一种放电装置及电子设备的制作方法

1.本发明涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种放电装置及电子设备。


背景技术：

2.buck电路(即降压式变换电路)的前端输入电压总是大于后端输出电压。buck电路前端往往需要接较大的电解电容用作储能和整流，得到较为稳定的电压作为buck电路的输入电压。
3.断电时，buck电路的uvlo(under voltage lock out，欠压锁定)功能待前端输入电压降到欠压锁定电压时将输入电压锁定，buck电路不工作，此时负载也陆续关断，而前端的电解电容此时仍持续放电，使前端电压超过uvlo电压，buck电路会重新启动，导致其后端负载也重新启动，例如导致线控器主芯片复位，影响芯片使用寿命。
4.针对现有技术中断电时buck电路输入端的大电容放电导致buck电路重新启动的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种放电装置及电子设备，以至少解决现有技术中断电时buck电路输入端的大电容放电导致buck电路重新启动的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种放电装置，应用于buck电路，所述buck电路的输入端连接有电解电容，所述放电装置包括：
7.掉电检测电路，连接至所述buck电路的输入端，用于检测所述buck电路是否掉电；
8.采样电路，连接至所述buck电路的输入端及所述掉电检测电路的输出端，用于在所述buck电路掉电后启动；
9.放电电路，连接至所述采样电路的输出端及所述buck电路的输出端，用于在所述buck电路的输入电压降低至欠压锁定电压时启动，配合所述采样电路对所述buck电路的输入电压进行放电。
10.可选的，所述掉电检测电路包括：控制电路和第一开关；
11.所述控制电路的第一端连接至所述buck电路的输入端，所述控制电路的第二端连接至所述第一开关的第一端；
12.所述第一开关的第二端通过第一电阻连接至第一电源，所述第一开关的第三端接地；
13.所述第一开关的第二端与所述第一电阻的连接点作为所述掉电检测电路的输出端；
14.所述控制电路在所述buck电路正常工作时控制所述第一开关的第二端与所述第一开关的第三端导通，且在所述buck电路掉电后控制所述第一开关的第二端与所述第一开关的第三端断开。
15.可选的，所述控制电路包括：第一电容、第二电阻、第三电阻和第一单向导通元件；
16.所述第一电容的第一端连接至所述buck电路的输入端，所述第一电容的第二端连接至所述第一开关的第一端；
17.所述第二电阻的第一端连接至第二电源，所述第二电阻的第二端连接至所述第一单向导通元件的正端；
18.所述第三电阻的第一端连接至所述第一单向导通元件的负端，所述第三电阻的第二端接地；
19.所述第一单向导通元件的负端还连接至所述第一电容的第二端。
20.可选的，所述采样电路包括：第二开关、第四电阻和第五电阻；
21.所述第二开关的第一端连接至所述掉电检测电路的输出端，所述第二开关的第二端连接至所述buck电路的输入端，所述第二开关的第三端依次通过相串联的第四电阻和第五电阻接地；
22.所述第四电阻与所述第五电阻的连接点作为所述采样电路的输出端；
23.所述第二开关的第二端与所述第二开关的第三端在所述buck电路正常工作时断开，且在所述buck电路掉电后随着所述buck电路的输入电压下降而导通。
24.可选的，所述放电电路包括：第三开关和耗电元件；
25.所述第三开关的第一端连接至所述采样电路的输出端，所述第三开关的第二端连接至所述buck电路的输出端，所述第三开关的第三端通过所述耗电元件接地；
26.当所述第三开关的第二端的电压大于所述第三开关的第一端的电压时，所述buck电路的输入电压依次经所述采样电路中的第二开关、第四电阻、所述第三开关流向所述耗电元件进行放电。
