软启动开关电路及电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术关于一种软启动开关电路及电子装置。所述软启动开关电路包括输入端、输出端、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、电荷储能单元、第一电阻以及第二电阻。当输入端接收的输入电压由低电位变成高电位时，第二晶体管会导通，以提供充电路径使电荷储能单元储存电能，该第一晶体管的控制端上的电压缓速地下降，而使第一晶体管逐渐地导通，以将输入端的输入电压送到输出端作为输出电压。当输入端接收的输入电压由高电位变成低电位时，第三晶体管会导通，以提供放电路径使得电荷储能单元释放其储存的电能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关于一种开关电路，且特别是能够抑制浪涌电流(inrushcurrent)的软启动(soft-start)开关电路及具有所述软启动开关电路的电子装置。
技术介绍
由于电器产品在接收电源供应器所提供的电源时，电源供应器会因输出过大的瞬时电流(又称为浪涌电流)而造成电器产品中元件的伤害。为了避免在电器产品启动时，因过大的瞬时电流而造成损坏，电源供应器在启动的初，可控制输出的电能由小逐渐上升至正常值，以避免对电路的伤害，上述的启动方式即称为软启动。举例来说，可以通过脉宽调制(pulsewidthmodulation，PWM)控制器来控制工作周期的方式逐渐增加输出至电器产品的电能，来完成软启动。首先，请参照图1，图1为传统软启动开关电路的电路图。传统软启动开关电路1具有输入端IN、输出端OUT，且包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、电荷储能单元101与电路保护单元103。电荷储能单元101的一端电性连接于输入端IN与第一晶体管Q1的第一端。第一电阻R1的一端电性连接输入端IN与电荷储能单元101的一端，第一电阻R1的另一端电性连接电路保护单元103的一端与第二晶体管Q2的控制端。第一晶体管Q1的第二端电性连接输出端OUT。第二电阻R2的一端电性连接电荷储能单元101的另一端与第一晶体管Q1的控制端。第二电阻R2的另一端电性连接第二晶体管Q2的第一端。电路保护单元103的另一端电性连接至接地端。第一晶体管Q1可以是P型金属氧化物半导体场效晶体管(PtypeMetal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，PtypeMOSFET)，其第一端、第二端与控制端分别是P型金属氧化物半导体场效晶体管的源极端、漏极端与栅极端。第二晶体管Q2可以是NPN双载子接面晶体管(NPNBipolarJunctionTransistor，NPNBJT)，其第一端、第二端与控制端分别是NPN双载子接面晶体管的集极端、射极端与基极端。输入端IN用以接收输入电压Vin，而输出端OUT则用以提供输出电压Vout给其连接的负载。第一电阻R1用以在第二晶体管Q2导通时，形成一个跨压，以避免第二晶体管Q2烧毁或被击穿。第二电阻R2用以在第二晶体管Q2导通时形成另一跨压，以避免第一晶体管Q1的控制端上的电压在第二晶体管Q2导通时直接变为低电位(例如0伏特)。电荷储能单元101用以在接收到高电位(例如90伏特)的输入电压Vin时，储存电荷，以使第一晶体管Q1的控制端上的电压不会快速地下降。在输入电压Vin由低电位(例如0伏特)变成高电位时，第二电阻R2的一端上的电压瞬间为输入电压Vin的高电位。接着，第二晶体管Q2会导通，以提供电荷储能单元101充电路径储存电能，而使得第一晶体管Q1的控制端上(电阻R2的一端上)的电压缓速地下降。