一种自锁开关电路及电源模块的制作方法

本发明涉及电子与电源技术领域，具体涉及一种自锁开关电路及电源模块。

背景技术：

目前星载计算机的母线配电开关主要有继电器控制开关和普通mos管控制开关，这两种方式存在问题如下：(1)继电器控制开关时，随着导通电流的增加，所需继电器的体积也会随之增加，这会占用较大的印制板空间，而且继电器一般会配合有mos管，用于实现的浪涌抑制电路使用，这进一步增加了体积；(2)普通mos管控制开关时，虽然可以实现浪涌抑制的功能，但是需要输入电平信号以维持mos管的开启，电平信号与控制模块的耦合度较高，不利于实现故障的解耦；(3)目前少数情况，使用小继电器控制mos管g极，实现脉冲信号控制大电流，虽然空间占用较小，但是继电器切换过程中的触点抖动会对mos产生不利影响，降低了产品的可靠性。

鉴于此，特提出此发明。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种自锁开关电路，用于连接电源和负载，该开关电路使用mos管搭建，由于未使用继电器，因此应用于大电流时整体体积较小、且可靠性较高，再一方面，该开关电路具有自锁功能，可以使用正脉冲信号控制开通和关断，基于该开关电路，本发明还提供了一种电源模块，用于给负载供电。

本发明的自锁开关电路的技术方案是这样实现的：

一种自锁开关电路，包括自锁nmos管v1、开关pmos管v2、解锁nmos管v3、第一分压部分、第二分压部分、vin端、vout端、gnd端、on端和off端；vin端与开关pmos管v2的s极连接，vout端与开关pmos管的d极连接；

on端与自锁nmos管v1的g极连接；第一分压部分输入连接vin端，输出连接自锁nmos管v1的d极，分压产生v2gs连接开关pmos管v2的g极；第二分压部分的输入连接开关pmos管v2的d极，输出连接gnd端，分压产生v1gs连接自锁nmos管v1的g极；

off端与解锁nmos管v3的g极连接，解锁nmos管v3的d极与自锁nmos管v1的g极连接，gnd端与解锁nmos管v3的s极连接和自锁nmos管v1的s极连接。

进一步，on端通过二极管v5与自锁nmos管v1的g极连接。第一分压部分包括电阻r1和电阻r2，电阻r1一端与vin端连接，另一端分别与电阻r2和开关pmos管v2的g极连接，电阻r2另一端与自锁nmos管v1的d极连接。

进一步，第二分压部分包括电阻r6和电阻r5，电阻r6一端与开关pmos管v2的d极连接，另一端通过二极管v4分别与电阻r5和自锁nmos管v1的g极连接，电阻r5的另一端与gnd端连接。

进一步，on端通过二极管v5和阻尼电阻r3与自锁nmos管v1的g极连，off端通过阻尼电阻r7与解锁nmos管v3的g极连接，电阻r1通过阻尼电阻r4与开关pmos管v2的g极连接。

进一步，off端和gnd端之间连接有防悬空电阻r8。

进一步，电阻r1两端并联后电容c1和电容c2。

本发明的电源模块的技术方案是这样实现的：

包括电源、地、开关电路和正脉冲产生电路，所述开关电路为本发明提供的开关电路，电源的正极与开关电路的vin端连接，地与开关电路的gnd端连接，正脉冲产生电路包括两路正脉冲输出，分别与开关电路的on端和off端连接。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的开关电路使用mos管搭建，由于未使用继电器，因此应用于大电流时整体体积较小、且可靠性较高。

(2)本发明的开关电路具有自锁功能，可以使用正脉冲信号控制开通和关断，由于未使用电平信号控制，故障时便于解耦。

附图说明

图1为实施例一的自锁开关电路的电路图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一：

一种自锁开关电路，包括自锁nmos管v1、开关pmos管v2、解锁nmos管v3、第一分压部分、第二分压部分、vin端、vout端、gnd端、on端和off端；vin端与开关pmos管v2的s极连接，vout端与开关pmos管的d极连接，vin端用于接电源，vout端用于接负载；

on端与自锁nmos管v1的g极连接；第一分压部分输入连接vin端，输出连接自锁nmos管v1的d极，分压产生v2gs连接开关pmos管v2的g极；第二分压部分的输入连接开关pmos管v2的d极，输出连接gnd端，分压产生v1gs连接自锁nmos管v1的g极。

