一种电容残余电压放电电路和电子设备的制作方法

1.本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种电容残余电压放电电路和电子设备。


背景技术：

2.电容常用来维持电源轨的稳定性，当内部电源掉电时，电容上的电荷可能由于放电支路关断而长时间无法泄放。在一些应用场景中，放电较慢的电容器会导致产品系统出现异常甚至损毁。例如，液晶显示装置中控制液晶像素的薄膜晶体管的栅极电压，在系统关机后若无法快速下降为零，就容易形成关机残影现象，如何快速泄放电容中的残余电压，为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供一种电容残余电压放电电路和电子设备，以实现待放电电容的残余电压的快速泄放。
4.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
5.一种电容残余电压放电电路，包括：
6.开关控制单元，用于响应获取到的放电指令，输出用于控制开关单元导通的触发信号；
7.开关单元，用于当获取到所述开关控制单元输出的触发信号时，控制所述开关单元的第一端和第二端之间切换为导通状态，所述开关单元的第一端与待放电电容的放电端相连，所述开关单元的第二端接地。
8.可选的，上述电容残余电压放电电路中，所述开关单元包括：
9.控制开关，所述控制开关的输入端作为所述开关单元的第一端，所述控制开关的输出端作为所述开关单元的第二端，所述控制开关的控制端与所述开关控制单元的输出端相连，以获取所述开关控制单元输出的触发信号。
10.可选的，上述电容残余电压放电电路中，还包括：
11.设置在所述开关单元与所述待放电电容之间的限流单元。
12.可选的，上述电容残余电压放电电路中，还包括：所述限流单元，包括限流电阻。
13.可选的，上述电容残余电压放电电路中，还包括：
14.放电信号指令单元，用于生成放电指令。
15.可选的，上述电容残余电压放电电路中，所述放电信号指令单元具体用于：
16.当所述放电信号指令单元处于正常供电状态时，判断所述放电信号指令单元获取到的使能信号是否为休眠信号；
17.当所述使能信号为休眠信号时，所述放电信号指令单元不输出放电指令；
18.当所述使能信号为非休眠信号时，所述放电信号指令单元输出放电指令；
19.当所述放电信号指令单元的供电异常时，所述放电信号指令单元生成并输出放电
指令。
20.可选的，上述电容残余电压放电电路中，所述放电信号指令单元，包括：
21.第一反相器和第二反相器；所述第一反相器的输入端用于获取使能信号，所述第一反相器的输出端与所述第二反相器的输入端相连，所述第一反相器和第二反相器的公共端以及所述第二反相器的输出端作为所述放电信号指令单元的输出端。可选的，上述电容残余电压放电电路中，所述开关控制单元，包括：
22.第一控制开关和第二控制开关；
23.所述第一开关管的控制端与所述第一反相器的输出端相连；
24.所述第一开关管、所述第二开关管的输入端以及所述第二开关管的控制端与所述第二反相器的输出端相连；
25.所述第一开关管的输出端接地；
26.所述第二开关管的输出端作为所述开关控制单元的输出端；
27.所述第一开关管的控制端以及所述第二开关管的输入端作为所述开关控制单元的输入端。
28.可选的，上述电容残余电压放电电路中，所述开关控制单元，还包括：
29.第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电容；
30.所述第一开关管和所述第四开关管的控制端与所述第一反相器的输出端相连；
31.所述第一开关管、所述第二开关管的输入端以及所述第二开关管的控制端与所述第二反相器的输出端相连；
32.所述第一开关管的输出端接地；
33.所述第二开关管的输出端与所述第一电容的第一端相连；
34.所述第四开关管的输入端与所述待放电电容的放电端相连；
35.所述第三开关管的输入端与所述第四开关管的输出端相连，所述第三开关管的输出端与所述第一电容的第一端相连；
36.所述第一电容的第二端接地；
37.所述第四开关管与所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管为不同类型的开关管；
