用以抑制浪涌电流的电路制造技术

本发明专利技术揭露一种用以抑制浪涌电流的电路，包括一开关单元、一回馈控制单元、一电压耦合单元及一参考信号产生单元。开关单元的第一端用以耦接至一电压源。开关单元的一第二端用以耦接至一第一电容。回馈控制单元的输出端耦接至开关单元的第三端。电压耦合单元的输入埠耦接至开关单元的第二端。电压耦合单元的输出埠耦接至回馈控制单元的回馈信号输入端。参考信号产生单元耦接至回馈控制单元的参考信号输入端。

Circuit for suppressing surge current

【技术实现步骤摘要】
用以抑制浪涌电流的电路
本专利技术是有关于一种用以抑制浪涌电流的电路。
技术介绍
一般而言，对于大部分的电子设备，内部运作的线路是使用直流电当作电源。为求直流电供电稳定性，线路中需要包含储能元件，而最常见的储能元件即电容器。在开机(或电源接通)时，因电容器初始电压为零，近似短路，故会产生很大的暂态电流，即所谓浪涌电流(Inrushcurrent)。浪涌电流可能引发杂讯，甚至导致电子设备内部线路误动作或造成内部零件失效故障。现有技术中，利用控制电子负载开关的闸-源极电压(Vgs)上升斜率，以降低开关阻抗由极大转换成接近零的速度，达成降低浪涌电流的目的。但因为半导体电子开关的特性，在闸-源极电压上升过程中，开关阻抗并非线性下降。实际量测现有技术电路所得的波图如图8所示，左侧纵轴处箭头1标示的是电子开关的闸-源极电压波形，箭头2标示的是负载端的电容的电压波形，箭头4标示的是负载端的电容的电流波形。横轴座标为时间，一大格刻度为20ms。对于电子开关的闸-源极电压波形而言，纵轴座标为电压，一大格刻度为2.5V。对于负载端的电容的电压波形而言，纵轴座标为电压，一大格刻度为2V。对于负载端的电容的电流波形而言，纵轴座标为电流，一大格刻度为10A。由图中可看出，初始闸-源极电压尚未达到阈值(Threshold)时，阻抗几乎维持在极大值，因此这段时间无任何电流为负载端电容充电。当闸-源极电压到达阈值时，闸-源极电压些微上升(几毫伏至几百毫伏)，阻抗即会急遽下降，此时为主要负载电容充电时间，浪涌电流在此时发生，电容通常在此时间区间充电完毕。闸-源极电压超出阈值，此时电子开关阻抗持续下降至近乎为零。也就是说，现有技术中电容的充电时间很短，因而无法有效抑制浪涌电流(浪涌电流的峰值高达48.2A)。为求拉长电容充电的时间，通常会导致整体电路启动速度变慢。且因为电子开关的阈值电压会有误差值，因而增加了电路最佳化设计的难度。因此，如何提供一种用以抑制浪涌电流的电路是一个重要的课题。
技术实现思路
本专利技术实施例揭露一种用以抑制浪涌电流的电路，包括一开关单元、一回馈控制单元、一电压耦合单元以及一参考信号产生单元。开关单元具有一第一端、一第二端及一第三端。开关单元的第一端用以耦接至一电压源。开关单元的一第二端用以耦接至一第一电容。回馈控制单元具有一回馈信号输入端、一参考信号输入端及一输出端。回馈控制单元的输出端耦接至开关单元的第三端。电压耦合单元具有一输入埠及一输出埠。电压耦合单元的输入埠耦接至开关单元的第二端。电压耦合单元的输出埠耦接至回馈控制单元的回馈信号输入端。参考信号产生单元耦接至回馈控制单元的参考信号输入端。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。附图说明图1绘示依据本专利技术第一实施例的用以抑制浪涌电流的电路的方块图。图2绘示依据本专利技术第二实施例的用以抑制浪涌电流的电路的方块图。图3绘示依据本专利技术第三实施例的用以抑制浪涌电流的电路的方块图。图4绘示依据本专利技术第四实施例的用以抑制浪涌电流的电路的方块图。