一种抑制浪涌电流的电路结构

摘要

本发明涉及一种抑制浪涌电流的电路结构，包括浪涌电流抑制判断电路，开关控制电路以及自升压调节电路，浪涌电流抑制判断电路的输出端连接到开关控制电路，开关控制电路的输出端连接自升压调节电路；开关控制电路以及自升压调节电路均连接电流输入端Vin，自升压调节电路的输出端连接到浪涌电流抑制判断电路的输入端；自升压调节电路的输出端为整个抑制浪涌电流的电路结构的输出端Vout。通过N‑Mosfet工作在可变电阻区，利用导通电阻控制电流，避免输出端导通瞬间由于电容效应产生的浪涌电流；结构简单，可靠性高，独立性高，可根据实际需要调节，能彻底解决浪涌电流。此外，本发明设计原理可靠，具有非常广泛的应用前景。

权利要求

1.一种抑制浪涌电流的电路结构，其特征在于，包括浪涌电流抑制判断电路（1），开关控制电路（2）以及自升压调节电路（3），浪涌电流抑制判断电路（1）的输出端连接到开关控制电路（2），开关控制电路（2）的输出端连接自升压调节电路（3）；开关控制电路（2）以及自升压调节电路（3）均连接电流输入端Vin，自升压调节电路（3）的输出端连接到浪涌电流抑制判断电路（1）的输入端；自升压调节电路（3）的输出端为整个抑制浪涌电流的电路结构的输出端Vout；

所述开关控制电路（2）包括电阻R3、电阻R4、N型场效应晶体管Q1、N型场效应晶体管Q2以及P型场效应晶体管Q3，N型场效应晶体管Q1的D引脚连接电流输入端Vin，N型场效应晶体管Q1的B引脚和S引脚均连接到输出端Vout，N型场效应晶体管Q1的G引脚连接到N型场效应晶体管Q2的S引脚以及P型场效应晶体管Q3的D引脚；

N型场效应晶体管Q2的D引脚连接到电阻R3和电阻R4，电阻R3的另一端连接到12V电源，电阻R4的另一端接地，N型场效应晶体管Q2的G引脚连接到运算放大器M1的输出引脚以及P型场效应晶体管Q3的G引脚；

P型场效应晶体管Q3的B引脚和S引脚均连接到自升压调节电路。

2.根据权利要求1所述的一种抑制浪涌电流的电路结构，其特征在于，所述的浪涌电流抑制判断电路（1）包括运算放大器M1、电阻R1和电阻R2，电阻R1和电阻R2均连接到运算放大器M1的正向输入端，电阻R1的另一端连接到12V电源，电阻R2的另一端接地，运算放大器M1的负向输入端连接自升压调节电路的输出端，运算放大器M1的正电源端连接到12V电源，运算放大器M1的负电源端接地；运算放大器M1的输出引脚连接到开关控制电路。

3.根据权利要求1所述的一种抑制浪涌电流的电路结构，其特征在于，所述的自升压调节电路（3）包括电容C1和二极管D1，二极管的阳极接连接电流输入端Vin，二极管的阴极接P型场效应晶体管Q3的B引脚和S引脚，以及电容C1的一端，电容C1的另一端接输出端Vout。

说明书

一种抑制浪涌电流的电路结构

技术领域

[0001] 本发明属于电路设计技术领域，具体涉及一种抑制浪涌电流的电路结构。

背景技术

[0002] 现有技术中，在使用热插拔设备时，由于设备接入时的电容效应，会产生极大的浪涌电流作用于供电电压，不仅会导致供电电压产生过流保护的误操作，也会因为瞬态过大电流造成电压的持续震荡严重影响系统可靠性及设备寿命。

[0003] 现有技术中通常采用加保险丝或热插拔控制芯片来对热插拔线路进行保护，如图1所示；但是该种方式只能对电流大小进行保护，无法控制浪涌电流；并没有从根本上解决热插拔浪涌电流的问题。此为现有技术的不足之处。

[0004] 因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供设计一种抑制浪涌电流的电路结构；以解决现有技术中的上述问题，是非常有必要的。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种抑制浪涌电流的电路结构，以解决上述技术问题。