38.所述第一开关管的控制端、所述第二开关管的输入端以及所述第四开关管的控制端作为所述开关控制单元的输入端；
39.所述第一电容的第一端作为所述开关控制单元的输出端。
40.可选的，上述电容残余电压放电电路中，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管为高电平导通的开关管，所述第四开关管为低电平导通的开关管。
41.一种电子设备，包括上述任意一项所述的电容残余电压放电电路。
42.基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案中，当需要给待放电的电容提供放电服务时，所述开关控制单元会获取到放电指令，所述开关控制单元在获取到所述放电指令后，会响应所述放电指令，生成并输出用于控制所述开关单元放电的触发信号，在本方案中，所述开关单元的第一端与待放电电容的放电端相连，所述开关单元的第二端接地，当所述开关单元获取到该触发信号时，控制所述开关单元的第一端与所述开关单元的第二端之间导通，此时，所述待放电电容的残余电压经由所述开关单元的第一端和开关单元的
第二端流入到地，实现了所述待放电电容的残余电压泄放。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
44.图1为本技术实施例公开的电容残余电压放电电路的结构示意图；
45.图2为本技术另一实施例公开的电容残余电压放电电路的结构示意图；
46.图3为本技术另一实施例公开的电容残余电压放电电路的结构示意图。
具体实施方式
47.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.为了释放电容中的残余电压，本技术公开了一种电容残余电压放电电路，参见图1，该电路可以包括：
49.开关控制单元100，用于响应获取到的放电指令，输出用于控制开关单元200导通的触发信号；
50.开关单元200，用于当获取到所述开关控制单元100输出的触发信号时，控制所述开关单元200的第一端和第二端之间的通路切换为导通状态，所述开关单元200的第一端与待放电电容的放电端相连，所述开关单元200的第二端接地，当所述开关单元200的第一端和第二端之间导通时，所述待放电电容残余电源通过所述开关单元200泄放到地。
51.在本技术实施例公开的技术方案中，当需要给待放电电容提供放电服务时，所述开关控制单元100会获取到放电指令，所述开关控制单元100在获取到所述放电指令后，会响应所述放电指令，生成并输出用于控制所述开关单元200的第一端和第二端之间导通的触发信号，在本方案中，所述开关单元200的第一端与待放电电容的放电端相连，所述开关单元200的第二端接地，当所述开关单元200获取到触发信号时，所述开关单元200的第一端与所述开关单元200的第二端之间导通，此时，所述待放电电容的残余电压经由所述开关单元200的第一端和开关单元200的第二端流入到地，实现了所述待放电电容的残余电压泄放。
52.在本技术另一实施例公开的技术方案中，所述开关单元200的电路设计可以根据用户需求自行选择，只要其能够保证所述开关单元200的第一端和所述开关单元200的第二端的导通状态可控即可。例如，在本方案中，所述开关单元200可以包括：控制开关，所述控制开关的输入端作为所述开关单元200的第一端，所述控制开关的输出端作为所述开关单元200的第二端，所述控制开关的控制端与所述开关控制单元100的输出端相连，以获取所述开关控制单元100输出的触发信号，其中，所述控制开关的类型可以基于用户需求自行选择，例如可以为mos管或三极管，所述mos管和所述三极管的具体类型可以依据电路设计自
行选择，在本方案中，所述控制开关可以选择为n型mos管。当然，在本方案中，为了防止泄放电流回流，还可以在所述开关单元200中设置一个二极管，该二极管与所述控制开关串联。
53.进一步的，为了保证泄放过程的稳定性，在上述方案中，还可以在所述开关单元200与所述待放电电容之间设置限流单元。所述限流单元可以包括限流电阻。更进一步的，所述限流电阻可以为可调电阻，通过调节所述可调电阻的阻值大小，来调节所述待放电电容的泄放时间，例如，所述可调电阻的阻值越大，泄放时间越长，可调电阻的阻值越小，泄放时间越短。
