專利名稱：后級(jí)電路熱插拔沖擊電流抑制方法及其緩沖異步啟動(dòng)電路的制作方法
后級(jí)電路熱插拔沖擊電流抑制方法及其緩沖異步啟動(dòng)電路方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路。背景技術(shù)：
帶有大的輸入電容的電路模塊，因?yàn)檩斎爰?jí)有很大的容性負(fù)載，會(huì)使得 模塊在熱插拔時(shí)，沖擊電流非常大，容易使插針打火，降低插針的性能與使 用壽命；同時(shí)，過(guò)大的沖擊電流有可能引起系統(tǒng)的關(guān)機(jī)、系統(tǒng)供電不穩(wěn)或?qū)?系統(tǒng)或模塊內(nèi)部元件造成損傷，因此常常引入緩沖啟動(dòng)電路來(lái)限制輸入電容 對(duì)系統(tǒng)的電流沖擊?，F(xiàn)有技術(shù)中，抑制熱插拔時(shí)沖擊電流的緩沖啟動(dòng)電路采 用如下限流方法串聯(lián)電阻法即在輸入端串聯(lián)大電阻(一般為繞線電阻)，但是此時(shí)電阻 上的功耗也就變大，因此要選擇折衷的電阻值，使沖擊電流和電阻上的功耗 都在允許的范圍之內(nèi)。熱敏電阻法原理同串聯(lián)電阻法，但因?yàn)闊崦綦娮璧呢?fù)溫度系數(shù)的特性， 隨著其自身的發(fā)熱阻值變小，功耗也就減??；由于熱敏電阻在電源第一次啟 動(dòng)后要過(guò)一段時(shí)間才達(dá)到其工作態(tài)電阻值，那么低輸入時(shí)可能導(dǎo)致電源工作 在打嗝狀態(tài)。有源沖擊電流限制法利用MOS場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通阻抗低和驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，在周圍加上少量元器件就可以做成沖擊電流限制電路。基本思想是在MOS場(chǎng)效 應(yīng)管的柵極與漏極之間并入電容，就是讓MOSET的柵極與源極的電壓緩慢上 升，從而讓MOS場(chǎng)效應(yīng)管逐漸開(kāi)通，實(shí)現(xiàn)模塊的熱插拔時(shí)的緩沖。利用專用集成電路控制沖擊電流和實(shí)現(xiàn)熱插拔功能現(xiàn)有的如Linear Technology公司的LT1640芯片就提供簡(jiǎn)單而有效的沖擊電流控制方法，這種 基于MOS場(chǎng)效應(yīng)管的緩沖啟動(dòng)電路，對(duì)輸入的電流進(jìn)行檢測(cè)，利用取樣電阻所 檢測(cè)到的電流來(lái)控制MOS場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)通程度。如圖l所示在上電瞬間，MOS 場(chǎng)效應(yīng)管Q1保持在關(guān)斷狀態(tài)，將未充電電容C3、 DC/DC電源濾波器電容和輸入
電源隔離，隨著Q1的慢慢導(dǎo)通，電容在控制狀態(tài)下慢慢充電，只有在電容充 滿電后，芯片才給出開(kāi)關(guān)信號(hào)，讓DC/DC電源開(kāi)始工作。以上現(xiàn)有技術(shù)中的串聯(lián)電阻法、熱敏電阻法的電路實(shí)現(xiàn)大大降低了模塊 的效率，并且電阻的串入使得模塊在正常工作時(shí)輸入阻抗加大，不利于模塊 的動(dòng)態(tài)性能。而利用專用集成電路的緩沖電路，基于對(duì)輸入電流的控制與輸 出電壓的檢測(cè)，性能雖好，但電路復(fù)雜，成本高；并且由于電流檢測(cè)的原因， 使得本緩沖啟動(dòng)電路在工作時(shí)由于檢測(cè)電阻消耗功率的原因，降低了系統(tǒng)的 供電效率。在采用MOS場(chǎng)效應(yīng)管限制沖擊電流的有源沖擊電流限制法中，利用的是 MOS場(chǎng)效應(yīng)管線性放大區(qū)對(duì)沖擊電流進(jìn)行限制，而輸入電容電壓的上升到系統(tǒng) 開(kāi)始啟動(dòng)工作時(shí)，MOS場(chǎng)效應(yīng)管不一定過(guò)渡完線性放大區(qū)，在MOS場(chǎng)效應(yīng)管未 過(guò)渡完線性放大區(qū)時(shí)，系統(tǒng)的啟動(dòng)會(huì)導(dǎo)致輸入電容上的電壓出現(xiàn)凹陷，造成 隔離輸出電壓的上升沿出現(xiàn)嚴(yán)重的振蕩。