WO2020182101A1 - 一种电源开关电路 - Google Patents

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Definitions

  • This application relates to the technical field of power switches, and in particular to a power switch circuit.
  • power supply switching circuits are often used.
  • household appliances need to use the power switch circuit to cut off the power supply of some circuit modules (to achieve lower standby power consumption), and restore the power supply during normal operation; and the power supply switch circuit needs to meet the requirements when powering on Delay power supply for different modules due to timing requirements and so on.
  • the general power supply switching circuit will generate huge inrush current when it is turned on instantly, and cause the following serious problems:
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of the power switch circuit provided by this application.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of a power switch circuit provided in this application.
  • the power switch circuit is an ideal power switch circuit, which can be widely used in all electronic circuit fields, such as household appliances, information products, and automotive electronics. , Aerospace, etc., the power switch circuit specifically includes:
  • the input terminals of the switch circuit 10 are respectively connected to the switch control circuit 20 and the power supply, the output terminals of the switch circuit 10 are respectively connected to the load circuit and the negative feedback circuit 30, and the control terminals of the switch circuit 10 are respectively connected to the switch control circuit 20 and the negative feedback circuit 30.
  • the switch control circuit 20 is also connected to a negative feedback circuit 30.
  • a negative feedback circuit 30 takes a signal from the output stage of the switch circuit 10, instead of a slow-on circuit that takes a signal from the input stage of the switch circuit 10 in the traditional power switch circuit, and the negative feedback circuit 30 outputs the voltage of the switch circuit 10
  • the change of is introduced into the control terminal of the switch circuit 10, the conduction time can be set simply and accurately, and a constant output voltage rising rate and a constant conduction current can be obtained during the conduction process.
  • the power switch circuit also includes a load capacitor C2, one end of the load capacitor C2 is respectively connected to the output end of the switch circuit 10, the load circuit 40 and the negative feedback circuit 30, and the other end of the load capacitor C2 is grounded.
  • the voltage output from the switch circuit 10 to the load circuit 40 can be filtered by the load capacitor C2.
  • the present application provides a more specific embodiment, wherein the power input voltage is 12V; the resistance values of the first resistor R1, the second resistor R2, and the third resistor R3 are all 10K Ohm; the resistance of the fourth resistor R4 is 330K ohms, the capacity of the first capacitor C1 is 0.47 microfarads; the capacity of the load capacitor C2 is 470 microfarads, and the power switch circuit provided by this application will be described in conjunction with FIG. 3:
  • the current of the first MOS transistor Q 1 is constant during the turn-on process, the output voltage rise rate is constant, and the current impact on the front and rear stages and the first MOS transistor Q1 is completely eliminated .

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Abstract

本申请公开了一种电源开关电路，其包括开关电路、设置为控制开关电路通断的开关控制电路和设置为将开关电路的输出电压反馈至开关电路的负反馈电路，所述开关电路的输入端分别连接开关控制电路和电源，开关电路的输出端分别连接负载电路和负反馈电路，开关电路的控制端分别连接开关控制电路和负反馈电路，所述开关控制电路还连接负反馈电路。