54.在本技术另一实施例公开的技术方案中，还可以包括放电信号指令单元300，该单元用于生成放电指令。具体的，所述放电信号指令单元具体用于：当所述放电信号指令单元的内部供电单元处于正常状态时，判断所述放电信号指令单元获取到的使能信号是否为休眠信号；当所述使能信号为休眠信号时，所述放电信号指令单元不输出放电指令；当所述使能信号为非休眠信号时，所述放电信号指令单元输出放电指令；当所述放电信号指令单元的内部供电电源状态处于异常状态时，所述放电信号指令单元生成并输出放电指令，在本方案中，所述放电信号指令单元300通过检测内部供电电源状态以及所述放电信号指令单元300输出的使能信号来判断是否需要对待放电电容进行泄放，所述使能信号的状态可以基于用户需求自行选择，或者是与所述应用本电路的装置的电源状态相关联，例如，当应用本电路的装置的电源处于上电状态时，所述使能信号为休眠信号(逻辑低电平)，当应用本电路的装置的电源由上电状态切换为掉电状态时，所述使能信号为切换为非休眠信号(逻辑高电平)，并保持一段时间，在本方案中，所述放电信号指令单元300的内部电源的供电状态与应用本电路的装置的电源状态保持一致，其内部电源经由对应用本电路的装置的电源进行转化得到，当该装置的电源下电时，所述放电信号指令单元300的内部电源也会下电，当该装置的电源正常上电时，所述放电信号指令单元300的内部电源也会保持上电状态。
55.本技术还公开了一种放电信号指令单元300的具体结构，参见图2，所述放电信号指令单元300，包括：
56.第一反相器inv1和第二反相器inv2，所述第一反相器inv1和所述第二反相器inv2采用所述放电信号指令单元300的内部供电电源供电，所述第一反相器inv1的输入端用于获取使能信号en，所述第一反相器inv1的输出端以及所述第二反相器inv2的输出端均为所述放电信号指令单元300的输出端，在上述方案中，将所述放电信号指令单元300的输出端输出的信号作为所述放电指令，当所述放电信号指令单元300处于正常工作模式时，开关控制单元100可以接受来自放电指令单元输出的逻辑信号，从而决定开启或关闭开关单元200，其中，所述正常工作模式是指放电指令单元的内部供电电源状态良好的工作模式，当所述放电信号指令单元300处于异常工作模式时，放电信号指令单元300中第一反相器inv1和第二反相器inv2的公共端以及第二反相器的输出端均为低电平逻辑，此时，所述开关控制单元100接受来自放电指令单元300自动生成的放电指令，其中，异常工作模式是指放电指令单元的内部供电电源vdd掉电时。
57.在本实施例公开的技术方案中，还公开了一种开关控制单元100的具体结构，参见图2，在本方案中，所述开关控制单元100的具体结构可以包括：
58.第一开关管k1和第二开关管k2，此时，所述第二开关管的输出端作为所述开关控制单元的输出端；所述第一开关管的控制端以及所述第二开关管的输入端作为所述开关控
制单元的输入端。
59.第一控制开关和第二控制开关；
60.所述第一开关管的控制端与所述第一反相器的输出端相连；
61.所述第一开关管、所述第二开关管的输入端以及所述第二开关管的控制端与所述第二反相器的输出端相连；
62.所述第一开关管的输出端接地；
63.所述第二开关管的输出端作为所述开关控制单元的输出端；
64.所述第一开关管的控制端以及所述第二开关管的输入端作为所述开关控制单元的输入端。
65.在本方案中，当所述开关控制单元100仅由所述第一开关管k1和第二开关管k2组成时，所述开关控制单元100的具体工作方式为：
66.当放电指令单元中的第一反相器inv1获取到的信号en为休眠信号(逻辑低电平)时，即，在本方案中，所述en信号为低电平信号，en信号经第一反相器反相后的信号为ena，经第二反相器反向后的信号为enb，此时，所述ena为高电平信号，所述enb为低电平信号，该高电平信号作用在所述第一开关管k1的控制端，该低电平信号作用在所述第一开关管k1和所述第二开关管k2的输入端，所述第一开关管k1在所述高电平的控制下导通，由于所述第一开关管k1的输入端与所述第二反相器的输出端及所述第二开关管k2的控制端相连，此时，在所述第一开关管k1导通及所述第二反相器输出低电平信号enb后，所述第二开关管k2的控制端的视为接低电平，所述第二开关管k2处于断开状态，所述开关单元200的控制端无触发信号流入，所述开关单元200的第一端和第二端之间保持断路状态，所述待放电电容的放电路径断开，无法通过所述开关单元200放电；
