一种浪涌保护和掉电延迟电路的制作方法

1.本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种浪涌保护和掉电延迟电路。


背景技术：

2.在电路中，通电瞬间会先给后级电容充电使得电容两端电压升高。在电容充电瞬间，电容相当于开路。电路会在极短的时间内(微秒级)产生极大的瞬时电流，造成电压骤降，对电路中的设备产生不可逆损伤会的同时还会导致同一电源供电的其他设备故障。
3.目前一般通过在电路中加入功率电阻对后级电容产生的浪涌电流进行吸收。但是电流是热损坏，对于很短时间的浪涌电流，对电子元器件一般不会造成损害，若长时间的浪涌电流则容易烧坏电子元器件，造成供电设备和产品本身损坏。电路后级的电容容量一般较大，因此在电容充电过程中，浪涌电流的脉冲宽度(大电流持续时间)大，在持续的工作中，功率电阻会产生难以承受的损耗。虽然降低功率电阻的阻值可以缩短脉冲宽度，但是会引起浪涌电流的升高，较大的浪涌电流也会对供电设备和产品本身早上损坏；而若增大功率电阻的阻值，虽然一定程度上可以减少浪涌电流，但是会增大脉冲宽度，进而增大产品的启动。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种浪涌保护和掉电延迟电路，将电路中的后级电容分开充电，在满足浪涌电流小、脉冲宽度小的同时，不增加启动时间。
5.第一方面，本技术提供了一种浪涌保护和掉电延迟电路，包括浪涌保护模块和掉电延迟模块，具体为：
6.所述浪涌保护模块包括第一电容、第一二极管、第一电阻、第一光耦合器、第一mos管和第二二极管；
7.所述掉电延迟模块包括第三二极管、第二mos管、第二电容、第二电阻和第四二极管；
8.所述第一电容的第一端与正极输入端、所述第一光耦合器的发射端正极、所述第一光耦合器的接收端集电极、所述第二mos管的源极、所述第四二极管的负极和正极输出端连接；
9.所述第一电容的第二端与所述第一二极管的正极、所述第一mos管的漏极、所述第三二极管的正极、所述第二电容的第一端和所述第一电阻的第一端连接；
10.所述第一二极管的负极与所述第一光耦合器的发射端负极连接；
11.所述第一mos管的栅极与所述第一光耦合器的接收端发射极、所述第二二极管的负极连接；
12.所述第二二极管的正极与所述第一mos管的源极、所述第一电阻的第二端和负极输入端连接；
13.所述第三二极管的负极与所述第二mos管的栅极连接；
14.所述第二mos管的漏极与所述第二电阻的第一端连接；
15.所述第二电阻的第二端与所述第二电容的第一端、所述第四二极管的正极连接。
16.这样，通过第一电阻限制上电瞬间的浪涌电流，并将上电瞬间的浪涌电流吸收。当第一电容两端具有一定电压后，第一电容的充电电容就会大幅度减小，此时第一mos管导通，电路回复正常工作状态，起到了浪涌保护的作用。进一步的，将第二电容的充电回路与第一电容的充电回路分开，在上电瞬间先给第一电容充电，浪涌保护模块仅需要考虑第一电容的浪涌电流，因此浪涌电流和脉冲宽度均较小，不会额外增加设备的启动时间。
17.在一种实现方式中，所述浪涌保护模块还包括第三电容、第三电阻、第四电阻和第五电阻，具体为：
18.所述第三电容的第一端与所述第一mos管的栅极、所述第五电阻的第一端、所述第二二极管的负极和所述第一光耦合器的接收端发射极连接；
19.所述第三电容的第二端与所述第一mos管的源极、所述第五电阻的第二端、所述第二二极管的正极和负极输入端连接；
20.所述第三电阻的第一端与所述正极输入端、所述第四电阻的第一端和所述第一电容的第一端连接；
21.所述第三电阻的第二端与所述第一光耦合器的接收端集电极连接；
22.所述第四电阻的第二端与所述第一光耦合器的发射端正极连接。
23.在一种实现方式中，所述掉电延迟模块还包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第五二极管、第四电容和第五电容，具体为：
24.所述第六电阻的第一端与所述第一电容的第一端、所述第五二极管的负极、所述第七电阻的第一端、所述第四电容的第一端和所述第二mos管的源极连接；
25.所述第六电阻的第二端与所述第一电容的第二端、所述第一二极管的正极、所述第三二极管的正极、所述第五电容的第二端、所述第二电容的第二端和负极输出端连接；
