专利名称：抑制浪涌电流的供电电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种供电电路，尤其是涉及一种能够抑制浪涌电流的供电电路。
背景技术：
在个人计算机、移动通讯终端等电子设备中，存在许多相对独立的工作模块，例如WIFI模块、GPS模块等。这些模块模块因为耗电大(通常在几百毫安级别)，使用供电电路对其进行供电。图1示出一种现有的供电电路，用于给手机中的无线模块供电。如图1所示，Ql为大功率MOS管，作为负载的供电开关。开启手机系统时，首先打开系统电源(例如将供电电路连接到电池或外部USB端口)，但未给出启动信号，启动端K电位为低。由于此时三极管Q2、M0S管Ql管未导通，负载没有上电。随后给出启动信号，将启动端电位拉高。此时Q2管导通，Ql管的栅极G被拉到低电平，Ql管被瞬间导通，电源开始为负载供电。C2为负载系统中用于电源滤波的蓄放电容，在现在的移动通讯系统中，取值多为几十至数百微法拉。Rl为上拉电阻，可取IOOkohm, R2为限流电阻，可取47kohm。这一电路的问题在于，在MOS管Ql打开瞬间，电路中会产生数百毫安或更高的浪涌电流。测试时在电路中串入了 I欧姆的检流电阻，系统电源打开瞬间，浪涌电流在此电阻两端造成的压降约为300mV。计算可知，此时的浪涌电流为300毫安左右。更糟的是，现在的移动通讯终端为了解决大功率发射时造成的电压跌落问题，会在电源负载端加入大容量的蓄放电容，开机时电源对这些电容的充电还会进一步加大浪涌电流。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够抑制浪涌电流的供电电路。本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种抑制浪涌电流的供电电路，包括第一开关晶体管、负载电容、上拉电路、充放电电容、第二开关晶体管、充电电路和限流电阻。第一开关晶体管具有第一端、第二端和控制端，所述第一端连接电源，第二端连接一负载，控制端连接一节点。负载电容连接负载和一参考电位。上拉电路连接电源和该节点。充放电电容连接电源和该节点。第二开关晶体管具有第一端、第二端和控制端，其第二端连接参考电位。充电电路连接第二开关晶体管的第一端和该节点。限流电阻一端连接用于启动负载的启动信号，另一端连接第二开关晶体管的控制端。在本发明的一实施例中，上述的供电电路还包括一二极管，二极管的阳极连接上述参考电位，二极管的阴极连接上述节点。在本发明的一实施例中，上述上拉电路包含一上拉电阻。在本发明的一实施例中，上述充电电路包含一充电电阻。在本发明的一实施例中，上述参考电位为地电位。在本发明的一实施例中，上述二极管为锗二级管。
在本发明的一实施例中，上述第一开关晶体管为MOS管或三极管。在本发明的一实施例中，上述第二开关晶体管为MOS管或三极管。本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有如下显著优点:1、以软启动方式实现容性负载充电和负载启动，有效地防止浪涌电流生成；2、电路实现简单稳定，成本低廉，减少了不必要的功耗和成本开销。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明，其中:图1示出一种现有的供电电路图。图2示出本发明一实施例的供电电路图。 图3示出本发明另一实施例的供电电路图。图4示出图2或图3所示电路中电容两极板上的电压曲线。
