CN220421427U - 预充电电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种预充电电路及电子设备，电子设备包括系统电路，预充电电路包括第一开关电路和第二开关电路。第一开关电路用于在电子设备接入电源电压时导通预设时长，以向系统电路输出预充电电压；第二开关电路用于在电子设备接入电源电压时断开预设时长，以及在预设时长结束后导通，以向系统电路输出供电电压。本申请通过第一开关电路和第二开关电路即可实现系统电路的预充电，简化电路结构，占用空间小。

Description

预充电电路及电子设备

技术领域

本申请涉及充电技术领域，尤其涉及一种预充电电路及电子设备。

背景技术

当电子设备运行时需要通过电路板或控制器进行驱动控制，而电路板或控制器内为了确保电压稳定会设置多颗电容元件，因此具有较大的电容值。为避免电源开启时瞬间的电压电流变化过大以至于影响到整个电源系统回路，在电子设备中通常设计有预充电电路来保护电源系统。而电子设备中的电路设计空间有限，现有的预充电电路的结构复杂会占用较大空间。

实用新型内容

为了解决现有技术中的问题，本申请提供一种预充电电路及电子设备，可实现预充电功能，且电路结构简单，占用空间小。

本申请提供一种预充电电路，应用于电子设备，所述电子设备包括系统电路，所述预充电电路包括：

第一开关电路，所述第一开关电路的输入端用于接入电源电压，所述第一开关电路的输出端与所述系统电路电连接；所述第一开关电路的输出端还用于输出预充电电压；

第二开关电路，所述第二开关电路的输入端用于接入所述电源电压，所述第二开关电路的输出端用于输出供电电压；其中，所述供电电压大于所述预充电电压；

所述第一开关电路用于在所述电子设备接入所述电源电压时导通预设时长，以向所述系统电路输出预充电电压；

所述第二开关电路用于在所述电子设备接入所述电源电压时断开预设时长，以及在所述预设时长结束后导通，以向所述系统电路输出供电电压。

在一实施例中，所述第一开关电路包括第一开关部件和第一电阻；

所述第一开关部件的输入端为所述第一开关电路的输入端，所述第一开关部件的输出端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端为所述第一开关电路的输出端；

所述第一开关部件用于在所述电子设备接入所述电源电压时导通预设时长。

在一实施例中，所述第一开关部件包括第一MOS管，所述第一MOS管的漏极为所述第一开关部件的输入端，所述第一MOS管的源极为所述第一开关部件的输出端。

在一实施例中，所述第一电阻为温感电阻。

在一实施例中，所述第二开关电路包括第二MOS管，所述第二MOS管的漏极为所述第二开关电路的输入端，所述第二MOS管的源极为所述第二开关电路的输出端。

在一实施例中，所述第二开关电路包括第三MOS管和第四MOS管，所述第三MOS管的漏极为所述第一开关部件的输入端，所述第三MOS管的源极与所述第四MOS管的源极端电连接，所述第四MOS管的漏极为所述第一开关部件的输出端；所述第三MOS管的体二极管与所述第四MOS管的体二极管的导通方向相反设置；

所述第三MOS管和所述第四MOS管用于在所述电子设备接入所述电源电压时断开预设时长，以及在所述预设时长结束后导通，以向所述系统电路输出供电电压。

在一实施例中，所述预充电电路还包括：

第三开关电路，所述第三开关电路串联于所述电源电压、所述系统电路和所述第一开关电路/第二开关电路形成的回路中；

所述第三开关电路用于在所述电子设备接入所述电源电压时导通，在所述电子设备断电时断开。

在一实施例中，所述预充电电路还包括：

控制器，与所述第一开关电路和所述第二开关电路分别电连接；

所述控制器用于在所述电子设备接入所述电源电压时按照预设时长控制所述第一开关电路导通和所述第二开关电路断开；以及在所述预设时长结束后，控制所述第二开关电路导通。

本申请还提出一种电子设备，所述电子设备包括系统电路和上述的预充电电路。

在一实施例中，所述系统电路包括第一电容、第二电阻和第一电感；

所述第一电容与所述预充电电路并联，所述第二电阻的第一端与所述第一电容的第一端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第一电感的第一端电连接，所述第一电感的第二端与所述第一电容的第二端电连接。