Description

一种电源开关电路
本申请要求2019年03月14日申请的，申请号201910192689.5，名称为“一种电源开关电路”的中国专利申请的优先权，在此将其全文引入作为参考。
技术领域
本申请涉及电源开关技术领域，特别涉及一种电源开关电路。
背景技术
在电路中，经常会用到供电开关电路。比如家电设备在待机状态下需要利用供电开关电路切断某些电路模块的供电(以达到较低的待机功耗)，并在正常工作时恢复供电；还有通过供电开关电路在上电时需要满足时序要求而给不同模块进行延迟供电等等。
通用的电源供电开关电路在瞬间打开时会产生巨大的冲击电流，并导致下述严重问题：
1.对开关管形成巨大冲击，比如典型的开关管-MOS管(场效应管)，有可能在导通瞬间烧毁。
2.导致前级电源电压产生大的跌落，由于瞬间大量电荷输往后级，导致电源电压短时跌落，并进而因电源电压过低导致使用此电源电压的前级电路模块工作失常，严重的话会导致死机甚至损坏。
3.触发后级负载电路单元的过流保护电路，比如熔断保险丝或进入保护状态而不正常工作。
发明概述
技术问题
问题的解决方案
技术解决方案
鉴于上述现有技术的不足之处，本申请的目的在于提供一种电源开关电路，可以简单精确的设定导通时间，并在导通过程中得到恒定的输出电压上升速率和恒定的导通电流。
为了达到上述目的，本申请采取了以下技术方案：
一种电源开关电路，包括开关电路、设置为控制开关电路通断的开关控制电路和设置为将开关电路的输出电压反馈至开关电路的负反馈电路，所述开关电路的输入端分别连接开关控制电路和电源，开关电路的输出端分别连接负载电路和负反馈电路，开关电路的控制端分别连接开关控制电路和负反馈电路，所述开关控制电路还连接负反馈电路。
所述的电源开关电路中，所述开关控制电路包括第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，第一三极管的基极连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端输入控制信号，第一三极管的集电极分别连接第二电阻的一端和第三电阻的一端，第二电阻的另一端分别连接电源和开关电路的输入端，第三电阻的另一端分别连接负反馈电路和开关电路的控制端，第一三极管的发射极接地。
所述的电源开关电路中，所述负反馈电路包括第一二级管、第一电容和第四电阻，第一二极管的负极分别连接第三电阻的另一端、第四电阻的一端和开关电路的控制端，第一二极管的正极分别连接第四电阻的另一端和第一电容的一端，第一电容的另一端分别连接开关电路的输出端和负载电路。
所述的电源开关电路中，所述开关电路包括第一MOS管，第一MOS管的栅极分别连接第一二极管的负极、第三电阻的另一端和第四电阻的一端，第一MOS管的源极分别连接电源和第二电阻的另一端，第一MOS管的漏极分别连接负载电路和第一电容的另一端。
所述的电源开关电路中，所述第一MOS管为P沟道MOS管。
所述的电源开关电路中，所述开关电路的输入端输入的电压为12V。
所述的电源开关电路中，所述第二电阻的阻值为10K欧姆。
所述的电源开关电路中，所述第一电容的容量为0.47微法。
所述的电源开关电路中，所述电源开关电路还包括负载电容，负载电容的一端分别连接开关电路的输出端、负载电路和负反馈电路，负载电容的另一端接地。
相较于现有技术，本申请提供的一种电源开关电路，其包括开关电路、设置为控制开关电路通断的开关控制电路和设置为将开关电路的输出电压反馈至开关 电路的负反馈电路，所述开关电路的输入端分别连接开关控制电路和电源，开关电路的输出端分别连接负载电路和负反馈电路，开关电路的控制端分别连接开关控制电路和负反馈电路，所述开关控制电路还连接负反馈电路。本申请中的电源开关电路通过采用反馈输出电压的负反馈电路，从而可以简单精确的设定电源开关电路的导通时间，并在导通过程中得到恒定的输出电压上升速率和恒定的导通电流。
发明的有益效果
对附图的简要说明
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本申请提供的电源开关电路的原理框图；
图2为本申请提供的电源开关电路的较佳实施例的电路原理图；
图3为本申请提供的电源开关电路的较佳的实施例工作波形图。
发明实施例
本发明的实施方式
本申请提供一种电源开关电路，为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不设置为限定本申请。
请参阅图1，为本申请提供的一种电源开关电路的原理框图，所述电源开关电路为一种理想的电源开关电路，可广泛应用在所有电子电路领域，家电产品、信息产品、汽车电子、航空航天等等，所述电源开关电路具体包括：
开关电路10；
设置为控制开关电路10通断的开关控制电路20；
设置为将开关电路10的输出电压反馈至开关电路10的负反馈电路30；
所述开关电路10的输入端分别连接开关控制电路20和电源，开关电路10的输出端分别连接负载电路和负反馈电路30，开关电路10的控制端分别连接开关控制电路20和负反馈电路30，所述开关控制电路20还连接负反馈电路30。
