一种输出电压上升斜率可调节的负载供电开关的制作方法

1.本实用新型涉及汽车电子行业技术领域，更具体地，涉及一种输出电压上升斜率可调节的负载供电开关。


背景技术：

2.如图1所示，装置1(图1中的r1、r2、q1、q2)，是现有设计，左侧c1表示主控板的输出电容，右侧c2表示从控制板的输入电容，en受主控板控制，用来将自身的一组电源输出到负载板。
3.装置1存在的问题：q1导通的瞬间，供电端输出电容c1对负载电容c2充电，导致两个问题：一是，出现供电端电压突降，导致主控板整个设备功能异常；二是，电容充放电浪涌电流过大，影响设备的使用寿命。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种输出电压上升斜率可调节的负载供电开关，能够推广到容性负载电路的供电控制，以减小其上电时刻的冲击电流，避免出现供电端电压突降导致整个设备功能异常的问题。
5.作为本实用新型的第一个方面，提供一种输出电压上升斜率可调节的负载供电开关，包括第一mos管q1、三极管q2、第二mos管q3、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第三电容c3以及二极管dz1，其中，所述第一mos管q1、三极管q2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4以及二极管dz1构成可控恒流源，所述第一mos管q1的栅极分别连接第二电阻r2的一端和控制信号en，所述第一mos管q1的源极与所述第二电阻r2的另一端连接后接地，所述第一mos管q1的漏极连接所述第三电阻r3的一端，所述第三电阻r3的另一端分别连接第一电阻r1的一端、二极管dz1的正极以及三极管q2的基极，所述第一电阻r1的另一端、二极管dz1的负极和第四电阻r4的一端均连接控制信号的电源vctrl，第四电阻r4的另一端连接三极管q2的发射极，所述三极管q2的集电极分别连接第五电阻r5的一端、第三电容c3的一端和第二mos管q3的栅极，第五电阻r5的另一端和第三电容c3的另一端连接后接地，第二mos管q3的漏极连接供电电源vin，第二mos管q3的源极连接容性负载的电源vout。
6.进一步地，所述第一mos管q1和第二mos管q3均为nmos管。
7.进一步地，所述二极管dz1为稳压管。
8.进一步地，所述第二mos管q3的漏极还连接第一电容c1。
9.进一步地，所述第二mos管q3的源极还连接第二电容c2。
10.本实用新型提供的输出电压上升斜率可调节的负载供电开关具有以下优点：采用nmos管替代pmos管作为主开关，利用电流源实现了供电上升斜率恒定，降低了启动电流，解决了供电端电压突降导致整个设备功能异常的问题，具有以下三方面的优点：
11.优点1：冲击电流小，并且可以调节到小于正常负载电流；
12.优点2：负载电压供电上升斜率恒定，并且可调节；
13.优点3：供电端电压瞬时跌落幅度小(基于优点1)。
附图说明
14.附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。
15.图1为现有技术中的一种负载供电开关的电路原理图。
16.图2为本实用新型提供的输出电压上升斜率可调节的负载供电开关的电路图。
17.图3为本实用新型提供的输出电压上升斜率可调节的负载供电开关的原理图。
18.图4为本实用新型提供的输出电压上升斜率可调节的负载供电开关的整个上下电过程示意图。
具体实施方式
19.为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的输出电压上升斜率可调节的负载供电开关其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。显然，所描述的实施例为本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
20.在本实施例中提供了一种输出电压上升斜率可调节的负载供电开关，如图2-3所示，所述输出电压上升斜率可调节的负载供电开关包括第一mos管q1、三极管q2、第二mos管q3、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第三电容c3以及二极管dz1，其中，所述第一mos管q1、三极管q2、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4以及二极管dz1构成可控恒流源，所述第一mos管q1的栅极分别连接第二电阻r2的一端和控制信号en，所述第一mos管q1的源极与所述第二电阻r2的另一端连接后接地，所述第一mos管q1的漏极连接所述第三电阻r3的一端，所述第三电阻r3的另一端分别连接第一电阻r1的一端、二极管dz1的正极以及三极管q2的基极，所述第一电阻r1的另一端、二极管dz1的负极和第四电阻r4的一端均连接控制信号的电源vctrl，第四电阻r4的另一端连接三极管q2的发射极，所述三极管q2的集电极分别连接第五电阻r5的一端、第三电容c3的一端和第二mos管q3的栅极，第五电阻r5的另一端和第三电容c3的另一端连接后接地，第二mos管q3的漏极连接供电电源vin，第二mos管q3的源极连接容性负载的电源vout。
21.本实用新型提供的输出电压上升斜率可调节的负载供电开关，用于解决某安防雷达设计过程中遇到的问题，用于容性负载电路的供电控制，以减小其冲击电流，避免出现供电端电压突降导致整个设备功能异常的问题。
22.优选地，所述第一mos管q1和第二mos管q3均为nmos管。
23.优选地，所述二极管dz1为稳压管。
24.优选地，所述第二mos管q3的漏极还连接第一电容c1。
25.优选地，所述第二mos管q3的源极还连接第二电容c2。
26.具体地，vin是供电电源(比如控制器内部的5v、3.3v)；vout是容性负载的电源，供
电稳定后，vout和vin相同；vctrl是控制信号的电源，比vin电压高出5v～15v(比如12v电源)；en是mcu发出的控制信号，off为低电平，on为高电平(通常为3.3v或者5v)。
27.具体地，如图3所示，可控恒流源的输出电流i
q2
为：i
q2
＝(v
dz1
–veb(q2)
)/r4；其中，i
q2
为可控恒流源输出的电流，即三极管q2的发射极电流；v
eb(q2)
为三极管q2的发射极-基极电压，大约恒定为0.7v；v
dz1
为稳压管dz1的钳位电压，例如2.4v；可见，可控恒流源的输出电流i
q2
可以通过第四电阻r4进行调节。
28.本实用新型提供的输出电压上升斜率可调节的负载供电开关的工作原理如下：如图4所示，上电时序描述如下：
29.(1)控制信号en从off变为on，可控恒流源开始工作，其输出恒定的电流i
q2
：i
q2
＝(v
dz1
–veb(q2)
)/r4；
30.(2)电容c3在恒定的充电电流下，两端电压v
(c3)
以稳定的斜率上升：v
c3
＝i
q2
*δt；
31.(3)在负反馈的作用下，模块的输出电压v
out
也以稳定斜率上升：v
out
＝v
c3-v
gs(plateau)
；其中，v
c3
为电容c3的电压；v
gs(plateau)
为mos管q3的控制信号米勒平台电压；v
out
为容性负载的电源电压；δv
out
/δt＝δv
c3
/δt，为恒定值；因此输出电压v
out
也以稳定的斜率上升；
32.(4)电流i是电荷q的变化量，因此启动时刻冲击电流i
sta
为：i
start
＝δq/δt＝(c2*δv
out
)/δt＝c2*(δv
out
/δt)；可见，在输出电压v
out
的上升沿过程中，启动时刻冲击电流i
start
是恒定的，并且可以通过输出电压v
out
的上升斜率来调节。
33.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。