本申请通过第一开关电路和第二开关电路即可实现系统电路的预充电，简化电路结构，占用空间小。

附图说明

图1为本申请预充电电路一实施例的模块示意图。

图2为本申请预充电电路一实施例的结构示意图。

图3为本申请预充电电路另一实施例的结构示意图。

主要元件符号说明

预充电电路 100 系统电路 200

第一开关电路 110 第二开关电路 120

控制器 130 第一开关部件 111

第一电阻 R1 第二MOS管 Q2

第三MOS管 Q3 第四MOS管 Q4

第三开关电路 140 第一电容 C1

第二电阻 R2 第一电感 L1

第一MOS管 Q1

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

以下描述将参考附图以更全面地描述本申请内容。附图中所示为本申请的示例性实施例。然而，本申请可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本申请透彻和完整，并且将本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。

本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本申请。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件和/或其群组。

除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本申请内容中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的含义。

以下内容将结合附图对示例性实施例进行描述。须注意的是，参考附图中所描绘的组件不一定按比例显示；而相同或类似的组件将被赋予相同或相似的附图标记表示或类似的技术用语。

参照图1，本申请提出一种预充电电路100，应用于电子设备，电子设备包括系统电路200，预充电电路100包括第一开关电路110和第二开关电路120。

第一开关电路110的输入端用于接入电源电压，第一开关电路110的输出端与系统电路200电连接；第一开关电路110的输出端还用于输出预充电电压。第二开关电路120的输入端用于接入电源电压，第二开关电路120的输出端用于输出供电电压；其中，供电电压大于预充电电压。

第一开关电路110用于在电子设备接入电源电压时导通预设时长，以向系统电路200输出预充电电压；

第二开关电路120用于在电子设备接入电源电压时断开预设时长，以及在预设时长结束后导通，以向系统电路200输出供电电压。

本实施例中，第一开关电路110用于控制预充电回路的导通/断开，第二开关电路120用于控制主供电电路的导通/断开。系统电路200启动时，控制第一开关电路110导通和第二开关电路120断开，以使电源电压通过第一开关电路110形成的预充电回路向系统电路200输出预充电电压，对系统电路200中的电容、电感等器件进行预充电。预充电一定时长后，系统电路200的电压缓慢上升至近似或等于正常工作电压，此时再控制第二开关电路120导通，以使电源电压通过第二开关电路120向系统电路200输出供电电压，使系统电路200正常工作。其中，电源电压可以由电子设备的电池提供，也可以由外部供电设备提供。电子设备接入供电电压可以是用户触发电源开关，使电子设备的电池与本申请的预充电电路100电连接，也可以是接入外部供电设备。预充电电压值可以设置较小的电压值，以较小的预充电电压对系统电路200缓慢充电，避免高压冲击导致系统电路200损坏，提高电子设备的安全性。供电电压可以设置为系统电路200的工作电压。

本申请通过第一开关电路110和第二开关电路120即可实现系统电路200的预充电，简化电路结构，占用空间小。通过选用合适的开关器件(例如MOS管)可以进一步减小预充电电路100的占用空间。

在一实施例中，预充电电路100还包括控制器130，控制器130，与第一开关电路110和第二开关电路120分别电连接；

控制器130用于在电子设备接入电源电压时按照预设时长控制第一开关电路110导通和第二开关电路120断开；以及在预设时长结束后，控制第二开关电路120导通。

本实施例中，预设时长可以根据系统电路200中的电容值、电感值等确定。电子设备接入电源电压时，控制器130首先按照预设时长分别控制第一开关电路110导通，输出预充电电压对系统电路200进行预充电，以及控制第二开关电路120断开。当预设时长结束后，控制器130控制第二开关电路120导通，输出供电电压使系统电路200正常工作。当预设时长结束后，控制器130还可以控制第一开关电路110断开，以减小电路功耗。其中控制器130可以选用PLC(Programmable Logic Controller)、微处理器、FPGA(Field ProgrammableGateArray)等芯片实现。

