本公開涉及快速放電電路及方法，尤其涉及用于軟啟動電路的快速放電電路及方法。

背景技術(shù)：

在電路上電時，為了防止浪涌(inrush)電流對輸入直流母線電壓造成沖擊，通常會在電路中設(shè)置軟啟動電路，以將浪涌電流控制在合理的閾值內(nèi)。

通常，軟啟動電路由場效應(yīng)晶體管以及緩啟動控制電路構(gòu)成，緩啟動控制電路控制場效應(yīng)晶體管的柵極-源極(GS)間電壓的上升，以緩慢地導(dǎo)通場效應(yīng)晶體管，從而抑制施加工作電壓所帶來的瞬間上電浪涌電流。

目前的由離散元器件構(gòu)成的軟啟動電路在初次上電時能夠很好的工作。但是，當(dāng)軟啟動電路下電后，需要較長的時間來完全地復(fù)位軟啟動電路。否則，如果從電源下電到電源再次上電之間的時間間隔較小，那么再次上電時軟啟動電路將不能正常工作，浪涌電流將超過設(shè)定的閾值，這會導(dǎo)致不可預(yù)料的后果。

在使用上述軟啟動電路時，不得不設(shè)法延長下電時間間隔，以保證在再次上電時軟啟動電路已經(jīng)完全地復(fù)位。這不僅增加了運(yùn)營成本，也給電路運(yùn)行帶來許多限制。

綜上，需要一種解決上述技術(shù)問題的新穎的電路和方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題中的至少一個，在第一方面，本發(fā)明提出了一種快速放電電路，包括：檢測電路，所述檢測電路連接到電源并檢測所述電源的電壓；控制電路，所述控制電路響應(yīng)于所檢測的電壓減小 到小于特定閾值而形成啟動信號；執(zhí)行電路，所述執(zhí)行電路的一端連接到所述電源，所述執(zhí)行電路接收所述啟動信號；阻斷電路，所述阻斷電路的一個端子與所述執(zhí)行電路的另一端連接，所述阻斷電路的另一個端子連接到外部電路，以及其中，當(dāng)所述電源上電時，所述阻斷電路關(guān)斷；以及響應(yīng)于所述啟動信號，所述執(zhí)行電路和所述阻斷電路導(dǎo)通，通過所述執(zhí)行電路以及所述阻斷電路來形成對外部電路進(jìn)行放電的電流通路。

在一個方面，所述執(zhí)行電路包括第一晶體管，當(dāng)所述電源上電時，所述阻斷電路關(guān)斷，以防止在所述第一晶體管的一個載流電極和控制電極之間形成泄漏電流。

在一個方面，其中所述阻斷電路包括肖特基勢壘二極管，所述肖特基勢壘二極管的正極與所述執(zhí)行電路連接，所述肖特基勢壘二極管的負(fù)極連接到外部電路，其中在所述電源上電時，所述肖特基勢壘二極管反向恢復(fù)電流幾乎為零，以防止在所述執(zhí)行電路中形成泄漏電流。

在一個方面，其中所述阻斷電路包括低泄漏電子開關(guān)，其中當(dāng)所述電源上電時，所述電子開關(guān)關(guān)斷，以防止在所述執(zhí)行電路中形成泄漏電流，以及響應(yīng)于所述啟動信號，所述電子開關(guān)導(dǎo)通，通過所述執(zhí)行電路以及所述電子開關(guān)形成對所述外部電路進(jìn)行放電的電流通路。

在一個方面，其中所述第一晶體管的控制電極受所述啟動信號控制，所述第一晶體管的第一載流電極連接到所述電源，所述第一晶體管在接收所述啟動信號之前對外部電路保持關(guān)斷，所述第一晶體管響應(yīng)于接收所述啟動信號而導(dǎo)通，以通過所述第一晶體管的第一載流電極和第二載流電極形成對外部電路進(jìn)行放電的電流通路。

在一個方面，其中所述控制電路包括第二晶體管，所述第二晶體管的控制電極連接到所述檢測電路，所述第二晶體管的第一載流電極與所述執(zhí)行電路連接，所述第二晶體管的第二載流電極接地，其中所述第二晶體管在所檢測的電壓減小到小于特定閾值之前保持導(dǎo)通，所述第二晶體管在所檢測的電壓減小到小于特定閾值后關(guān)斷，由此形成所述執(zhí)行電路的啟動信號。

