CN101064428A - 突波电流控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种突波电流控制电路，主要是于一主要回路中以阻抗串接模式设置一第一控制单元和一第二控制单元，并且第一和第二控制单元均具有相互并联之一限流电阻和一受控开关；其中，第一控制单元的限流电阻用以防止于交流电源接通瞬间所产生之一突波电流，其受控开关则根据储能电容之电压而导通，以使电流跨过第一限流电阻，而第二控制单元的限流电阻则用以防止于交流电源之电平切换瞬间所产生之突波电流，其受控开关则根据交流电源而导通，以使电流跨过第二限流电阻。

Description

突波电流控制电路

技朮领域

本发明有关于一种电源控制电路，特别是有关于一种突波电流控制电路。

背景技朮

突波电流(inrush current)为电源供应架构中普遍存在的一个问题，其通常发生在电源初导通的瞬间，此时会产生过大之瞬间电流，因而造成噪声产生，甚至是造成电源元件或负载损毁。为能防止此突波电流的产生，于是发展出下列常规电路架构。

常规突波电流控制电路设置一限流电阻与输入电路串接，以将突波电流限制于一安全电平之内，然而串接之电阻值需相当大，因此于系统主体正常运作时常会浪费功率，且产生不必要之热量。

参照图1，其为另一常规突波电流控制电路，主要架构是以整流电路BR、储能电容C以及系统主体所构成，其中利用一负温度系数之热敏电阻RT设置于交流电源侧，以控制可乘产生之突波电流。其是利用热敏电阻RT于低温时电阻值较高，而高温时电阻值较低之特性，已于应用之电子装置刚开启或是交流电源输入的瞬间，因热敏电阻RT本身温度较低，而于交流电侧提供一较高之电阻值来抑制突波电流的产生；并且，于工作一段时间电阻值会因温度升高而降低，因而可进入正常的运作状态。但此架构仍有功率耗损大且于热开机状态无法发挥功效等问题存在。

参照图2，其为另一常规突波电流控制电路，主要是于交流电源侧设置一限流电阻R及一受控开关SW，以达到抑制突波的功能。于此，当电源导通初始，限流电阻R会进行初步的限流功能，此时储能电容C尚未开始充电，因此整个电流值相当高，故可能损及其它电源元件；接着，储能电容C充电完成，且电流亦降低，然而其值依然甚高，是故限流电阻R会持续放出大量的热；最后，致使诸如继电器(relay)之受控开关SW导通，以达到电流跨过(bypass)限流电阻R之效果，进而防止限流电阻R散热所导致整体效率降低的情形发生。然而，当继电器之特性持续位于导通状态时容易造成毁损。

参照图3，其为另一常规突波电流控制电路，主要是利用两受控开关SW1、SW2来控制可能产生之突波电流。由图中可知，两受控开关SW1、SW2设于整流电路BR和储能电容C之正端，并利用系统主体之高压端的电压信号来对受控开关SW1、SW2进行控制，因此使用之元件规格需能耐高压，以致使此架构具有电路复杂且元件成本高等问题。

另一种突波电流控制电路是利用一定时开关来控制可能产生之突波电流。其中，在交流电源启动后，此时由限流电阻提供限流的功能，当电源稳定后，即使电流跨过限流电阻。而在交流电源切断后，此时定时开关亦会关闭。通常在交流电源切断后，内部直流供电轨的电压下降，此时定时开关即会关闭。而此方式亦有同于采用热敏电阻之方法的问题，即定时开关需要一特定时间以回复到断路状态，因此当交流电源切断后不能立即连上，否则限流电阻一处于跨过状态，而无法达到抑制。

由上述可知，于突波电流控制电路的设计上仍有其可改善之空间。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种突波电流控制电路，由此解决先前技术所揭露之突波电流的问题。

因此，为达上述目的，本发明所揭露之突波电流控制电路，包括：一整流单元、一功率因素校正单元、一储能电容、一第一控制单元和一第二控制单元。

其中，整流单元和功率因素校正单元连结而形成此突波电流控制电路的主要回路，而储能电容设置于系统主体内，与功率因素校正单元连结。第一控制单元设置于整流单元和功率因素校正单元之间，而第二控制单元则与第一控制单元形成阻抗串接。也就是说，第二控制单元可以串接方式串联于此突波电流控制电路的任何部位，即此第二控制单元可设置于第一控制单元和功率因素校正单元之间、设置于功率因素校正单元和整流单元之负端之间、设置于交流电源之一侧、或者设置于整流单元之正端和第一控制单元之间。