在一实施例中，第一开关电路110包括第一开关部件111和第一电阻R1。

第一开关部件111的输入端为第一开关电路110的输入端，第一开关部件111的输出端与第一电阻R1的第一端连接，第一电阻R1的第二端为第一开关电路110的输出端；第一开关部件111用于在电子设备接入电源电压时导通。参照图2，第一开关部件111可以包括一个或多个第一MOS(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)管，第一MOS管Q1可以为PMOS管或NMOS管。第一MOS管Q1的漏极为第一开关部件111的输入端，第一MOS管Q1的源极为第一开关部件111的输出端，第一MOS管Q1的栅极可以与控制器130电连接。第一MOS管Q1的体二极管的负极可以朝向电源电压输入端设置，以避免第一MOS管Q1断开时电流经过体二极管传输。

本实施例中，第一开关部件111导通对系统电路200预充电时，第一电阻R1对输入的电源电流进行限流，抑制电压上升斜率，使预充电电压缓慢对系统电路200充电，同时降低瞬间浪涌电流，提高电路安全性。相比同样能控制预充电时充电速度变化的控制芯片，使用第一电阻R1来抑制充电速度的系统架构更简单，占用空间也更小。

进一步地，第一电阻R1可以选用温感电阻。温感电阻在低温时具有较高电阻值，可有效抑制预充电时系统电路200的电压上升斜率，待长时间使用后温度上升，电阻值会逐渐下降，减小预充电电路100的功耗。

参照图2，在一实施例中，第二开关电路120包括第二MOS管Q2，例如PMOS管或NMOS管。第二MOS管Q2的漏极为第二开关电路120的输入端，第二MOS管Q2的源极为第二开关电路120的输出端，第二MOS管Q2的栅极可以与控制器130电连接。第二MOS管Q2的体二极管的负极可以朝向电源电压输入端设置，以避免第二MOS管Q2断开时电流经过体二极管传输。

参照图3，在另一实施例中，第二开关电路120包括第三MOS管Q3和第四MOS管Q4，第三MOS管Q3的漏极为第一开关部件111的输入端，第三MOS管Q3的源极与第四MOS管Q4的源极端电连接，第三MOS管Q3的栅极可以与控制器130电连接；第四MOS管Q4的漏极为第一开关部件111的输出端，第四MOS管Q4的栅极可以与控制器130电连接；第三MOS管Q3的体二极管与第四MOS管Q4的体二极管的导通方向相反设置。

第三MOS管Q3和第四MOS管Q4用于在电子设备接入电源电压时断开预设时长，以及在预设时长结束后导通，以向系统电路200输出供电电压。

本实施例中，第三MOS管Q3可以选用PMOS管或NMOS管，第四MOS管Q4可以选用PMOS管或NMOS管。例如，第三MOS管Q3和第四MOS管Q4均选用PMOS管，将第三MOS管Q3的体二极管的负极朝向电源电压输入端设置，第四MOS管Q4的体二极管的负极朝向预充电电压输出端设置。如此，可以避免第三MOS管Q3和第四MOS管Q4断开时，电流通过体二极管传输。

在一实施例中，第一开关电路110包括第一MOS管Q1，第二开关电路120包括第三MOS管Q3和第四MOS管Q4，如此，通过三个MOS管即可实现系统电路200预充电，替代现有的较复杂且较占板面空间的预充电电路100结构，减小占用空间。通过MOS管结构代替继电器元件，减小所占用的电路板设计空间，避免切换开关时产生电压突波影响系统电路200正常工作。

在一实施例中，预充电电路100还包括第三开关电路140，第三开关电路140串联于电源电压、系统电路200和第一开关电路110/第二开关电路120形成的回路中；第三开关电路140用于在电子设备接入电源电压时导通，在电子设备断电时断开。

