CN221127128U - 一种大容性负载加电缓冲电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及加电缓冲电路技术领域，尤其涉及一种大容性负载加电缓冲电路，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3，所述电阻R1一端分别连接电阻R2一端、电阻R3一端、电压输入端、P沟道MOS管VT1的源极，电阻R1另一端分别连接电阻R2另一端、电阻R3另一端、P沟道MOS管VT1的漏极、电阻R7一端、电容C1一端、电压输出端，P沟道MOS管VT1的栅极连接NPN三极管VT2的集电极，NPN三极管VT2的基极连接稳压二极管D1的阳极，稳压二极管D1的阴极连接电阻R7另一端，本实用新型有效地解决了大容性负载加电时的浪涌电流问题，通过使用稳压二极管和三极管的组合，能够限制启动瞬间的电流冲击，从而保护电路中的元件和电源系统，确保电路正常工作。

Description

一种大容性负载加电缓冲电路

技术领域

本实用新型涉及加电缓冲电路技术领域，尤其涉及一种大容性负载加电缓冲电路。

背景技术

在现代电子设备和电路中，大容性负载广泛用于包括电源管理、电机控制、通信系统、计算机硬件等各种应用，这些大容性负载在电路的启动和运行过程中起着重要作用，当电路中存在大容性负载时，在加电启动瞬间，特别是当电源首次连接或重新连接时，大容性负载需要充电以达到工作状态，产生瞬间的电流峰值，这种电流通常称为启动浪涌电流，浪涌电流远远超过电路元件和电源系统的额定承受能力，从而产生以下技术问题：1、浪涌电流导致电源电压瞬间下降，会引发电路中其他元件的工作不正常，甚至导致设备的不稳定；2、浪涌电流对电路中的元件造成损害，特别是在长时间重复的启动中，电子元件如电容器、稳压二极管、开关元件等可能因浪涌电流而受到应力，降低其寿命，甚至导致故障；3、浪涌电流问题会导致电路性能下降，特别是在要求高电流精度或低噪声的应用中，例如对音频放大器、精密测量仪器和通信系统等产生不利影响。

实用新型内容

本实用新型为解决电路中存在大容性负载时，加电启动瞬间需要为大容性负载充电而产生较大浪涌电流，使得电路无法正常工作的问题，提出了一种大容性负载加电缓冲电路。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种大容性负载加电缓冲电路，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、P沟道MOS管VT1、NPN三极管VT2、稳压二极管D1、电阻R7和电容C1，所述电阻R1一端分别连接电阻R2一端、电阻R3一端、电压输入端、P沟道MOS管VT1的源极，电阻R1另一端分别连接电阻R2另一端、电阻R3另一端、P沟道MOS管VT1的漏极、电阻R7一端、电容C1一端、电压输出端，P沟道MOS管VT1的栅极连接NPN三极管VT2的集电极，NPN三极管VT2的基极连接稳压二极管D1的阳极，稳压二极管D1的阴极连接电阻R7另一端，电容C1另一端接地，NPN三极管VT2的发射极接地。

进一步的，所述电阻R1另一端分别连接电容C2一端、电容C3一端，电容C1另一端分别连接电容C2另一端、电容C3另一端后接地。

进一步的，所述P沟道MOS管VT1的源极连接电阻R6一端，电阻R6另一端分别连接MOS管VT1的栅极、NPN三极管VT2的集电极。

进一步的，所述P沟道MOS管VT1的源极连接电容C4一端，电容C4另一端分别连接电阻R6另一端、MOS管VT1的栅极、NPN三极管VT2的集电极。

进一步的，所述NPN三极管VT2的基极分别连接稳压二极管D1的阳极、电阻R4一端，电阻R4另一端连接NPN三极管VT2的发射极后接地。

进一步的，所述稳压二极管D1的阴极分别连接电阻R5一端、电阻R7另一端，电阻R5另一端接地。

进一步的，所述电阻R1-R3的阻值为300Ω，电阻R4、电阻R6的阻值为5.1kΩ，电阻R5、电阻R7的阻值为10kΩ。

进一步的，所述电容C1、电容C2、电容C3是大容性负载，电容值为10000μF，所述电容C4的电容值为100pF。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型提出的一种大容性负载加电缓冲电路有效地解决了大容性负载加电时的浪涌电流问题，通过使用稳压二极管和三极管的组合，能够限制启动瞬间的电流冲击，从而保护电路中的元件和电源系统，确保电路正常工作；