在一個方面，其中所述檢測電路包括分壓器，所述分壓器的一端連接到所述電源，所述分壓器的另一端接地，所述分壓器的分壓端連接到所述第二晶體管的控制電極。

在第二方面，本發(fā)明還提出了一種快速放電方法，所述方法包括下列步驟：提供如本發(fā)明第一方面的快速放電電路；將所述快速放電電路連接到待放電電路和電源；利用所述檢測電路檢測所述電源的電壓；響應(yīng)于所檢測的電壓減小到特定閾值以下，利用所述控制電路形成啟動信號；以及其中當(dāng)所述電源上電時，連接到所述執(zhí)行電路的阻斷電路關(guān)斷，以防止在所述執(zhí)行電路中形成泄漏電流；以及響應(yīng)于所述啟動信號，所述阻斷電路和所述執(zhí)行電路導(dǎo)通，以形成從所述待放電電路的連接到所述電源的一端通過所述執(zhí)行電路和所述阻斷電路到所述待放電電路的另一端的放電回路。

在第三方面，本發(fā)明提出了一種軟啟動電路，所述軟啟動電路包括：軟啟動場效應(yīng)晶體管；跨接在所述軟啟動場效應(yīng)晶體管的柵極和源極的第一電容；以及所述軟啟動電路還包括如權(quán)利要求1所述的快速放電電路，當(dāng)所述軟啟動電路上電時，所述阻斷電路關(guān)斷，以將所述快速放電電路與所述軟啟動電路的其他部分屏蔽，防止所述快速放電電路干擾所述軟啟動電路的正常軟啟動過程；以及當(dāng)所述軟啟動電路下電時，所述阻斷電路和所述執(zhí)行電路導(dǎo)通，通過所述阻斷電路和所述執(zhí)行電路形成電流通路，以快速放電所述第一電容。

根據(jù)本發(fā)明的至少一個技術(shù)方案，可以實現(xiàn)有益的技術(shù)效果。

附圖說明

本申請包含附圖。附圖與說明書一起用于說明本公開的原理。通過參考附圖來閱讀下面的詳細(xì)描述，將更好地理解本公開。在附圖中：

圖1是示出現(xiàn)有的軟啟動電路的示例的圖；

圖2a和2b是圖1的軟啟動電路的充電過程和放電過程中場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間的電壓變化；

圖3a和3b是分別以10s和2s的時間間隔來對圖1的電路進(jìn)行 上電時，浪涌電流的測量結(jié)果；

圖4是示出根據(jù)本公開的一個實施例的快速放電電路的圖；

圖5a是使用根據(jù)本公開的一個實施例的快速放電電路之后，在上電過程中，場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間的電壓變化；

圖5b是使用根據(jù)本公開的一個實施例的快速放電電路之后，在下電過程中，場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間的電壓變化；

圖6a是在使用根據(jù)本公開的一個實施例的快速放電電路之后，在輸入電壓為30v時，以0.5s的時間間隔對電路進(jìn)行上電時，浪涌電流的測量結(jié)果；

圖6b是在使用根據(jù)本公開的一個實施例的快速放電電路之后，在輸入電壓為10v時，以1s的時間間隔對電路進(jìn)行上電時，浪涌電流的測量結(jié)果；以及

圖7是示出根據(jù)本公開的一個實施例的快速放電方法的流程圖。

具體實施方式

以下參考附圖利用示例描述本公開的實施例。根據(jù)實施例的部件和相應(yīng)位置關(guān)系應(yīng)當(dāng)根據(jù)應(yīng)用本公開的實施例的裝置的配置和各種條件而適當(dāng)?shù)刈兓?。換句話說，以下實施例不預(yù)期限制本公開的實施例的范圍。

現(xiàn)將參考圖1示例性地描述現(xiàn)有的軟啟動電路的運(yùn)行原理。

軟啟動電路具有將DC浪涌電流限制在較低水平的功能。

軟啟動電路的一個應(yīng)用例如是用于遠(yuǎn)程電調(diào)天線(RET)。通常，在天線接口標(biāo)準(zhǔn)組織(AISG，Antenna Interface Standards Group)總線上總共可以有24個AISG設(shè)備(如遠(yuǎn)程電調(diào)天線)。AISG主設(shè)備輸出提供24V直流電源以及2A的電流限制，2A可以是硬件的關(guān)斷限制?？紤]總共有24個設(shè)備的情況并且該24個設(shè)備可能同時上電，所以在整個直流輸入范圍10V～30V以及整個溫度范圍-40℃～+55℃內(nèi)，AISG的從設(shè)備的期望的浪涌電流峰值應(yīng)當(dāng)不超過83mA(2000mA/24個設(shè)備≈83mA)。換言之，在該具體實例中，軟啟動電路應(yīng)當(dāng)將其所 針對的設(shè)備(在該實施例中是遠(yuǎn)程電調(diào)天線的控制板)的浪涌電流限制為不超過83mA。以下將結(jié)合上述背景講述根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案。

