一种启动冲击电流限制电路的制作方法_3

文档序号:9710972阅读:来源:国知局
起到保护第一三极管VI的作用。
[0034]作为本发明一种典型的具体实施例,充电电路2进一步包括第一电容C1、第六电阻R6、第七电阻R7和第三二极管D3。第六电阻R6与第一电容C1串联在输入正端VIN+和输入负端VIN-之间,第二三极管V2的集电极连接第五电阻R5后,分别与第一电容C1和第七电阻R7并联,并通过第三二极管D3连接至MOSFET V3的栅极。通过在第一电容C1上并联第七电阻R7,以降低第一电容C1、第二三极管V2和第三二极管D3的电压应力。
[0035]作为本发明一种典型的具体实施例,启动冲击电流限制电路还包括第八电阻R8、第九电阻R9、第二电容C2和第二二极管D2,放电电路1还包括第四二极管D4。储能电容C3通过第一二极管D1连接在输入正端VIN+和输入负端VIN-之间,第九电阻R9和第二电容C2串联在MOSFET V3的栅极与漏极之间。第二二极管D2连接在MOSFET V3的栅极与源极之间,第八电阻R8连接在第一二极管D1与MOSFET V3的栅极之间。MOSFET V3的源极与启动冲击电流限制电路的输入负端VIN-相连,MOSFET V3的漏极与储能电容C3相连。第四二极管D4能够在输入电压反接时起到保护第一三极管VI的作用。同时,通过在MOSFETV3的G级与S极之间加第二二极管D2,既保证了 MOSFET V3的可靠工作,同时也减小了第三二极管D3的电压应力。
[0036]作为本发明第二种典型的具体实施例,如附图3所示,充电电路2进一步包括第一电容C1、第六电阻R6、第三二极管D3和第五二极管D5。第六电阻R6与第一电容C1串联在输入正端VIN+和输入负端VIN-之间。第二二极管V2的集电极连接第五电阻R5后,分别与第一电容C1和第五二极管D5并联,并通过第三二极管D3连接至M0SFETV3的栅极。在第一种具体实施例的基础上,将第七电阻R7替换为一个作为稳压管的第五二极管D5,同样可以起到降低第一电容C1上电压的作用。
[0037]作为本发明第三种典型的具体实施例,如附图4所示,放电电路1进一步包括第一MOSFET U1、第二 MOSFET U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5。输入电压经过第一电阻R1、第二电阻R2分压后为第一 MOSFET U1提供驱动电压。第一MOSFET U1控制第二 MOSFET U2的开通与关断,第三电阻R3、第四电阻R4通过分压为第二MOSFET U2提供驱动电压。第二 MOSFET U2的漏极通过第五电阻R5与充电电路2相连。在第一种具体实施例的基础上,将放电电路1中的第一三极管V1、第二三极管V2分别替换为小功率的第一 MOSFET U1、第二 MOSFET U2,同样可以实现为第一电容Cl放电的效果,而且放电速度要优于采用三极管。作为本发明一种较佳的具体实施例,放电电路1还包括第四二极管D4,第四二极管D4并联在第二电阻R2的两端,第四二极管D4的阳极连接输入负端VIN-,第四二极管D4的阴极连接第一 MOSFET U1的栅极。
[0038]作为本发明第四种典型的具体实施例,如附图5所示,放电电路1进一步包括比较器A1、第二三极管V2、第四二极管D4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5。输入正端VIN+依次经过第一二极管D1、第三电阻R3连接至比较器A1的正端,输入负端VIN-经过第四二极管D4连接至比较器A1的负端。输入电压经过第一电阻R1、第二电阻R2分压后为比较器A1提供驱动电压。比较器A1的输出信号控制第二三极管V2的开通与关断,以判断是否存在输入端断电的情况,第三电阻R3、第四电阻R4通过分压为第二三极管V2提供驱动电压。第二三极管V2的集电极通过第五电阻R5与充电电路2相连。第四二极管D4的阳极连接输入负端VIN-,第四二极管D4的阴极连接比较器A1的输入负端。