（2）本实用新型提出的一种大容性负载加电缓冲电路通过逐渐导通NPN三极管，确保了电源电压的稳定性，防止瞬间电压下降；

（3）本实用新型提出的一种大容性负载加电缓冲电路采用了相对简单的元件，不需要大量的空间或能源，因此适用于各种尺寸和功率要求的电子设备。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本实用新型实施例提出的一种大容性负载加电缓冲电路的电路原理图。

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。

实施例1

本实施例提出一种大容性负载加电缓冲电路具体实施方式。

参考图1，一种大容性负载加电缓冲电路，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3，本实施例中虽然电阻R1-R3被设计为相对较小的阻值，但足以限制电路启动时的电流，用于避免启动瞬间的浪涌电流，从而减少电源系统的压力，以及防止对其他电路元件造成不必要的损害，此外电阻R1-R3的连接方式构成了一个电流分流路径，使电流能够通过这些电阻之一流向大容性负载，确保了充电过程的平稳进行，避免导致瞬时电流峰值；

P沟道MOS管VT1，本实施例中P沟道MOS管VT1用于控制电路的电流通路，在初始状态，P沟道MOS管VT1未导通时，电路中的电流无法流经大容性负载，可以防止启动瞬间产生较大的浪涌电流，P道MOS管VT1被控制来开启或关闭电流通路，当电路需要启动时，通过适当的控制信号，P沟道MOS管VT1的栅极会被下拉至地（GND）电位，从而导通P沟道MOS管VT1，使其漏极和源极连接，允许电流流向大容性负载，完成加电缓冲启动，P沟道MOS管VT1的控制使其在启动时可以限制电流，可保护其他电路元件和电源系统，防止其受到过大的电流冲击；

NPN三极管VT2，本实施例中NPN三极管VT2的基极连接到稳压二极管D1的阳极，使得稳压二极管D1的反向偏置电压将控制NPN三极管VT2的工作状态，当稳压二极管D1的阈值电压达到时，NPN三极管VT2开始导通。导通后，NPN三极管VT2的集电极与P沟道MOS管VT1的栅极连接，从而下拉P沟道MOS管VT1的栅极到地（GND）电位，使其导通，即实现了电路的加电缓冲启动，NPN三极管VT2的导通状态通过其集电极连接到P沟道MOS管VT1的栅极，控制P沟道MOS管VT1的导通状态，可用于控制电路中的电流，确保电流不会在启动瞬间突然增大，从而避免浪涌电流问题，保护电路元件和电源系统；

稳压二极管D1，本实施例中稳压二极管D1在正向电压方向上具有一个明确定义的阈值电压，当正向电压达到这个阈值时，稳压二极管D1将开始导通，将这一阈值电压提供给与其连接的电路元件，在本实施例的电路中，稳压二极管D1的阴极连接到电阻R7，这将形成反向偏置电压，同时其阳极连接到NPN三极管VT2的基极，此外稳压二极管D1的阈值电压确定了NPN三极管VT2的导通条件，当稳压二极管D1的阈值电压达到时，开始导通，并将反向偏置电压传递到NPN三极管VT2的基极，这使得NPN三极管VT2导通，从而下拉P沟道MOS管VT1的栅极，启动电路的加电缓冲过程，稳压二极管D1还起到了过压保护的作用，如果电路中出现过高的电压，稳压二极管D1会导通，将过压电压引至电路的地（GND）端，从而防止过电压对电路和电路元件造成损害；

