一种具有过流保护功能的输入防浪涌缓启动电路的制作方法

1.本发明涉及过流保护技术领域，具体是一种具有过流保护功能的输入防浪涌缓启动电路。


背景技术：

2.目前，随着电力电子产品的大量应用，如通用开关电源、电脑以及家用电器等，大量应用高频开关电力电子技术。此类技术应用大多需要将使用的220v交流供电整流转换为300v左右的直流电，基本电路形式如图1所示。
3.由于整流后级大电容的存在，使得在电源前级控制开关闭合时，220v交流供电整流后的电压直接加在电容上，从而会引起很大的浪涌电流，瞬间电流值将高达100a以上。对220v交流输入供电线路产生极大的不良影响。
4.为解决浪涌电流过大的问题，通常采用如下方法：一，串联ntc热敏电阻限制浪涌电流。如图2，此方案是目前为止最简单的抑制输入浪涌电流的方法。因为ntc电阻器会随温度升高而降低。在开关电源启动时，ntc电阻器处于常温，有很高的电阻，可以有效地限制电流；而在电源启动之后，ntc电阻器会由于自身散热而迅速升温至约110度，电阻值则减少到室温时的约十五分之一，减少了开关电源正常工作时的功率损耗。
5.存在缺点：1.ntc电阻器的限流效果受环境温度影响较大：如果在低温（零下）启动时，电阻过大，充电电流过小，开关电源可能无法启动；如果在高温启动，电阻器的阻值过小，则可能达不到限制输入浪涌电流的效果。
6.2.限流效果在短暂的输入主电网中断（约几百毫秒数量级）时只能部分地达到。在这个短暂的中断期间，电解电容器已被放电，而ntc电阻器的温度仍很高，阻值很小，在需要电源马上重新启动时，ntc无法有效地实现限流作用。
7.3.在正常工作时，热敏电阻会产生很高的热量和温度，对电源效率以及安全性都带来一定的影响。且长时间高温工作，特性易变化，存在一定时间的使用寿命。
8.二、采用继电器和大功率电阻限制浪涌电流，如图3所示；使用该方案可避免防浪涌电路性能受环境温度影响，同时，由于继电器闭合后电阻很小，防浪涌电路工作损耗很低，对电源工作效率影响极小。
9.但其同样存在以下缺点：1.限流效果在短暂的输入主电网中断（约几百毫秒数量级内）时无法达到。在这个短暂的中断期间，电解电容器已被部分放电，而继电器仍处于闭合状态，此时电源输入重新启动时，本电路完全没有限流作用。
10.2.由于继电器为机电器件，存在机械机构和电气触点的寿命，以及动作速度慢的问题。可靠性和寿命小于半导体器件。