[0006] 为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：

[0007] 一种抑制浪涌电流的电路结构，其特征在于，包括浪涌电流抑制判断电路，开关控制电路以及自升压调节电路，浪涌电流抑制判断电路的输出端连接到开关控制电路，开关控制电路的输出端连接自升压调节电路；开关控制电路以及自升压调节电路均连接电流输入端Vin，自升压调节电路的输出端连接到浪涌电流抑制判断电路的输入端；自升压调节电路的输出端为整个抑制浪涌电流的电路结构的输出端Vout。

[0008] 作为优选，所述的浪涌电流抑制判断电路包括运算放大器M1、电阻R1和电阻R2，电阻R1和电阻R2均连接到运算放大器M1的正向输入端，电阻R1的另一端连接到12V电源，电阻R2的另一端接地，运算放大器M1的负向输入端连接自升压调节电路的输出端，运算放大器M1的正电源端连接到12V电源，运算放大器M1的负电源端接地；运算放大器M1的输出引脚连接到开关控制电路。浪涌电流抑制判断电路由分压电阻R1&R2，运算放大器M1组成，R1&R2设定电路的控制电压范围，通过运算放大器M1和输出端Vout电压进行比较，控制范围内运算放大器M1输出高电压，控制范围外运算放大器M1输出低电压。

[0009] 作为优选，所述的开关控制电路包括电阻R3、电阻R4、N型场效应晶体管Q1、N型场效应晶体管Q2以及P型场效应晶体管Q3，N型场效应晶体管Q1的D引脚连接电流输入端Vin，N型场效应晶体管Q1的B引脚和S引脚均连接到输出端Vout，N型场效应晶体管Q1的G引脚连接到N型场效应晶体管Q2的S引脚以及P型场效应晶体管Q3的D引脚；

[0010] N型场效应晶体管Q2的D引脚连接到电阻R3和电阻R4，电阻R3的另一端连接到12V电源，电阻R4的另一端接地，N型场效应晶体管Q2的G引脚连接到运算放大器M1的输出引脚以及P型场效应晶体管Q3的G引脚；

[0011] P型场效应晶体管Q3的B引脚和S引脚均连接到自升压调节电路。

[0012] 开关控制电路由N-Mosfet Q1&Q2，P-Mosfet Q3，电阻R3&R4组成，通过R3&R4分压，确保Q1栅电压为可变电阻区电压，当浪涌电流抑制判断电路输出高电压时，Q2导通，Q3截止。因此，Q1处于可变电阻区，通过Q1导通阻抗来限制输出端电流，并使输出端电压缓慢上升，浪涌电流抑制判断电路输出低电压时，Q2截止，Q3导通，此时Q1接入自升压电路，保持Q1处于完全导通状态。

[0013] 作为优选，所述的自升压调节电路包括电容C1和二极管D1，二极管的阳极接连接电流输入端Vin，二极管的阴极接P型场效应晶体管Q3的B引脚和S引脚，以及电容C1的一端，电容C1的另一端接输出端Vout。

[0014] 自升压调节电路由二极管D1，电容C1组成，通过二极管D1在Q1导通前对电容C1进行充电，此时C1两端电压为0伏和Vin电压，当Q1逐渐导通时，C1与Q1连接端电压上升，而D1的反向截止特性使C1无法放电，所以C1与D1连接端电压上升为Vin加上Vout电压，并随着输出端电压上升而上升，保持Q1处于完全导通状态。

[0015] 本发明的有益效果在于，通过N-Mosfet工作在可变电阻区，利用导通电阻控制电流，避免输出端导通瞬间由于电容效应产生的浪涌电流；结构简单，可靠性高，独立性高，可根据实际需要调节，能彻底解决浪涌电流。此外，本发明设计原理可靠，具有非常广泛的应用前景。

[0016] 由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

[0017] 图1是现有技术中抑制浪涌电流的电路结构图。

[0018] 图2是本发明提供的一种抑制浪涌电流的电路结构的电路原理图。

[0019] 其中，1-浪涌电流抑制判断电路，2-开关控制电路，3-自升压调节电路。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。

[0021] 如图2所示，本发明提供的一种抑制浪涌电流的电路结构，包括浪涌电流抑制判断电路1，开关控制电路2以及自升压调节电路3，浪涌电流抑制判断电路1的输出端连接到开关控制电路2，开关控制电路2的输出端连接自升压调节电路3；开关控制电路2以及自升压调节电路3均连接电流输入端Vin，自升压调节电路3的输出端连接到浪涌电流抑制判断电路1的输入端；自升压调节电路3的输出端为整个抑制浪涌电流的电路结构的输出端Vout。