电阻R7，本实施例中电阻R7与稳压二极管D1的连接形成了一个电阻分压电路，其提供了电路的基准电压，这个基准电压在整个电路中具有重要的参考作用，用于控制NPN三极管VT2的导通状态，并确保电路启动时的稳定性，电阻R7限制了电流的流动，因为电阻R7连接到稳压二极管D1的阴极，而稳压二极管D1通常需要较低的电流来正常工作，电阻R7的阻值是电路设计的一部分，用于确保电流保持在适当的范围内，以满足稳压二极管D1和NPN三极管VT2的工作要求；

电容C1，本实施例中电容C1充当了能量存储器，可以存储电荷和电能，在电路启动过程中，从电源加电时，电容C1会充电，吸收电流并存储电荷。电容C1在启动过程中积累电能，充当了一个临时的电池，以满足大容性负载的电能需求；

本实施例中提出了上述元器件的连接关系，具体的，所述电阻R1一端分别连接电阻R2一端、电阻R3一端、电压输入端、P沟道MOS管VT1的源极，电阻R1另一端分别连接电阻R2另一端、电阻R3另一端、P沟道MOS管VT1的漏极、电阻R7一端、电容C1一端、电压输出端，P沟道MOS管VT1的栅极连接NPN三极管VT2的集电极，NPN三极管VT2的基极连接稳压二极管D1的阳极，稳压二极管D1的阴极连接电阻R7另一端，电容C1另一端接地，NPN三极管VT2的发射极接地。

本实施例中的大容性负载还包括电容C2、电容C3，在一个电路中设置多个大容性电容的主要目的是为了应对不同的电源需求和电流平滑性要求，每个电容可能具有不同的作用，所述电阻R1另一端分别连接电容C2一端、电容C3一端，电容C1另一端分别连接电容C2另一端、电容C3另一端后接地。

本实施例中，所述P沟道MOS管VT1的源极连接电阻R6一端，电阻R6另一端分别连接MOS管VT1的栅极、NPN三极管VT2的集电极，其中电阻R6用于限制电流的流动，即可以控制电流的大小，确保在电路中不会出现电流过大的情况，从而防止元件过热或电路损坏。

本实施例中，所述P沟道MOS管VT1的源极连接电容C4一端，电容C4另一端分别连接电阻R6另一端、MOS管VT1的栅极、NPN三极管VT2的集电极，其中电容C4用于平滑电流，特别是在电路中存在高频成分时,电容C4通过储存电荷并逐渐释放电流，有助于减小电流的波动，此外电容C4还用于滤波电路，以减小电压信号中的高频分量，从而提供更稳定的电压信号。

本实施例中，所述NPN三极管VT2的基极分别连接稳压二极管D1的阳极、电阻R4一端，电阻R4另一端连接NPN三极管VT2的发射极后接地，其中电阻R4可以用来控制NPN三极管的偏置电流，通过调整电阻R4的阻值，影响NPN三极管的工作点，从而调整电路的静态工作状态。

本实施例中，所述稳压二极管D1的阴极分别连接电阻R5一端、电阻R7另一端，电阻R5另一端接地，其中通过将电阻R5配置为电压分压器，可以提高电源稳定性。用于减小电路中的电源电压波动，减少噪声和干扰，以确保电路的稳定性和可靠性。

本实施例中，提出了电路中所有电阻的具体阻值，其中，所述电阻R1-R3的阻值为300Ω，电阻R4、电阻R6的阻值为5.1kΩ，电阻R5、电阻R7的阻值为10kΩ。

本实施例中，提出了电路中所有电容的电容值，其中，所述电容C1、电容C2、电容C3是大容性负载，电容值为10000μF，所述电容C4的电容值为100pF。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，提出一种大容性负载加电缓冲电路的工作原理。

