路，可以有效降低浪涌电流，防止对降压模块和后级电路的损伤，提升系统的可靠性。

进一步地，所述RC延时电路包括电阻R1、电容C3；

所述电阻R1与所述电容C3串联，所述电阻R1的第一引脚端连接所述电源正输入端，所述电阻R1的第二引脚端连接电容C3的一端；

所述电容C3的另一端与所述MOS管Q2的源极连接。

进一步地，所述保护电路模组还包括电阻R3，与所述电阻R1串联，用于分担流过所述MOS管Q2源极的电压；

所述电阻R3的第一引脚端连接所述电阻R1第二引脚端，所述电阻R3的第二引脚端连接所述降压模块的地端。

进一步地，所述保护电路模组还包括电阻R2，所述电阻R2与所述电阻R3并联，用于分担流过所述MOS管Q2源极的电流；

所述电阻R2的第一引脚端连接所述MOS管Q2的栅极，所述电阻R2的第二引脚端连接所述电阻R1第二引脚端。

进一步地，所述保护电路模组还包括瞬态抑制TVS管D1，用于防护外部静电；

所述瞬态抑制TVS管一端连接电源正输入端，另一端接电源负输入端。

进一步地，所述保护电路模组还包括稳压管D2，所述稳压管D2与电阻R3并联，用于防止MOS管Q2被高压击穿，保护整体电路的稳定性；

所述稳压管D2一端连接电阻R3的第一引脚端，另一端连接所述降压模块的地端。

进一步地，所述保护电路模组还包括滤波电路：并联在所述降压模块的两端，一端连接所述降压模块正输入端，另一端连接所述降压模块的地端。

进一步地，所述滤波电路包括电容C1、C2，所述电容C1与电容C2并联。

进一步地，所述电容C1并联在电阻R1和R3的两端，一端与电源正输入端连接，另一端与所述降压模块的地端连接；

所述电容C2并联在所述降压模块的两端，一端连接所述降压模块正输入端，另一端连接所述降压模块的地端。

本实用新型还提供一种无人机，上述任一所述的保护电路模组。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。

(1)本实用新型具有浪涌抑制电路，可以有效降低浪涌电流，防止对降压模块和后级电路的损伤，提升系统的可靠性。

(2)本实用新型具有RC延时电路，限流电阻R1限制了电容C3的充电速度，使MOS管Q1栅极的电压缓慢的增加，从而延长了MOS管导通的时间，减少了浪涌对后级电路的冲击。

(3)本实用新型具有电源输出保护模块，防止过载对并联电源模块的影响，保护电源模块。

(4)本实用新型电路结构简单、设计灵活、可靠性高。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：

图1是本实用新型一种保护电路模组的流程图；

图2是本实用新型一种保护电路模组的流程图。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图2所示，本实用新型所述的一种保护电路模组，包括电源输入端、电源输出端和串联在电源输入端和电源输出端之间的降压模块。所述保护电路模组包括浪涌抑制电路和RC延时电路。

所述浪涌抑制电路并联在电源的两端。所述浪涌抑制电路一端连接电源正输入端，所述浪涌抑制电路另一端连接电源的地端。

所述RC延时电路与所述降压模块并联，并且与所述浪涌抑制电路串联。

所述浪涌抑制电路包括MOS管Q2。所述MOS管Q2的漏极连接所述电源负输入端，所述MOS管Q2的源极连接所述降压模块的地端，所述MOS管Q2的栅极连接所述RC延时电路。

本实用新型通过在电源的两端并联浪涌抑制电路和RC延时电路，使MOS管Q2的漏极连接所述电源负输入端，MOS管Q2的源极连接所述降压模块的地端，所述MOS管Q2的栅极连接所述RC延时电路，可以有效降低浪涌电流，防止对降压模块和后级电路的损伤，提高了产品的电源稳定性。

需要解释的是，由于输入电路都采用的是电容滤波整流电路，在进线电源合闸瞬间，电容器瞬间充电会形成很大的浪涌电流，损坏降压单元或者后级电路。

本实用新型采用的MOS管Q2为N型，则在MOS管Q2的源极与漏极之间连接有寄生二极管，寄生二极管的正极与MOS管Q2的源极连接，寄生二极管的负极与MOS管的漏极连接，可防止降压单元被高压击穿。

具体地，当使用大容量、高放电倍率的电源给降压模块供电时，若电源的正负输入端与降压模块的极性正接时，即MOS管Q2的漏极连接所述电源负输入端。MOS管Q2导通，外接电源与后端负载形成回路。MOS管Q2的源极为高电平，栅极为低电平，MOS管Q2导通。

所述保护电路模组还包括反接保护电路，其利用MOS管Q2的开关特性控制电路的导通和断开，从而防止外接电源反接给后端负载带来损坏。具体地，当使用大容量、高放电倍率的电源给降压模块供电时，若电源的正负输入端与降压模块的极性接反时，即MOS管Q2的漏极接电源正输入端。此时，MOS管Q2的源极的电压低于漏极的电压，MOS管Q2中的寄生二极管处于反向截止状态，则MOS管Q2的栅极和源极的电压都为零，MOS管Q2不导通。