27.可选的，所述放电电路还包括：第二电容和第二单向导通元件；
28.所述第二电容的第一端连接至所述第三开关的第二端，所述第二电容的第二端接地；
29.所述第二电容的第一端还连接至所述第二单向导通元件的负端，所述第二单向导通元件的正端连接至所述buck电路的输出端。
30.可选的，所述第三开关是场效应管或者电压比较器。
31.可选的，所述第一电源是所述buck电路的输出电压。
32.可选的，所述第二电源是所述buck电路的输出电压。
33.本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：本发明实施例所述的放电装置。
34.应用本发明的技术方案，设置掉电检测电路检测buck电路是否掉电，设置采样电路在buck电路掉电后来确定掉电程度，设置放电电路在buck电路掉电且buck电路的输入电压降低至欠压锁定电压时配合采样电路对buck电路的输入电压进行放电，能够检测buck电路前端掉电并快速释放前端电解电容储存的电量，防止buck电路掉电回升重新启动，保护了后端负载，提高了电路稳定性和使用寿命，解决了断电时buck电路输入端的大电容放电导致buck电路重新启动的问题。并且，采样电路和放电电路在buck电路上电以及正常运行时不会启动，不影响前端和后端负载正常使用。
附图说明
35.图1是本发明实施例提供的buck电路的应用场景示意图；
36.图2是本发明实施例提供的放电装置的示意图；
37.图3是本发明实施例提供的掉电检测电路的示意图；
38.图4是本发明实施例提供的掉电检测电路中控制电路的示意图；
39.图5是本发明实施例提供的采样电路的示意图；
40.图6是本发明实施例提供的放电电路的示意图一；
41.图7是本发明实施例提供的放电电路的示意图二；
42.图8是本发明实施例提供的放电装置的具体电路示意图。
具体实施方式
43.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
44.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
45.下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。
46.如图1所示，为buck电路的应用场景示意图，buck电路10的输入端(即前端)连接有整流滤波电路20，整流滤波电路20包括较大的电解电容21，该电解电容21的一端连接至buck电路10的输入端，该电解电容21的另一端接地。buck电路10的输出端(即后端)连接有后端负载30。驱动电压v0经整流滤波电路20处理后输入至buck电路10，经buck电路10降压后输出电压供给后端负载30。从数据的角度来说，v
in
表示经过电解电容21储能和整流后buck电路10的输入电压，v
out
表示buck电路10降压后的输出电压，流向后端负载30；从连接关系的角度来说，也可以用v
in
表示buck电路10的输入端，用v
out
表示buck电路10的输出端。
47.断电后，buck电路前端的电解电容持续放电，使前端电压超过uvlo电压，导致buck电路重新启动，为了解决该问题，本发明实施例提供一种放电装置，应用于上述输入端连接有电解电容的buck电路。通过该放电装置，能够检测buck电路前端掉电并快速释放电解电容储存的电量，防止buck电路掉电回升重新启动。
48.图2是本发明实施例提供的放电装置的示意图，如图2所示，该放电装置包括：
49.掉电检测电路1，连接至buck电路10的输入端，用于检测buck电路10是否掉电；
50.采样电路2，连接至buck电路10的输入端及掉电检测电路1的输出端，用于在buck电路10掉电后启动；
51.放电电路3，连接至采样电路2的输出端及buck电路10的输出端，用于在buck电路10的输入电压降低至欠压锁定电压时启动，配合采样电路2对buck电路10的输入电压进行放电。