1、初始状态：当从VCC IN（电源输入端）加电时，最初P沟道MOS管VT1的漏极和源极之间不导通，因为P沟道MOS管VT1的栅极未被激活，即电流无法直接通过P沟道MOS管VT1进入大容性负载，此时P沟道MOS管VT1是关闭状态。

2、电阻缓慢充电：电路中的电流开始流过电阻R1，R2和R3，这些电阻限制电流的大小，这个电流逐渐开始给大容性负载充电，这是一个缓慢的过程，因为电阻R1、R2和R3限制了电流的上升速度。

3、稳压二极管被反向击穿：随着大容性负载的充电，稳压二极管D1的反向电压逐渐升高，稳压二极管D1是这个电路的关键组件，具有击穿电压，即在反向电压达到阈值后，稳压二极管D1将开始导通。

4、NPN三极管导通：当稳压二极管被反向击穿，NPN型三极管VT2的集电极和发射极开始导通，这是因为稳压二极管提供了足够的电流，以激活NPN三极管，导通的NPN三极管允许电流从其集电极流向发射极。

5、P沟道MOS管激活：导通的NPN三极管VT2使电路中的电压下降，这导致P沟道MOS管VT1的栅极下拉到地GND，激活P沟道MOS管VT1，一旦P沟道MOS管VT1激活，P沟道MOS管VT1的漏极和源极之间导通，允许电流通过。

6、电流流入大容性负载：当P沟道MOS管导通，电流可以通过P沟道MOS管的漏极和源极，然后输入大容性负载，加电缓冲启动完成。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种大容性负载加电缓冲电路，其特征在于，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、P沟道MOS管VT1、NPN三极管VT2、稳压二极管D1、电阻R7和电容C1，所述电阻R1一端分别连接电阻R2一端、电阻R3一端、电压输入端、P沟道MOS管VT1的源极，电阻R1另一端分别连接电阻R2另一端、电阻R3另一端、P沟道MOS管VT1的漏极、电阻R7一端、电容C1一端、电压输出端，P沟道MOS管VT1的栅极连接NPN三极管VT2的集电极，NPN三极管VT2的基极连接稳压二极管D1的阳极，稳压二极管D1的阴极连接电阻R7另一端，电容C1另一端接地，NPN三极管VT2的发射极接地。

2.根据权利要求1所述的一种大容性负载加电缓冲电路，其特征在于，所述电阻R1另一端分别连接电容C2一端、电容C3一端，电容C1另一端分别连接电容C2另一端、电容C3另一端后接地。

3.根据权利要求2所述的一种大容性负载加电缓冲电路，其特征在于，所述P沟道MOS管VT1的源极连接电阻R6一端，电阻R6另一端分别连接MOS管VT1的栅极、NPN三极管VT2的集电极。

4.根据权利要求3所述的一种大容性负载加电缓冲电路，其特征在于，所述P沟道MOS管VT1的源极连接电容C4一端，电容C4另一端分别连接电阻R6另一端、MOS管VT1的栅极、NPN三极管VT2的集电极。

5.根据权利要求4所述的一种大容性负载加电缓冲电路，其特征在于，所述NPN三极管VT2的基极分别连接稳压二极管D1的阳极、电阻R4一端，电阻R4另一端连接NPN三极管VT2的发射极后接地。

6.根据权利要求5所述的一种大容性负载加电缓冲电路，其特征在于，所述稳压二极管D1的阴极分别连接电阻R5一端、电阻R7另一端，电阻R5另一端接地。

7.根据权利要求6所述的一种大容性负载加电缓冲电路，其特征在于，所述电阻R1-R3的阻值为300Ω，电阻R4、电阻R6的阻值为5.1kΩ，电阻R5、电阻R7的阻值为10kΩ。

8.根据权利要求7所述的一种大容性负载加电缓冲电路，其特征在于，所述电容C1、电容C2、电容C3是大容性负载，电容值为10000μF，所述电容C4的电容值为100pF。