專利名稱：一種浪涌抑制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源保護電路，特別涉及電容濾波電路的浪涌抑制。
背景技術(shù)：
目前的各種電器中，大量存在整流電路，如市電，經(jīng)整流后，電容濾波，再給開關(guān)電 源的變換電路供電；如傳統(tǒng)電源，市電經(jīng)變壓器降壓后，經(jīng)整流后，電容濾波后給其它電路 供電，這類電器在電源開關(guān)接通瞬間，由于濾波電容的存在，濾波電容兩端電壓瞬間從OV 充電至額定工作電壓，會產(chǎn)生很大的浪涌電壓以及浪涌電流，浪涌電流不僅縮短了濾波電 容的壽命，也時也對整流電路中的二極管、保險絲、電源線都有較大的沖擊。傳統(tǒng)的抑制浪涌電流的方法是在整流電路的回路中串入合適的負(fù)溫度系數(shù)的熱 敏電阻(NTC)，熱敏電阻在常態(tài)下其阻值較大，電源開關(guān)接通瞬間，熱敏電阻阻值較大，限制 了對電容的充電電流，從而抑制了浪涌電流，上電工作后熱敏電阻由于發(fā)熱，其阻值減小， 實現(xiàn)了減少功耗，同時提高電路的整體效率。這種方法簡單可行，但若短時斷電，由于熱敏 電阻需較長冷卻時間才能恢復(fù)較大阻值，在熱敏電阻未冷卻時，若電源開關(guān)再次接通或電 路重新上電，這時產(chǎn)生的浪涌就會很大，熱敏電阻的保護作用會下降，甚至完全失去作用。 即使不短時斷電，熱敏電阻由于其阻值已減小，外部電源有浪涌電壓產(chǎn)生時，熱敏電阻作用 極小，后續(xù)電路仍受到浪涌電壓的沖擊。在小功率應(yīng)用場合，業(yè)界經(jīng)常用固定電阻代替上述的熱敏電阻，固定電阻的取值 成了問題，取小了，抑制效果差，取大了，發(fā)熱嚴(yán)重，影響整機的效率，一般很難在兩者之者 取舍，而且，一但電路進入穩(wěn)態(tài)，這一固定電阻抑制浪涌作用已完成，在電路中，僅起發(fā)熱的 負(fù)面作用。在大功率應(yīng)用場合，業(yè)界經(jīng)常用大功率固定電阻代替上述的熱敏電阻，電路進入 穩(wěn)態(tài)后，用繼電器短路這只電阻，控制電路相對復(fù)雜，體積大，不易普及。
公開日為2007年11月觀日，公開號為CN10107卯46A的發(fā)明專利申請公布說明 書中，也提供了一種技術(shù)方案，原文的連接關(guān)系為一種浪涌抑制電路，包括一電壓輸入端、 一電壓輸出端、一場效應(yīng)管、一晶體管、一電容、一第一電阻及一第二電阻，所述電壓輸入端 分別與所述的場效應(yīng)管的源極及所述的晶體管的發(fā)射極連接，所述的電壓輸入端還通過所 述的第一電阻與所述的場效應(yīng)管漏極相連，所述的晶體管的集電極通過所述的第二電阻接 地，所述晶體管的基極分別與所述晶體管的集電極及所述場效應(yīng)管的柵極和漏極連接，所 述的場效應(yīng)管的漏極通過電容接地，所述場效應(yīng)管的漏極還與所述電壓輸出端連接。所述 的場效應(yīng)管為N溝道功率MOS管；所述的晶體管為雙極性PNP晶體管。所要另外說明的是在CN10107%46A的發(fā)明專利申請公布說明書中，該文件的附 圖有誤，參見原文《權(quán)利要求書》第1/1頁第二段所述的場效應(yīng)管為N溝道功率MOS管；以 及參見原文《說明書》第2/3頁第三段具體實施方式
第二行、第三行所述的場效應(yīng)管為N 溝道功率MOS管；而公開的文件說明書附圖1中，畫成P溝道的MOS管符號。本文在引用該公開文件說明書附圖1時，出于分析需要，在不影響其連接關(guān)系、電路拓?fù)涞那疤嵯?，已更正為正確的N溝道的MOS管符號。其實施方式參見原公開文件圖1， 為了方便說明，本處引用了原公開文件的圖紙，參見附圖1-1。事實上，公開號為CN10107卯46A的發(fā)明專利不能解決其公開文中所要發(fā)解決的 技術(shù)問題和實現(xiàn)文中所述的有益效果上述的浪涌抑制電路10不僅可以有效抑制浪涌電 壓，而且降低了浪涌電路的功率損耗，并提供負(fù)載短路保護功能，可有效保護電源及用電器 不受浪涌電壓影響，保證電源及用電器的穩(wěn)定工作。，(參見公開說明書第3/3頁第二段)不能實現(xiàn)文中所述的有益效果的具體理由詳細(xì)分析如下，根據(jù)其連接關(guān)系，其原 理圖確實為圖1-1所示，參見圖1-1，其中，三極管Q2集電極和基極直接相連。