參考圖1，示出了現(xiàn)有技術(shù)的軟啟動電路的結(jié)構(gòu)圖。該軟啟動電路主要由場效應(yīng)晶體管(IC1)、緩充電電容器(C71、C72及C3)、電阻器(R173及R174)以及齊納二極管(ZD4)構(gòu)成。

如圖1所示，上述軟啟動電路附接在電源與后續(xù)電路之間，防止電源上電時浪涌電流對AISG直流母線電壓的影響。

具體地，場效應(yīng)晶體管(IC1)具有柵極(G1)、源極(S1-S3)和漏極(D1-D4)。電容器C3與電阻器R4串聯(lián)連接，二者跨接在場效應(yīng)晶體管IC1的柵極和漏極之間。電容器C71、C72并聯(lián)跨接在場效應(yīng)晶體管IC1的柵極和源極之間。齊納二極管ZD4與電阻器R173并聯(lián)連接，二者也跨接在場效應(yīng)晶體管IC1的柵極和源極之間。電阻器R174的一端連接至場效應(yīng)晶體管IC1的柵極，另一端接地。直流電源VDD連接至場效應(yīng)晶體管IC1的源極。電容器C62和C75作為負(fù)載連接至場效應(yīng)晶體管IC1的漏極，作為后續(xù)電路的儲能元件。

在電源上電時，對場效應(yīng)晶體管IC1的外部柵漏電容C3、場效應(yīng)晶體管IC1的柵極與漏極之間的柵漏電容C_gd(位于場效應(yīng)晶體管IC1內(nèi)部，附圖中未示出)、場效應(yīng)晶體管IC1的柵極和源極之間的柵源電容C_gs(位于場效應(yīng)晶體管IC1內(nèi)部，附圖中未示出)、外部電容C71及C72。其中，場效應(yīng)晶體管IC1的C_gd是非線性電容，其電容量與外加電壓有關(guān)。跨接在場效應(yīng)晶體管IC1的柵極和漏極之間的電容器C3相當(dāng)于與柵漏電容C_gd并聯(lián)連接，由于電容器C3的電容值比柵漏電容C_gd的值大，電容器C3的存在使得在電源上電時通過場效應(yīng)晶體管IC1的源極和漏極的電流穩(wěn)定，該穩(wěn)定的電流(也即通過場效應(yīng)晶體管IC1施加到后續(xù)電路的電流)的存在使得場效應(yīng)管內(nèi)部柵漏電容可以忽略。換言之，外部柵漏電容C3的存在抵消了場效應(yīng)晶體管的內(nèi)部的非線性的隨電壓變化的柵漏電容C_gd的影響。

由于晶體管場效應(yīng)晶體管IC1的柵極和源極之間還存在柵源電容C_gs，在電路中，柵源電容C_gs相當(dāng)于與C3串聯(lián)連接，并且柵源電 容C_gs的值比C3的值小很多。我們知道，在電容串聯(lián)連接的電路中，小電容的兩端將分得較大的電壓。也就是說，如果沒有外部電容C71與C72并聯(lián)到柵極和源極兩端，那么在上電瞬間，場效應(yīng)晶體管IC1的柵極和源極之間將分壓到較大的電壓，該較大的電壓將大于場效應(yīng)晶體管IC1的柵極導(dǎo)通電壓門限，使得場效應(yīng)晶體管IC1立即完全導(dǎo)通。由此提供了外部電容C71與C72，并聯(lián)連接在場效應(yīng)晶體管IC1的柵極和源極之間，使得在上電瞬間場效應(yīng)晶體管IC1處于關(guān)斷狀態(tài)，以便軟啟動電路功能正常開啟。如圖1中的箭頭所示出的，跨接在場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間的低邊電阻器R174、電容器C71及C72、電容器C3提供了場效應(yīng)晶體管柵極的充電路徑。

