一种电容快速放电电路的制作方法

1.本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种电容快速放电电路。


背景技术：

2.供电电源电路的输出端都会有电容，具有储能，稳压和抑制纹波的作用，地位很重要。当电源电路的输入端电压断开的时候，电源电路的输出端电容两端依然会存有一定的电压，电容中存储的电能会被后端负载消耗掉，需要一定的时间。当电源电路的输入端电压频繁上下电的时候，输出端电容两端的电压就会出现电压振荡。这种振荡对于后端电路具有一定的干扰，严重的时候会使后端的芯片工作不正常，甚至失效，这时就需要重新复位整个电路。因此，就要求电源电路的输出端电容可以快速的泄放掉储存电能，在下一次上电之前以“零”状态保证电气设备正常的复位功能。
3.目前，电容快速泄放的方法现在还不是很多。有的方法是直接在电容两端并上一个电阻，这种方法增加了额外的热功耗，并且也没有实现一定的控制规律；有的方法是引入额外的控制信号来控制电容泄放，增加了额外的控制因素和电路，成本增加。所以，实现自动识别电源下电状态，并且以一定控制规律泄放电容电能，这种泄放方法就具有一定的实用性和可控性。


技术实现要素：

4.鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种电容快速放电电路，解决电容快速泄放出现的问题。
5.本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：
6.本实用新型公开了一种电容快速放电电路，包括：电容器c1、上下电状态检测电路、电容放电电路和放电控制电路；
7.所述上下电状态检测电路连接在供电电源正极输入端与电容器c1正极之间，检测供电电源的输入端电压，判断供电电源处于上电或下电状态，处于上电状态时，将电源正极输入端与电容器c1正极电连接，使供电电源给电容器c1充电；处于下电状态时，将电源正极输入端与电容器c1正极之间的电连接断开；
8.所述电容放电电路与电容器c1连接，构成电容器c1的放电回路；
9.所述放电控制电路与电容放电电路连接，当供电电源处于下电状态时，控制电容放电电路通过放电回路对电容器c1放电。
10.进一步地，所述上下电状态检测电路包括电阻r1、r2和pmos管q1；
11.所述电阻r1和r2组成串联电路，连接在供电电源正极输入端和地线之间，供电电源正极输入端通过pmos管的q1源极和漏极与电容器c1的正极连接；电阻r1和r2的连接端与pmos管q1的栅极连接。
12.进一步地，所述电容放电电路包括电阻r7和npn型三极管q3；所述电阻r7的一端与电容器c1的正极连接，另一端与三极管q3的集电极连接；三极管q3的发射极接地，基极与放
电控制电路控制输出端连接；电容器c1正极、电阻r7、三极管q3的集电极、发射极到地，再到电容器c1负极组成电容器c1的放电回路。
13.进一步地，所述放电控制电路包括稳压二极管d1、电阻r3-r6、npn型三极管q2和电容c2；
14.其中，稳压二极管d1的阴极与电容器c1的正极连接，阳极与电阻r3一端连接，电阻r3的另一端接地；电阻r4的一端与电容器c1的正极连接，另一端与三极管q2的集电极连接；三极管q2的发射极接地，基极与稳压二极管的阳极连接；电阻r5的一端与三极管q2的集电极连接，另一端作为放电控制电路的输出端与电容放电电路的三极管q3的基极连接；电容c2与r6组成并联电路，并联电路一端与三极管q3的基极连接，另一端接地。
15.进一步地，r1，r2，r3，r4，r5，r6是通用电阻；电阻r7是功率电阻。
16.进一步地，r1和r2的比例关系：k＝r1/(r1+r2)。
17.进一步地，pmos管q1的导通电压vgs_th满足关系式：
18.vgs_th_min＝(v_d1_max+vbe)*k；
19.其中，v_d1_max为稳压二极管d1的工作电压上限值；vbe为三极管q3的导通电压。
20.进一步地，所述三极管q2、q3为硅三极管，导通电压vbe＝0.7v。
21.本实用新型的有益效果如下：
22.本实用新型的电容快速放电电路，可以自动识别电源的下电状态；电容电能按照一定的控制规律进行泄放；电路拓扑简单，电路参数灵活可配，实现对电容快速泄放。
附图说明
23.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
24.图1为本实用新型实施例中的一种电容快速放电电路原理图。
具体实施方式
25.下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。
