專利名稱：直流電源輸入防反接和緩啟動保護方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子技術領域，特別涉及一種直流電源輸入防反接和緩啟動保護方法 及裝置。
背景技術：
通常，電子設備的直流電源在輸入端口處會使用容量不等的電解電容，在開機的 時候會產生很大的沖擊電流，給前端供電設備、該電子設備輸入端熔絲的選型及器件的可 靠性造成了一定的影響。為了克服這種影響，需要為電子設備的直流電源配備輸入防反接 和緩啟動保護電路。目前，在現(xiàn)有的直流電源輸入防反接和緩啟動保護電路中，通常采用兩個MOSFET ( Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金屬-氧化層-半導體-場效晶 體管)Ql和Q2實現(xiàn)防反接和緩啟動功能。如圖1所示，其中，Ql起到防反接的作用，剛開 機的時候靠其體內二極管作用，正常工作以后管子打開，減小其體內二極管的正向壓降；Q2 起到緩啟動的作用，相當于一個可變電阻，對輸入電流有限制的作用。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在如下問題在現(xiàn)有的直流電源輸入防反接和緩啟動保護電路中，當反復上下電的時候，Q2容 易損壞；在生產安裝過程中，對輸入端先正接再反接會損壞Q1，并且沖擊電流負向的時候 會損壞Ql，電路可靠性較低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的實施例提供一種直流電源輸入防反接和緩啟動保護方法及裝置，能夠在 保證防反接和緩啟動功能的前提下提高器件的可靠性。本發(fā)明實施例采用的技術方案為一種直流電源輸入防反接和緩啟動保護方法，包括在上電過程中，當直流電源的輸入電壓高于第二輸入電壓時，所述直流電源的輸 入電壓開始向防反接和緩啟動電路中防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和緩 啟動電路開始工作；在下電過程中，當直流電源的輸入電壓低于第一輸入電壓時，所述直流電源的輸 入電壓停止向所述防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和緩啟動電路停止工作；其中，所述第一輸入電壓低于所述第二輸入電壓。一種直流電源輸入防反接和緩啟動保護裝置，所述裝置包括防反接和緩啟動電路 以及開關控制器；所述開關控制器，用于接收直流電源的輸入電壓，并耦合至所述防反接和緩啟動 電路中防反接MOSFET的柵極，在上電過程中，當直流電源的輸入電壓高于第二輸入電壓 時，開始利用所述直流電源的輸入電壓向所述防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反 接和緩啟動電路開始工作，在下電過程中，當直流電源的輸入電壓低于第一輸入電壓時，停
3止利用所述直流電源的輸入電壓向所述防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和 緩啟動電路停止工作；所述防反接和緩啟動電路包括所述防反接MOSFET以及緩啟動單元，所述防反接 MOSFET用于防止反接，所述緩啟動單元用于在所述上電過程中實現(xiàn)緩啟動；其中，所述第一輸入電壓低于所述第二輸入電壓。本發(fā)明實施例提供的直流電源輸入防反接和緩啟動保護方法及裝置，在上電過程 中，當直流電源的輸入電壓高于第二輸入電壓時，所述直流電源的輸入電壓開始向防反接 和緩啟動電路中防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和緩啟動電路開始工作；在 下電過程中，當直流電源的輸入電壓低于第一輸入電壓時，所述直流電源的輸入電壓停止 向所述防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和緩啟動電路停止工作；其中，所述 第一輸入電壓低于所述第二輸入電壓。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例能夠控制防反接和 緩啟動電路開啟和關斷的回滯，避免直流電源在低壓輸入重載的條件下防反接和緩啟動電 路反復重啟的情況發(fā)生，從而在保證防反接和緩啟動功能的前提下提高器件的可靠性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附 圖獲得其它的附圖。