52.在buck电路未掉电且正常工作时，采样电路2和放电电路3是断开的。掉电检测电路1检测出buck电路掉电后，随着buck电路的输入电压下降，采样电路2随之启动，以确定掉
电程度，当采样电路2检测到buck电路的输入电压下降至uvlo电压时，放电电路3开始工作，通过采样电路2和放电电路3构成的回路对buck电路的输入电压进行放电。
53.本实施例设置掉电检测电路检测buck电路是否掉电，设置采样电路在buck电路掉电后来确定掉电程度，设置放电电路在buck电路掉电且buck电路的输入电压降低至欠压锁定电压时配合采样电路对buck电路的输入电压进行放电，能够检测buck电路前端掉电并快速释放前端电解电容储存的电量，防止buck电路掉电回升重新启动，保护了后端负载，提高了电路稳定性和使用寿命，解决了断电时buck电路输入端的大电容放电导致buck电路重新启动的问题。并且，采样电路和放电电路在buck电路上电以及正常运行时不会启动，不影响前端和后端负载正常使用。
54.如图3所示，掉电检测电路1包括：控制电路11和第一开关q1。控制电路11的第一端连接至buck电路的输入端，控制电路11的第二端连接至第一开关q1的第一端；第一开关q1的第二端通过第一电阻r1连接至第一电源v1，第一开关q1的第三端接地；第一开关q1的第二端与第一电阻r1的连接点作为掉电检测电路1的输出端。
55.控制电路11在buck电路正常工作时控制第一开关q1的第二端与第一开关q1的第三端导通，且在buck电路掉电后控制第一开关q1的第二端与第一开关q1的第三端断开。
56.第一开关q1可以使用三极管，三极管的基极作为第一开关q1的第一端，三极管的集电极作为第一开关q1的第二端，三极管的发射极作为第一开关q1的第三端。第一电阻r1为保护电阻，起保护作用。
57.通过掉电检测电路1的上述结构，buck电路正常运行时，buck电路的输入端通过控制电路11给第一开关q1的第一端提供稳定电平，第一开关q1导通，第一电阻r1下端接地，即c点电势为0，从而采样电路2不工作，进而放电电路3也不工作；如果buck电路掉电，buck电路的输入电压下降，第一开关q1会断开，c点电位变高，采样电路2开始工作。本实施方式通过控制电路11和第一开关q1实现buck电路是否掉电的检测并基于掉电情况启动采样电路2以进行后续放电操作，结构简单，检测可靠，成本低。
58.优选的，第一电源v1可以使用buck电路的输出电压，即，第一开关q1的第二端通过第一电阻r1连接至buck电路的输出端，由此可以进一步简化电路结构。
59.如图4所示，控制电路11可以包括：第一电容c1、第二电阻r2、第三电阻r3和第一单向导通元件d1。第一电容c1的第一端(即a点)连接至buck电路的输入端，第一电容c1的第二端(即b点)连接至第一开关q1的第一端；第二电阻r2的第一端连接至第二电源v2，第二电阻r2的第二端连接至第一单向导通元件的正端；第三电阻r3的第一端连接至第一单向导通元件d1的负端，第三电阻r3的第二端接地；第一单向导通元件d1的负端还连接至第一电容c1的第二端。
60.其中，第一电容c1是具有降压作用的自举电容，第二电阻r2和第三电阻r3是分压电阻，第一单向导通元件d1用于防止第一电容c1电流倒流，具体可以使用二极管，例如使用肖特基二极管。通过第二电源v2、第二电阻r2及第三电阻r3，能够保证第一电容c1的第二端(即b点)有稳定电平，从而保证在buck电路正常运行时第一开关q1是导通的。
61.通过上述控制电路11的具体结构，buck电路正常运行时，第一电容c1两端电压稳定，第一开关q1导通。如果buck电路掉电，buck电路的输入电压下降，在buck电路的输入电压未下降至buck电路的uvlo电压之前，buck电路正常工作。由于第一电容c1两端电势不能