67.当所述第一反相器inv1获取到的信号en为非休眠信号时，所述en信号为高电平信号，en信号经第一反相器反相后的信号为ena，经第二反相器反向后的信号为enb，此时，所述ena为低电平信号，所述enb为高电平信号，该低电平信号作用在所述第一开关管k1的控制端，该高电平信号作用在所述第一开关管k1和所述第二开关管k2的输入端，所述第一开关管k1在所述低电平的控制下关断，由于所述第一开关管k1的输入端与所述第二反相器的输出端及所述第二开关管k2的控制端相连，此时，在所述第一开关管k1关断及所述第二反相器输出高电平信号enb后，所述第二开关管k2的控制端的视为接高电平，所述第二开关管k2处于导通状态，所述开关单元200的控制端有触发信号流入，所述开关单元200的第一端和第二端之间导通，所述待放电电容的放电路径导通，可通过所述开关单元200放电。
68.在本实施例公开的技术方案中，为了保证所述放电信号指令单元300在异常状态下，所述开关控制单元100仍能提供放电服务，还公开了另一种开关控制单元100的具体结构，参见图3，在本方案中，所述开关控制单元100的具体结构可以包括：
69.第一开关管k1、第二开关管k2、第三开关管k3、第四开关管k4和第一电容c1；
70.所述第一开关管k1和所述第四开关管k4的控制端与所述第一反相器inv1的输出端相连；
71.所述第一开关管k1、所述第二开关管k2的输入端以及所述第二开关管k2的控制端与所述第二反相器inv2的输出端相连(当所述放电信号指令单元300仅具有第一反相器inv1时，所述第一开关管k1、所述第二开关管k2的输入端以及所述第二开关管k2的控制端
与所述第一反相器inv1的输出端相连)；
72.所述第一开关管k1的输出端接地；
73.所述第二开关管k2的输出端与所述第一电容c1的第一端相连；
74.所述第四开关管k4的输入端与所述待放电电容cl的放电端相连；
75.所述第三开关管k3的输入端与所述第四开关管k4的输出端相连，所述第三开关管k3的输出端与所述第一电容c1的第一端相连；
76.所述第一电容c1的第二端接地，在本方案中，所述第一电容c1的作用是作为一个升压单元来使用，因此，在本方案中也可以采用电阻来代替所述第一电容c1；
77.所述第四开关管k4与所述第一开关管k1、所述第二开关管k2、所述第三开关管k3为不同类型的开关管，在本步骤中，所述不同类型指的是导通、关断的控制方式不同，例如，所述第一开关管k1、所述第二开关管k2、所述第三开关管k3为高电平导通的开关管，所述第四开关管k4为低电平导通的开关管，在上述电路结构中，所述第一开关管k1、第二开关管k2、第三开关管k3、第四开关管k4可以为三极管或mos管或者是其他具有通断控制功能的开关管，例如，所述第一开关管k1、所述第二开关管k2、所述第三开关管k3为高电平导通的开关管为nmos管，所述第四开关管k4为pmos管；
78.所述第一开关管k1的控制端、所述第二开关管k2的输入端以及所述第四开关管k4的控制端作为所述开关控制单元100的输入端；
79.所述第一电容c1的第一端作为所述开关控制单元100的输出端。
80.下面结合本技术实施例公开的放电信号指令单元300以及开关控制单元100的具体结构，对本方案的具体原理进行进一步说明。
81.当所述放电信号指令单元300处于正常工作模式时：
82.放电指令单元的内部供电电源vdd状态良好时：
83.开关控制单元100可以接受来自放电指令单元输出的逻辑信号，从而决定开启或关闭开关单元200。当放电指令单元中的第一反相器inv1获取到的信号en为休眠信号(逻辑低电平)时，即，在本方案中，常态下，所述en信号为低电平信号，en信号经第一反相器反相后的信号为ena，经第二反相器反向后的信号为enb，此时，所述ena为高电平信号，所述enb为低电平信号，该高电平信号作用在所述第一开关管k1和所述第四开关管k4的控制端，该低电平信号作用在所述第一开关管k1和所述第二开关管k2的输入端，所述第四开关管k4在高电平的控制下关断，所述第一开关管k1在所述高电平的控制下导通，由于所述第一开关管k1的输入端与所述第二反相器的输出端及所述第二开关管k2的控制端相连，此时，在所述第一开关管k1导通及所述第二反相器输出低电平信号enb后，所述第二开关管k2的控制端的视为接低电平，所述第二开关管k2处于断开状态，所述开关单元200的控制端无触发信号流入，所述开关单元200的第一端和第二端之间保持断路状态，所述待放电电容的放电路径断开，无法通过所述开关单元200放电；