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種后級(jí)電路 熱插拔沖擊電流抑制方法及其緩沖異步啟動(dòng)電路，可有效抑制熱插拔時(shí)的沖 擊電流，而且滿足后級(jí)電路內(nèi)部正常啟動(dòng)的要求，工作效率高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出 一種后級(jí)電路熱插拔沖擊電流抑制方法， 包括如下步驟1)利用沖擊電流抑制電路，實(shí)現(xiàn)輸出電流的緩慢上升，并限 制其最大輸出電流；2)利用飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述沖擊電流限制電 路的導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)所述沖擊電流限制電路飽和導(dǎo)通時(shí)，所述飽和導(dǎo)通觸發(fā)電 路發(fā)出開(kāi)機(jī)信號(hào)，啟動(dòng)后級(jí)電路。上述的方法，所述沖擊電流抑制電路包括MOS管、并聯(lián)于其柵極與源極 之間的電阻和電容，可以根據(jù)后級(jí)電路輸入電容的大小，選擇MOS場(chǎng)效應(yīng)管 工作于線性放大區(qū)的時(shí)間。所述飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路根據(jù)對(duì)MOS場(chǎng)效應(yīng)管的柵 極源極之間電壓的監(jiān)測(cè)，判斷MOS場(chǎng)效應(yīng)管工作狀態(tài)，給出后級(jí)電路啟動(dòng)信 號(hào)，防止后級(jí)電路在MOS場(chǎng)效應(yīng)管工作于線性區(qū)時(shí)啟動(dòng)。所述沖擊電流抑制 電路的最大電流限制值、電流上升速率可通過(guò)對(duì)本電路選擇不同的電容來(lái)實(shí) 現(xiàn)。所述飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路通過(guò)電壓取樣電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)柵極源極之間電壓， 當(dāng)取樣電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)電路，所述開(kāi)關(guān)電路輸出啟動(dòng)信號(hào)給后
級(jí)電路。一種熱插拔沖擊電流抑制的緩沖異步啟動(dòng)電路，包括沖擊電流限制電路， 實(shí)現(xiàn)輸出電流緩慢上升；還包括飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述沖擊電流 限制電路的導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)所述沖擊電流限制電路飽和導(dǎo)通時(shí)，所述飽和導(dǎo)通 觸發(fā)電路發(fā)出開(kāi)機(jī)信號(hào)，啟動(dòng)后級(jí)電路。上述的緩沖異步啟動(dòng)電路，所述飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路包括電壓取樣電路、 開(kāi)關(guān)電路；所述電壓取樣電路一端與所述沖擊電流限制電路連接，取樣端與 所述開(kāi)關(guān)電路控制端連接；所述沖擊電流限制電路飽和導(dǎo)通時(shí)，所述電壓取 樣電路取樣端電壓觸發(fā)所述開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通，發(fā)出開(kāi)機(jī)信號(hào)，啟動(dòng)后級(jí)電路。上述的緩沖異步啟動(dòng)電路，所述沖擊電流限制電路包括M0S場(chǎng)效應(yīng)管、 充放電容、充放電阻，所述充放電容、充放電阻并聯(lián)于所述M0S場(chǎng)效應(yīng)管的 柵極與源極之間，所述M0S場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與源極分別與輸入電壓高低電位 端耦合；所述飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路具有二輸入端并聯(lián)于所述M0S場(chǎng)效應(yīng)管的柵 極與源極之間。上述的緩沖異步啟動(dòng)電路，所述電壓取樣電路包括分壓電阻、穩(wěn)壓管、 取樣電阻，三者依次串聯(lián)后連接于所述M0S場(chǎng)效應(yīng)管柵極與源極之間；所述 穩(wěn)壓管、取樣電阻的共接點(diǎn)為所述取樣端，與所述開(kāi)關(guān)電路的控制端連接。 所述開(kāi)關(guān)電路包括第一開(kāi)關(guān)管、分壓電阻、第二開(kāi)關(guān)管；所述第一開(kāi)關(guān)管基 極與所述電壓取樣電路取樣端連接，射極接低電位端；所述分壓電阻連接于 所述第一開(kāi)關(guān)管集電極與第二開(kāi)關(guān)管基極之間；所述第二開(kāi)關(guān)管發(fā)射極接高 電位端，其集電極用于連接后級(jí)電路。