外部信号向on端发送高脉冲信号时提供自锁nmos管v1的v1gs，使自锁nmos管v1导通，然后第一分压部分导通，第一部分导通后提供开关pmos管v2的v2gs，使开关pmos管v2导通，然后第二电压部分导通，第二电压部分导通后提供自锁nmos管v1的v1gs，使自锁nmos管v1保持导通，实现自锁，上述过程中，开关pmos管v2导通实现vin端和vout端的导通。

off端与解锁nmos管v3的g极连接，解锁nmos管v3的d极与自锁nmos管v1的g极连接，gnd端与解锁nmos管v3的s极连接和自锁nmos管v1的s极连接，gnd端用于接地。

外部信号向off端发送正脉冲时，提供解锁nmos管v3的v3gs，使解锁nmos管v3导通，此时自锁nmos管v1的g极通过解锁nmos管v3与gnd端导通，使自锁nmos管v1的v1gs＝0，自锁nmos管v1关断后v2gs＝0，开关pmos管v2关断，自锁解开，vin端和vout端断开。

本实施例具体的电路如下：

vin端与开关pmos管v2的s极连接，vout端与开关pmos管的d极连接，vin端用于连接外部电源，开关pmos管v2导通时，vout端给外部负载供电。本实施里中，vin端用于连接外部28v母线，自锁nmos管v1和解锁nmos管v3为vgs≈5v时导通的nmos管，开关pmos管v2为vgs≈10v时导通的pmos管，另外开关pmos管v2还选用rds参数较小的型号，使得在通过大电流时产生较小的压降，以忽略开关pmos管v2的v2ds。

on端通过二极管v5与自锁nmos管v1的g极连接。第一分压部分包括电阻r1和电阻r2，r1＝20kω，r2＝30kω，电阻r1一端与vin端连接，另一端分别与电阻r2和开关pmos管v2的g极连接，电阻r2另一端与自锁nmos管v1的d极连接。第二分压部分包括电阻r6和电阻r5，r6＝43kω，r5＝10kω，电阻r6一端与开关pmos管v2的d极连接，另一端通过二极管v4分别与电阻r5和自锁nmos管v1的g极连接，电阻r5的另一端与gnd端连接。二极管v4和二极管v5为肖特基二极管1n5819。

外部信号向on端发送+5v的正脉冲信号时，二极管v5的导通压降约为0.15v，此时v1gs＝4.85v，自锁nmos管v1导通，然后第一分压部分导通，根据串联分压原理，此时v2gs＝11.2v，使开关pmos管v2导通，v2gs计算公式如下：

此时，开关pmos管v2的d极的电压为28v，二极管v4的导通压降约为0.15v，再根据串联分压原理，此时v1gs＝5.25v，使自锁nmos管v1保持导通，实现自锁，v1gs计算公式如下：

上述过程中，开关pmos管v2导通实现vin端和vout端的导通。

off端与解锁nmos管v3的g极连接，解锁nmos管v3的d极与自锁nmos管v1的g极连接，gnd端与解锁nmos管v3的s极连接和自锁nmos管v1的s极连接。

外部信号向off端发送+5v的正脉冲信号时，提供解锁nmos管v3的v3gs，使解锁nmos管v3导通，此时自锁nmos管v1的g极通过解锁nmos管v3与gnd端导通，使自锁nmos管v1的v1gs＝0，自锁解开，vin端和vout端断开。

本实施例优选的电路如下：

on端通过二极管v5和电阻r3与自锁nmos管v1的g极连，off端通过电阻r7与解锁nmos管v3的g极连接，电阻r1通过电阻r4与开关pmos管v2的g极连接，r3＝r4＝r7＝51ω，四者是mos管g极的阻尼电阻，可以有效防止mos管栅极的振荡。

off端和gnd端之间连接有电阻r8，r8＝10kω，电阻r8为维持上电默认态的防悬空电阻。

电阻r1两端并联后电容c1和电容c2，电容c1、电容c2和电阻r2构成的c/r电路，使得开关pmos管v2缓慢启动，抑制母线开启时的瞬态电流，c1和c2的取值一般根据负载特性进行适应性的调整。

实施例二：

一种电源模块，包括电源、地、开关电路和正脉冲产生电路，所述开关电路为实施例一的开关电路，电源的正极与开关电路的vin端连接，地与开关电路的gnd端连接，正脉冲产生电路包括两路正脉冲输出，分别与开关电路的on端和off端连接。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。