圖1為現(xiàn)有技術中提供的直流電源輸入防反接和緩啟動保護電路圖；圖2為MOSFET的轉移特性示意圖；圖3為本發(fā)明實施例一提供的直流電源輸入防反接和緩啟動保護方法流程圖；圖4為本發(fā)明實施例二提供的直流電源輸入防反接和緩啟動保護方法流程圖；圖5為本發(fā)明實施例三提供的直流電源輸入防反接和緩啟動保護裝置結構示意 圖；圖6為本發(fā)明實施例三提供的直流電源輸入防反接和緩啟動保護裝置開啟和關 斷過程示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。為使本發(fā)明實施例技術方案的優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本發(fā)明實 施例作詳細說明。如圖2所示，為MOSFET在不同溫度時的轉移特性曲線圖，其中，橫軸為柵極與源極 之間的電壓降Ves，縱軸為漏極電流ID，曲線1 (虛線所示)為MOSFET在溫度為25°C時的轉 移特性曲線圖，曲線2(實線所示)為MOSFET在溫度為150°C時的轉移特性曲線圖，曲線1 和曲線2相交于點A，即零溫度系數(shù)工作點。
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在點A的左側，即Ves小于一定值時，Id隨著溫度升高而增大，此時為正溫度特性； 在點A的右側，即Ves大于一定值時，Id隨著溫度升高而減小，此時為負溫度特性；漏極電流Id隨溫度的變化受遷移率和閾值電壓兩個因素支配，受遷移率影響是負 溫度系數(shù)當溫度升高時，遷移率減小，導通電阻變大，漏極電流Id變??；受閾值電壓影響 正溫度系數(shù)當溫度升高時，閾值電壓減小，導通電阻變小，漏極電流Id變大；當Ves小于一定值時，閾值電壓影響占主導地位，Id隨溫度升高而增加；當Ves大于 一定值時，遷移率影響占主導地位，Id隨溫度升高而減小。由于每個MOSFET的內部是由很多小MOSFET單元并聯(lián)組成的，MOSFET在反復上 下電的過程中，漏極電流k很大，當MOSFET的柵極與源極之間的電壓降Vgs處于負溫度特 性區(qū)間，其中的某個小MOSFETId單元偏大，從而導致該小MOSFET單元的溫度升高，最終可 能導致該小MOSFET單元因過熱而燒毀，即處于負溫度特性區(qū)間工作會出現(xiàn)因內部多個小 MOSFET單元不均流導致單個小MOSFET單元過功率而燒毀的情況。針對MOSFET中存在的上述問題，本發(fā)明實施例提供的技術方案能夠避免防反接 和緩啟動MOSFET在漏極電路Id很大，同時MOSFET處于負溫度特性區(qū)間工作，由于MOSFET 內小MOSFET單元的不均流而燒毀MOSFET的情況出現(xiàn)，從而提高器件的可靠性。實施例一本發(fā)明實施例提供一種直流電源輸入防反接和緩啟動保護方法，如圖3所示，所 述方法包括301、在上電過程中，當直流電源的輸入電壓高于第二輸入電壓時，所述直流電源 的輸入電壓開始向防反接和緩啟動電路中防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接 和緩啟動電路開始工作。302、在下電過程中，當直流電源的輸入電壓低于第一輸入電壓時，所述直流電源 的輸入電壓停止向所述防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和緩啟動電路停止 工作，其中，所述第一輸入電壓低于所述第二輸入電壓。本發(fā)明實施例提供的直流電源輸入防反接和緩啟動保護方法，在上電過程中，當 直流電源的輸入電壓高于第二輸入電壓時，所述直流電源的輸入電壓開始向防反接和緩啟 動電路中防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和緩啟動電路開始工作；在下電過 程中，當直流電源的輸入電壓低于第一輸入電壓時，所述直流電源的輸入電壓停止向所述 防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和緩啟動電路停止工作，其中，所述第一輸 入電壓低于所述第二輸入電壓。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例能夠控制防反接和緩啟動 電路開啟和關斷的回滯，避免直流電源在低壓輸入重載的條件下防反接和緩啟動電路反復 重啟的情況發(fā)生，從而在保證防反接和緩啟動功能的前提下提高器件的可靠性。