三極管的集 電極和基極相連，等效一只穩(wěn)壓管，是公知常識，眾多的工程師在實際應(yīng)用中，也經(jīng)常使用 這種連接，其等效的穩(wěn)壓管，在正向?qū)〞r，由于三極管的集電極與基極相連，對于硅管，集 電極至發(fā)射極的電壓等于基極至發(fā)射極的導(dǎo)通電壓0. 7V，即集電極到發(fā)射極的電壓被鉗制 0. 7V左右，三極管仍處于特殊的放大狀態(tài)，基極至發(fā)射極的導(dǎo)通電壓，硅管為0. 7V左右，鍺 管為0. 2V左右。等效的穩(wěn)壓管，在正向?qū)〞r，相當(dāng)于一只正向特性優(yōu)異的二極管，這種用 法在集成電路內(nèi)部大量使用。參見附圖1-2，附圖1-3是NPN型三極管的等效原理示意圖。 在反向?qū)〞r，基極、發(fā)射極處于反向擊穿狀態(tài)，相當(dāng)于一只穩(wěn)壓特性優(yōu)異的穩(wěn)壓二極管， 其穩(wěn)壓值在5V至7V左右。那么，公開號為CN10107%46A的發(fā)明專利其原理圖，用圖1_2的原理，可以把Q2 換成一只穩(wěn)壓二極管，等效為圖1-4，同樣，根據(jù)其公開文件描述的連接關(guān)系場效應(yīng)管Ql 的柵極和漏極直接連接；所述的場效應(yīng)管為N溝道功率MOS管。那么，Ql在這種連接方式 下等效一只穩(wěn)壓二極管，參見圖1-5，圖中左側(cè)的MOS管為N溝道，柵極G和漏極D連接。功 率型MOS生產(chǎn)工藝決定了其內(nèi)部都有一只寄生二極管(Body Diode)，如圖1_5中的Dl ；為 了防止MOS管被靜電損壞，內(nèi)部常集成一只靜電防護二極管(ESD PROTECTION DIODE)，如圖 1-5中的D2所示。柵極和漏極相連接作為一端，源級作為一端，相當(dāng)于穩(wěn)壓二極管，以N溝 道MOS管為例，柵極和漏極相連接作為一端，源級作為一端，即Ves = Vds，當(dāng)柵極和漏極連接 端加上電源正，源級串入限流電阻加上電源負(fù)，開始時，MOS管沒有導(dǎo)通，把電源電壓升高， 這個電壓大于MOS管的開啟電壓(Gate threshold voltage)時，MOS管開始導(dǎo)通，產(chǎn)生漏 極電流，由于Ves = Vds，這個電壓無法進一步升高，一但由于某種原因使得這個電壓升高，那 么Ves同步升高，即柵級至源極電壓升高，MOS管的導(dǎo)通進一步加大，漏極電流急劇增加，使 得Vds下降，柵極和漏極連在一起，Vgs同步下降。柵極和漏極相連接作為一端，源級作為一 端，可以作為性能很好的穩(wěn)壓二極管使用，其穩(wěn)壓值約為該只MOS的開啟電壓Ves⑷。MOS的 開啟電壓一般都在3V至10V之間。更進一步地，公開號為CN10107卯46A的發(fā)明專利其原理圖，用圖1_5的公知等效 方式，可以把Ql換成一只穩(wěn)壓管，等效電路為圖1-6所示，為了方便分析其原理，進一步地 優(yōu)化為圖1-7所示電路，從圖1-7所示電路可以看出，這是一個極為普通的半波整流電路， R2成了消耗功率的負(fù)載之一，這個電路屬公知的半波整流電路，不可能解決發(fā)明要解決的 技術(shù)問題和實現(xiàn)文件中所述的有益效果。即使不用上述的公知的技術(shù)替換詳細(xì)分析公開號為CN10107卯46A的發(fā)明專利的 原理圖電路，從以下的簡單分析中，也可得出。參見圖1-1，Vin與一外部電源連接后，當(dāng)外 部電源接通時，Vin通過Q2三極管發(fā)射極、Q2三極管基極直接對電容C充電，Rl兩端電壓等于Q2的發(fā)射極至基極的導(dǎo)通電壓，約為0. 7V左右，即Vout = Vin-0. 7V，即輸出電壓僅為 僅外部電源電壓減0. 7V，輸出電壓和輸出電壓呈線性關(guān)系，因此，公開號為CN10107%46A 的發(fā)明專利是無法解決其文中所要解決的技術(shù)問題和實現(xiàn)所述的有益效果。