本發(fā)明增設(shè)飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路檢測(cè)沖擊電流抑制電路的輸出電壓，判斷 出其工作狀態(tài)，只有檢測(cè)到?jīng)_擊電流抑制電路飽和導(dǎo)通后，才給出啟動(dòng)信號(hào)， 讓后級(jí)電路開(kāi)始工作，因此可有效地防止后級(jí)電路在沖擊電流抑制電路工作 于線性區(qū)時(shí)啟動(dòng)，避免造成隔離輸出電壓的上升沿出現(xiàn)嚴(yán)重的振蕩，有效保 護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于直流輸入的熱插拔的后級(jí)電路中，以緩沖 后級(jí)電路在熱拔插時(shí)的沖擊電流。與采用專用集成芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊電流的抑制不同，本發(fā)明并非基于沖擊 電流的檢測(cè)方法來(lái)進(jìn)行緩沖控制，而是通過(guò)檢測(cè)MOS場(chǎng)效應(yīng)管的柵源極電壓來(lái) 實(shí)現(xiàn)緩沖啟動(dòng)，即采用電壓檢測(cè)方式，只用普通的三極管和MOS場(chǎng)效應(yīng)管以及穩(wěn)壓管，加上電阻電容就能實(shí)現(xiàn)，所用的元器件較少，電路也較簡(jiǎn)單，成本 顯著降低。
圖1基于控制芯片的沖擊電流控制電路實(shí)例。圖2利用N-MOS場(chǎng)效應(yīng)管的緩沖異步啟動(dòng)電路原理框圖。 圖3利用P-MOS場(chǎng)效應(yīng)管的緩沖異步啟動(dòng)電路原理框圖。 圖4 N-MOS場(chǎng)效應(yīng)管的緩沖異步啟動(dòng)原理電路。
具體實(shí)施方式下面通過(guò)具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。 本發(fā)明原理框圖分別如圖2與圖3所示，在由M0S場(chǎng)效應(yīng)管、充放電容、 充放電阻組成的沖擊電流抑制電路輸出端，增設(shè)一飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路，實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)沖擊電流限制電路的導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)沖擊電流限制電路飽和導(dǎo)通時(shí)，所述 飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路發(fā)出開(kāi)機(jī)信號(hào)，啟動(dòng)后級(jí)電路。如圖4所示為一種具體的實(shí)施方式。飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路包括電壓取樣電 路、開(kāi)關(guān)電路；電壓取樣電路一端與沖擊電流限制電路連接，取樣端與開(kāi)關(guān) 電路控制端連接；所述沖擊電流限制電路飽和導(dǎo)通時(shí)，電壓取樣電路取樣端 電壓觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通，發(fā)出開(kāi)機(jī)信號(hào)，啟動(dòng)后級(jí)電路。電壓取樣電路包括 分壓電阻R3、穩(wěn)壓管ZD1、取樣電阻R4，三者依次串聯(lián)后連接于MOS場(chǎng)效應(yīng) 管柵極與源極之間；穩(wěn)壓管ZD1、取樣電阻R4的共接點(diǎn)為電壓取樣端，與開(kāi) 關(guān)電路的控制端連接。開(kāi)關(guān)電路包括第一開(kāi)關(guān)管Q2、分壓電阻R5、第二開(kāi)關(guān) 管Q3;第一開(kāi)關(guān)管Q2基極與電壓取樣電路電壓取樣端連接，射極接低電位端； 分壓電阻R5連接于第一開(kāi)關(guān)管Q2集電極與第二開(kāi)關(guān)管Q3基極之間；第二開(kāi) 關(guān)管Q3發(fā)射極接高電位端，其集電極用于連接后級(jí)電路。