[实用新型]改进型快速放电和恒流充电的缓启动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及直流电子设备缓启动装置，尤其与一种改进型快速放电和恒流充电的缓启动装置的结构有关。

背景技术

在通信、工业等直流电子设备中，为了实现板卡的热插拔，需要在板卡之间加入缓启动电路，以防止各板卡在上电时，由于瞬间上电冲击造成电压瞬间跌落，影响工作稳定性。

针对此，以前有技术人员采用热敏电阻之类器件，使输入电流缓慢增长，但该方案抑制电流增速效果非常小，应用性差；也有技术人员在电路中串入MOS管，通过缓冲电路控制MOS管GS间电压上升，缓步打开MOS管，但该方案是以MOS管的大量热耗为代价的，且不足以抑制大容量储能单元时的电冲击电流。

现有也有技术人员，采用RC充放回路来实现缓启动，技术情况如附图1所示。缓启动装置包括R1和C1组成的RC充电放电单元，保护单元，开关单元Q1，负载单元。V1供电电源接通后，通过R1、C1充电，Q1的Vgs电压从0开始缓慢上升，Q1从截至状态逐渐过渡到导通状态。V1电源断开后，C1的电压通过R1放电，Q1的Vgs电压逐渐降低到0V。Q1饱和状态恢复到截至状态。在充电过程，电容的上升电压速度受电源电压V1的影响大，也就影响Q1的功耗损耗和开机延迟时间：

(1)在额定电压48V输入时，Q1的最大电流17A，最大功耗373W，缓启动时间14mS。

(2)当输入电压V1上升到72V时，Q1的最大电流28.7A，最大功耗972W，缓启动时间11mS。

(3)在输入电压V1降低到36V时，Q1的最大电流12A，最大功耗188W，缓启动时间18mS。

可以看到，在不同的输入电压，Q1的功耗相差很大。输入电压从36V增加到72V，功耗从188W增加到972W。输入电压变化2倍，功耗变化5.1倍。RC充电电流是非线性变化，属于抛物线曲线，从截至到导通过程是一段时间快，一段时间慢，功耗就会增加。在放电过程，由于电阻放电，放电时间很慢。如果还没有放电完成，电源V1重现加电接通，此时整过电路失效。电容放电完成时间大约8mS。若果电源V1在很短时间内重复上电和断电，整个电路将失效。当供电电源由于各种原因关闭后再启动。如果电路没有改进，缓启动电路没有复位，处于一直导通状态，负载板卡对供电电源有直接影响，会导致供电电源启动不成功。

因此，需要加以改进，降低功率器件的功耗，提高板卡工作稳定性，保护供电电源。

发明内容

本实用新型提供一种改进型快速放电和恒流充电的缓启动装置，以解决上述现有技术的不足。

为了实现本实用新型的目的，拟采用以下技术：

改进型快速放电和恒流充电的缓启动装置，设置在供电电源和主体单元之间，包括充电放电单元、保护单元、开关单元和负载单元，其中：

所述充电放电单元A接口连接供电电源正极，B接口连接供电电源负极，C接口连接保护单元1接口；

所述开关单元包括一个大电流场效应管Q1，其栅极G连接供电电源负极，漏极D连接保护单元3接口，源极S分别连接保护单元4接口、负载单元B接口和主体单元B接口；

所述保护单元5接口连接供电电源正极，2接口连接供电电源负极；

所述负载单元A接口连接供电电源正极和主体单元A接口；

其特征在于：所述充电放电单元由恒流源充电单元和快速放电单元构成。

进一步，所述恒流源充电单元，由电压基准和误差放大器件U2、电流输出执行器件Q4、U2供电电阻R9、电流采样电阻R10和电容C1构成。

进一步，所述快速放电单元，由电压基准和误差放大器件U1、快速放电自锁回路Q2、快速放电自锁回路Q3、电平偏移抬升二极管Z2、U1供电电阻R7、输入电压分压电阻R1、输入电压分压电阻R6和电容C1构成。

进一步，所述保护单元，由稳压二极管Z1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C2构成。

进一步，所述负载单元，由电阻R5和电容C3构成。

上述技术方案的优点在于：

1、现有技术的充电电路，充电是R对C充电，RC充电电流是变化的，非线性，属于抛物线曲线，从截至到导通过程是一段时间快，一段时间慢，功耗就会增加。本实用新型采用恒流充电，充电电流不随输入电压的变化，Q1的Vgs电压不受输入电压的影响，对电容C1的电流是恒定的，C1的电压是线性上升的，Vgs的电压也是线性上升的，截止到导通过程是线性的。在相同的启动时间情况下，显著降低器件的功耗参数要求；或者在相同功耗的器件情况下，电路可以更快启动。