為了防止場效應(yīng)晶體管IC1的柵極和源極兩端的電壓大大超過柵源完全導(dǎo)通電壓門限(10V)，還在柵極和源極之間并聯(lián)齊納二極管ZD4。在圖1所示的電路中，電阻器R173和R174的阻值大小相等，如果沒有齊納二極管ZD4的存在，場效應(yīng)晶體管IC1的柵極和源極兩端的電壓將是輸入電壓的一半。但是由于ZD4存在泄漏電流，該泄漏電流使得流過R173的電流值小于流過R174的電流值，從而使得電阻R173兩端的電壓小于R174兩端的電壓，也即R173兩端的電壓小于輸入電壓的一半。因此，在實際的穩(wěn)態(tài)電路中，場效應(yīng)晶體管IC1的柵極和源極兩端的電壓小于輸入電壓的一半。

因此，對上述電容進(jìn)行充電的過程，使得上電過程變得緩慢而可控，以起到軟啟動功能。

然而，當(dāng)電源下電時，電容器C71和C72上的電荷要通過R173來放電，如圖1中的放電路徑的箭頭所示出的。由R173形成的放電回路的時間常數(shù)很長，當(dāng)放電時間不足夠長時，場效應(yīng)晶體管的柵極電壓不能低于柵源電壓開通閾值，該場效應(yīng)晶體管仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，那么，在下一次電源上電時，該場效應(yīng)晶體管將不受控，不能起到軟啟動功能，

以下將以圖1中示出的場效應(yīng)晶體管為例，對軟啟動電路中的節(jié)點電壓、浪涌電流以及所需的各個元件的值進(jìn)行計算來說明上述內(nèi)容。 值得注意的是，以下計算中所采用的值僅是示例性的，不同的實施例可以采用不同的值來進(jìn)行計算，然而其原理都是相同的。

其中，當(dāng)輸入電壓和輸出儲能電容量一定的情況下，浪涌電流值取決于C3、場效應(yīng)晶體管的柵極的高邊電阻器R173和低邊電阻器R174的值。

例如，如前所述，由于場效應(yīng)晶體管的柵源電容C_gs的電容值(典型值為550pF)比外部電容C3(例如為22nF)的電容值低很多，那么，在沒有外部電容C71和C72的情況下，由內(nèi)部柵源電容C_gs和外部電容C3構(gòu)成的分壓器將在場效應(yīng)晶體管的柵極施加較大的電壓。經(jīng)過計算，為了使得場效應(yīng)晶體管在上電時緩慢導(dǎo)通，至少需在場效應(yīng)晶體管IC1的柵極和源極之間并聯(lián)506nF的電容，因此，此處使用電容值為330nF的C71和C72(二者供提供660nF的電容值)。高邊電阻值(5.1MΩ)是由場效應(yīng)晶體管的目標(biāo)Vgs電平所確定的。

在圖1中，如前所述，電容器C3的電容值為22nF，場效應(yīng)晶體管的柵極的上拉電阻R173和下拉電阻R174的電阻值是5.1MΩ。根據(jù)以下公式，計算浪涌電流的值。

i_gd＝I_R174-I_R173-I_d (公式1)

i_gd×ΔT＝V_in×C3 (公式2)

$\mathrm{\Δ}T=\frac{c_{1oad}\×V_{max}}{I_{inrush}}$ (公式3)

$I_{inrush}=\frac{(c_{load}\×V_{max})\×i_{gd}}{V_{in}\×C3}$ (公式4)

首先，參照公式(1)計算為C3充電的充電電流i_gd，其中I_R174是流過低邊電阻R174的電流，I_R173是流過高邊電阻R173的電流，I_d是齊納二極管ZD4的泄漏電流；

其次，通過公式(2-3)推導(dǎo)出充電時間ΔT；其中充電電荷與輸入電壓和電容C3的乘積相等，而ΔT又與負(fù)載電容C_load和電壓最大值V_max有關(guān)；

第三，通過公式(4)計算浪涌電流I_inrush。

在輸入電壓為24V的情況下，所計算的浪涌電流峰值為39.74mA， 充電時間為144.93ms。在實際測量中，浪涌電流峰值為40mA，充電時間為145ms。上述計算值與實際測量值基本一致。