突变，所以当第一电容c1的第一端(即a点)电压随buck电路的输入电压下降时，其第二端(即b点)电势就会相对降低，第一开关q1的第一端变为低电平，第一开关q1不导通。本实施方式结构简单，易于实现。
62.优选的，第二电源v2可以使用buck电路的输出电压，即，第二电阻r2的第一端连接至buck电路的输出端，由此可以进一步简化电路结构。
63.如图5所示，采样电路2包括：第二开关q2、第四电阻r4和第五电阻r5。第二开关q2的第一端连接至掉电检测电路1的输出端，第二开关q2的第二端连接至buck电路的输入端，第二开关q2的第三端依次通过相串联的第四电阻r4和第五电阻r5接地；第四电阻r4与第五电阻r5的连接点作为采样电路2的输出端。
64.第二开关q2的第二端与第二开关q2的第三端在buck电路正常工作时断开，且在buck电路掉电后随着buck电路的输入电压下降而导通。
65.第二开关q2可以使用三极管，三极管的基极作为第二开关q2的第一端，三极管的集电极作为第二开关q2的第二端，三极管的发射极作为第二开关q2的第三端。第四电阻r4和第五电阻r5为采样电阻。
66.本实施方式通过上述结构，能够保证采样电路2在buck电路掉电后启动，不影响前端和后端负载正常使用，且通过对buck电路输入电压进行采样能够确定掉电程度以控制放电电路3的启动时机，结构简单，易于实现。
67.如图6所示，放电电路3包括：第三开关q3和耗电元件p。第三开关q3的第一端连接至采样电路2的输出端(即d点)，第三开关q3的第二端(即e点)连接至buck电路的输出端，第三开关q3的第三端通过耗电元件p接地。当第三开关q3的第二端的电压大于第三开关q3的第一端的电压时，buck电路的输入电压依次经采样电路2中的第二开关q2、第四电阻r4、第三开关q3流向耗电元件p进行放电。
68.第三开关q3可以使用场效应管或者电压比较器。当使用场效应管时，具体使用nmos，nmos的源极作为第三开关q3的第一端，nmos的栅极作为第三开关q3的第二端，nmos的漏极作为第三开关q3的第三端。当使用电压比较器时，电压比较器的反相输入端作为第三开关q3的第一端，电压比较器的同相输入端作为第三开关q3的第二端，电压比较器的输出端作为第三开关q3的第三端。当然第三开关q3也可以使用其他通过电压比较来实现开关功能的元器件或电路来实现。
69.耗电元件p可以是电阻或者蜂鸣器等，蜂鸣器持续鸣叫一段时间也可以起到放电作用。
70.当buck电路的输入电压降低至欠压锁定电压时，第一开关q1不导通，第二开关q2导通，采样电路继续工作，v
in
等于uvlo电压。d点电位略低于e点电位，第三开关q3导通，v
in
通过q2、r4和q3流向耗电元件p进行放电，此时v
in
持续被消耗降低，也即前端电解电容中的电量被大量消耗。
71.本实施方式基于电压比较来实现在buck电路掉电且buck电路的输入电压降低至欠压锁定电压时启动放电电路，并通过采样电路和放电电路的配合对buck电路的输入电压进行自动放电，有利于掉电后buck电路前端电解电容的快速放电。
72.优选的，如图7所示，放电电路3还可以包括：第二电容c2和第二单向导通元件d2。第二电容c2的第一端连接至第三开关q3的第二端，第二电容c2的第二端接地；第二电容c2
的第一端还连接至第二单向导通元件d2的负端，第二单向导通元件d2的正端连接至buck电路的输出端。
73.其中，第二电容c2是储能电容；第二单向导通元件d2用于防止第二电容c2电流流向后端负载，具体可以使用二极管。
74.本实施方式通过第二电容c2和第二单向导通元件d2，即使掉电后v
out
降为0，c2也可持续放电一段时间，使e点电位仍能保持大于d点电位，进而第三开关q3持续导通，保证放电电路3继续工作一段时间，进行较为充分的放电，避免了v
in
下降至buck电路的关断电压后可能在电解电容的作用下继续上升导致buck电路重新启动的情况。