實施例二本發(fā)明實施例提供一種直流電源輸入防反接和緩啟動保護方法，如圖4所示，所 述方法包括401、在上電過程中，當直流電源的輸入電壓高于第二輸入電壓時，所述直流電源 的輸入電壓開始向防反接和緩啟動電路中防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接 和緩啟動電路開始工作。402、當所述直流電源的輸入電壓開始向所述防反接MOSFET的柵極供電時，所述防反接MOSFET的柵極電壓在所述防反接和緩啟動電路中緩啟動單元控制下緩慢上升，促 使所述防反接MOSFET導通。403、當所述防反接MOSFET的柵極電壓上升到第二設定電壓時，所述防反接和緩 啟動電路完成緩啟動功能并開始正常工作。404、在下電過程中，當直流電源的輸入電壓低于第一輸入電壓時，所述直流電源 的輸入電壓停止向所述防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和緩啟動電路停止 工作，其中，所述第一輸入電壓低于所述第二輸入電壓。405、當所述直流電源的輸入電壓停止向所述防反接MOSFET的柵極供電時，所述 防反接MOSFET的柵極電壓在所述緩啟動單元控制下下降到第一設定電壓，并開始迅速下 降促使所述防反接MOSFET關閉，其中，所述第一設定電壓低于所述第二設定電壓。本發(fā)明實施例提供的直流電源輸入防反接和緩啟動保護方法，在上電過程中，能 夠控制所述防反接和緩啟動電路開始工作；在下電過程中，能夠控制所述防反接和緩啟動 電路停止工作；此外，防反接MOSFET的柵極電壓在防反接和緩啟動電路中緩啟動單元控制 下緩慢上升，促使所述防反接MOSFET導通；當防反接MOSFET的柵極電壓上升到第二設定電 壓時，所述防反接和緩啟動電路完成緩啟動功能并開始正常工作；防反接MOSFET的柵極電 壓在緩啟動單元控制下下降到第一設定電壓，并開始迅速下降促使所述防反接MOSFET關 閉，其中，所述第一設定電壓低于所述第二設定電壓。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例能夠 控制防反接和緩啟動電路開啟和關斷的回滯，避免直流電源在低壓輸入重載的條件下防反 接和緩啟動電路反復重啟的情況發(fā)生，從而在保證防反接和緩啟動功能的前提下提高器件 的可靠性。實施例三本發(fā)明實施例提供一種直流電源輸入防反接和緩啟動保護裝置，如圖5所示，所 述裝置包括防反接和緩啟動電路52以及開關控制器51 ；所述開關控制器51，用于接收直流電源的輸入電壓，并耦合至所述防反接和緩啟 動電路52中防反接MOSFET的柵極，在上電過程中，當直流電源的輸入電壓高于第二輸入電 壓時，開始利用所述直流電源的輸入電壓向所述防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防 反接和緩啟動電路52開始工作，在下電過程中，當直流電源的輸入電壓低于第一輸入電壓 時，停止利用所述直流電源的輸入電壓向所述防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反 接和緩啟動電路52停止工作；所述防反接和緩啟動電路52包括所述防反接MOSFET以及緩啟動單元，所述防反 接MOSFET用于防止反接，所述緩啟動單元用于在所述上電過程中實現(xiàn)緩啟動；其中，所述第一輸入電壓低于所述第二輸入電壓。進一步的，所述緩啟動單元，用于當所述開關控制器開始利用直流電源的輸入電 壓向所述防反接MOSFET的柵極供電時，控制所述防反接MOSFET的柵極電壓緩慢上升，促使 所述防反接MOSFET導通。進一步的，所述緩啟動單元，還用于當所述開關控制器停止利用直流電源的輸入 電壓向所述防反接MOSFET的柵極供電時，控制所述防反接MOSFET的柵極電壓下降到第一 設定電壓，并開始迅速下降促使所述防反接MOSFET關閉。進一步的，所述防反接和緩啟動電路52，還用于在所述防反接MOSFET的柵極電壓上升到第二設定電壓時，完成緩啟動功能并正常工作。其中，所述第一設定電壓低于所述第二設定電壓。如圖5所示，Ql為防反接MOSFET，Q2為緩啟動MOSFET ；晶體管Q2、電容Cl和C2、 二極管Dl等共同構成所述緩啟動單元。對于緩啟動單元其它可能的結構本實施例不做限 制，只要其能在電源上電中實現(xiàn)緩啟動功能即可。所述開關控制器51的一端與地連接，所述開關控制器51的另一端與Ql的柵極連 接。開關控制器51可以用一普通的遲滯開關來實現(xiàn)。所述遲滯開關在輸入電壓大于第一 閾值時導通，小于第二閾值時關閉，且第一閾值大于第二閾值。