26.本实用新型的一个具体实施例，公开了一种电容快速放电电路，如图1所示，包括：电容器c1、上下电状态检测电路、电容放电电路和放电控制电路；
27.所述上下电状态检测电路连接在供电电源正极输入端与电容器c1正极之间，检测供电电源的输入端电压，判断供电电源处于上电或下电状态，处于上电状态时，将电源正极输入端与电容器c1正极电连接，使供电电源给电容器c1充电；处于下电状态时，将电源正极输入端与电容器c1正极之间的电连接断开；
28.所述电容放电电路与电容器c1连接，构成电容器c1的放电回路；
29.所述放电控制电路与电容放电电路连接，当供电电源处于下电状态时，控制电容放电电路通过放电回路对电容器c1放电。
30.具体的，所述上下电状态检测电路包括电阻r1、r2和pmos管q1；
31.所述电阻r1和r2组成串联电路，连接在供电电源正极输入端和地线之间，供电电源正极输入端通过pmos管的q1源极和漏极与电容器c1的正极连接；电阻r1和r2的连接端与
pmos管q1的栅极连接。
32.当供电电源上电时，经过电阻r1分压的正电压加到pmos管q1的栅极使pmos管q1源、漏极导通，供电电源的正极通过pmos管q1的源、漏极给电容器c1充电；
33.当供电电源下电时，电阻r1上的正电压消失，使pmos管q1源、漏极断开，供电电源的正极与电容器c1正极的电连接断开。
34.所述电容放电电路包括电阻r7和npn型三极管q3；所述电阻r7的一端与电容器c1的正极连接，另一端与三极管q3的集电极连接；三极管q3的发射极接地，基极与放电控制电路控制输出端连接；电容器c1正极、电阻r7、三极管q3的集电极、发射极到地，再到电容器c1负极组成电容器c1的放电回路。
35.当放电控制电路检测到供电电源下电时，放电控制电路控制输出端输出高电平到三极管q3的基极使三极管q3导通，电容器c1正极、电阻r7、三极管q3的集电极、发射极到地，组成电容器c1的放电回路对电容器c1进行快速放电；
36.当放电控制电路检测到供电电源上电时，放电控制电路控制输出端输出低电平到三极管q3的基极使三极管q3截至使电容器c1的放电回路断开，不对电容器c1放电。
37.所述放电控制电路包括稳压二极管d1、电阻r3-r6、npn型三极管q2和电容c2；
38.其中，稳压二极管d1的阴极与电容器c1的正极连接，阳极与电阻r3一端连接，电阻r3的另一端接地；电阻r4的一端与电容器c1的正极连接，另一端与三极管q2的集电极连接；三极管q2的发射极接地，基极与稳压二极管的阳极连接；电阻r5的一端与三极管q2的集电极连接，另一端作为放电控制电路的输出端与电容放电电路的三极管q3的基极连接；电容c2与r6组成并联电路，并联电路一端与三极管q3的基极连接，另一端接地。
39.当供电电源上电时，供电电源输入端v_in的电压开始上升，上下电状态检测电路检测到电源上电，当pmos管q1栅源极电压大于开启电压时，q1导通开始对电源输出端电容c1充电。q1导通使放电控制电路中的稳压二极管d1工作，稳压二极管和电阻r3组成的稳压电路给三极管q2的基极提供稳定的正电压，使三极管q2导通，将三极管q2的集电极拉低，通过电阻r5从放电控制电路的输出端输出低电平到电容放电电路的三极管q3的基极，使三极管q3截至，断开放电回路。电容器c1充电，通过电源电路的输出端v_out正常输出功率，v_out电压等于电容器c1两端的电压。
40.当供电电源下电时，供电电源输入端v_in断开，电压v_in开始下降，上下电状态检测电路检测到电源下电，当pmos管q1栅源极电压小于开启电压时q1断开，电容器c1的充电回路断开；首先关断q1的原因是：将储能电容器c1和前端电源电路隔离开，形成c1独自的放电回路。
41.电容器c1通过负载放电，电压下降；随着电容器c1电压下降到稳压二极管d1不工作，由稳压二极管和电阻r3组成的稳压电路不能给三极管q2的基极提供稳定的正电压，则三极管q2截至，三极管q2的集电极拉高，通过电阻r5从放电控制电路的输出端输出高电平到电容放电电路的三极管q3的基极，使三极管q3导通，接通放电回路。电容器c1通过电阻r7快速放电。放电时间常数为t＝c1*r7，使得电容器c1按照一定的控制规律进行放电。当功率电阻r7阻值比较小，且放电电流不大于电容器c1的安全放电电流，就可以实现对电容c1的快速泄放。
42.更进一步地，本实施例中，
43.r1，r2，r3，r4，r5，r6是通用电阻；电阻r7是功率电阻；r1和r2的比例关系：k＝r1/(r1+r2)；
44.pmos管q1的vgs_th的取值范围(vgs_th_min，vgs_th_max)；
45.q2和q3是npn型的硅三极管；导通时候的开启电压vbe一般为0.7v；