本申请通过负反馈电路30从开关电路10的输出级取信号，取代了传统电源开关电路中从开关电路10的输入级取信号的缓导通电路，通过负反馈电路30将开关电路10输出电压的变化引入到开关电路10的控制端，可以简单精确的设定导通时间，并在导通过程中得到恒定的输出电压上升速率和恒定的导通电流。
在具体的实施例中，请参阅图2，本申请采用第一MOS管Q1作为开关电路10，第一MOS管Q1具体为P沟道MOS管，其Vgs小于一定的值就会导通。第一MOS管Q1的栅极分别连接开关控制电路20和负反馈电路30，第一MOS管Q1的源极分别连接开关控制电路20和电源，第一MOS管Q1的漏极分别连接负反馈电路30和后端的负载电路40。
其次，所述开关控制电路20包括第一三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，第一三极管Q2的基极连接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端输入控制信号，第一三极管Q2的集电极分别连接第二电阻R2的一端和第三电阻R3的一端，第二电阻R2的另一端分别连接电源和第一MOS管Q1的源极，第三电阻R3的另一端分别连接负反馈电路30和第一MOS管Q1的栅极，第一三极管Q2的发射极接地。
通过改变第一三极管Q2的基极的输入控制信号的电平高低，可以改变第一三极管Q2的通断并引起第一MOS管Q1的栅极的电压变化，从而实现对开关电路10的通断的控制。
请继续参阅图2，所述负反馈电路30包括第一二级管D1、第一电容C1和第四电阻R4，第一二极管D1的负极分别连接第三电阻R3的另一端、第四电阻R4的一端和第一MOS管Q1的栅极，第一二极管D1的正极分别连接第四电阻R4的另一端和第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端分别连接第一MOS管Q1的漏极和后端的负载电路40。
第一二极管D1作为旁路二极管，使得第一MOS管Q1在导通时处于临界导通状态并把第一MOS管Q1的漏极的输出电压的上升以100％的比例反馈至第一MOS管 Q1的栅极；第三电阻R3和第四电阻R4组成的分压电路则使得电路在上电时，第一MOS管Q1不会误导通。
同时，所述电源开关电路还包括负载电容C2，负载电容C2的一端分别连接开关电路10的输出端、负载电路40和负反馈电路30，负载电容C2的另一端接地。通过负载电容C2可对开关电路10输出至负载电路40的电压进行滤波。
此外，为了更好的理解本申请，本申请提供一种更具体的实施例，其中，电源输入的电压为12V；第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的阻值均为10K欧姆；第四电阻R4的阻值为330K欧姆，第一电容C1的容量为0.47微法；负载电容C2的容量为470微法，同时结合图3对本申请提供的电源开关电路进行说明：
1.通过引入负反馈电路30，使得第一MOS管Q 1在导通过程中电流大小恒定不变，输出电压上升速率恒定，并彻底消除电流对前、后级以及第一MOS管Q1的冲击。
2.第一MOS管Q1的导通时间(t2-t1)可以精确设定，不受第一MOS管Q1的导通V-I(伏-安)特性的影响，并且也不受负载电容C2的容量大小影响、以及不受负载电流的大小影响。导通时间(t2-t1)的具体计算公式为：
t2-t1＝12v*Cf*R1/9v＝6.3ms；
其中，Cf为第一电容的容量，R1为第一电阻的阻值。
3.导通时间(t2-t1)中的时间常数Cf*R1很小，可充分保证在负载电路40开始工作时，第一MOS管Q1的栅极电压Vg已接近于0V，此时第一MOS管Q1已处于完全导通状态。
因此，本申请采用在电源开关电路中设置新型的负反馈电路，通过电容、二极管和电阻的作用把输出电压的变化引入到第一MOS管的栅极，获得了可精确设定的导通时间、恒定的导通电流和恒定的输出电压上升速率，有效地解决了传统电源开关电路的诸多不足之处。
综上所述，本申请提供了一种电源开关电路，其包括开关电路、设置为控制开关电路通断的开关控制电路和设置为将开关电路的输出电压反馈至开关电路的负反馈电路，所述开关电路的输入端分别连接开关控制电路和电源，开关电路的输出端分别连接负载电路和负反馈电路，开关电路的控制端分别连接开关控 制电路和负反馈电路，所述开关控制电路还连接负反馈电路。本申请中的电源开关电路通过采用反馈输出电压的负反馈电路，从而可以简单精确的设定电源开关电路的导通时间，并在导通过程中得到恒定的输出电压上升速率和恒定的导通电流。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本申请的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本申请所附的权利要求的保护范围。