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒如此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種浪涌抑制電路，可以確實有效地 抑制電源開關(guān)時產(chǎn)生的浪涌電壓，并在電路進入穩(wěn)態(tài)工作時不影響電壓輸出，減少不必要 的功率消耗。。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種浪涌抑制電路，包括一電壓輸入端，一電壓 輸出端，一場效應(yīng)管，一晶體管、一電容、一第一電阻及一第二電阻及一第三電阻，所述電壓 輸入端分別與所述的場效應(yīng)管的源極及所述的晶體管的發(fā)射極連接，所述的電壓輸入端還 通過所述的第一電阻與所述的場效應(yīng)管漏極相連，所述的晶體管的集電極連接場效應(yīng)管的 柵極并通過所述的第三電阻接地，所述晶體管的基極通過所述的第二電阻與所述的場效應(yīng) 管漏極相連，所述的場效應(yīng)管的漏極通過電容接地，所述場效應(yīng)管的漏極還與所述電壓輸 出端連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果本發(fā)明浪涌抑制電路可以采用價格相對較低的N溝道MOS管，有效抑制浪涌電壓； 在電路進入穩(wěn)態(tài)后，降低了浪涌抑制電路的功率損耗；并提供負(fù)載短路保護功能；外部電 源有浪涌電壓產(chǎn)生時，本電路提供動態(tài)的、實時保護。可有效保護電源及用電器不受浪涌電 壓影響，保證電源及用電器的穩(wěn)定工作。


圖1-1為公開號為CN10107卯46A的發(fā)明專利公開文件中的原理圖；圖1-2為PNP三極管B極、C極連接等效示意圖；圖1-3為NPN三極管B極、C極連接等效示意圖；圖1-4為圖1-1的等效電原理圖；圖1-5為功率MOS管柵級、漏極連接等效示意圖；圖1-6為圖1-4的等效電原理圖，為圖1-1的等效電原理圖；圖1-7為圖1-6的等效電原理圖，為圖1-1的最終等效電原理圖；圖2為本發(fā)明浪涌抑制電路的實施例一原理圖；圖3為本發(fā)明浪涌抑制電路的實施例二原理圖；圖4為本發(fā)明浪涌抑制電路的實施例一的等效應(yīng)用原理圖。
具體實施例方式實施例一如圖2所示，與背景技術(shù)中介紹的不同的是，參見背景技術(shù)中圖1-1，三極管Q2的 基極沒有與三極管Q2的集電極直接相連，通過電阻R2與MOS管Ql的漏極相連，MOS管Ql 的漏極也沒有與MOS管Ql的源極直接相連；三極管Q2為NPN型晶體管，MOS管Ql為N溝 道的功率型MOS管，電容若使用電解電容等有極性電容，接入時按實際極性正確接入即可。具體連接關(guān)系包括電壓輸入端Vin-、電壓輸出端Vout-、M0S管Q1、三極管Q2、電容C、第一 電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3，電壓輸入端Vin-分別與MOS管Ql的源極及三極管Q2 的發(fā)射極連接，上述的電壓輸入端還通過第一電阻Rl與MOS管Ql的漏極相連，三極管Q2 的集電極連接MOS管Ql的的柵極并通過第三電阻R3接地，三極管Q2的基極通過第二電阻 R2與MOS管Ql的漏極相連，MOS管Ql的漏極通過電容C接地，MOS管Ql的漏極還與電壓 輸出端Vout-連接。上述實施例一的工作原理是，當(dāng)Vin接外部電源時，該電源為負(fù)壓，若電源開關(guān)閉 合，由于電容兩端電壓初始為0或較低的電壓值，外部電源通過地線，經(jīng)過電容C，分為兩路 回到Vin，一路經(jīng)過電阻Rl回到Vin，另一路經(jīng)過電阻R2以及三極管Q2的基極、發(fā)射極回 到Vin，這時三極管Q2由于基極到發(fā)射極有電流流過，三極管Q2工作，由于Ql為MOS管，其 柵極偏置電阻R3取值較大，一般在M Ω級左右，三極管Q2的集電極負(fù)載R3由于取值大，三 極管Q2直接進入飽和工作狀態(tài)，使得N溝道MOS管Ql的柵級到源極的電壓很低，為三極管 Q2的飽和壓降，一般為0. 7V至0. IV之間，這個電壓達(dá)不到N溝道MOS管Ql的開啟電壓， MOS管Ql處于關(guān)斷狀態(tài)。這時，本發(fā)明電路從外部電源吸收的最大電流，發(fā)生在電容C兩端電壓為0的瞬 間，該電流最大值為
權(quán)利要求