75.本发明实施例还提供一种电子设备，包括：上述实施例所述的放电装置。
76.下面结合一个具体实施例对上述放电装置进行说明，然而值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本技术，并不构成对本技术的不当限定。与上述实施例相同或相应的术语解释，本实施例不再赘述。
77.如图8所示，为放电装置的一个具体电路示意图，放电装置包括：掉电检测电路1、采样电路2和放电电路3。第一电容c1是具备降压作用的自举电容，第一电阻r1是保护电阻，第二电阻r2和第三电阻r3是分压电阻，第一二极管d1用于防止c1电流倒流。第一三极管q1和第二三极管q2起开关作用，第四电阻r4和第五电阻r5是采样电阻。第六电阻r6是放电电阻，作为耗电元件。nmos作为第三开关。第二电容c2是储能电容，第二二极管d2用于防止c2的电流流向后端负载。
78.参考图8，放电装置的工作原理和工作过程如下：
79.经过前端大电解电容21储能和整流后得前端电压v
in
输入buck电路10中，buck电路10降压后立即输出v
out
。电路正常运行时，输出电压v
out
经r2、r3分压后给q1一个稳定的电平，c1两端电压稳定，q1导通，使r1下端接地，即c点电势为0，q2关断，采样电路2和放电电路3关断。
80.当关闭电源，也即整个电路的输入断开时，v
in
开始下降，在未下降至buck电路的uvlo电压之前，buck电路正常工作，v
out
此时还在正常输出，负载正常工作。由于自举电容c1两端电势不能突变，所以当c1的a端电压随v
in
下降时，其b端电势就会相对降低，q1的基极变为低电平，q1不导通，c点电位变高，q2导通，采样电路2开始工作。nmos的导通条件是vg＞vs，vg表示栅极电压，vs表示源极电压，设定当v
in
下降至uvlo电压时，d点电压(即vs)略小于e点电压(即vg，vg＝v
out-vd，vd表示d2导通压降)。而此时v
in
还未下降至uvlo电压，因此d点电压大于e点电压，nmos不导通，从而放电电路3不工作。
81.当v
in
下降至uvlo电压时，此时buck电路将v
in
锁定在uvlo电压，前端电解电容继续放电。buck电路不再转换电压，仅保持锁定状态，负载不工作，之后v
out
会逐渐降为0。当v
in
下降至uvlo电压时，q1基极仍为低电平，q1不导通，c点也即q2基极为高电平，q2导通，采样电路2继续工作，v
in
等于uvlo电压，d点电压小于e点电压，nmos导通，放电电路3开始工作。
82.即使v
out
电压降为0，e点由于有电容c2放电和二极管d2防倒流作用，e点电位仍能保持一段时间的v
out-vd，此时d点电位略低于e点电位，nmos导通，v
in
通过q2、r4和nmos流向电阻r6进行程度较大的放电。此时v
in
持续被消耗降低，也即前端电解电容中的电量被大量消耗。
[0083]vin
持续被消耗会下降至buck电路的关断电压，此时buck电路彻底不工作。由于此
时q2和nmos仍然导通，可以再保持c2持续放电一段时间，使vg＞vs，放电电路3也继续工作一段时间，这样放电较为充分，避免了v
in
下降至buck电路的关断电压后可能在电解电容的作用下继续上升导致buck电路重新启动的情况，保证v
in
不可能再使buck电路启动。
[0084]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种放电装置，应用于buck电路，所述buck电路的输入端连接有电解电容，其特征在于，所述放电装置包括：掉电检测电路，连接至所述buck电路的输入端，用于检测所述buck电路是否掉电；采样电路，连接至所述buck电路的输入端及所述掉电检测电路的输出端，用于在所述buck电路掉电后启动；放电电路，连接至所述采样电路的输出端及所述buck电路的输出端，用于在所述buck电路的输入电压降低至欠压锁定电压时启动，配合所述采样电路对所述buck电路的输入电压进行放电。