技术实现要素：

11.为了能以较简单的电路实现减少输入浪涌电流，又可避免通常电路方案带来的损耗大、输入电压突变时无法防止浪涌电流的问题，本发明提供一种具有过流保护功能的输入防浪涌缓启动电路。
12.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有过流保护功能的输入防浪涌缓启动电路，该具有过流保护功能的输入防浪涌缓启动电路包括过流检测控制电路、受控开关、整流模块和压差检测控制电路；所述整流模块，分别与受控开关和压差检测控制电路连接，用于完成ac-dc转换；所述受控开关，用于调节线路的电阻状态；所述过流检测控制电路，与受控开关连接，用于采集并检测线路中的电流信号；并且在线路中出现异常大电流时，控制受控开关进入半闭合电阻工作状态，通过增加线路阻抗抑制异常大电流；所述压差检测控制电路，与过流检测控制电路连接，用于检测输入电压和大电容电压差值。
13.作为本发明的进一步技术方案：所述整流模块是由四个整流二极管组成的整流器v5。
14.作为本发明的进一步技术方案：所述受控开关为mos管v1，mos管v1的漏极连接整流器v5的电压输出端。
15.作为本发明的进一步技术方案：所述过流检测控制电路包括电流互感器t1、电阻r4、二极管v4和电阻r5，电流互感器t1的一端连接电阻r4和二极管v4的阳极，二极管v4的阴极连接电阻r5，电阻r5的另一端连接12v电压，电流互感器t1的另一端连接电阻r4的另一端和mos管v1的栅极。
16.作为本发明的进一步技术方案：所述压差检测控制电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、二极管v2和三极管v3，电阻r1的一端连接整流器v5的电压输出端，电阻r1的另一端连接二极管v2的阴极和电阻r2，电阻r2的另一端连接电阻r3和三极管v3的基极，三极管v3的发射极连接mos管v1的源极、电容c1、电阻r3的另一端、二极管v2的阳极、输出端bus 和电阻r7，电容c1的另一端连接三极管v3的集电极、电阻r6、电阻r7的另一端和mos管v1的栅极，电阻r6的另一端连接12v电压，电流互感器t1的感应线圈缠绕在mos管v1的源极与输出端bus 之间的线路上。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.通过使用半导体器件受控开关，实现电源正常工作的低导通损耗，受控开关具有快的开关速度，以及长寿命的优点。
18.2.通过使用压差检测控制电路，实现了对电源电容充电状态的检测，实现了对闭合受控开关时机的自适应控制，避免过早闭合受控开关造成仍出现浪涌电流，以及过晚闭合受控开关造成缓启动充电时间过长，表现出电源整机启动慢的问题。
19.3.通过使用过流检测控制电路，实现了常规防浪涌电路在短暂的输入主电网中断时无法完成防浪涌功能的问题。可确保在输入异常状态下保持电路具有防浪涌功能的能力。
附图说明
20.图1为现有技术1的电路图。
21.图2为现有技术2的电路图。
22.图3为现有技术3的电路图。
23.图4为本发明的电路图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例1：请参照图4,一种具有过流保护功能的输入防浪涌缓启动电路，包括过流检测控制电路、受控开关、整流模块和压差检测控制电路；整流模块，分别与受控开关和压差检测控制电路连接，用于完成ac-dc转换；受控开关用于调节线路的电阻状态；过流检测控制电路，与受控开关连接，用于采集并检测线路中的电流信号；并且在线路中出现异常大电流时，控制受控开关进入半闭合电阻工作状态，通过增加线路阻抗抑制异常大电流；压差检测控制电路与过流检测控制电路连接，用于检测输入电压和大电容电压差值。
26.其中，受控开关，具备3种工作状态，1.闭合状态，具有低导通电阻，2.断开状态，不导通，3.半闭合电阻工作状态，具有一定的导通电阻。过流检测控制电路可对线路的电流进行检测，当检测到线路中出现异常大电流时，控制受控开关进入半闭合电阻工作状态，通过增加线路阻抗抑制异常大电流。
27.本设计通过设置三状态受控开关和相应的检测控制电路实现了抑制输入浪涌电流，又可避免通常电路方案带来的损耗大、输入电压突变时无法防止浪涌电流的问题。
28.实施例2，在实施例1的基础上，整流模块是由四个整流二极管组成的整流器v5，受控开关为mos管v1，mos管v1的漏极连接整流器v5的电压输出端。过流检测控制电路包括电流互感器t1、电阻r4、二极管v4和电阻r5，电流互感器t1的一端连接电阻r4和二极管v4的阳极，二极管v4的阴极连接电阻r5，电阻r5的另一端连接12v电压，电流互感器t1的另一端连接电阻r4的另一端和mos管v1的栅极。压差检测控制电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、二极管v2和三极管v3，电阻r1的一端连接整流器v5的电压输出端，电阻r1的另一端连接二极管v2的阴极和电阻r2，电阻r2的另一端连接电阻r3和三极管v3的基极，三极管v3的发射极连接mos管v1的源极、电容c1、电阻r3的另一端、二极管v2的阳极、电容c2、输出端bus 和电阻r7，电容c1的另一端连接三极管v3的集电极、电阻r6、电阻r7的另一端和mos管v1的栅极，电阻r6的另一端连接12v电压，电容c2的另一端接地，电流互感器t1的感应线圈缠绕在mos管v1的源极与输出端bus 之间的线路上，三极管v3为npn三极管。mos管v1为pmos管。
29.工作原理如下：在电源前级输入供电初期，mos管v1的栅极的驱动电压由于三极管v3导通而被短路到0v，使得mos管v1截止，不导通。此时，前级供电通过防浪涌充电电阻r1，以及电阻r2、电阻r3和二极管v2以小电流为后级的大电容c2充电。
30.随着大电容电压充电缓慢上升，输入供电电压与大电容的电压差值逐渐减小，即电阻r1、电阻r2、电阻r3串联回路总电压在逐渐下降，进一步的，电阻r3上电压下降，当电阻r3上电压降至小于0.7v时，三极管v3截止，12v 电源通过电阻r6给电容c1充电，mos管v1的控制级获得驱动电压开始导通，此时，前级供电通过mos管v1为后级电容c2供电，由于mos管v1导通电阻很小，具有很低的导通损耗。
31.在电源正常工作时，如出现输入主电网短暂中断，电容c2上的电压会因后级负载工作而快速下落，此时如输入主电网恢复，则由于输入电压和电容c2上电压有较大差值，将通过mos管v1产生较大的浪涌电流。本发明设置了过流检测控制电路，由电流互感器t1，电阻r4，电阻r5，二极管v4构成。电流互感器t1的线圈串联在mos管v1供电回路中，当由于输入主电网短暂中断造成mos管v1回路上出现大浪涌电流时，通过电流互感器t1电流互感器的电磁感应，在电流互感器t1输出线圈上会产生一个较大电压，本发明利用此电压将mos管v1控制级的驱动电压通过二极管v4、电阻r5串联回路迅速释放回f12v 电源，使mos管v1控制级驱动电压下降至mos管v1导通需要的电压以下，mos管v1进入一种半闭合电阻工作状态，通过此时mos管v1的导通电阻抑制异常大电流，将浪涌电流限制在一定范围内。浪涌限制值由电流互感器t1的匝比，以及电阻r4和电阻r5的阻值确定。
32.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
33.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。