84.当所述第一反相器inv1获取到的信号en为非休眠信号时，所述en信号为高电平信号，en信号经第一反相器反相后的信号为ena，经第二反相器反向后的信号为enb，此时，所述ena为低电平信号，所述enb为高电平信号，该低电平信号作用在所述第一开关管k1和所述第四开关管k4的控制端，该高电平信号作用在所述第一开关管k1和所述第二开关管k2的输入端，所述第四开关管k4在低电平的控制下导通，所述第一开关管k1在所述低电平的控
制下关断，由于所述第一开关管k1的输入端与所述第二反相器的输出端及所述第二开关管k2的控制端相连，此时，在所述第一开关管k1关断及所述第二反相器输出高电平信号enb后，所述第二开关管k2的控制端的视为接高电平，所述第二开关管k2处于导通状态，所述开关单元200的控制端有触发信号流入，所述开关单元200的第一端和第二端之间导通，所述待放电电容的放电路径导通，可通过所述开关单元200放电，与此同时，电容的电压会通过所述第四开关管k4施加在所述第三开关管k3的控制端，此时，所述第三开关管k3导通，待放电电容的泄放电压再经过所述第三开关管k3施加在所述第一电容c1两端，第一电容c1电压随之上升。
85.当所述放电信号指令单元300处于异常工作模式时；
86.异常工作模式是指放电指令单元的内部供电电源vdd掉电时，所述第一反相器inv1和第二反相器inv2均输出低电平逻辑信号，此时，所述第一开关管k1控制端无高电平，所述第一开关管k1断路，同样，所述第二开关管k2保持关断，但是，所述第四开关管k4便会借助待放电电容上残余电压来自动导通，电容的电压会通过所述第四开关管k4施加在所述第三开关管k3的控制端，此时，所述第三开关管k3导通，待放电电容的泄放电压再经过所述第三开关管k3施加在所述第一电容c1两端，第一电容c1电压随之上升，当所述第一电容c1的电压上升到一定程度后，所述开关单元200会视为获取到所述触发信号，所述开关单元200的第一端和第二端之间的通路导通，此时，所述待放电电容的放电端口所释放的电流流经所述开关单元200后流入至地，实现了待放电电容的残余电压泄放。
87.进一步的，本技术上述实施例公开的技术方案中，所述开关单元200可以包括一个控制开关，该开关单元200可以为nmo管或n型三极管，所述控制开关的输入端作为所述开关单元200的第一端，所述控制开关的输出端作为所述开关单元200的第二端，所述控制开关的控制端与所述开关控制单元100的输出端相连，以获取所述开关控制单元100输出的触发信号。所述触发信号作用在所述控制开关的控制端时，所述开关单元200的第一端和第二端之间导通，为了保持所述控制开关的导通状态，所述第一电容c1可以为可调电容，通过调节所述第一电容c1的电容值可调节所述待放电电容的放电时间，使得即使待放电电容两端电压降低到所述控制开关导通电压以下时，该控制开关仍能导通维持待放电电容的放电路径，从而加快电容放电速度。
88.综上，所述申请所公开的上述放电电路功效在于正常工作模式下，当放电指令单元的使能信号为休眠信号(逻辑低电平)时，开关单元200便会阻断，该放电电路不会从电容中分担电流，因而不会增加系统额外功耗。放电指令单元接收到非休眠的使能信号时，该开关控制单元100便会快速导通该开关单元200，使得放电电容对限流单元放电。当放电指令单元内部电源掉电时，开关控制单元100又能借助放电电容上残余电压来自动导通开关单元200，使得限流单元快速对电容残余电压主动放电。
89.对应于上述电压放电电路，本技术还公开了一种应用所述电容残余电压放电电路的电子设备，该电子设备为具有需要对电容的残余电压进行泄放的电子设备，例如，可以为电视机、电脑等设备。
90.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说
明即可。
91.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。