濾波電路上電輸出零過衝的電路的製作方法

2023-05-16 19:10:46

專利名稱：濾波電路上電輸出零過衝的電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子或通信領域的電源技術，具體指一種濾波電路上電輸出零過衝的電路。
背景技術：
在直流電源輸出濾波中，大量使用LC濾波和π型濾波方式來減小輸入的電源紋波和輸出的負載噪聲。但在現有技術中，LC電源濾波器在上電的過程中通常會出現輸出電壓過衝和輸出振蕩，進而容易造成負載端的工作不穩定，同時也會器件也會因為工作電壓過高而損壞，為了避免器件的損壞，需要在LC濾波電路在上外加保護電路以降低輸出在上電過程中的輸出電壓過衝和振蕩問題。
業界防止輸出電源在上電過程中出現過衝的方法一般採用二極體鉗位的方法，即把輸出電源電壓鉗位到VIN端的輸入電壓(輸入端的輸入電壓)+VD，其中，VD的電壓一般都在0.4V以上，但在輸出的電源電壓較低的情況下，(比如1.2V)輸出電壓在上電的過程中會出現30％以上的過衝電壓，遠遠高於器件額定電壓的要求，給器件的可靠性造成嚴重的影響。
為此，現有技術中採用如圖1所述的技術方案，參考圖可知，該方案即在電感L處增加一個反相二極體，當輸出電壓超過輸入和二極體的開通電壓VD時，二極體正嚮導通，負載端的輸出電壓被鉗位在VIN端的輸入電壓+VD，使輸出電壓在上電時的過衝幅度有較大幅度的降低，在上電過程中的振蕩的幅度和穩定時間也有所改善。
雖然上述的方案在一定程度上解決了過衝的問題，但仍然存在如下的缺點1、雖然改善或消除LC濾波電路在上電過程中出現的輸出電容過衝，使過衝幅度大大降低，但還是存在一定的過衝，原因是在上電時由於電感L的儲能作用，使在上電的過程中輸出電壓會高於輸入電源電壓，輸出電壓和輸入電壓的差達到二極體的正嚮導通電壓後，二極體導通使輸出鉗位，鉗位電壓為VIN端的輸入電壓+VD。
2、改善或消除LC濾波電路中出現的上電振蕩現象，但還是有一定幅度的振蕩現象，該現象產生過程為使用二極體鉗位的電路由於在上電的過程中會出現輸出電壓比輸入電壓高，並被二極體鉗位，輸出電壓到達上電時得最高點Vin+Vd此時電感L電流由於電壓負偏電流開始減少，電容電壓開始下降，當流過的電感電流小於負載電流後，電容C開始放電，使輸出電壓開始下降，此時電感電流繼續下降，在輸入電壓和輸出電壓相同時，此時通過電感的電流由於小於負載電流，電容繼續放電，VOUT端的輸出電壓小於VIN端的輸入電壓，電感電流增加，電感電流和負載電流相同是，由於電感電壓處於正偏使電感電流增加，VOUT端的輸出電壓增加。並使得輸出電壓超過輸入電壓，當處於電感電流等於負載電流後，此時達到次高點，次高點得輸出電壓低於最高點的輸出電壓Vin端的輸入電壓+Vd。輸出繼續振蕩，但每次的最高點逐漸減少，輸出電壓在Vin端處振蕩。經過N個周期後，此時振蕩的N個輸出電壓高點基本和Vin端的輸入電壓相等時，可以認為LC上電振蕩結束。

發明內容
本實用新型目的在於提供一種濾波電路上電輸出零過衝的電路，以解決現有技術中的方案不能實現零過衝的問題。
為解決上述問題，本發明提供如下的技術方案一種濾波電路上電輸出零過衝的電路，包括電感L和電源電容C，電感L的連接端Vin與輸出電源連接，電源電容C一端與電感L的連接端Vout連接，另一端與輸出電源連接；其中，所述電路還包括，跨接在所述電感L的連接端Vin和連接端Vout之間的上電緩關斷電路，該上電緩關斷電路還接地。
所述上電緩關斷電路由電阻R1、電容C1、MOS管Q1組成，其中MOS管Q1與所述電感L並聯，電容C1通過電阻R1上拉到電感的連接端Vin，電阻R1和電容C1的聯結點聯結到MOS管Q1的柵極，以控制控制MOS管Q1的通斷。
所述的電阻R1、電容C1的時間常數大於電源輸出的上升時間。
可見，本實用新型具有如下的優點1、解決LC濾波電路在上電過衝中的過衝現象，實現了零過衝，使輸出電源上電更加可靠。
2、消除現有技術中上電過程中LC會出現的振蕩現象。