2.根据权利要求1所述的放电装置，其特征在于，所述掉电检测电路包括：控制电路和第一开关；所述控制电路的第一端连接至所述buck电路的输入端，所述控制电路的第二端连接至所述第一开关的第一端；所述第一开关的第二端通过第一电阻连接至第一电源，所述第一开关的第三端接地；所述第一开关的第二端与所述第一电阻的连接点作为所述掉电检测电路的输出端；所述控制电路在所述buck电路正常工作时控制所述第一开关的第二端与所述第一开关的第三端导通，且在所述buck电路掉电后控制所述第一开关的第二端与所述第一开关的第三端断开。3.根据权利要求2所述的放电装置，其特征在于，所述控制电路包括：第一电容、第二电阻、第三电阻和第一单向导通元件；所述第一电容的第一端连接至所述buck电路的输入端，所述第一电容的第二端连接至所述第一开关的第一端；所述第二电阻的第一端连接至第二电源，所述第二电阻的第二端连接至所述第一单向导通元件的正端；所述第三电阻的第一端连接至所述第一单向导通元件的负端，所述第三电阻的第二端接地；所述第一单向导通元件的负端还连接至所述第一电容的第二端。4.根据权利要求1所述的放电装置，其特征在于，所述采样电路包括：第二开关、第四电阻和第五电阻；所述第二开关的第一端连接至所述掉电检测电路的输出端，所述第二开关的第二端连接至所述buck电路的输入端，所述第二开关的第三端依次通过相串联的第四电阻和第五电阻接地；所述第四电阻与所述第五电阻的连接点作为所述采样电路的输出端；所述第二开关的第二端与所述第二开关的第三端在所述buck电路正常工作时断开，且在所述buck电路掉电后随着所述buck电路的输入电压下降而导通。5.根据权利要求1所述的放电装置，其特征在于，所述放电电路包括：第三开关和耗电元件；所述第三开关的第一端连接至所述采样电路的输出端，所述第三开关的第二端连接至所述buck电路的输出端，所述第三开关的第三端通过所述耗电元件接地；当所述第三开关的第二端的电压大于所述第三开关的第一端的电压时，所述buck电路
的输入电压依次经所述采样电路中的第二开关、第四电阻、所述第三开关流向所述耗电元件进行放电。6.根据权利要求5所述的放电装置，其特征在于，所述放电电路还包括：第二电容和第二单向导通元件；所述第二电容的第一端连接至所述第三开关的第二端，所述第二电容的第二端接地；所述第二电容的第一端还连接至所述第二单向导通元件的负端，所述第二单向导通元件的正端连接至所述buck电路的输出端。7.根据权利要求5所述的放电装置，其特征在于，所述第三开关是场效应管或者电压比较器。8.根据权利要求2所述的放电装置，其特征在于，所述第一电源是所述buck电路的输出电压。9.根据权利要求3所述的放电装置，其特征在于，所述第二电源是所述buck电路的输出电压。10.一种电子设备，其特征在于，包括：权利要求1至9中任一项所述的放电装置。

技术总结
本发明公开一种放电装置及电子设备。该放电装置应用于BUCK电路，BUCK电路输入端连接电解电容，放电装置包括：掉电检测电路，连接至BUCK电路输入端，用于检测BUCK电路是否掉电；采样电路，连接至BUCK电路输入端及掉电检测电路输出端，用于在BUCK电路掉电后启动；放电电路，连接至采样电路输出端及BUCK电路输出端，用于在BUCK电路输入电压降低至欠压锁定电压时启动，配合采样电路对BUCK电路输入电压进行放电。本发明能检测BUCK电路前端掉电并快速释放前端电解电容储存的电量，防止BUCK电路掉电回升重新启动；采样电路和放电电路在BUCK电路上电及正常运行时不启动，不影响前端和后端负载正常使用。载正常使用。载正常使用。


技术研发人员：付南扬 李玉发 刘泉洲 梁董腾 冯清宇
受保护的技术使用者：珠海格力电器股份有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/24