遲滯開關可以由晶體管或邏 輯門組成，本實施例對其結構不做限制。其中，第一輸入電壓Vin_Ll、第二輸入電壓Vin_L2、第一設定電壓Vset 1、第二設 定電壓Vset2的電壓值可以根據(jù)電路中各器件的參數(shù)進行設置，以控制防反接和緩啟動電 路開啟和關斷的回滯，避免直流電源在低壓輸入重載的條件下防反接和緩啟動電路反復重 啟的情況發(fā)生。在圖5中，供電電源為負，因此Vin連接地，而Ql連接負電源-48v。但在實 際應用中，Vin可以連接正電源，而Ql可連接地，但這都不影響本實施例的實現(xiàn)，只要電路 按照本實施例所述工作原理根據(jù)電源兩端電壓變化而執(zhí)行帶有遲滯的緩啟動和防反接功 能，則可以有效保護電路的上電和下電，并減少反復重啟，提高器件的可靠性。如圖6所示，所述直流電源輸入防反接和緩啟動保護裝置的工作過程為當直流電源的輸入上電以后，直流電源的輸入電壓Vin開始上升，當直流電源的 輸入電壓Vin高于第二輸入電壓Vin_L2時，防反接和緩啟動電路開始工作，直到Ql的柵極 電壓Vg達到第二設定電壓Vset 2時，防反接和緩啟動電路完成緩啟動功能并正常工作；當直流電源的輸入下電以后，直流電源的輸入電壓Vin開始下降，當直流電源的 輸入電壓Vin下降到第一輸入電壓Vin_Ll時，Ql的柵極電壓Vg開始緩慢下降，當Ql的柵 極電壓降到第一設定電壓Vsetl時，Ql的柵極電壓Vg迅速降到0V，防反接和緩啟動電路關 斷，停止工作；從而，當出現(xiàn)雷擊或浪涌負向的時候，防反接和緩啟動電路仍然保持打開狀態(tài)，不 會因為雷擊或浪涌負向而造成電源復位；同時也能避免防反接和緩啟動MOSFET在漏極電 流k很大且處于Id負溫度特性區(qū)間工作時造成管子燒毀的情況出現(xiàn)。本發(fā)明實施例提供的直流電源輸入防反接和緩啟動保護裝置，在上電過程中，能 夠控制所述防反接和緩啟動電路開始工作；在下電過程中，能夠控制所述防反接和緩啟動 電路停止工作；此外，防反接MOSFET的柵極電壓在防反接和緩啟動電路中緩啟動單元控制 下緩慢上升，促使所述防反接MOSFET導通；當防反接MOSFET的柵極電壓上升到第二設定電 壓時，所述防反接和緩啟動電路完成緩啟動功能并開始正常工作；防反接MOSFET的柵極電 壓在緩啟動單元控制下下降到第一設定電壓，并開始迅速下降促使所述防反接MOSFET關 閉，其中，所述第一設定電壓低于所述第二設定電壓。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例能夠 控制防反接和緩啟動電路開啟和關斷的回滯，避免直流電源在低壓輸入重載的條件下防反 接和緩啟動電路反復重啟的情況發(fā)生，從而在保證防反接和緩啟動功能的前提下，提高防 反接和緩啟動電路在生產、安裝和使用過程中防反接MOSFET和緩啟動MOSFET的可靠性。本發(fā)明實施例提供的直流電源輸入防反接和緩啟動保護裝置可以實現(xiàn)上述提供 的方法實施例，具體功能實現(xiàn)請參見方法實施例中的說明，在此不再贅述。本發(fā)明實施例提供的直流電源輸入防反接和緩啟動保護方法及裝置可以適用于直流電源的輸入防反接和 緩啟動保護，但不僅限于此。本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以 通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質 中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁 碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory, ROM)或隨機存儲記憶體(Random Access Memory, RAM)等。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應 涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種直流電源輸入防反接和緩啟動保護方法，其特征在于，包括在上電過程中，當直流電源的輸入電壓高于第二輸入電壓時，所述直流電源的輸入電 壓開始向防反接和緩啟動電路中防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和緩啟動 電路開始工作；在下電過程中，當直流電源的輸入電壓低于第一輸入電壓時，所述直流電源的輸入電 壓停止向所述防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和緩啟動電路停止工作；其中，所述第一輸入電壓低于所述第二輸入電壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括當所述直流電源的輸入電壓開始向所述防反接MOSFET的柵極供電時，所述防反接 MOSFET的柵極電壓在所述防反接和緩啟動電路中緩啟動單元控制下緩慢上升，促使所述防 反接MOSFET導通。