CN220492637U - 一种防正负浪涌电流冲击的抑制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种防正负浪涌电流冲击的抑制电路，其包括浪涌泄流电路、第一控制电路、第二控制电路、第一储能电路以及第二储能电路，其中，第二储能电路与电源输入端的正极连接，第二控制电路与电源输入端的负极连接，第二储能电路和第二控制电路串联连接，浪涌泄流电路与第一储能电路的公共端连接电源输出端的正极，浪涌泄流电路和第一储能电路串联连接，第一储能电路与第一控制电路的公共端连接电源输出端的负极，第一储能电路和第一控制电路串联连接。本申请有助于实现电路的输入端与输出端之间的正负浪涌保护。

Description

一种防正负浪涌电流冲击的抑制电路

技术领域

本实用新型涉及电源电路领域，尤其涉及一种防正负浪涌电流冲击的抑制电路。

背景技术

一般而言,市面上的电子设备的直接供电电源通常来自于直流供电电源，由于电子设备内部输入端通常存在着较大容量的储能、滤波电容,在开机启动瞬间会有较大的电流冲击到负载电路。这样的冲击电流对于供电源、负载电路及其它用电设备等会有较大的干扰，严重时可能导致其工作异常甚至损坏。因此,电子设备应当在直流供电端将电流冲击抑制在合理范围内，以符合电子设备及其供电系统的稳定性要求。

相关技术中，直流供电系统对浪涌冲击电流抑制的电路结构复杂，成本较高，对浪涌冲击电流抑制效果不佳,并且大多防浪涌冲击的电路只能抑制正向浪涌，无法在同一电路内实现对正负浪涌均起到抑制作用，若供电系统中存在负向浪涌会导致用电设备损坏。

因此，亟需一种防正负浪涌电流冲击的抑制电路。

实用新型内容

本实用新型提供一种防正负浪涌电流冲击的抑制电路，通过第一控制电路和第二控制电路的关断或导通，使正负向浪涌电流在浪涌泄流电路中实现钳位导通，以达到抑制正负向浪涌电流的效果。

本实用新型的技术方案如下：

一种防正负浪涌电流冲击的抑制电路，包括浪涌泄流电路、第一控制电路、第二控制电路、第一储能电路以及第二储能电路，其中，

所述第二储能电路与电源输入端的正极连接，所述第二控制电路与所述电源输入端的负极连接，所述第二储能电路和所述第二控制电路串联连接，所述浪涌泄流电路与所述第一储能电路的公共端连接电源输出端的正极，所述浪涌泄流电路和所述第一储能电路串联连接，所述第一储能电路与所述第一控制电路的公共端连接所述电源输出端的负极，所述第一储能电路和所述第一控制电路串联连接；

所述浪涌泄流电路包括分流单元和钳位单元，所述分流单元和所述钳位单元并联设置，所述分流单元用于电源输入端输入正向浪涌电流时为所述第一储能电路供电，并导通所述第一控制电路，以使正向浪涌电流导地；

所述第一控制电路用于在电源输入端输入正向浪涌电流时导通，以使所述钳位单元关断；

所述第二控制电路用于在电源输入端输入负向浪涌电流时导通，以使所述第一控制电路关断并为所述第二储能电路供电。

本实用新型的有益效果是：在电源输入端之间存在正向浪涌电流时，钳位单元关断，正向浪涌电流经过分流单元为第一储能电路供电，同时第一控制电路导通，进而实现正向浪涌电流导地；在电源输入端之间存在负向浪涌电流时，第二控制电路导通，第二控制电路将负向浪涌电流输入至钳位单元，进而实现钳位单元实收负向浪涌电流，以实现电路的输入端与输出端的正负浪涌保护。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述分流单元包括第一电阻，所述钳位单元包括MOS管，所述第一电阻的两端分别跨接于所述MOS管源极和所述MOS管漏极，所述第一电阻和所述MOS管源极的公共端与所述电源输入端的正极连接，所述第一电阻和所述MOS管漏极的公共端与所述电源输出端的正极连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，钳位单元中MOS管的栅极、漏极和源极分别构成MOS管的控制端、第一导通端和第二导通端，通过调控MOS管漏极电压实现对第一控制电路导通或关断的控制，进而达到输入电流为正向浪涌电流由分流单元通过，负向浪涌电流由钳位单元通过，从而实现负向浪涌的钳位吸收。