[0022] 本实施例中，所述的浪涌电流抑制判断电路1包括运算放大器M1、电阻R1和电阻R2，电阻R1和电阻R2均连接到运算放大器M1的正向输入端，电阻R1的另一端连接到12V电源，电阻R2的另一端接地，运算放大器M1的负向输入端连接自升压调节电路的输出端，运算放大器M1的正电源端连接到12V电源，运算放大器M1的负电源端接地；运算放大器M1的输出引脚连接到开关控制电路。浪涌电流抑制判断电路由分压电阻R1&R2，运算放大器M1组成，R1&R2设定电路的控制电压范围，通过运算放大器M1和输出端Vout电压进行比较，控制范围内运算放大器M1输出高电压，控制范围外运算放大器M1输出低电压。

[0023] 所述的开关控制电路2包括电阻R3、电阻R4、N型场效应晶体管Q1、N型场效应晶体管Q2以及P型场效应晶体管Q3，N型场效应晶体管Q1的D引脚连接电流输入端Vin，N型场效应晶体管Q1的B引脚和S引脚均连接到输出端Vout，N型场效应晶体管Q1的G引脚连接到N型场效应晶体管Q2的S引脚以及P型场效应晶体管Q3的D引脚；

[0024] N型场效应晶体管Q2的D引脚连接到电阻R3和电阻R4，电阻R3的另一端连接到12V电源，电阻R4的另一端接地，N型场效应晶体管Q2的G引脚连接到运算放大器M1的输出引脚以及P型场效应晶体管Q3的G引脚；

[0025] P型场效应晶体管Q3的B引脚和S引脚均连接到自升压调节电路。

[0026] 开关控制电路由N-Mosfet Q1&Q2，P-Mosfet Q3，电阻R3&R4组成，通过R3&R4分压，确保Q1栅电压为可变电阻区电压，当浪涌电流抑制判断电路输出高电压时，Q2导通，Q3截止。因此，Q1处于可变电阻区，通过Q1导通阻抗来限制输出端电流，并使输出端电压缓慢上升，浪涌电流抑制判断电路输出低电压时，Q2截止，Q3导通，此时Q1接入自升压电路，保持Q1处于完全导通状态。

[0027] 所述的自升压调节电路3包括电容C1和二极管D1，二极管的阳极接连接电流输入端Vin，二极管的阴极接P型场效应晶体管Q3的B引脚和S引脚，以及电容C1的一端，电容C1的另一端接输出端Vout。

[0028] 自升压调节电路由二极管D1，电容C1组成，通过二极管D1在Q1导通前对电容C1进行充电，此时C1两端电压为0伏和Vin电压，当Q1逐渐导通时，C1与Q1连接端电压上升，而D1的反向截止特性使C1无法放电，所以C1与D1连接端电压上升为Vin加上Vout电压，并随着输出端电压上升而上升，保持Q1处于完全导通状态。

[0029] 本技术方案的工作原理如下：

[0030] 在输入端供电时，浪涌电流抑制判断电路，首先对输出端Vout电压进行侦测，运算放大器M1的正向输入端接R1与R2的分压电路，通过调整R1与R2的值来预设浪涌电流控制的电路的工作电压范围。

[0031] 由于浪涌电流产生于接入输出端瞬间对输出电容充电，此充电效果等效于输出端短路到地。因此，控制范围比0电压稍大即可，当输出端电压处于控制范围时，运算放大器M1输出高电压，超出范围时，运算放大器M1输出低电压。

[0032] 当浪涌电流抑制判断电路输出高电压时，N-Mosfet Q2导通，P-Mosfet Q3截止，此时N-Mosfet Q1的栅极接入R3与R4的分压电路，通过调节R3&R4的阻值进行分压，使此时Q1处于可变电阻区，利用Q1此时导通带来的阻抗控制输出端的的电流，直至输出端电压超出浪涌电流抑制判断电路的控制范围，并促使M1输出变为低电压，当运算放大器M1输出低电压时，Q2关闭，Q3导通，使Q1栅极接入自升压调节电路。

[0033] 自升压调节电路通过二极管D1在Q1导通前对电容C1进行充电，此时C1两端电压为0伏和Vin电压，当Q1逐渐导通时，C1与Q1连接端电压上升，而D1的反向截止特性使C1无法放电，所以C1与D1连接端电压上升为Vin加上Vout电压，并随着输出端电压上升而上升，保持Q1处于完全导通状态。

[0034] 以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。