于此，第一控制单元具有一第一限流电阻和一第一受控开关，而第二控制单元则具有一第二限流电阻和一第二受控开关。其中，第一和第二受控开关分别并接于第一和第二限流电阻。并且，此第一受控开关主要根据产生之直流电压和储能电容之电压而开关，而第二受控开关则根据交流电源的供给而开关。

于此，第一限流电阻用以防止于交流电源接通瞬间所产生之一突波电流，而第一受控开关则根据储能电容之电压而导通，进而使电流跨过第一限流电阻。第二限流电阻用以防止于交流电源之电平切换瞬间所产生之突波电流，而第二受控开关则根据交流电源而导通，进而使电流跨过第二限流电阻。

其中，当储能电容之电压稳定时，第一受控开关会自断路转为导通，而当交流电源切断时，第一受控开关则会自导通转为断路。再者，第二受控开关则于交流电源之电平切换一既定时间之后而切换开关状态；换句话说，当交流电源接通后达既定时间时，第二受控开关会自断路转为导通；当交流电源自高电平切换为低电平后达既定时间时，第二受控开关则自导通转为断路；当交流电源自低电平切换为高电平后达既定时间时，则第二受控开关则自断路转为导通；以及当交流电源切断后达既定时间时，第二受控开关则自导通转为断路。其中，此既定时间可根据整体系统设计而决定。

此外，根据本发明之突波电流控制电路，更包括：一交流电源侦测电路，连接于交流电源之输入端与第二控制单元之间，以根据交流电源控制第二受控开关的切换。

附图说明

图1为常规突波电流控制电路之概要结构图；

图2为另一常规突波电流控制电路之概要结构图；

图3为再另一常规突波电流控制电路之概要结构图；

图4为根据本发明第一实施例之突波电流控制电路之概要结构图；

图5为根据本发明第二实施例之突波电流控制电路之概要结构图；

图6为根据本发明第三实施例之突波电流控制电路之概要结构图；

图7为根据本发明第四实施例之突波电流控制电路之概要结构图；

图8为根据本发明第五实施例之突波电流控制电路之概要结构图；

图9为根据本发明实施例之突波电流控制电路之时序图；以及

图10为根据本发明第六实施例之突波电流控制电路之概要结构图。

具体实施方式

有关本发明的特征与实作，兹配合图式作最佳实施例详细说明如下。

参照图4，其为根据本发明一实施例之突波电流控制电路，包括有：一整流单元BR、一第一控制单元10、一第二控制单元20、一功率因素校正单元PFC以及一储能电容C。

其中，整流单元和功率因素校正单元连结而形成此突波电流控制电路的主要回路，并且系统主体内之储能电容则与功率因素校正单元形成并联。第一控制单元设置于整流单元和功率因素校正单元之间，而第二控制单元则与第一控制单元形成阻抗串接。也就是说，以阻抗来看，第一控制单元和第二控制单元电性串接于此突波电流控制电路的主要回路中。于此实施例中，如图4所示，第一控制单元10串接于整流单元BR之正端，而第二控制单元20则串接于第一控制单元10与功率因素校正单元PFC之间。然，此第二控制单元20亦串接于功率因素校正单元PFC与整流单元BR之负端之间(如图5所示)，亦或是串接于交流电源Vac侧(如图6、7所示)。

由于其作用大致上相同，因此以下仅以图4之电路架构来进行说明。

参照图8，此第一控制单元10具有一第一限流电阻R1和一第一受控开关SW1，而第二控制单元20则具有一第二限流电阻R2和一第二受控开关SW2。此第一和第二受控开关SW1、SW2可为一继电器开关、二极管、晶体管或金属氧化半导体场效晶体管(MOSFET)。而此第一和第二限流电阻可为一般电阻或为一热敏电阻。

于此，第一和第二受控开关SW1、SW2分别并接于第一和第二限流电阻R1、R2。其中，第一受控开关SW1主要根据产生之直流电压和储能电容C之电压而开关，而第二受控开关SW2则根据交流电源Vac的供给而开关。