图5绘示依据本专利技术第五实施例的用以抑制浪涌电流的电路的方块图。图6绘示依据本专利技术第六实施例的用以抑制浪涌电流的电路的方块图。图7绘示依据本专利技术第三实施例的用以抑制浪涌电流的电路的量测波形图。图8绘示依据现有技术的电路的量测波形图。其中，附图标记1a～1f：电路12：开关单元14：回馈控制单元16：电压耦合单元18：参考信号产生单元Vs：电压源C1：第一电容C2：第二电容Q1n：N型金属氧化物半导体场效电晶体Q1p：P型金属氧化物半导体场效电晶体Q2：PNP型双极性电晶体Q3：NPN型双极性电晶体D1：二极管R1：第一电阻R2：第二电阻R3：第三电阻R4：第四电阻R5：第五电阻R6：第六电阻R7：第七电阻Rs1：第一分压电阻Rs2：第二分压电阻Rs3：第三分压电阻Rs4：第四分压电阻VDD：驱动电压源Voffset：补偿电压源Is：电流源OP：运算放大器20：开关保护单元Rp：保护电阻ZD1：第一齐纳二极管ZD2：第二齐纳二极管具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本专利技术的目的、方案及功效，但并非作为本专利技术所附权利要求保护范围的限制。请参照图1，图1绘示依据本专利技术第一实施例的用以抑制浪涌电流的电路的方块图。电路1a包括一开关单元12、一回馈控制单元14、一电压耦合单元16以及一参考信号产生单元18。开关单元12具有一第一端、一第二端及一第三端。开关单元12的第一端用以耦接至一电压源Vs。开关单元12的第二端用以耦接至第一电容C1。回馈控制单元14具有一回馈信号输入端、一参考信号输入端及一输出端。回馈控制单元14的输出端耦接至开关单元12的第三端，以控制开关单元12开启或关闭。电压耦合单元16具有一输入埠及一输出埠。电压耦合单元16的输入埠耦接至开关单元12的第二端，以获得回馈信号。电压耦合单元16的输出埠耦接至回馈控制单元14的回馈信号输入端，以将回馈信号提供给回馈控制单元14。参考信号产生单元18耦接至回馈控制单元14的参考信号输入端，以将产生的参考信号提供给回馈控制单元14。在一些实施例中，电压源Vs例如是一外部电源供应器，电路1a例如是设置于一电子设备中，用以保护接上外部电源供应器的电子设备。当外部电源供应器开启时，电路1a即会开始运作而限制浪涌电流的峰值大小，避免电子设备的内部零件受损。在其他实施例中，电路1a例如是设置于一电源供应器内，用以保护耦接于电源供应器的一电子设备。相似地，当电源供应器开启，电路1a即会开始运作而限制浪涌电流的峰值大小，避免电子设备的内部零件受损。电路1a的运作原理是通过电压耦合单元16将第一电容C1的电压(端电压值)做为回馈信号耦合至回馈控制单元14。回馈控制单元14依据回馈信号与参考信号，输出控制信号，以控制开关单元12开启或关闭。通过控制开关单元12开启或关闭，控制第一电容C1的电压的上升斜率，而达到抑制浪涌电流的效果。请参照图2，图2绘示依据本专利技术第二实施例的用以抑制浪涌电流的电路的方块图。电路1b与电路1a类似，不同之处在于电压耦合单元16的输入埠更耦接至开关单元12的第一端。在这个实施例中，电压耦合单元16是将开关单元12的第一端与第二端的跨压(即电压差)做为回馈信号耦合至回馈控制单元14。然而，电路1b与电路1a的基本运作原理仍是类似的，皆是通过取得回馈信号以控制开关单元12达到控制第一电容C1的电压上升斜率。底下将举数个具体实施例，以进一步说明本专利技术的原理及细节。请参照图3，图3绘示依据本专利技术第三实施例的用以抑制浪涌电流的电路的方块图。电路1c与电路1a类似，是以第一电容C1的电压做为回馈信号。开关单元12包括一N型金属氧化物半导体场效电晶体Q1n以及一二极管D1。