进一步，所述第一控制电路包括第一三极管和第二电阻，所述第一三极管的射极与所述浪涌泄流电路连接，所述第一三极管的集电极分别与所述第二电阻的第一端和所述浪涌泄流电路连接，所述第一三极管的基极与所述浪涌泄流电路连接，所述第二电阻分别与所述第二控制电路和所述电源输出端连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过第一控制电路的导通实现正向浪涌电流导地，以实现正向浪涌电流的泄流。

进一步，所述第二控制电路包括第二三极管和二极管，所述第二三极管的射极与所述电源输入端的正极连接，所述第二三极管的集电极分别与所述电源输入端的负极、所述电源输出端的负极以及所述二极管的正极连接，所述第二三极管的基极分别与所述第二储能电路和所述第一控制电路连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过导通第二控制电路将负向浪涌电流分别通过第二三极管和二极管流向第二储能电路为其余器件供电，最后余下的负向浪涌电流流入钳位单元，以实现对负向电流的钳位吸收。

进一步，所述第一储能电路包括第一电容，所述第一电容的第一端分别与所述电源输出端的正极和所述浪涌泄流电路连接，所述第一电容的第二端、所述第一控制电路以及第二控制电路共同接地。

进一步，所述第二储能电路包括第二电容，所述第二电容的第一端分别与所述电源输入端的正极和所述浪涌泄流电路连接，所述第二电容的第二端与所述第二控制电路连接。

进一步，所述第一三极管为PNP晶体管。

进一步，所述第二三极管为NPN晶体管。

附图说明

图1为本实用新型提供的抑制电路的原理框图；

图2为本实用新型提供的抑制电路的电路原理示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、浪涌泄流电路，2、第一控制电路，3、第二控制电路，4、第一储能电路，5、第二储能电路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

在对本实用新型实施例进行介绍之前，首先对本实用新型实施例中涉及的一些名词进行定义和说明。

钳位是指将某点的电位限制在规定电位的措施，是一种过压保护技术。产生这个措施的那些电路叫做钳位电路(clamping circuit)。钳位电路的作用是将周期性变化的波形的顶部或底部保持在某一确定的直流电平上，从而提高整个电路的工作稳定性。

本申请实施例公开一种路由器充电电路，参考图1，一种防正负浪涌电流冲击的抑制电路包括浪涌泄流电路1、第一控制电路2、第二控制电路3、第一储能电路4以及第二储能电路5，其中，

第二储能电路5与电源输入端的正极连接，第二控制电路3与电源输入端的负极连接，第二储能电路5和第二控制电路3串联连接，浪涌泄流电路1与第一储能电路4的公共端连接电源输出端的正极，浪涌泄流电路1和第一储能电路4串联连接，第一储能电路4与第一控制电路2的公共端连接电源输出端的负极，第一储能电路4和第一控制电路2串联连接；

浪涌泄流电路1包括分流单元和钳位单元，分流单元和钳位单元并联设置，分流单元用于电源输入端输入正向浪涌电流时为第一储能电路4供电，并导通第一控制电路2，以使正向浪涌电流导地；

第一控制电路2用于在电源输入端输入正向浪涌电流时导通，以使钳位单元关断；

第二控制电路3用于在电源输入端输入负向浪涌电流时导通，以使第一控制电路2关断并为第二储能电路5供电。

在电源输入端之间存在正向浪涌电流时，钳位单元关断，正向浪涌电流经过分流单元为第一储能电路4供电，同时第一控制电路2导通，进而实现正向浪涌电流导地；在电源输入端之间存在负向浪涌电流时，第二控制电路3导通，第二控制电路3将负向浪涌电流输入至钳位单元，进而实现钳位单元实收负向浪涌电流，以实现电路的输入端与输出端的正负浪涌保护。

在本实施例中，分流单元包括第一电阻，钳位单元包括MOS管，第一电阻的两端分别跨接于MOS管源极和MOS管漏极，第一电阻和MOS管源极的公共端与电源输入端的正极连接，第一电阻和MOS管漏极的公共端与电源输出端的正极连接。