另外，所述电源正输入端和降压模块之间还串联设置有过流保护原件。所述保护单元为一次性保险丝FU1。具体地，所述一次性保险丝FU1的一端连接电源正输入端，所述一次性保险丝FU1的另一端连接降压模块的正极端。

上述过流保护原件还可以是自恢复保险丝F，其工作原理为：在流经自恢复保险丝F的电流小于或等于预设阈值电流(自恢复保险丝F的工作电流)时，自恢复保险丝F为低阻状态，线路导通；当线路发生短路或过载时，即流经自恢复保险丝F的电流过大(如高于预设阈值电流)时，自恢复保险丝F形成高阻状态，使得电流迅速减小，从而对电路进行限制和保护；当线路恢复正常后，自恢复保险丝F恢复为低阻状态，线路重新导通。

进一步地，如图2所示，所述RC延时电路包括电阻R1、电容C3。

所述电阻R1与所述电容C3串联，所述电阻R1的第一引脚端连接所述电源正输入端，所述电阻R1的第二引脚端连接电容C3的一端。

所述电容C3的另一端与所述MOS管Q2的源极连接。

本实用新型通过在所述保护电路模组中增加RC延时电路，通过将上述电阻R1与所述电容C3串联，所述电阻R1的第一引脚端连接所述电源正输入端，所述电阻R1的第二引脚端连接电容C3的一端，使限流电阻R1限制了电容C3的充电速度，使MOS管Q1栅极的电压缓慢的增加，从而延长了MOS管导通的时间，减少了浪涌对后级电路的冲击。

需要解释的是，上电瞬间，MOS管Q2的栅极电压缓慢上升，限流电阻R1限制了电容C3的充电速度，使MOS管Q2栅极的电压缓慢的增加，从而延长了MOS管Q2导通的时间，减少了浪涌对后级电路的冲击。当MOS管Q2栅极并联电容C3的电压达到MOS管Q2的开启电压时，MOS管Q2导通，从而通过MOS管Q2向后级电路供电，整个系统开始稳定工作。本实用新型防止浪涌电流对电源的损坏，同时可延长板级滤波电容的使用寿命，提高电源的稳定性。

另外，所述保护电路模组还包括电阻R3。所述电阻R3与所述电阻R1串联，所述电阻R3用于分担流过所述MOS管Q2源极的电压。

所述电阻R3的第一引脚端连接所述电阻R1第二引脚端，所述电阻R3的第二引脚端连接所述降压模块的地端。

再者，所述保护电路模组还包括电阻R2，所述电阻R2与所述电阻R3并联。所述电阻R2用于分担流过所述MOS管Q2源极的电流。

所述电阻R2的第一引脚端连接所述MOS管Q2的栅极，所述电阻R2的第二引脚端连接所述电阻R1第二引脚端。

进一步地，如图2所示所述保护电路模组还包括瞬态抑制TVS管D1，所述瞬态抑制TVS管D1用于防护外部静电。

所述瞬态抑制TVS管的一端连接电源正输入端，所述瞬态抑制TVS管的另一端接电源负输入端。

另外，所述保护电路模组还包括稳压管D2，所述稳压管D2与电阻R3并联。所述稳压管D2用于防止MOS管Q2被高压击穿，保护整体电路的稳定性。

所述稳压管D2的一端连接电阻R3的第一引脚端，所述稳压管D2的另一端连接所述降压模块的地端。

本实用新型通过在将所述稳压管D2与电阻R3并联，将所述稳压管D2的一端连接电阻R3的第一引脚端，所述稳压管D2的另一端连接所述降压模块的地端，避免了在上电瞬间时，电压过大而使MOS管Q2被高压击穿的情况发生，保护整体电路的稳定性。

进一步地，如图2所示所述保护电路模组还包括滤波电路。所述滤波电路并联在所述降压模块的两端，所述滤波电路的一端连接所述降压模块正输入端，所述滤波电路的另一端连接所述降压模块的地端。

本实用新型在所述保护电路模组中设置滤波电路，通过所述滤波电路能够对电源输入的电压进行滤波，因此可以滤除电源输入的电压中的纹波信号，最大程度消除外接电源的干扰，从而为整个电源系统提供安全、干净的供电电压。

所述滤波电路包括电容C1和电容C2。所述电容C1与电容C2并联设置。

需要解释的是，对于电容滤波电路，当电源输入的电压高于各电容器(电容C1、电容C2)额定电压时各电容器充电，当电源输入的电压低于各电容器额定电压时电容器放电。在充放电过程中，使滤波电路输出电压基本稳定，在电路中并联电容可以滤除高频交流电。