本实施例中，第三开关电路140用于控制电源回路的导通/断开。第三开关电路140可以选用MOS管、继电器等实现。

系统电路200启动时，控制器130先控制第三开关电路140导通，再控制第一开关电路110导通，以闭合预充电回路对系统电路200充电。预充电预设时长后，控制器130再控制第二开关电路120导通，以对系统电路200正常供电。系统电路200断电时，控制器130控制第三电路断开，避免断电时系统电路200产生电源回路。

本申请还提出一种电子设备，电子设备包括系统电路200和上述的预充电电路100。其中，电子设备可以是机器人、电动车、手机、移动电脑、电子手环等。

该预充电电路100的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型电子设备中使用了上述预充电电路100，因此，本实用新型电子设备的实施例包括上述预充电电路100的全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

在一实施例中，系统电路200包括第一电容C1、第二电阻R2和第一电感L1；第一电容C1与预充电电路100并联，第二电阻R2的第一端与第一电容C1的第一端电连接，第一电阻R1的第二端与第一电感L1的第一端电连接，第一电感L1的第二端与第一电容C1的第二端电连接。其中，第一电容C1和第一电感L1形成的LC电路可以对供电电压进行滤波。

上文中，参照附图描述了本申请的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本申请的精神和范围的情况下，还可以对本申请的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本申请所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种预充电电路，应用于电子设备，所述电子设备包括系统电路，其特征在于，所述预充电电路包括：

第一开关电路，所述第一开关电路的输入端用于接入电源电压，所述第一开关电路的输出端与所述系统电路电连接；所述第一开关电路的输出端还用于输出预充电电压；

第二开关电路，所述第二开关电路的输入端用于接入所述电源电压，所述第二开关电路的输出端用于输出供电电压；其中，所述供电电压大于所述预充电电压；

所述第一开关电路包括第一开关部件和第一电阻；所述第一开关部件的输入端为所述第一开关电路的输入端，所述第一开关部件的输出端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端为所述第一开关电路的输出端；所述第一开关部件用于在所述电子设备接入所述电源电压时导通预设时长，以向所述系统电路输出预充电电压；

所述第二开关电路包括第二MOS管；所述第二MOS管用于在所述电子设备接入所述电源电压时，断开所述预设时长，以及在所述预设时长结束后导通，以向所述系统电路输出供电电压。

2.如权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述第一开关部件包括第一MOS管，所述第一MOS管的漏极为所述第一开关部件的输入端，所述第一MOS管的源极为所述第一开关部件的输出端。

3.如权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述第一电阻为温感电阻。

4.如权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述第二MOS管的漏极为所述第二开关电路的输入端，所述第二MOS管的源极为所述第二开关电路的输出端。

5.如权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述第二开关电路包括第三MOS管和第四MOS管，所述第三MOS管的漏极为所述第一开关部件的输入端，所述第三MOS管的源极与所述第四MOS管的源极端电连接，所述第四MOS管的漏极为所述第一开关部件的输出端；所述第三MOS管的体二极管与所述第四MOS管的体二极管的导通方向相反设置；

所述第三MOS管和所述第四MOS管用于在所述电子设备接入所述电源电压时断开所述预设时长，以及在所述预设时长结束后导通，以向所述系统电路输出供电电压。

6.如权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述预充电电路还包括：

第三开关电路，所述第三开关电路串联于所述电源电压、所述系统电路和所述第一开关电路/第二开关电路形成的回路中；

所述第三开关电路用于在所述电子设备接入所述电源电压时导通，在所述电子设备断电时断开。

7.如权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述预充电电路还包括：

控制器，与所述第一开关电路和所述第二开关电路分别电连接；

所述控制器用于在所述电子设备接入所述电源电压时按照所述预设时长控制所述第一开关电路导通和所述第二开关电路断开；以及在所述预设时长结束后，控制所述第二开关电路导通。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括系统电路和如权利要求1～7任一项所述的预充电电路。

9.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述系统电路包括第一电容、第二电阻和第一电感；

所述第一电容与所述预充电电路并联，所述第二电阻的第一端与所述第一电容的第一端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第一电感的第一端电连接，所述第一电感的第二端与所述第一电容的第二端电连接。