Claims (15)

  1. 一种电源开关电路，包括开关电路，其中，还包括：
    设置为控制开关电路通断的开关控制电路；
    设置为将开关电路的输出电压反馈至开关电路的负反馈电路；
    所述开关电路的输入端分别连接开关控制电路和电源，开关电路的输出端分别连接负载电路和负反馈电路，开关电路的控制端分别连接开关控制电路和负反馈电路，所述开关控制电路还连接负反馈电路。
  2. 根据权利要求1所述的电源开关电路，其中，所述开关电路包括第一MOS管，第一MOS管的栅极分别连接开关控制电路和负反馈电路，第一MOS管的源极分别连接开关控制电路和电源，第一MOS管的漏极分别连接负反馈电路和后端的负载电路。
  3. 根据权利要求1所述的电源开关电路，其中，所述开关控制电路包括第一三极管、第一电阻、第二电阻以及第三电阻，第一三极管的基极连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端输入控制信号，第一三极管的集电极分别连接第二电阻的一端和第三电阻的一端，第二电阻的另一端分别连接电源和开关电路的输入端，第三电阻的另一端分别连接负反馈电路和开关电路的控制端，第一三极管的发射极接地。
  4. 根据权利要求3所述的电源开关电路，其中，所述负反馈电路包括第一二级管、第一电容以及第四电阻，第一二极管的负极分别连接第三电阻的另一端、第四电阻的一端以及开关电路的控制端，第一二极管的正极分别连接第四电阻的另一端和第一电容的一端，第一电容的另一端分别连接开关电路的输出端和负载电路。
  5. 根据权利要求4所述的电源开关电路，其中，所述开关电路包括第一MOS管，第一MOS管的栅极分别连接第一二极管的负极、第三电阻的另一端以及第四电阻的一端，第一MOS管的源极分别连接电源和第二电阻的另一端，第一MOS管的漏极分别连接负载电路 和第一电容的另一端。
  6. 根据权利要求5所述的电源开关电路，其中，所述第一MOS管为P沟道MOS管。
  7. 根据权利要求5所述的电源开关电路，其中，所述开关电路的输入端输入的电压为12V。
  8. 根据权利要求5所述的电源开关电路，其中，所述第一电阻的阻值为10K欧姆。
  9. 根据权利要求5所述的电源开关电路，其中，所述第二电阻的阻值为10K欧姆。
  10. 根据权利要求5所述的电源开关电路，其中，所述第三电阻的阻值为10K欧姆。
  11. 根据权利要求5所述的电源开关电路，其中，所述第四电阻的阻值为330K欧姆。
  12. 根据权利要求5所述的电源开关电路，其中，所述第一电容的容量为0.47微法。
  13. 根据权利要求5所述的电源开关电路，其中，所述第一MOS管的导通时间为t2-t1＝12v*Cf*R1/9v，Cf为第一电容的容量，R1为第一电阻的阻值。
  14. 根据权利要求1所述的电源开关电路，其中，所述电源开关电路还包括负载电容，负载电容的一端分别连接开关电路的输出端、负载电路以及负反馈电路，负载电容的另一端接地。
  15. 根据权利要求14所述的电源开关电路，其中，所述负载电容的容量为470微法。
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