一种开关电源防浪涌低温低电压启动电路、装置及方法与流程

1.本发明涉及开关电源技术领域，更具体地说，涉及一种开关电源防浪涌低温低电压启动电路、装置及方法。


背景技术：

2.轨道交通行业车辆电力由动力机车受电弓从高压线取电，经过变压后给车载蓄电池充电然后提供电力给车载电子系统，车载系统的前端为开关电源向电子系统供电，供电电压一般为交流220v、直流110v、77v系统，例如：车辆乘客信息系统(pis)开关电源。但是轨道交通车辆系统工作寿命期内需要进入维修车间进行维护或维修，维修期间受电弓脱离高压线，依靠车辆内的蓄电池供电，因为各种原因蓄电池供电电压会降低，导致电源电压低于额定电压。行业要求开关电源带载启动的最低电压为直流77v(额定电压为110v时)，一般产品设计时常温低电压77v带载正常启动，在低温情况下(西北东北地区维修车间内温度较低)，会出现低温开关电源带载无法启动或者启动持续较长时间，影响维修人员对系统的工作状态的判断。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种开关电源防浪涌低温低电压启动电路，还提供了一种开关电源防浪涌低温低电压启动装置及一种开关电源防浪涌低温低电压启动方法。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.构造一种开关电源防浪涌低温低电压启动电路，其中，包括电源启动子电路和电源防浪涌与补偿子电路；所述电源启动电路包括相电连接的vin端和mos管；所述电源防浪涌与补偿子电路包括ntc器件、二极管和补偿电容；所述ntc器件与所述二极管并联组成并联电路，并联电路的一端与所述vin端电连接，并联电路的另一端与所述补偿电容的正极电连接；所述二极管的正极与所述补偿电容的正极电连接，所述二极管的负极与所述mos管的电流输入端电连接，所述补偿电容的负极接地。
6.本发明所述的开关电源防浪涌低温低电压启动电路，其中，所述电源启动子电路还包括位于所述mos管上游的变压器初级感应线圈，所述变压器初级感应线圈与所述mos管组成电流变化单元；所述二极管的负极与所述变压器初级感应线圈电连接。
7.本发明所述的开关电源防浪涌低温低电压启动电路，其中，所述mos管为n沟道mos管，且mos管的d极连接所述变压器初级感应线圈，mos管的s极接地。
8.一种开关电源防浪涌低温低电压启动装置，其中，所述装置上设置有如上述的开关电源防浪涌低温低电压启动电路。
9.一种开关电源防浪涌低温低电压启动方法，应用于如上述的开关电源防浪涌低温低电压启动电路，其中，包括以下步骤：
10.在低温条件下，电路中的ntc器件仅限制补偿电容的充电电流，在mos管导通前补
偿电容充满电；
11.在mos管导通后，vin端提供启动电流，同时因ntc器件的阻值较大，补偿电容的电流经二极管放电补偿mos管导通时导致的线路压降，保障低压低温下产品正常启动。
12.本发明的有益效果在于：电路中的ntc器件限制了补偿电容上电时瞬间浪涌冲击电流，在mos管导通前为补偿电容进行充电；在mos管导通后，vin端提供启动电流，同时因ntc器件的阻值较大，补偿电容的绝大部分电流经二极管放电补偿mos管导通时导致的线路压降，保障低压低温下产品正常启动；经检测，应用本技术的电路设计可以满足在低温(0
‑‑
40℃)条件下，低电压带载正常启动。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
14.图1是本发明较佳实施例的开关电源防浪涌低温低电压启动电路电路图；
15.图2是开关电源行业目前常见的防浪涌电路；
16.图3是本发明较佳实施例的开关电源防浪涌低温低电压启动方法流程图。
具体实施方式
17.为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
18.本发明较佳实施例的开关电源防浪涌低温低电压启动电路，如图1所示，包括电源启动子电路和电源防浪涌与补偿子电路；电源启动电路包括相电连接的vin端和mos管q1；电源防浪涌与补偿子电路包括ntc器件(图中所示为ntc)、二极管d1和补偿电容c1；ntc器件与二极管d1并联组成并联电路，并联电路的一端与vin端电连接，并联电路的另一端与补偿电容c1的正极电连接；二极管d1的正极与补偿电容c1的正极电连接，二极管d1的负极与mos管q1的电流输入端电连接，补偿电容c1的负极接地；
19.在低温条件下，电路中的ntc器件仅限制补偿电容c1的充电电流(电流方向图1中标识为i1)，在mos管q1导通前为补偿电容c1进行充电(充满为最佳状态)；在mos管q1导通后，vin端提供启动电流(电流方向图1中标识为i2)，同时因ntc器件的阻值较大，补偿电容c1的绝大部分电流经二极管d1放电补偿mos管q1导通时导致的线路压降(补偿电流方向图1中标识为i3)，从而达到保障低压低温下产品正常启动；
20.经检测，应用本技术的电路设计可以满足在低温(0
‑‑
40℃)条件下，低电压带载正常启动，能够符合绝大多数环境情况下的低电压带载启动需求；
21.需要说明的是，本技术的上述技术方案还可以应用于汽车等与车辆有关的领域，基于该种原理的类领域移动同样属于本技术保护范畴；
22.如图2所示，开关电源行业目前常见的防浪涌电路，图2中标识i1为电路上电瞬间的电流方向，图2中标识i2为q1导通时的电流方向(因q1导通需要时间，i1会远大于i2)，图2
中标识i3为电容补偿放电时的电流方向(o1导通时)。电路中ntc在常温下做为浪涌输入的限流电阻，选用合适的阻值，常温下可有效防止浪涌电流过大；
23.但在低温启动工作时，ntc特性决定其阻值通常是常温下阻值的几倍至几十倍(温度越低，阻值越大)，从而导致在ntc上的压降过大，使开关电源不能在低温低压下满载启动；
24.显然的，应用本技术的上述改进电路，电路结构极为简洁，电路易于获得，成本低，且能够有效的解决防浪涌低压低温带载启动的难题，使得产品具有极大的市场竞争力。
25.优选的，电源启动子电路还包括位于mos管q1上游的变压器初级感应线圈t1，变压器初级感应线圈t1与mos管q1组成电流变化单元；二极管d1的负极与变压器初级感应线圈t1电连接，变压器初级感应线圈的型号根据实际需要进行设置即可。
26.优选的，mos管q1为n沟道mos管，且mos管q1的d极连接变压器初级感应线圈，mos管q1的s极接地，mos管q1的g极为输出端，mos管的型号根据实际需要进行设置即可。
27.一种开关电源防浪涌低温低电压启动装置，其中，装置上设置有如上述的开关电源防浪涌低温低电压启动电路。
28.一种开关电源防浪涌低温低电压启动方法，应用于如上述的开关电源防浪涌低温低电压启动电路，如图3所示，包括以下步骤：
29.s01：电路中的ntc器件限制了补偿电容上电时瞬间浪涌冲击电流，在mos管导通前为补偿电容进行充电；
30.s02：在mos管导通后，vin端提供启动电流，同时因ntc器件的阻值较大，补偿电容的电流经二极管放电补偿mos管导通时导致的线路压降，保障低压低温下产品正常启动；
31.经检测，应用本技术的电路设计可以满足在低温(-40℃)条件下，低电压带载正常启动，能够符合绝大多数环境情况下的低电压带载启动需求；同时，应用本技术的上述改进电路，电路结构极为简洁，电路易于获得，成本低，且能够有效的解决防浪涌低压低温带载启动的难题，使得产品具有极大的市场竞争力。
32.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。