具体实施例方式本发明的实施例描述具有抑制浪涌电流能力的供电电路。这一供电电路可广泛用于各种电子设备，例如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、移动通讯终端中，用于给各种模块供电。举例来说，供电电路可以给GPS模块、WIFI模块供电。尽管本发明的实施例以具体的电路来描述，但可以理解的是，本发明并不局限于所示出的特定电路。例如电路中的元件数量可以有变化，或者替换为具有同等功能的其他元件。图2示出本发明一实施例的供电电路图。本实施例的供电电路20包含MOS管Ql，上拉电路21，充放电电容Cl，负载电容C2，充电电路22，限流电阻R2，以及三极管Q2。MOS管Ql的源极S连接到系统电源VDD，漏极D连接负载，栅极连接到节点P。尽管在此使用的MOS管Ql为P型MOS管，但在其他实施例中，可以使用N型MOS管。另外，MOS管Ql也可以替换为其他开关晶体管，例如三极管。负载电容C2连接负载和参考电位(通常为地电位)。上拉电路21连接MOS管Ql的源极和栅极，也就是系统电源VDD和节点P。充放电电容Cl也连接MOS管Ql的源极和栅极。三极管Q2的集电极连接充电电路22 —端，充电电路22另一端连接MOS管Ql的栅极，即节点P。三极管Q2的发射极连接参考电位。三极管Q2的基极连接限流电阻R2 —端，限流电阻R2另一端连接启动端K，以引入启动信号。启动信号是用来启动负载开始工作的信号，它可以是在系统开机后指示负载开始工作的开机信号，也可以是在系统工作期间指示负载工作的信号。在此，三极管Q2也可以替换为其他开关晶体管，例如场效应管。在本发明的实施例中，上拉电路21典型地包括一个电阻R1。充电电路22典型地包括一个电阻R3ο在本发明的实施例中，系统电源VDD可以来自电子设备自身的电源，例如电池，也可以来自电子设备外部的电源，这一外部电源是通过供电接口引入。这一供电电路被整合在一个电子设备系统中。在开启系统之前，三极管Q2关闭，MOS管Ql的栅极被电源VDD拉高，MOS管Ql截止。开启系统时，首先提供启动信号将启动端K置为高电位，三极管Q2导通，系统电源VDD通过充电电路22的电阻R3开始给电容Cl充电，当电容Cl两端电压(即Ql管的栅源端压差Ves)增大到MOS管Ql的导通电压后，Ql管缓慢导通，同时对电容C2缓慢充电。当停止提供启动信号时，启动端K置低，三极管Q2关闭，电容Cl可以通过上拉电路21的电阻Rl放电，从而使MOS管Ql截止，系统恢复到关机状态。图3示出本发明一实施例的供电电路图。本实施例的供电电路20包含MOS管Ql，上拉电路21，充放电电容Cl，电容C2，充电电路22，限流电阻R2，二极管Vl以及三极管Q2。与前一实施例不同的是，这一实施例中增加了二极管VI。MOS管Ql的源极S连接到系统电源VDD，漏极D连接负载，栅极连接到节点P。尽管在此使用的MOS管Ql为P型MOS管，但在其他实施例中，可以使用N型MOS管。另外，MOS管Ql也可以替换为其他开关晶体管，例如三极管。负载电容C2连接负载和参考电位(通常为地电位)。上拉电路21连接MOS管Ql的源极和栅极，也就是系统电源VDD和节点P。充放电电容Cl也连接MOS管Ql的源极和栅极。三极管Q2的集电极连接充电电路22 —端，充电电路22另一端连接MOS管Ql的栅极，即节点P。三极管Q2的发射极连接参考电位。三极管Q2的基极连接限流电阻R2 —端，限流电阻R2另一端连接启动端K，以引入启动信号。在此，三极管Q2也可以替换为其他开关晶体管，例如场效应管。二极管Vl的阳极接地，阴极连接MOS管Ql的栅极G，即节点P。这一供电电路被整合在一个电子设备系统中。在开启系统之前，三极管Q2关闭，MOS管Ql的栅极被电源VDD拉高，MOS管Ql截止。开启系统时，首先提供启动信号将启动端K置为高电位，三极管Q2导通，系统电源VDD通过充电电路22的电阻R3开始给电容Cl充电，当电容Cl两端电压(即Ql管的栅源端压差Ves)增大到MOS管Ql的导通电压后，Ql管缓慢导通，同时对电容C2缓慢充电。当停止提供启动信号时，启动端K置低，三极管Q2关闭，电容Cl可以通过上拉电路21的电阻Rl放电，从而使MOS管Ql截止，系统恢复到关机状态。