另外，還通過如下公式(5)計算充電過程中場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間的電壓。

$Vgs==A*(1-e^{-\frac{t}{\mathrm{\τ}}})$ (公式5)

其中，τ是與電路中的電阻和電容值相關(guān)的時間常數(shù)。A是由I_R173，I_R173，I_d決定的常數(shù)。圖2a示出了根據(jù)上述公式計算的圖1的軟啟動電路的充電過程中場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間的電壓變化值。從圖2a中可以看出，充電過程中，場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間的電壓緩慢變化最終達(dá)到9.45V，這與實測值9.38V基本一致。

當(dāng)場效應(yīng)晶體管下電時，跨接在場效應(yīng)晶體管的柵極和源極的外部電容的存儲電荷緩慢釋放(C71和C72供660nF)將導(dǎo)致缺陷，其需要相當(dāng)長的時間來從高邊電阻R173(5.1MΩ)以及齊納二極管ZD4放電。

通過如下公式(6)可以計算放電過程中場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間的電壓。

$E\left(t\right)={\mathrm{Vgs}}^{\′}\×e^{-\frac{t}{\mathrm{\τ}}}$ (公式6)

其中，Vgs′是軟啟動電路穩(wěn)定后場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間的電壓，由上述計算可知，Vgs′約為9.45V。

圖2b示出了根據(jù)上述公式計算的圖1的軟啟動電路的放電過程中場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間的電壓變化值。從圖2b中可以看出，外部電容的電壓從其穩(wěn)態(tài)值9.45V放電到小于場效應(yīng)晶體管的柵源閾值電壓V_th(例如1V)所需要的時間是6s左右。

如果下電時間小于6s，那么場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間的電壓沒有達(dá)到閾值電壓之下，場效應(yīng)晶體管沒有完全關(guān)斷，在下一次上電時，就不能夠?qū)崿F(xiàn)軟啟動功能。這也是在下一次上電之前，需要較長的時間來復(fù)位場效應(yīng)晶體管的原因。

圖3a和圖3b示出了分別以10s和2s的時間間隔來對電路進(jìn)行上電時，浪涌電流的測量結(jié)果。從圖3a可以看出，10s的時間間隔能 夠充分的復(fù)位場效應(yīng)晶體管IC1，使得再下一次上電時場效應(yīng)晶體管能夠正常的工作，從而起到軟啟動功能，因此浪涌電流能夠被控制在50mA內(nèi)。然而，從圖3b可以看出，根據(jù)前述計算，圖1所述的電路需要至少6s來復(fù)位場效應(yīng)晶體管IC1，因此當(dāng)以2s的時間間隔來對電路進(jìn)行上下電時，場效應(yīng)晶體管不能充分地復(fù)位，因此再下一次上電時，場效應(yīng)晶體管IC1受控緩慢開通，浪涌電流為550mA，這一浪涌電流的值大大超過了安全閾值(83mA)，將會導(dǎo)致直流母線電壓因過流而保護(hù)性關(guān)斷。

為了解決上述技術(shù)問題，本公開提供了一種用于軟啟動電路的快速放電電路。該快速放電電路在電路上電時不干擾軟啟動電路的正常運(yùn)行，而在電路下電時能夠?qū)泦与娐分械碾娙葸M(jìn)行快速放電，以快速地復(fù)位軟啟動電路中的場效應(yīng)晶體管，使得在下一次上電前，場效應(yīng)晶體管完全地關(guān)斷，從而使得軟啟動電路能夠正常工作，以將浪涌電流控制在合理的閾值之內(nèi)。

參照圖4，在本公開的一個實施例中，快速放電電路200連接在軟啟動電路100的場效應(yīng)晶體管IC1的柵極和電源VDD之間。軟啟動電路100如以上所描述的。快速放電電路200包括檢測電路201、控制電路202、執(zhí)行電路203以及阻斷電路204。

檢測電路201連接到電源VDD，亦即場效應(yīng)管源極，以檢測電源的電壓?？刂齐娐?02的一個端子與檢測電路201連接，控制電路202的另一個端子與執(zhí)行電路203連接?？刂齐娐?02響應(yīng)于所檢測的電壓減小到小于特定閾值而形成啟動信號。執(zhí)行電路203受所述啟動信號的控制。阻斷電路204的一個端子與執(zhí)行電路203連接，阻斷電路204的另一個端子連接到軟啟動電路100的場效應(yīng)晶體管IC1的柵極。在圖4中，場效應(yīng)晶體管IC1的柵極節(jié)點指示為N1。當(dāng)電源上電時，阻斷電路204關(guān)斷，以將快速放電電路200與軟啟動電路100隔離；以及響應(yīng)于啟動信號，阻斷電路204導(dǎo)通，通過執(zhí)行電路203以及阻斷電路204來形成對軟啟動電路100的電容進(jìn)行放電的電流通路。