具体地，所述电容C1并联在电阻R1和R3的两端，所述电容C1的一端与电源正输入端连接，所述电容C1的另一端与所述降压模块的地端连接。

所述电容C2并联在所述降压模块的两端，所述电容C2的一端连接所述降压模块正输入端，所述电容C2的另一端连接所述降压模块的地端。

本实用新型的保护电路模组基本原理为：当使用大容量、高放电倍率的电源给降压模块供电时，若电源的正负输入端与降压模块的极性正接时，即MOS管Q2的漏极连接所述电源负输入端。当电源开始工作，此时，MOS管Q2为断开状态，当MOS管Q2源极的电压高于漏极的电压时，MOS管Q2的源极和漏极之间的寄生二极管就会导通，有电流流过。电流通过保险丝FU、电阻R1、R3到达MOS管Q2的源极，然后经过MOS管Q2的漏源极内部的寄生二极管到达电池的负极，形成闭合回路。当MOS管Q2中的寄生二极管导通后，MOS管Q2栅极上的电压小于或等于MOS管Q2栅极和源极之间的导通阈值电压时，MOS管Q2不导通；当MOS管Q2栅极上的电压大于MOS管Q2栅极和源极之间的导通阈值电压时，MOS管Q2导通，此时MOS管Q2漏极和源极之间的电压基本为零，MOS管维持正常导通。

并且在上电瞬间，MOS管Q2的栅极电压缓慢上升，限流电阻R1限制了电容C3的充电速度，使MOS管Q2栅极的电压缓慢的增加，从而延长了MOS管Q2导通的时间，减少了浪涌对后级电路的冲击。当MOS管Q2栅极并联电容C3的电压达到MOS管Q2的开启电压时，MOS管Q2导通，从而通过MOS管Q2向后级电路供电，整个系统开始稳定工作。本实用新型防止浪涌电流对电源的损坏，同时可延长板级滤波电容的使用寿命，提高电源的稳定性。

若电源的正负输入端与降压模块的极性接反时，即MOS管Q2的漏极接电源正输入端。此时，MOS管Q2的源极的电压低于漏极的电压，MOS管Q2中的寄生二极管处于反向截止状态，则MOS管Q2的栅极和源极的电压都为零，MOS管Q2不导通。

本实用新型还提供一种无人机，上述任一所述的保护电路模组。

上述的保护电路模组可以用于多个领域的设备中，例如无人机、无人车等无人设备中。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，上述实施例中的实施方案也可以进一步组合或者替换，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (10)

1.一种保护电路模组，包括电源输入端、电源输出端和串联在电源输入端和电源输出端之间的降压模块；其特征在于，包括：

浪涌抑制电路：并联在电源的两端，一端连接电源正输入端，另一端连接电源的地端；

RC延时电路：与所述降压模块并联，与所述浪涌抑制电路串联；

所述浪涌抑制电路包括MOS管Q2；

所述MOS管Q2的漏极连接所述电源负输入端，所述MOS管Q2的源极连接所述降压模块的地端，所述MOS管Q2的栅极连接所述RC延时电路。

2.根据权利要求1所述的一种保护电路模组，其特征在于，所述RC延时电路包括电阻R1、电容C3；

所述电阻R1与所述电容C3串联，所述电阻R1的第一引脚端连接所述电源正输入端，所述电阻R1的第二引脚端连接电容C3的一端；

所述电容C3的另一端与所述MOS管Q2的源极连接。

3.根据权利要求1所述的一种保护电路模组，其特征在于，所述保护电路模组还包括电阻R3，与所述电阻R1串联，用于分担流过所述MOS管Q2源极的电压；

所述电阻R3的第一引脚端连接所述电阻R1第二引脚端，所述电阻R3的第二引脚端连接所述降压模块的地端。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种保护电路模组，其特征在于，所述保护电路模组还包括电阻R2，所述电阻R2与所述电阻R3并联，用于分担流过所述MOS管Q2源极的电流；

所述电阻R2的第一引脚端连接所述MOS管Q2的栅极，所述电阻R2的第二引脚端连接所述电阻R1第二引脚端。

5.根据权利要求4所述的一种保护电路模组，其特征在于，所述保护电路模组还包括瞬态抑制TVS管D1，用于防护外部静电；

所述瞬态抑制TVS管一端连接电源正输入端，另一端接电源负输入端。

6.根据权利要求5所述的一种保护电路模组，其特征在于，所述保护电路模组还包括稳压管D2，所述稳压管D2与电阻R3并联，用于防止MOS管Q2被高压击穿，保护整体电路的稳定性；

所述稳压管D2一端连接电阻R3的第一引脚端，另一端连接所述降压模块的地端。

7.根据权利要求6所述的一种保护电路模组，其特征在于，所述保护电路模组还包括滤波电路：并联在所述降压模块的两端，一端连接所述降压模块正输入端，另一端连接所述降压模块的地端。

8.根据权利要求7所述的一种保护电路模组，其特征在于，所述滤波电路包括电容C1、C2，所述电容C1与电容C2并联。

9.根据权利要求8所述的一种保护电路模组，其特征在于，所述电容C1并联在电阻R1和R3的两端，一端与电源正输入端连接，另一端与所述降压模块的地端连接；

所述电容C2并联在所述降压模块的两端，一端连接所述降压模块正输入端，另一端连接所述降压模块的地端。

10.一种无人机，其特征在于：采用如权利要求1-9任一所述的保护电路模组。

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