[0039]作为本发明第五种典型的具体实施例,如附图6所示,放电电路1进一步包括比较器A1、第二MOSFET U2、第四二极管D4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5。输入正端VIN+依次经过第一二极管D1、第三电阻R3连接至比较器A1的正端,输入负端VIN-经过第四二极管D4连接至比较器A1的负端。第四二极管D4的阳极连接输入负端VIN-,第四二极管D4的阴极连接比较器A1的输入负端。输入电压经过第一电阻R1、第二电阻R2分压后为比较器A1提供驱动电压。比较器A1的输出信号控制第二MOSFET U2的开通与关断,以判断是否存在输入端断电的情况,第三电阻R3、第四电阻R4通过分压为第二 MOSFET U2提供驱动电压。第二 MOSFET U2的漏极通过第五电阻R5与充电电路2相连。本实施例采用在第一二极管D1的阳极检测输入断电信号,并以此来控制第一电容C1放电的方法,分别利用电阻分压器检测第一二极管D1阳极与阴极的电压,将该电压检测信号送至比较器A1 (或放大器,或有类似比较功能的电路与芯片),以此判断是否有输入断电的情况发生。
[0040]下面以如附图2所示的第一种具体实施例为例,说明本发明启动冲击电流限制电路的工作原理。
[0041]具体实施例给出的启动冲击电流限制电路,具体包括:主要起限流作用的MOSFETV3,以及储能电容C3、放电电路1、充电电路2、第一二极管D1、第九电阻R9、第二电容C2,作为栅极驱动电阻的第八电阻R8和作为栅极保护二极管的第二二极管D2。放电电路1进一步包括第一三极管V1、第二三极管V2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5。充电电路2进一步包括第一电容C1、第六电阻R6、第三二极管D3和第五二极管D5。第六电阻R6、第七电阻R7和第一电容C1组成阻容充电网络,通过第三二极管D3牵制MOSFET V3的栅极电压。第二三极管V2、第五电阻R5为第一电容C1提供放电回路,第三电阻R3和第四电阻R4分压为第二三极管V2提供驱动电压。第一三极管VI控制第二三极管V2的开通与关断,第一电阻R1和第二电阻R2分压为第一二极管VI提供驱动电压。第一三极管VI的基极保护二极管(即第四二极管D4)、电阻R9和电容C2在启动冲击电流限制电路上电时提供最初的电流路径,Cgs和Cgd表示MOSFET内部寄生的极间电容。
[0042]当启动冲击电流限制电路上电时,电流从输入正端VIN+依次流经第一二极管D1、储能电容C3、第二电容C2、第九电阻R9、第三二极管D3和第一电容C1至输入负端VIN-。作为本发明一种较佳的具体实施例,第一电容C1的容量远小于储能电容C3,而第二电容C2的容量远小于第一电容C1,第九电阻R9也取较小的阻值。因此,第二电容C2能够在瞬间被充满,在第二电容C2上将产生方向为上负、下正的电压,其大小约等于输入电压。
[0043]同时,在启动冲击电流限制电路上电后,第一电阻R1和第二电阻R2最先得电,输入电压信号通过第一电阻R1和第二电阻R2分压后驱动第一三极管VI导通,将第二三极管V2的基极电压拉低,使第二三极管V2关断。输入电压信号通过第六电阻R6、第八电阻R8对第一电容Cl进行充电,使MOSFET V3的栅极电压逐渐升高,MOSFET V3缓慢导通,有效限制了冲击电流。当栅极电压升高至MOSFET V3的开通门限时,MOSFET V3的阻抗由无穷大逐渐减小,充电电流经过MOSFET V3继续流通。此时,第二电容C2和第九电阻R9串联后并联在MOSFET V3栅极和源极间电容Cgs的两端。由于前一阶段在第二电容C2上形成了上负、下正的电压,在启动冲击电流限制电路上电阶段,在第二电容C2上形成的电压方向与MOSFETV3栅极和源极间电容Cgs两端的电压方向相反,因而限制了 MOSFET V3栅极和源极间电容Cgs电压的上升速度,使MOSFET V3维持在放大态。MOSFET V3栅极和源极间电容Cgs的电压在第八电阻R8对其充电,以及第九电阻R9、第二电容C2对其放电的影响下缓慢上升,使MOSFET V3逐渐脱离放大区,进入完全导通状态,DC/DC变换器3也开始正常工作。
[0044]若启动冲击电流限制电路在运行过程中,输入端突然断电时,第一电阻R1和第二R2上的电压瞬间降为零,则由于第一二极管D1的阻断,储能电容C3上的电压向输入端放电,第一二极管D1阳极端的电压迅速降为零,第一三极管VI失去驱动而关断。此时,储能电容C3上尚留有残留电压,该残留电压通过第三电阻R3和第四电阻R4分压后,驱动第二三极管V2导通,第二三极管V2与第五电阻R5形成对第一电容C1的
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