在本公開的一個實施例中，執(zhí)行電路203包括第一晶體管Q1，第一晶體管Q1的基極與控制電路202連接，第一晶體管Q1的發(fā)射極與阻斷電路204正端連接，第一晶體管Q1的集電極連接至電源VDD。

在本公開的一個實施例中，控制電路202包括第二晶體管Q2，第二晶體管Q2的基極與檢測電路201連接，第二晶體管Q2的發(fā)射極接地，第二晶體管Q2的集電極通過電阻R78連接至執(zhí)行電路，通過電阻R78與R77連接至電源VDD。

在本公開的一個實施例中，檢測電路201包括分壓器，其中，分壓器的一端連接到電源，分壓器的另一端接地，分壓器的分壓端連接到第二晶體管Q2的基極。在圖4所公開的實施例中，檢測電路201包括由R79、R80、R81及C49構(gòu)成的分壓器電路。

在本公開的一個實施例中，阻斷電路204包括肖特基勢壘二極管，所述肖特基勢壘二極管的正極與所述執(zhí)行電路連接，所述肖特基勢壘二極管的負(fù)極連接到第一節(jié)點N1。

當(dāng)電源上電時，在軟啟動電路100中，電源通過對電容C71、C72及C3進(jìn)行充電而使得場效應(yīng)晶體管緩導(dǎo)通，進(jìn)而實現(xiàn)軟啟動功能。事實上，由于執(zhí)行電路203的第一晶體管Q1不可能是理想的器件，在上電過程中，會存在反向恢復(fù)電流。該反向恢復(fù)電流會使軟啟動電路100的軟啟動功能失敗。然而，在本公開的一個實施例中，肖特基勢壘二極管連接在軟啟動電路100和執(zhí)行電路203之間，其反向恢復(fù)電流幾乎為零，反向截止迅速，能夠防止上電過程中在第一晶體管Q1的發(fā)射極和基極之間形成反向恢復(fù)電流對C71,C72和C73充電過程的影響。

具體地，如果沒有肖特基勢壘二極管反向截止，形成軟啟動電路100和快速放電電路200之間的屏蔽，那么在上電過程中，通過執(zhí)行電路203的第一晶體管Q1的發(fā)射極到基極，再通過R78到控制電路202的晶體管Q2的集電極到發(fā)射極至地，會形成泄漏電流通路。該泄漏電流通路在上電過程中會對場效應(yīng)晶體管的柵極和源極進(jìn)行快速充電，進(jìn)而較快的導(dǎo)通場效應(yīng)晶體管IC1，使得軟啟動功能失敗。

而在本公開的實施例中，在電路上電時，肖特基勢壘二極管將快速放電電路200相對于軟啟動電路100屏蔽，阻斷上述泄漏電流通路，使得軟啟動電路100能夠正常運(yùn)行。也即，肖特基勢壘二極管將起到單向阻斷的作用。

在本公開的一個實施例中，當(dāng)軟啟動電路100處于上電后正常運(yùn)行期間，第一晶體管Q1是關(guān)斷的，第二晶體管Q2是導(dǎo)通的。

具體來說，以圖4所示出的本公開的實施例為例，其中，電源電壓VDD例如為24V，其通過電阻器R79、R80及R81分壓，該電壓連接至第二晶體管Q2的基極，并且第二晶體管Q2的發(fā)射極接地，此時符合第二晶體管Q2的導(dǎo)通條件，因此第二晶體管Q2是導(dǎo)通的。