当第一晶体管Q1的控制端上的电压下降到与第一晶体管Q1的第一端上的电压(亦即，输入电压Vin)形成一特定压降时，第一晶体管Q1会导通，以使得第一晶体管Q1的第二端可将输入电压Vin作为输出电压Vout输出给输出端OUT连接的负载。由于电荷储能单元101的存在，故第一晶体管Q1并不会快速地导通，而达到软启动的功能，避免产生输出电流IQ1(亦即，通过第一晶体管Q1的电流)为过大的瞬时电流。电荷储能单元101包括电压箝制元件CL、电容C与第三电阻R3，其中电压箝制元件CL、电容C与第三电阻R3的一端电性连接输入端IN与第一晶体管Q1的第一端，电压箝制元件CL、电容C与第三电阻R3的另一端电性连接第二电阻R2的一端。电容C用以储存电荷，而第三电阻R3的电阻值与电容C的电容值可以决定软启动的期间(第一晶体管Q1从部分导通到完全导通的时间)。电压箝制元件CL用以限制电容C两端的跨压，其可以例如是齐纳二极管(Zenerdiode)，且电压箝制元件CL的一端与另一端分别是齐纳二极管的阴极端与阳极端。另外，保护电路单元103可以限制第二晶体管Q2的控制端上的电压仅能达到一特定电位，提供保护第二晶体管Q2的功能，避免第二晶体管Q2被烧毁或击穿。保护电路单元103包括齐纳二极管Z与二极管D1，齐纳二极管Z的阴极端与阳极端分别电性连接电阻R1的另一端与二极管D1的阳极端，而二极管D1的阴极端电性连接至接地端。请同时参照图1与图2，图2为传统软启动开关电路的输入电压、输出电压与输出电流的波形图。如图2的横轴所示，在30毫秒的时间区段中，软启动开关电路共有3次将输入电压Vin由低电位(0伏特)变成高电位(90伏特)，一般而言，在这么短的时间内，并不是由使用者以手动开关所造成。进一步来说，本实例的目的在说明由于人为的因素，亦或是电器接口的品质不佳而导致导通信信号的不稳定，影响软启动开关电路的效能，若是导通信信号不稳定产生颤抖，输入端IN可能会在瞬间进行多次开关，传统的软启动开关电路会因其中电容饱和而失去软启动的功能。如图2所示，在时间大约1毫秒左右，传统软启动开关电路于1第一次被启动时，输入电压Vin由低电位(0伏特)变成高电位(90伏特)。接着，在时间大约2.5毫秒左右，第二晶体管Q2被导通，导致电容C被充电，并且第一晶体管Q1逐渐地导通(从部分导通到完全导通)，因此，输出电流IQ1约为8安培，而不是一个过大的瞬时电流，换言之，浪涌电流可以在传统软启动开关电路1第一次启动时被抑制。然后，输入电压Vin在时间为6毫秒时，开始由高电位变成低电位。接着，在时间约为11毫秒时，传统软启动开关电路1第二次被启动，输入电压Vin由低电位变成高电位，但因为电容C已被充满电荷的缘故，无法继续再被充电，故第一晶体管Q1会立即地完全导通，导致输出电流IQ1为一个过大的瞬时电流(90安培)。换言之，浪涌电流在传统软启动开关电路1中，会因为导通信信号不稳定而瞬间进行多次开关的情况下，无法有效地被抑制。另外，中华民国公告第TWI378632号专利技术专利案揭示一种具有具浪涌电流限制器的闸控桥式整流器。于启动阶段，两个输入的固定电压源尚未被提供予闸控桥式整流器的四个极性驱动电路，且闸控桥式整流器的四个闸控晶体管的通道尚未被形成，故浪涌电流仅能流经浪涌电流限制器与闸控桥式整流器的两个有本体二极管的闸控晶体管的本体二极管，且浪涌电流可以因此被浪涌电流限制器限制至安全值。上述四个闸控晶体管可依据光耦合信号的状态而分别被驱动，以旁通浪涌电流限制器，并对输入电压进行桥式整流，其中浪涌电流可以通过浪涌电流限制器中并联的两个二极管与串联于所述两个二极管的电阻而被限制。然而，此案并非使用电容获得输入电压的电荷来充电，而藉此降低浪涌电流。除此之外，中国人民共和国公开第CN104242413A号专利申请案揭露了一种电源断电后延长通电时间的电路结构。当一级电压输入电路结构的保持电路，且电路结构的输出电压下降后，电路结构的放电控制开关控制电路发送电压控制信号至电路结构的一个PNP开关晶体管，进而使电路结构的另一PNP开关晶体管导通。