钳位单元中MOS管的栅极、漏极和源极分别构成MOS管的控制端、第一导通端和第二导通端，通过调控MOS管漏极电压实现对第一控制电路2导通或关断的控制，进而达到输入电流为正向浪涌电流由分流单元通过，负向浪涌电流由钳位单元通过，从而实现负向浪涌的钳位吸收。

在本实施例中，第一控制电路2包括第一三极管和第二电阻，第一三极管的射极与浪涌泄流电路1连接，第一三极管的集电极分别与第二电阻的第一端和浪涌泄流电路1连接，第一三极管的基极与浪涌泄流电路1连接，第二电阻分别与第二控制电路3和电源输出端连接，其中，第一三极管为PNP晶体管。通过第一控制电路2的导通实现正向浪涌电流导地，以实现正向浪涌电流的泄流。

在本实施例中，第二控制电路3包括第二三极管和二极管，第二三极管的射极与电源输入端的正极连接，第二三极管的集电极分别与电源输入端的负极、电源输出端的负极以及二极管的正极连接，第二三极管的基极分别与第二储能电路5和第一控制电路2连接，其中，第二三极管为NPN晶体管。通过导通第二控制电路3将负向浪涌电流分别通过第二三极管和二极管流向第二储能电路5为其余器件供电，最后余下的负向浪涌电流流入钳位单元，以实现对负向电流的钳位吸收。

在本实施例中，第一储能电路4包括第一电容，第一电容的第一端分别与电源输出端的正极和浪涌泄流电路1连接，第一电容的第二端、第一控制电路2以及第二控制电路3共同接地；第二储能电路5包括第二电容，第二电容的第一端分别与电源输入端的正极和浪涌泄流电路1连接，第二电容的第二端与第二控制电路3连接。

示例性地，请参阅图2，下面对抑制电路的具体电路结构进行详细说明。

在一种可能的示例中，抑制电路包括电源输入端正极VIN+、电源输入端负极VIN-、电源输出端正极VOUT+、电源输出端负极VOUT-、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、PMOS管Q1、三极管Q2、三极管Q3以及二极管D1，其中，MOS管Q1为MOS管，电阻R1为第一电阻，电阻R2为第二电阻，三极管Q2为第一三极管，三极管Q3为第二三极管，二极管D1为二极管，第一电容为电容C1，第二电容为电容C2。

PMOS管Q1的源极分别与电阻R1的第一端、三极管Q2的射极、电容C2的第一端、电阻R2的第一端以及电源输入端正极VIN+连接，PMOS管Q1的漏极分别与电阻R1的第二端、三极管Q2的基极、电容C1的第一端以及电源输出端正极VOUT+连接，PMOS管Q1的栅极分别与电阻R3的第一端、三极管Q2的集电极、电容C2的第二端、二极管D1的负极以及三极管Q3的基极连接，三极管Q3的射极与电阻R2的第二端连接，三极管Q3的集电极分别、电源输入端负极VIN-、二极管D1的正极、电阻R3的第二端、电容C1的第二端以及电源输出端负极VOUT-共同接地。

实施原理：

在抑制电路启动瞬间，当电源输入端VIN+与VIN-之间存在正向浪涌电流时，正向浪涌电流经过电阻R1对电容C1充电，此时MOS管Q1漏极电压为低电平，此时三极管Q2导通，使PMOS管Q1的栅极电平升高，从而使PMOS管Q1保持关断，在此时间内，电阻R1为电容C1及电路其它元件提供启动电流，并且在三极管Q2导通时正向浪涌电流通过电阻R3导地。

在抑制电路启动瞬间，当电源输入端VIN+与VIN-之间存在负向浪涌电流时，负向浪涌电流通过二极管D1为电容C2供电，当电容C2充电完成后使三极管Q3的射极电平升高，从而实现三极管Q3导通，从而实现钳位吸收负向浪涌电流。

在抑制电路稳定后，电容C1第一端电压升高到足以关断三极管Q2时，PMOS管Q1的栅极通过电阻R3接地，此时PMOS管Q1导通，使得当电源输入端VIN+输入的电流直接通过PMOS管Q1输出至电源输出端VOUT+，以减少电流损耗。