46.稳压二极管d1的工作电压是v_d1，v_d1的取值范围(v_d1_min，v_d1_max)；
47.pmos管q1的vgs_th满足关系式：
48.vgs_th_min＝(v_d1_max+vbe)*k；
49.电容器c1代表电源电路输出端电容的总和；c2是普通瓷介电容。
50.可以根据所使用的电源电压，合理选择参数(v_d1_max+vbe)，使得此值为默认电源下电阈值，并且满足关系式：v_in＝v_d1_max+vbe+vdrop，式中vdrop为电源电压v_in的下电幅度。实现对电容器c1的快速放电。
51.综上所述，对于电源电路的输出端储能电容具有比较好的泄放作用，可以一定的控制规律在储能电容允许的泄放电流范围内进行工作。并且，可以根据储能容值大小以及工作电压，灵活的选择元器件参数，在要求的时间内对电容进行电能泄放。
52.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种电容快速放电电路，其特征在于，包括：电容器c1、上下电状态检测电路、电容放电电路和放电控制电路；所述上下电状态检测电路连接在供电电源正极输入端与电容器c1正极之间，检测供电电源的输入端电压，判断供电电源处于上电或下电状态，处于上电状态时，将电源正极输入端与电容器c1正极电连接，使供电电源给电容器c1充电；处于下电状态时，将电源正极输入端与电容器c1正极之间的电连接断开；所述电容放电电路与电容器c1连接，构成电容器c1的放电回路；所述放电控制电路与电容放电电路连接，当供电电源处于下电状态时，控制电容放电电路通过放电回路对电容器c1放电。2.根据权利要求1所述的电容快速放电电路，其特征在于，所述上下电状态检测电路包括电阻r1、r2和pmos管q1；所述电阻r1和r2组成串联电路，连接在供电电源正极输入端和地线之间，供电电源正极输入端通过pmos管的q1源极和漏极与电容器c1的正极连接；电阻r1和r2的连接端与pmos管q1的栅极连接。3.根据权利要求2所述的电容快速放电电路，其特征在于，所述电容放电电路包括电阻r7和npn型三极管q3；所述电阻r7的一端与电容器c1的正极连接，另一端与三极管q3的集电极连接；三极管q3的发射极接地，基极与放电控制电路控制输出端连接；电容器c1正极、电阻r7、三极管q3的集电极、发射极到地，再到电容器c1负极组成电容器c1的放电回路。4.根据权利要求3所述的电容快速放电电路，其特征在于，所述放电控制电路包括稳压二极管d1、电阻r3-r6、npn型三极管q2和电容c2；其中，稳压二极管d1的阴极与电容器c1的正极连接，阳极与电阻r3一端连接，电阻r3的另一端接地；电阻r4的一端与电容器c1的正极连接，另一端与三极管q2的集电极连接；三极管q2的发射极接地，基极与稳压二极管的阳极连接；电阻r5的一端与三极管q2的集电极连接，另一端作为放电控制电路的输出端与电容放电电路的三极管q3的基极连接；电容c2与r6组成并联电路，并联电路一端与三极管q3的基极连接，另一端接地。5.根据权利要求4所述的电容快速放电电路，其特征在于，r1，r2，r3，r4，r5，r6是通用电阻；电阻r7是功率电阻。6.根据权利要求5所述的电容快速放电电路，其特征在于，r1和r2的比例关系：k＝r1/(r1+r2)。7.根据权利要求6所述的电容快速放电电路，其特征在于，pmos管q1的导通电压vgs_th满足关系式：vgs_th_min＝(v_d1_max+vbe)*k；其中，v_d1_max为稳压二极管d1的工作电压上限值；vbe为三极管q3的导通电压。8.根据权利要求4所述的电容快速放电电路，其特征在于，所述三极管q2、q3为硅三极管，导通电压vbe＝0.7v。

技术总结
本实用新型涉及一种电容快速放电电路，包括：电容器C1、上下电状态检测电路、电容放电电路和放电控制电路；所述上下电状态检测电路连接在供电电源正极输入端与电容器C1正极之间，检测供电电源的输入端电压，判断供电电源处于上电或下电状态，处于上电状态时，将电源正极输入端与电容器C1正极电连接，使供电电源给电容器C1充电；处于下电状态时，将电源正极输入端与电容器C1正极之间的电连接断开；所述电容放电电路与电容器C1连接，构成电容器C1的放电回路；所述放电控制电路与电容放电电路连接，当供电电源处于下电状态时，控制电容放电电路通过放电回路对电容器C1放电。本实用新型电路拓扑简单，电路参数灵活可配，实现对电容快速泄放。泄放。泄放。


技术研发人员：刘琳
受保护的技术使用者：北京中捷时代航空科技有限公司
技术研发日：2023.01.28
技术公布日：2023/7/14