本方案的工作原理如下如圖4所示，M0S場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極S接到輸入的低電位端，漏極D與輸入 電容的低電位腳相連，即通過(guò)該MOS場(chǎng)效應(yīng)管Ql把輸入電容、電源模塊整體 與輸入電源部分隔離開(kāi)來(lái)，M0S場(chǎng)效應(yīng)管的柵極G與源極S之間引入充放電容C1 和充放電阻R2的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，M0S場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)由輸入串接電阻R1到柵極G; 這種功能的電路已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)熱插拔沖擊電流的抑制。 上電瞬間，由于輸入電容C2兩端的電壓不能突變，此時(shí)輸入電壓加在MOS 場(chǎng)效應(yīng)管Q1的兩端，M0S場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏極D電壓與輸入電壓相等；同時(shí)，輸 入電源通過(guò)M0S場(chǎng)效應(yīng)管柵極控制電路上的電阻R1向柵極G與源極S間并聯(lián)的 充放電容C1充電，使得M0S場(chǎng)效應(yīng)管Q1柵極與源極間的電壓以設(shè)定的速率緩慢 上升，使得MOS場(chǎng)效應(yīng)管由截止向線性導(dǎo)通過(guò)渡；在線性工作區(qū)時(shí)，M0S場(chǎng)效 應(yīng)管將根據(jù)自身的放大特性限制漏極D與源極S之間導(dǎo)通的最大電流，從而防 止了熱插拔時(shí)的沖擊電流，選擇不同的緩上電的電容C1，可以獲得柵-源極電 壓的上升速率，從而獲得不同的電流限制值。當(dāng)M0S場(chǎng)效應(yīng)管Q1柵極與源極電 壓足夠高時(shí)，M0S場(chǎng)效應(yīng)管Q1才進(jìn)入飽和導(dǎo)通。但電容C1的選擇也必須參考輸 入電容的大小，以使得電容C1上的電壓使M0S場(chǎng)效應(yīng)管在飽和導(dǎo)通前，輸入電 壓的電壓已經(jīng)達(dá)到輸入電壓的90%以上。本設(shè)計(jì)可在原理不變的情況下，更改飽和導(dǎo)通觸發(fā)方法實(shí)現(xiàn)本緩沖啟動(dòng) 的功能。
權(quán)利要求
1、一種后級(jí)電路熱插拔沖擊電流抑制方法，包括如下步驟1)利用沖擊電流抑制電路，實(shí)現(xiàn)輸出電流的緩慢上升，并限制其最大輸出電流；2)利用飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述沖擊電流限制電路的導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)所述沖擊電流限制電路飽和導(dǎo)通時(shí)，所述飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路發(fā)出開(kāi)機(jī)信號(hào)，啟動(dòng)后級(jí)電路。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述沖擊電流抑制電路包括MOS管、并聯(lián)于其柵極與源極之間的電阻和電容，可以根據(jù)后級(jí)電路輸入電 容的大小，選擇MOS場(chǎng)效應(yīng)管工作于線性放大區(qū)的時(shí)間。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路根據(jù)對(duì)MOS場(chǎng)效應(yīng)管的柵極源極之間電壓的監(jiān)測(cè)，判斷MOS場(chǎng)效應(yīng)管工作狀態(tài)， 給出后級(jí)電路啟動(dòng)信號(hào)，防止后級(jí)電路在MOS場(chǎng)效應(yīng)管工作于線性區(qū)時(shí)啟 動(dòng)。
4、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述沖擊電流抑制電路的最大 電流限制值、電流上升速率可通過(guò)對(duì)本電路選擇不同的電容來(lái)實(shí)現(xiàn)。
5、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路通過(guò)電 壓取樣電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)柵極源極之間電壓，當(dāng)取樣電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，啟動(dòng)開(kāi) 關(guān)電路，所述開(kāi)關(guān)電路輸出啟動(dòng)信號(hào)給后級(jí)電路。