此时电路结构的电容上的电压低于电路结构的另一电容上的电压，以使此另一电容上的电压可向电源模组供电，相当于将电源模组的输入电压升高。然而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软启动开关电路，具有一输入端、一输出端，其特征在于，包括：一第一晶体管，具有一第一端、一第二端以及一控制端，该第一晶体管的该第二端电性连接该输出端；一电荷储能单元，该电荷储能单元的一端电性连接该输入端与该第一晶体管的该第一端；一第一电阻，其一端电性连接该输入端；一第二电阻，其一端电性连接该电荷储能单元的另一端与该第一晶体管的该控制端；一第二晶体管，具有一第一端、一第二端以及一控制端，其该控制端电性连接该第一电阻的另一端，其该第一端电性连接该第二电阻的另一端，其该第二端电性连接至一接地端；以及一第三晶体管，具有一第一端、一第二端以及一控制端，其该第一端与该第二端分别电性连接该电荷储能单元的该一端与该另一端，其该控制端电性连接该第一电阻的该另一端；其中当该输入端接收的一输入电压由一低电位变成一高电位时，该第二晶体管会导通，以提供一充电路径使该电荷储能单元储存电能，让该第一晶体管的该控制端上的一电压缓速地下降，而使该第一晶体管逐渐地导通，以将该输入电压送至该输出端作为一输出电压；当该输入端接收的该输入电压由该高电位变成该低电位时，该第三晶体管会导通，以提供一放电路径使得该电荷储能单元释放其储存的该电能。...

【技术特征摘要】
1.一种软启动开关电路，具有一输入端、一输出端，其特征在于，包括：一第一晶体管，具有一第一端、一第二端以及一控制端，该第一晶体管的该第二端电性连接该输出端；一电荷储能单元，该电荷储能单元的一端电性连接该输入端与该第一晶体管的该第一端；一第一电阻，其一端电性连接该输入端；一第二电阻，其一端电性连接该电荷储能单元的另一端与该第一晶体管的该控制端；一第二晶体管，具有一第一端、一第二端以及一控制端，其该控制端电性连接该第一电阻的另一端，其该第一端电性连接该第二电阻的另一端，其该第二端电性连接至一接地端；以及一第三晶体管，具有一第一端、一第二端以及一控制端，其该第一端与该第二端分别电性连接该电荷储能单元的该一端与该另一端，其该控制端电性连接该第一电阻的该另一端；其中当该输入端接收的一输入电压由一低电位变成一高电位时，该第二晶体管会导通，以提供一充电路径使该电荷储能单元储存电能，让该第一晶体管的该控制端上的一电压缓速地下降，而使该第一晶体管逐渐地导通，以将该输入电压送至该输出端作为一输出电压；当该输入端接收的该输入电压由该高电位变成该低电位时，该第三晶体管会导通，以提供一放电路径使得该电荷储能单元释放其储存的该电能。2.如权利要求1所述的软启动开关电路，其特征在于，该电荷储能单元包括：一电压箝制元件；一电容；以及一第三电阻；其中该电压箝制元件、该电容与该第三电阻的每一者的一端与另一端分别为该电荷储能单元的该一端与该另一端。3.如权利要求2所述的软启动开关电路，其特征在于，该电压箝制元件为一齐纳二极管，该齐纳二极管的一阴极端与一阳极端分别为该电压箝制元件的该一端与该另一端。4.如权利要求2所述的软启动开关电路，其特征在于，当该输入端接收的该输入电压由该高电位变成该低电位时，该电压箝制元件即箝制该第三晶体管的该第一端与该第二端的电压差并使该第三晶体管导通，以使该电容能够将其所储存的电能迅速排放。5.如权利要求1所述的软启动开关电路，其特征在于，该第一晶体管为一P型金属氧化物半导体场...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾富祥，
申请(专利权)人：环旭电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31