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括當所述直流電源的輸入電壓停止向所述防反接MOSFET的柵極供電時，所述防反接 MOSFET的柵極電壓在所述緩啟動單元控制下下降到第一設定電壓，并開始迅速下降促使所 述防反接MOSFET關閉。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，當所述防反接MOSFET的柵極電壓上升到 第二設定電壓時，所述防反接和緩啟動電路完成緩啟動功能并開始正常工作。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一設定電壓低于所述第二設定電壓。
6.一種直流電源輸入防反接和緩啟動保護裝置，其特征在于，所述裝置包括防反接和 緩啟動電路以及開關控制器；所述開關控制器，用于接收直流電源的輸入電壓，并耦合至所述防反接和緩啟動電路 中防反接MOSFET的柵極，在上電過程中，當直流電源的輸入電壓高于第二輸入電壓時，開 始利用所述直流電源的輸入電壓向所述防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和 緩啟動電路開始工作，在下電過程中，當直流電源的輸入電壓低于第一輸入電壓時，停止利 用所述直流電源的輸入電壓向所述防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和緩啟 動電路停止工作；所述防反接和緩啟動電路包括所述防反接MOSFET以及緩啟動單元，所述防反接 MOSFET用于防止反接，所述緩啟動單元用于在所述上電過程中實現(xiàn)緩啟動；其中，所述第一輸入電壓低于所述第二輸入電壓。
7.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述緩啟動單元，用于當所述開關控制 器開始利用直流電源的輸入電壓向所述防反接MOSFET的柵極供電時，控制所述防反接 MOSFET的柵極電壓緩慢上升，促使所述防反接MOSFET導通。
8.根據(jù)權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述緩啟動單元，還用于當所述開關控 制器停止利用直流電源的輸入電壓向所述防反接MOSFET的柵極供電時，控制所述防反接 MOSFET的柵極電壓下降到第一設定電壓，并開始迅速下降促使所述防反接MOSFET關閉。
9.根據(jù)權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述防反接和緩啟動電路，還用于在所述 防反接MOSFET的柵極電壓上升到第二設定電壓時，完成緩啟動功能并正常工作。
10.根據(jù)權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第一設定電壓低于所述第二設定電壓。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種直流電源輸入防反接和緩啟動保護方法及裝置，所述方法包括在上電過程中，當直流電源的輸入電壓高于第二輸入電壓時，所述直流電源的輸入電壓開始向防反接和緩啟動電路中防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和緩啟動電路開始工作；在下電過程中，當直流電源的輸入電壓低于第一輸入電壓時，所述直流電源的輸入電壓停止向所述防反接MOSFET的柵極供電，并控制所述防反接和緩啟動電路停止工作；其中，所述第一輸入電壓低于所述第二輸入電壓。本發(fā)明適用于直流電源的輸入防反接和緩啟動保護。
文檔編號H02M1/36GK102136724SQ201110028270
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權日2011年1月26日
發(fā)明者夏維洪, 楊文科 申請人:華為技術有限公司