当通过掉电方式(例如与外接电源的连接被切断)关机时，电容Cl上极板的电压迅速降低，使下极板出现负电压(参见图4，曲线A为Cl上极板电压，曲线B为Cl下极板电压)。此时由于二极管Vl的存在，可为电容Cl上的电荷泄放提供了额外的路径，从而进一步减短了放电时间。在电路中加入本发明实施例的电路之后，再次使用同样方法检测电路上的浪涌电流，减小到了 120mA左右。在本发明的实施例中，二级管Vl可采用锗二级管。电阻Rl可取IOOk 300kohm，电阻R2、R3可取47k 60kohm，电容Cl可取0.1 2.2uF，这些电阻/电容的阻值/容值并不是作为限制，而是可根据具体情况而做调整。在此给出这些电阻/电容取值的示例性计算流程如下:首先在未加入电容Cl、电阻R3、二极管Vl时，测量浪涌电流I1和浪涌电流持续时间T1,由此计算得出后端容性负载的容值Q = I1^T10接着设定希望控制的浪涌电流目标值I2，再由Q和I2值计算得到需要延时的时间T2 = q/i2。再由T2计算R3的电阻值和Cl的电容值T2 = R3*C1。一般可以先设定R3值为几十K欧姆，然后据此公式得到Cl值。
根据实际需要，可设定该电路可再次生效的间隔时间T3，并由此得出Rl值Rl =T3/C1。在此，Rl和R3的取值应在同一量级，使得V 电源电压*R3/ (R1+R3)〈 VGS(TH)在此，VGS(TH)即为MOS管Q的导通电压阈值。以上的计算结果可视实际效果微调参数值。综上所述，本发明所描述的实施例相比已有的供电电路具有以下优点:首先以软启动方式实现容性负载充电和负载启动，有效地防止浪涌电流生成；并电路实现简单稳定，成本低廉，减少了不必要的功耗和成本开销。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求
1.一种抑制浪涌电流的供电电路，包括: 第一开关晶体管，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端连接电源，所述第二端连接一负载，所述控制端连接一节点； 负载电容，连接所述负载和一参考电位； 上拉电路，连接所述电源和所述节点； 充放电电容，连接所述电源和所述节点； 第二开关晶体管，具有第一端、第二端和控制端，所述第二开关晶体管的第二端连接所述参考电位； 充电电路，连接所述第二开关晶体管的第一端和所述节点；以及限流电阻，一端连接用于启动所述负载的启动信号，另一端连接所述第二开关晶体管的控制端。
2.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，还包括一二极管，所述二极管的阳极连接所述参考电位，所述二极管的阴极连接所述节点。
3.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述上拉电路包含一上拉电阻。
4.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述充电电路包含一充电电阻。
5.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述参考电位为地电位。
6.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述二极管为锗二级管。
7.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述第一开关晶体管为MOS管或三极管。
8.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述第二开关晶体管为MOS管或三极管。
全文摘要
本发明涉及一种抑制浪涌电流的供电电路，包括第一开关晶体管、负载电容、上拉电路、充放电电容、第二开关晶体管、充电电路和限流电阻。第一开关晶体管具有第一端、第二端和控制端，所述第一端连接电源，第二端连接一负载，控制端连接一节点。负载电容连接负载和一参考电位。上拉电路连接电源和该节点。充放电电容连接电源和该节点。第二开关晶体管具有第一端、第二端和控制端，其第二端连接参考电位。充电电路连接第二开关晶体管的第一端和该节点。限流电阻一端连接用于启动负载的启动信号，另一端连接第二开关晶体管的控制端。
文档编号H03K17/22GK103166208SQ201110414148
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者张超, 董永 申请人:联芯科技有限公司