6、 一種熱插拔沖擊電流抑制的緩沖異步啟動(dòng)電路，包括沖擊電流限制電 路，實(shí)現(xiàn)輸出電流緩慢上升；其特征是還包括飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路，實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)所述沖擊電流限制電路的導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)所述沖擊電流限制電路飽和導(dǎo)通時(shí)， 所述飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路發(fā)出開(kāi)機(jī)信號(hào)，啟動(dòng)后級(jí)電路。
7、 如權(quán)利要求6所述的緩沖異步啟動(dòng)電路，其特征是所述飽和導(dǎo)通觸 發(fā)電路包括電壓取樣電路、開(kāi)關(guān)電路；所述電壓取樣電路一端與所述沖擊電 流限制電路連接，取樣端與所述開(kāi)關(guān)電路控制端連接；所述沖擊電流限制電 路飽和導(dǎo)通時(shí)，所述電壓取樣電路取樣端電壓觸發(fā)所述開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通，發(fā)出 開(kāi)機(jī)信號(hào)，啟動(dòng)后級(jí)電路。
8、 如權(quán)利要求7所述的緩沖異步啟動(dòng)電路，其特征是所述沖擊電流限 制電路包括MOS場(chǎng)效應(yīng)管、充放電容、充放電阻，所述充放電容、充放電阻 并聯(lián)于所述MOS場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與源極之間，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與源 極分別與輸入電壓高低電位端耦合；所述飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路具有二輸入端并 聯(lián)于所述MOS場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與源極之間。
9、 如權(quán)利要求8所述的緩沖異步啟動(dòng)電路，其特征是所述電壓取樣電 路包括分壓電阻(R3)、穩(wěn)壓管(ZD1)、取樣電阻(R4)，三者依次串聯(lián)后連 接于所述MOS場(chǎng)效應(yīng)管柵極與源極之間；所述穩(wěn)壓管(ZD1)、取樣電阻(R4) 的共接點(diǎn)為所述取樣端，與所述開(kāi)關(guān)電路的控制端連接。
10、 如權(quán)利要求9所述的緩沖異步啟動(dòng)電路，其特征是所述開(kāi)關(guān)電路 包括第一開(kāi)關(guān)管(Q2)、分壓電阻(R5)、第二開(kāi)關(guān)管(Q3);所述第一開(kāi)關(guān)管(Q2)基極與所述電壓取樣電路取樣端連接，射極接低電位端；所述分壓電 阻(R5)連接于所述第一開(kāi)關(guān)管(Q2)集電極與第二開(kāi)關(guān)管(Q3)基極之間; 所述第二開(kāi)關(guān)管(Q3)發(fā)射極接高電位端，其集電極用于連接后級(jí)電路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種后級(jí)電路熱插拔沖擊電流抑制方法及其緩沖異步啟動(dòng)電路，緩沖異步啟動(dòng)電路在沖擊電流抑制電路的基礎(chǔ)上，增設(shè)飽和導(dǎo)通觸發(fā)電路檢測(cè)沖擊電流抑制電路的輸出電壓，判斷出其工作狀態(tài)，只有檢測(cè)到?jīng)_擊電流抑制電路飽和導(dǎo)通后，才給出啟動(dòng)信號(hào)，讓后級(jí)電路開(kāi)始工作，因此可有效地防止后級(jí)電路在沖擊電流抑制電路工作于線性區(qū)時(shí)啟動(dòng)，避免造成隔離輸出電壓的上升沿出現(xiàn)嚴(yán)重的振蕩，有效保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于直流輸入的熱插拔的后級(jí)電路中，以緩沖后級(jí)電路在熱插拔時(shí)的沖擊電流。
文檔編號(hào)H02H3/08GK101150249SQ20061006268
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2006年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月18日
發(fā)明者唐志杰, 駱春敏 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司