圖1為現有技術中的技術方案的電路示意圖；圖2為本實用新型的濾波電路上電輸出零過衝的電路的示意圖；圖3為本實用新型的濾波電路上電輸出零過衝的電路中上電緩關斷電路的示意圖。
具體實施方式
本實用新型的核心思想為利用一上電緩關斷電路去替代現有技術中的電阻R，所述的上電緩關斷電路中具有MOS管Q1，在上電初期緩關斷電路的Q1處於開通狀態，輸出電壓和輸入電壓相同，電感上的電壓逐較小，電感電流逐漸增加，避免了上電時輸出電壓高於輸入電壓出現的過衝現象，在Q1關斷後，由於MOS管此時的阻抗較大，基本不影響LC的濾波效果，所以能有效地克服現有技術中不能實現零過衝的問題。
請參考圖2，本實用新型的濾波電路上電輸出零過衝的電路示意圖，該濾波電路上電輸出零過衝的電路Vin端與輸出電源連接，該輸出電源能輸出電源；Vout端與電源負載連接，所述的輸出電源通過本實用新型的濾波電路上電輸出零過衝的電路為所述的電源負載提供電源。
本實用新型的濾波電路上電輸出零過衝的電路包括電感L，其Vin端連接在所述輸出電源上；上電緩關斷電路，包括有R1、C1及MOS管Q1，跨接在所述的電感L的Vin端和Vout端上，同時還接地，其作用為上電時C1的電平不能突變，在上電MOS導通，輸出電壓和輸入電壓保持同步上電。當輸入電壓達到正常後，輸出電壓和輸入電壓基本相同，不會出現過衝現象。隨著上電時間的增加，電容C1的電壓逐漸上升，MOS管的等效電阻增加，通過MOS管的電流逐漸減少，通過電感L的電流逐漸增加，當MOS管關斷處於放大狀態時，電感的電流和負載電流RL基本相同，在MOS管關斷後不會引起輸出的過衝現象和振蕩現象，此時電路和普通的LC濾波電路相同，緩關斷電路此時不會影響LC的濾波特性；電源電容C，一端連接在電感L的Vout端上，另一端與所述的輸出電源連接，其作用為在低通濾波器中作為濾波電容，是LC濾波電路的重要組成部分。
請參考圖3，為本實用新型的濾波電路上電輸出零過衝的電路中上電緩關斷電路的示意圖，所述的上電緩關斷電路由R1、C1、Q1組成，其中R1、C1的時間常數遠遠大於電源輸出的上升時間，如圖所示，Q1在電路中和電感L並聯，電容C1通過R1上拉到Vin端的輸入電壓，R1和C1的聯結點聯結到MOS管的柵極控制MOS管的通斷。
本實用新型的濾波電路上電輸出零過衝的電路的應用原理為在上電的過程中，Vin端的輸入電壓增加，由於C1的電壓在上電初期電壓為0，使得VGS電壓超過MOS的導通電壓，MOS導通，通過R1給輸出電源電容C充電，電感L有正向壓降，電流逐漸增加，此時電容C1的電壓緩慢上升，MOS管VGS壓降緩慢下降，Vout端的輸出電壓上升並接近Vin端的輸入電壓，電容C的電壓逐漸保持穩定，通過電感個和MOS管的電流和負載RL的電流相等。由於電感的內阻遠遠小於限流電阻R2，電阻R2的電流逐漸減小為0，電感L的電流逐漸增加到負載電流。
隨著時間的增加，VGS的電壓接近MOS管的關斷電壓，此時MOS的內阻逐漸變大，MOS管逐漸關斷，此時由於電感的電流和負載的電流基本相等，Vout端的輸出電壓無過衝出現，電路平穩關斷。當電路上完電後，上電緩關斷電路完全從電路中斷開，電路和正常的LC電路等效，有效地起到LC濾波作用。
可見，本實用新型具有如下的優點
解決LC濾波電路在上電過衝中的過衝現象，實現了零過衝，使輸出電源上電更加可靠。
消除現有技術中上電過程中LC會出現的振蕩現象。
權利要求1.一種濾波電路上電輸出零過衝的電路，包括電感(L)和電源電容(C)，電感(L)的連接端(Vin)與輸出電源連接，電源電容(C)一端與電感(L)的連接端(Vout)連接，另一端與輸出電源連接；其特徵在於，所述電路還包括，跨接在所述電感(L)的連接端(Vin)和連接端(Vout)之間的上電緩關斷電路，該上電緩關斷電路還接地。
2.如權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述上電緩關斷電路由電阻(R1)、電容(C1)、MOS管(Q1)組成，其中MOS管(Q1)與所述電感(L)並聯，電容(C1)通過電阻(R1)上拉到電感的連接端(Vin)，電阻(R1)和電容(C1)的聯結點聯結到MOS管(Q1)的柵極，以控制控制MOS管(Q1)的通斷。
3.如權利要求2所述的電路，其特徵在於，所述的電阻(R1)、電容(C1)的時間常數大於電源輸出的上升時間。
專利摘要本實用新型目的在於提供一種濾波電路上電輸出零過衝的電路，以解決現有技術中的方案不能實現零過衝的問題；所述電路包括電感L和電源電容C，電感L的連接端Vin與輸出電源連接，電源電容C一端與電感L的連接端Vout連接，另一端與輸出電源連接；其中，所述電路還包括，跨接在所述電感L的連接端Vin和連接端Vout之間的上電緩關斷電路，該上電緩關斷電路還接地。
文檔編號H03H7/01GK2783632SQ20052000592
公開日2006年5月24日 申請日期2005年3月14日 優先權日2005年3月14日
發明者李瑞蓮, 丁傑, 王春成, 王恆彪, 彭顯徵, 王鑫, 吳建權, 冉好思 申請人:華為技術有限公司