1.一種浪涌抑制電路，其特征在于包括一電壓輸入端，一電壓輸出端，一場效應(yīng)管，一 晶體管、一電容、一第一電阻、一第二電阻及一第三電阻，所述電壓輸入端分別與所述的場 效應(yīng)管的源極及所述的晶體管的發(fā)射極連接，所述的電壓輸入端還通過所述的第一電阻與 所述的場效應(yīng)管漏極相連，所述的晶體管的集電極連接場效應(yīng)管的柵極并通過所述的第三 電阻接地，所述晶體管的基極通過所述的第二電阻與所述的場效應(yīng)管漏極相連，所述的場 效應(yīng)管的漏極通過電容接地，所述場效應(yīng)管的漏極還與所述電壓輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浪涌抑制電路，其特征在于所述晶體管為NPN型晶體管， 對應(yīng)地，所述場效應(yīng)管為N溝道的功率型MOS管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種浪涌抑制電路，其特征在于所述晶體管為PNP型晶體管， 對應(yīng)地，所述場效應(yīng)管為P溝道的功率型MOS管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的浪涌抑制電路，其特征在于所述晶體管的基極和發(fā) 射極并聯(lián)有電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的浪涌抑制電路，其特征在于所述場效應(yīng)管柵極和源 極之間并聯(lián)有一穩(wěn)壓管。
6.一種浪涌抑制電路，其特征在于包括一電壓輸入端，一電壓輸出端，一第一三極管， 一第二三極管、一電容、一第一電阻、一第二電阻及一第三電阻，所述電壓輸入端分別與所 述的第一三極管的發(fā)射極及所述的第二三極管的發(fā)射極連接，所述的電壓輸入端還通過所 述的第一電阻與所述的第一三極管集電極相連，所述的第二三極管的集電極連接第一三極 管的基極并通過所述的第三電阻接地，所述第二三極管的基極通過所述的第二電阻與所述 的第一三極管集電極相連，所述的第一三極管的集電極通過電容接地，所述第一三極管的 集電極還與所述電壓輸出端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的浪涌抑制電路，其特征在于第一三極管、第二三極管同為NPN 型或同為PNP型。
8.一種浪涌抑制電路，其特征在于包括一電壓輸入端，一電壓輸出端，一場效應(yīng)管，一 晶體管、一電容、一第一電阻、一第二電阻及一第三電阻，所述的場效應(yīng)管的源極及所述的 晶體管的發(fā)射極接入外部電源地線，所述的場效應(yīng)管漏極經(jīng)所述的第一電阻接入外部電源 地線，所述的晶體管的集電極連接場效應(yīng)管的柵極并通過所述的第三電阻接電壓輸入端， 所述晶體管的基極通過所述的第二電阻與所述的場效應(yīng)管漏極相連，所述的場效應(yīng)管的漏 極通過電容與所述電壓輸出端連接，所述場效應(yīng)管的漏極還與輸出地連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種浪涌抑制電路，于包括電壓輸入端，電壓輸出端，場效應(yīng)管，晶體管、電容、第一電阻、第二電阻及第三電阻，所述電壓輸入端分別與所述的場效應(yīng)管的源極及所述的晶體管的發(fā)射極連接，所述的電壓輸入端還通過所述的第一電阻與所述的場效應(yīng)管漏極相連，所述的晶體管的集電極通過所述的第三電阻接地，所述晶體管的基極通過所述的第二電阻與所述的場效應(yīng)管漏極相連，所述的場效應(yīng)管的漏極通過電容接地，所述場效應(yīng)管的漏極還與所述電壓輸出端連接。本發(fā)明有效抑制浪涌電壓；在電路進入穩(wěn)態(tài)后，降低了浪涌抑制電路的功率損耗；并提供負(fù)載短路保護功能；外部電源有浪涌電壓產(chǎn)生時，本發(fā)明提供動態(tài)的、實時保護。
文檔編號H02H9/02GK102082430SQ20111003005
公開日2011年6月1日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者王保均 申請人:廣州金升陽科技有限公司