N型金属氧化物半导体场效电晶体Q1n的一汲极(drain)做为开关单元12的第一端用以耦接至电压源Vs。N型金属氧化物半导体场效电晶体Q1n的一源极(source)做为开关单元12的第二端用以耦接至第一电容C1。N型金属氧化物半导体场效电晶体Q1n的一闸极(gate)做为开关单元12的第三端耦接至回馈控制单元14。二极管D1耦接于N型金属氧化物半本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用以抑制浪涌电流的电路，其特征在于，包括：一开关单元，具有一第一端、一第二端及一第三端，该开关单元的该第一端用以耦接至一电压源，该开关单元的一第二端用以耦接至一第一电容；一回馈控制单元，具有一回馈信号输入端、一参考信号输入端及一输出端，该回馈控制单元的该输出端耦接至该开关单元的该第三端；一电压耦合单元，具有一输入埠及一输出埠，该电压耦合单元的该输入埠耦接至该开关单元的该第二端，该电压耦合单元的该输出埠耦接至该回馈控制单元的该回馈信号输入端；以及一参考信号产生单元，耦接至该回馈控制单元的该参考信号输入端。

【技术特征摘要】
1.一种用以抑制浪涌电流的电路，其特征在于，包括：一开关单元，具有一第一端、一第二端及一第三端，该开关单元的该第一端用以耦接至一电压源，该开关单元的一第二端用以耦接至一第一电容；一回馈控制单元，具有一回馈信号输入端、一参考信号输入端及一输出端，该回馈控制单元的该输出端耦接至该开关单元的该第三端；一电压耦合单元，具有一输入埠及一输出埠，该电压耦合单元的该输入埠耦接至该开关单元的该第二端，该电压耦合单元的该输出埠耦接至该回馈控制单元的该回馈信号输入端；以及一参考信号产生单元，耦接至该回馈控制单元的该参考信号输入端。2.如权利要求1所述的用以抑制浪涌电流的电路，其特征在于，该电压耦合单元的该输入埠更耦接至该开关单元的该第一端。3.如权利要求1所述的用以抑制浪涌电流的电路，其特征在于，该开关单元包括一N型金属氧化物半导体场效电晶体，具有一汲极、一源极以及一闸极，该N型金属氧化物半导体场效电晶体的该汲极用以耦接至该电压源，该N型金属氧化物半导体场效电晶体的该源极用以耦接至该第一电容，该N型金属氧化物半导体场效电晶体的该闸极耦接至该回馈控制单元的该输出端。4.如权利要求1所述的用以抑制浪涌电流的电路，其特征在于，该开关单元包括一P型金属氧化物半导体场效电晶体，具有一汲极、一源极以及一闸极，该P型金属氧化物半导体场效电晶体的该源极用以耦接至该电压源，该P型金属氧化物半导体场效电晶体的该汲极用以耦接至该第一电容，该P型金属氧化物半导体场效电晶体的该闸极耦接至该回馈控制单元的该输出端。5.如权利要求1所述的用以抑制浪涌电流的电路，其特征在于，该参考信号产生单元包括：一第二电容，该第二电容的一第一端接地，该第二电容的一第二端耦接至该回馈控制单元的该参考信号输入端；以及一第一电阻，该第一电阻的一第一端耦接至一驱动电压源，该第一电阻的一第二端耦接至该第二电容的该第二端。6.如权利要求1所述的用以抑制浪涌电流的电路，其特征在于，该参考信号产生单元包括：一第二电容，该第二电容的一第一端接地，该第二电容的一第二端耦接至该回馈控制单元的该参考信号输入端；以及一电流源，耦接至该第二电容的该第二端。7.如权利要求3所述的用以抑制浪涌电流的电路，其特征在于，该回馈控制单元包括：一PNP型双极性电晶体，该PNP型双极性电晶体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：鍾義元，李诣斌，李国正，
申请(专利权)人：光宝科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71