進(jìn)而，電源電壓VDD通過電阻器R77、R78以及第二晶體管Q2的集電極到發(fā)射極形成通路。如圖4所示，第二節(jié)點N2的電壓是由電阻器R77和R78分壓產(chǎn)生的。在圖4所示的實施例中，電阻器R77和R78的阻值相等，因此第二節(jié)點N2的電壓是電源電壓VDD(24V)的一半，因此為12V。而第一晶體管Q1的基極連接至第二節(jié)點N2。因此，Q1的基極電壓為12V。而第一晶體管Q1的發(fā)射極通過肖特基勢壘二極管連接至主電路中場效應(yīng)晶體管的柵極，如圖4所示的第一節(jié)點N1。由上述對軟啟動電路的描述可知，當(dāng)軟啟動電路處于上電后正常運(yùn)行期間，場效應(yīng)晶體管IC1的柵極和源極之間的電壓約為9.45V，因此第一節(jié)點N1的電壓約為14.55V(≈24V(電源電壓VDD)-9.45V)?？梢?，當(dāng)電路處于上電后正常運(yùn)行期間，第一晶體管Q1的基極電壓(12V)小于發(fā)射極電壓(14.55V)，不符合其導(dǎo)通條件，因此第一晶體管Q1保持關(guān)斷，且肖特基勢壘二極管也處于反向偏置狀態(tài)。

當(dāng)電源下電時，控制電路202響應(yīng)于檢測電路201檢測到電源電壓減小到小于特定閾值(此例為9.5V)而產(chǎn)生啟動信號。第一晶體管Q1的基極受所述啟動信號控制。在接收到所述啟動信號之前，第一晶體管Q1對外部電路保持關(guān)斷；響應(yīng)于接收所述啟動信號，第一晶體管Q1飽和導(dǎo)通，也即集電極和發(fā)射極之間的電壓差達(dá)到第一晶體管Q1的導(dǎo)通閾值而使得Q1導(dǎo)通，從而通過第一晶體管Q1的集電極和 發(fā)射極形成對軟啟動電路的電容進(jìn)行放電的電流通路。

具體來說，在下電時，隨著電源電壓VDD減小到小于特定閾值時，由檢測電路201的分壓端連接到第二晶體管Q2的基極電壓將小于其導(dǎo)通電壓，第二晶體管Q2將關(guān)斷。由第二晶體管Q2導(dǎo)通所形成的電流通路(R77→R78→Q2的集電極→Q2的發(fā)射極→地)將斷開，此時，電源電壓VDD將通過電阻器R77直接驅(qū)動第一晶體管Q1的基極，也即，第一晶體管Q1的基極電壓大于第一節(jié)點N1的電壓(14.45V)，因此，第一晶體管Q1將導(dǎo)通，且肖特基勢壘二極管也將導(dǎo)通。此時，電容器C71和C72的正極端(也即電源電壓VDD)將通過第一晶體管Q1的集電極到發(fā)射極，再經(jīng)過導(dǎo)通的肖特基勢壘二極管連通至第一節(jié)點N1，從而形成放電回路。由于第一晶體管Q1的飽和驅(qū)動電流在數(shù)百mA量級，而電容器C71和C72的充電電流僅僅在幾個mA的量級，因此通過第一晶體管Q1集電極到發(fā)射極能夠?qū)﹄娙萜鰿71和C72進(jìn)行快速放電，從而徹底地關(guān)斷場效應(yīng)晶體管。

以上僅以示例的方式描述了本公開，但本公開的電路的各個部分并不限制到所公開的實現(xiàn)形式。例如，在本公開的一個實施例中，檢測電路可以由比較器來實現(xiàn)，所述比較器將電源電壓VDD與特定閾值比較，并將比較結(jié)果傳送至控制電路202。盡管前文參考了特定導(dǎo)電類型的晶體管描述了具體實施例，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，參考此處給出的電路的功能和原理，也可以使用相反導(dǎo)電類型的晶體管來說實現(xiàn)相同功能的電路。在一個實施例中，肖特基勢壘二極管可以使用ONSEMI公司的MMSD301T1。

在本公開的另一個實施例中，阻斷電路204包括低泄漏電子開關(guān)，其中當(dāng)電源上電時，該低泄漏電子開關(guān)關(guān)斷，以防止在執(zhí)行電路中流過泄漏電流，以及響應(yīng)于啟動信號，該低泄漏電子開關(guān)導(dǎo)通，通過執(zhí)行電路以及所述電子開關(guān)形成對軟啟動電路中的電容器進(jìn)行放電的電流通路。除了上述給出的肖特基二極管的實施例，該低泄漏電子開關(guān)還可以是具有類似于肖特基二極管特性的半導(dǎo)體器件。