在抑制电路关闭瞬间，电容C1通过PMOS管Q1释放正向浪涌电流，随着通过PMOS管Q1电流的增大，PMOS管Q1两端的压降随着PMOS管Q1内部导通电阻的增加而增加，当PMOS管Q1两端电压降至0.6V(三极管Q2的导通电压)时，使三极管Q2导通并关断PMOS管Q1，此时由于PMOS管Q1关断迫使由电容C1释放的负载电流通过电阻R1，以实现抑制电路的短路负载保护。

本申请有助于电路在启动单电源供电情况下，实现正负浪涌电流的抑制，本申请选用的元器件简单易得，材料成本较低，同时驱动三极管开关时，开关速度快，驱动电压低，可靠性高。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，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实用新型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。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种防正负浪涌电流冲击的抑制电路，其特征在于，包括浪涌泄流电路(1)、第一控制电路(2)、第二控制电路(3)、第一储能电路(4)以及第二储能电路(5)，其中，

所述第二储能电路(5)与电源输入端的正极连接，所述第二控制电路(3)与所述电源输入端的负极连接，所述第二储能电路(5)和所述第二控制电路(3)串联连接，所述浪涌泄流电路(1)与所述第一储能电路(4)的公共端连接电源输出端的正极，所述浪涌泄流电路(1)和所述第一储能电路(4)串联连接，所述第一储能电路(4)与所述第一控制电路(2)的公共端连接所述电源输出端的负极，所述第一储能电路(4)和所述第一控制电路(2)串联连接；

所述浪涌泄流电路(1)包括分流单元和钳位单元，所述分流单元和所述钳位单元并联设置，所述分流单元用于电源输入端输入正向浪涌电流时为所述第一储能电路(4)供电，并导通所述第一控制电路(2)，以使正向浪涌电流导地；

所述第一控制电路(2)用于在电源输入端输入正向浪涌电流时导通，以使所述钳位单元关断；

所述第二控制电路(3)用于在电源输入端输入负向浪涌电流时导通，以使所述第一控制电路(2)关断并为所述第二储能电路(5)供电；

所述分流单元包括第一电阻，所述钳位单元包括MOS管，所述第一电阻的两端分别跨接于所述MOS管源极和所述MOS管漏极，所述第一电阻和所述MOS管源极的公共端与所述电源输入端的正极连接，所述第一电阻和所述MOS管漏极的公共端与所述电源输出端的正极连接；

所述第一控制电路(2)包括第一三极管和第二电阻，所述第一三极管的射极与所述浪涌泄流电路(1)连接，所述第一三极管的集电极分别与所述第二电阻的第一端和所述浪涌泄流电路(1)连接，所述第一三极管的基极与所述浪涌泄流电路(1)连接，所述第二电阻分别与所述第二控制电路(3)和所述电源输出端连接；

所述第二控制电路(3)包括第二三极管和二极管，所述第二三极管的射极与所述电源输入端的正极连接，所述第二三极管的集电极分别与所述电源输入端的负极、所述电源输出端的负极以及所述二极管的正极连接，所述第二三极管的基极分别与所述第二储能电路(5)和所述第一控制电路(2)连接；

所述第一储能电路(4)包括第一电容，所述第一电容的第一端分别与所述电源输出端的正极和所述浪涌泄流电路(1)连接，所述第一电容的第二端、所述第一控制电路(2)以及第二控制电路(3)共同接地；所述第二储能电路(5)包括第二电容，所述第二电容的第一端分别与所述电源输入端的正极和所述浪涌泄流电路(1)连接，所述第二电容的第二端与所述第二控制电路(3)连接；

还包括PMOS管、电容(C2)和电阻(R3)，所述PMOS管的源极分别与所述第一电阻的第一端、所述第一三极管的射极、电容(C2)的第一端、第二电阻的第一端以及电源输入端正极连接，所述PMOS管的漏极分别与所述第一电阻的第二端、所述第二三极管的基极、所述第一电容的第一端以及电源输出端正极连接，所述PMOS管的栅极分别与所述电阻(R3)的第一端、所述第一三极管集电极、所述电容(C2)的第二端、所述二极管的负极以及所述第二三极管的基极连接，所述PMOS管的栅极通过所述电阻(R3)接地。

2.根据权利要求1所述的一种防正负浪涌电流冲击的抑制电路，其特征在于，所述第一三极管为PNP晶体管。

3.根据权利要求1所述的一种防正负浪涌电流冲击的抑制电路，其特征在于，所述第二三极管为NPN晶体管。