26.所述第七电阻的第二端与所述第五二极管的正极、所述第八电阻的第一端、所述第四电容的第二端和所述第二mos管的栅极连接；
27.所述第八电阻的第二端与所述第三二极管的负极连接；
28.所述第二mos管的漏极与第五电容的第一端、所述第二电阻的第一端连接。
29.在一种实现方式中，所述第一mos管为nmos管，所述第二mos管为pmos管。
30.在一种实现方式中，所述第一电阻和所述第二电阻为功率电阻；
31.所述第二电容为储能电容。
32.在一种实现方式中，所述第一二极管、第二二极管和所述第三二极管为稳压二极管。
33.在一种实现方式中，所述第三电阻和所述第五电阻为分压电阻。
34.在一种实现方式中，所述第六电阻为泄放电阻；
35.所述第五二极管为稳压二极管；
36.所述第五电容为滤波电容。
附图说明
37.图1是本发明实施例提供的一种浪涌保护和掉电延迟电路的连接关系示意图。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
39.本技术的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
40.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
41.首先，对本技术中的部分用语进行解释说明，以便于本领域技术人员理解。
42.(1)功率电阻：功率电阻是一种保险电阻，用于电路的电源中。它控制着某一电路中的电源电压和电流，一但过流、过压，功率电阻就烧坏，电路中就没有电流，对电路起着保护作用。
43.(2)滤波电容：滤波电容是指安装在整流电路两端用以降低交流脉动波纹系数提升高效平滑直流输出的一种储能器件。
44.(3)储能电容：当后级负载需要较大电流时，电容作为储能介质，充当电源角色为负载提供电流。
45.(4)泄放电阻：用于为滤波电路中的电容器放电。
46.实施例1
47.参见图1，图1是本发明实施例提供的一种浪涌保护和掉电延迟电路的连接关系示意图。本发明实施例提供一种浪涌保护电路和掉电延迟电路，包括浪涌保护模块101和掉电延迟模块102，具体为：
48.所述浪涌保护模块101包括第一电容c4、第一二极管d5、第一电阻r12、第一光耦合器u1、第一mos管q4和第二二极管d4；
49.所述掉电延迟模块102包括第三二极管d2、第二mos管q1、第二电容c2、第二电阻r6和第四二极管d3；
50.所述第一电容c4的第一端与正极输入端vin+、所述第一光耦合器u1的发射端正极、所述第一光耦合器u1的接收端集电极、所述第二mos管q1的源极、所述第四二极管d3的负极和正极输出端vout+连接；
51.所述第一电容c4的第二端与所述第一二极管d5的正极、所述第一mos管q4的漏极、所述第三二极管d2的正极、所述第二电容c2的第一端和所述第一电阻r12的第一端连接；
52.所述第一二极管d5的负极与所述第一光耦合器u1的发射端负极连接；
53.所述第一mos管q4的栅极与所述第一光耦合器u1的接收端发射极、所述第二二极管d4的负极连接；
54.所述第二二极管d4的正极与所述第一mos管q4的源极、所述第一电阻r12的第二端和负极输入端vin－连接；
55.所述第三二极管d2的负极与所述第二mos管q1的栅极连接；
56.所述第二mos管q1的漏极与所述第二电阻r6的第一端连接；
57.所述第二电阻r6的第二端与所述第二电容c2的第一端、所述第四二极管d3的正极连接。
58.本发明实施例中，第一电容c4表示浪涌抑制电路后级的全部电容在上电瞬间，电流由正极输入端vin+经过第一电容c4、第一电阻r12后达到负极输入端vin－，为第一电容c4充电。此时第一mos管q4不导通，浪涌电流通过第一电阻r12吸收。当第一电容c4的电压不断上升，第一二极管d5两端的电压也不断上升直至击穿第一二极管d5，此时经过第一二极管d5的电流增大，第一光耦合器的源边导通，从而副边导通，进而第一mos管q4的gs、ds导通，此时第一电阻r12被短路。进一步的，当第一mos管q4导通后，第一电容c4两端的电压不断升高直至超过最低输入电压后，此时产品可以正常使用。