值得注意的是，一般的放電電路都會存在寄生效應(yīng)，也即在上電 時會產(chǎn)生泄漏電流或恢復(fù)電流，由于放電電路中所使用的晶體管不可能是理想器件，因此泄漏電流是不可避免的。該泄漏電流會影響軟啟動電路的運(yùn)行，導(dǎo)致浪涌電流超過安全閾值。而本發(fā)明通過引入阻斷電路，一方面在上電時將放電電路相對于軟啟動電路進(jìn)行屏蔽，另一方面在下電時阻斷電路導(dǎo)通，連同執(zhí)行電路一起形成放電回路，對軟啟動電路中的電容進(jìn)行快速放電，從而克服了目前的軟啟動電路需要較長的復(fù)位時間的問題。

以下將參照圖5、圖6a及圖6b對使用本公開的一個實施例的快速放電電路之后所獲得的實驗結(jié)果進(jìn)行描述。

圖5a和5b是使用根據(jù)本公開的一個實施例的快速放電電路之后，在上電和下電過程中，場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間的電壓變化。從圖5a中可以看出，快速放電電路對軟啟動電路的上電過程沒有影響。在上電過程中，場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間的電壓緩慢的變化直至導(dǎo)通。從圖5b中可以看出，在下電過程中，快速放電電路在40ms之內(nèi)做出響應(yīng)，將場效應(yīng)晶體管的柵極和源極之間的電壓差快速地縮小到小于0.7V，這將克服現(xiàn)有的軟啟動電路中復(fù)位時間較長的問題。

表1示出了在使用根據(jù)本公開的一個實施例的快速放電電路之后，當(dāng)輸入電壓分別為30V、24V及20V時，在-45℃、25℃以及85℃時，浪涌電流的大小。從表1中可以看到，浪涌電流的大小與輸入電壓有關(guān)，輸入電壓越大，相應(yīng)的浪涌電流也越大。但是在以上各種情況下，所得到的浪涌電流的大小都小于安全閾值(83mA)?？梢姡竟_的快速放電電路能夠保證在上電時軟啟動電路正常工作。

表1

圖6a是在使用根據(jù)本公開的一個實施例的快速放電電路之后，在輸入電壓為30v時，以0.5s的時間間隔對電路進(jìn)行上電時，浪涌電 流的測量結(jié)果；圖6b是在使用根據(jù)本公開的一個實施例的快速放電電路之后，在輸入電壓為10v時，以1s的時間間隔對電路進(jìn)行上下電時，浪涌電流的測量結(jié)果。從圖6a和圖6b中可以看到，根據(jù)本公開的一個實施例的快速放電電路使得軟啟動電路在較短的上電間隔下均能正常工作，將浪涌電流控制在安全閾值之內(nèi)。

現(xiàn)參照圖7，描述根據(jù)本公開的一個實施例的快速放電方法。

在步驟701中，提供根據(jù)本公開的一個實施例的快速放電電路。所述放電電路包括檢測電路、控制電路、執(zhí)行電路以及阻斷電路。

在步驟702中，將所述快速放電電路連接到待放電電路和電源。

在步驟703中，利用所述檢測電路檢測電源的電壓。

在步驟704中，響應(yīng)于所檢測的電壓減小到特定閾值以下，利用所述控制電路形成啟動信號。

在步驟705中，響應(yīng)于所述啟動信號，利用所述執(zhí)行電路形成對所述待放電電路進(jìn)行放電的電流通路，其中當(dāng)所述電源上電時，連接到所述執(zhí)行電路的阻斷電路關(guān)斷，以防止在所述執(zhí)行電路中形成泄漏電流；以及響應(yīng)于所述啟動信號，所述阻斷電路和所述執(zhí)行電路導(dǎo)通，以形成從所述待放電電路的一端通過所述執(zhí)行電路和所述阻斷電路到所述待放電電路的另一端的放電回路。

以上參考附圖描述了本公開的實施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，這些實施例僅是示例性，而不是對本申請權(quán)利要求的限制。在描述實施例中的計算過程時，所采用的數(shù)值僅是示例性的，并不旨在對本公開的實施例進(jìn)行限制，本公開的實施例可以采用不同的值進(jìn)行計算。本公開的實施例可以自由地進(jìn)行組合，而不超出本公開的范圍。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開的教導(dǎo)可以對本公開的實施例和細(xì)節(jié)等進(jìn)行多種修改而不偏離本公開的范圍。因此，所有這些修改都被包括在下面的權(quán)利要求所限定的本公開的精神和范圍內(nèi)。