当第一电容c4两端的电压超过最低输入电压时，第三二极管d2两端被击穿，流过第三二极管d2的电流增大，又由于第二mos管q1的源极与第一电容c4的第一端连接，栅极与第三二极管d2连接，所以此时第二mos管q1导通。电流通过第二mos管q1和第二电阻r6为第二电容c2充电。且由于第二mos管的分压作用，第二电容c2两端的电压始终低于第一电容两端的电压，因此当输入断开后，第四二极管d3导通，第二电容c2可以通过第四二极管d3为后级电路供电，实现掉电延迟。在输入不断开时，第四二极管d3不导通，第一电容c4的电压无法倒灌到第二电容c2，因此第二电容c2只能通过第二电阻r6缓慢充电。将第一电容c4和第二电容c2分开充电，使得前端浪涌保护模块仅需要考虑抑制第一电容c4的浪涌电容，不需要更改电路器件参数，在满足浪涌电流小、脉冲宽度小的同时不增加启动时间。在产品正常启动运行的同时可以对第二电容c2缓慢充电。优选的，本发明实施例中，第一mos管为nmos管，第二mos管为pmos管，第一电阻r12和第二电阻r6为功率电阻。第一二极管d5、第二二极管d4和所述第三二极管d2为稳压二极管。
59.一实施例中，所述浪涌保护模块101还包括第三电容c3、第三电阻r2、第四电阻r3、第四电容c5和第五电阻r9，具体为：所述第三电容c3的第一端与所述第一mos管q4的栅极、所述第五电阻r9的第一端、所述第二二极管d4的负极和所述第一光耦合器u1的接收端发射极连接；所述第三电容c3的第二端与所述第一mos管q4的源极、所述第五电阻r9的第二端、所述第二二极管d4的正极和负极输入端vin－连接；所述第三电阻r2的第一端与所述正极输入端vin+、所述第四电阻r3的第一端和所述第一电容c4的第一端连接；所述第三电阻r2的第二端与所述第一光耦合器u1的接收端集电极连接；所述第四电阻r3的第二端与所述第一光耦合器u1的发射端正极连接。第三电阻r2设置于第一光耦合器u1的接收端集电极，第五电阻r9设置于第一光耦合器u1的接收端发射极，所述两电阻均为分压电阻。
60.一实施例中，所述掉电延迟模块102还包括第六电阻r13、第七电阻r11、第八电阻r10、第五二极管d1和第五电容c1，具体为：所述第六电阻r13的第一端与所述第一电容c4的第一端、所述第五二极管d1的负极、所述第七电阻r11的第一端、所述第四电容c5的第一端和所述第二mos管q1的源极连接；所述第六电阻r13的第二端与所述第一电容的c4第二端、所述第一二极管d5的正极、所述第三二极管d2的正极、所述第五电容c1的第二端、所述第二电容c2的第二端和负极输出端vin－连接；所述第七电阻r11的第二端与所述第五二极管d1的正极、所述第八电阻r10的第一端、所述第四电容c5的第二端和所述第二mos管q1的栅极
连接；所述第八电阻r10的第二端与所述第三二极管d2的负极连接；所述第二mos管q1的漏极与第五电容的第一端、所述第二电阻r6的第一端连接。
61.本发明实施例中，第五二极管d1为稳压二极管，用于稳定第二mos管的栅极和源极之间的电压，使得第一mos管的gs可以处于完全导通状态。第二电容c2为储能电容，第五电容c1为滤波电容。优选的，第五电容可以为滤波值很小的滤波电容，以延长第二电容c2的充电时间。由于储能电容并不影响设备的启动，因此第二电阻r6可以为较大阻值的功率电阻，以降低第二电容c2的充电电流，从而大幅度减小第二电容c2的浪涌电流。第六电阻为泄放电阻，优选的，第六电阻r13可以为大阻值泄放电阻，在产品关机后，第一电容c4和第二电容c2仍有一定的电压，在重新启动时会造成较大的瞬间放电电流，因此第六电阻r13可用于在产品关机后释放第一电容c4和第二电容c2上的电，避免产生安全隐患和设备损坏。
62.本发明实施例提供的一种浪涌保护和掉电延迟电路，通过第一电阻限制上电瞬间的浪涌电流，并将上电瞬间的浪涌电流吸收。当第一电容两端具有一定电压后，第一电容的充电电容就会大幅度减小，此时第一mos管导通，电路回复正常工作状态，起到了浪涌保护的作用。进一步的，将第二电容的充电回路与第一电容的充电回路分开，在上电瞬间先给第一电容充电，浪涌保护模块仅需要考虑第一电容的浪涌电流，因此浪涌电流和脉冲宽度均较小，不会额外增加设备的启动时间。
63.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。