当侦测到电源(即交流电源接通时)时，此时第一和第二受控开关SW1、SW2处于断路，而第一和第二限流电阻R1、R2可提供限流的功用，以限制流入系统主体内之储能电容C及系统主体的电流大小，以使储能电容C进行初步充电，进而避免突波电流的产生。当开启后一段时间，电源达稳定时，第一和第二受控开关SW1、SW2由断路转为导通，进而跨过第一和第二限流电阻R1、R2供给电流，以使系统主体进入一正常运作模式。

于此，由于第二受控开关SW2则根据交流电源Vac的供给而控制。因此当交流电源达低电平的状态时，第二受控开关SW2会跟着自导通转为断路，以避免交流电源于达下一周期之高电平所产生之突波电流。换句话说，第二受控开关SW2会根据交流电源而进行切换，也就是说，当交流电源启动、切断、高低电平切换时，第二受控开关SW2会跟着切换断路或导通的状态。

如图9所示，其为根据本发明一实施例之突波电流控制电路之时序图，于图中，最上层之Vac为交流电源的时序，第二层之Vcc为第一和第二受控开关之直流电源的时序，第三层为系统主体的时序，第四、五层分别是第一和第二受控开关SW1、SW2的时序，最下层之C为储能电容的时序。由此图可知，当交流电源Vac刚启动时，第一受控开关SW1为断路的状态，此时储能电容C开始充电。当启动后达稳定时，第一受控开关SW1由断路转为导通，因此可使系统主体进入一正常运作模式。于交流电源Vac切断时，第一受控开关SW1则跟着转为断路的状态。而第二受控开关SW2则是交流电源Vac启动后达稳定时，自断路转为导通，并且于交流电源Vac自高电平切换为低电平(或自低电平切换为高电平)达一既定时间后，自导通转为断路(或自断路转为导通)。而且于交流电源Vac切断一既定时间后时，第二受控开关SW2则会自导通转为断路的状态。其中，此既定时间可根据整体系统设计而决定。

于此，第二受控开关SW2可通过一交流电源侦测电路30来进行控制，如图10所示。于此，此交流电源侦测电路30主要包括一交流电源侦测器32，其分别通过一组串接之电阻和二极管而连接交流电源的正负两端，以侦测交流电源的变化，并根据侦测结果而控制第二受控开关SW2的切换。本质上，这些配置方法仅是本发明的实施例，然其它不脱离本发明之精神和范围的各种相似变体均应属于本发明之专利保护范围内。

Claims (19)

1.一种突波电流控制电路，包括：

一整流单元，用以对一交流电源进行整流；

一功率因素校正单元，连接该整流单元之正端和负端；

一储能电容，连接该功率因素校正单元和该整流单元之负端；

一第一控制单元，设置于该整流单元和该功率因素校正单元之间，包括：

一第一限流电阻，用以防止于该交流电源接通瞬间所产生之一突波电流；及

一第一受控开关，并连该第一限流电阻，以根据该储能电容之电压而导通，进而使电流跨过该第一限流电阻；及

一第二控制单元，与该第一控制单元形成阻抗串接，包括：

一第二限流电阻，用以防止于该交流电源之电平切换瞬间所产生之该突波电流；及

一第二受控开关，并连该第二限流电阻，以根据该交流电源而导通，进而使电流跨过该第二限流电阻。

2.如权利要求1所述之突波电流控制电路，其特征是所述第二受控开关于该交流电源之电平切换一既定时间之后而切换开关状态。

3.如权利要求2所述之突波电流控制电路，其特征是所述第二受控开关于该交流电源接通后达该既定时间时，而自断路转为导通。

4.如权利要求2所述之突波电流控制电路，其特征是所述第二受控开关于该交流电源自一高电平切换为一低电平后达该既定时间时，而自导通转为断路。

5.如权利要求2所述之突波电流控制电路，其特征是所述第二受控开关于该交流电源自一低电平切换为一高电平后达该既定时间时，而自断路转为导通。

6.如权利要求2所述之突波电流控制电路，其特征是所述第二受控开关于该交流电源切断后达该既定时间时，而自导通转为断路。

7.如权利要求1所述之突波电流控制电路，其特征是所述第一受控开关于该储能电容之电压稳定时而自断路转为导通。

8.如权利要求1所述之突波电流控制电路，其特征是所述第一受控开关于该交流电源切断时而自导通转为断路。

9.如权利要求1所述之突波电流控制电路，其特征是所述第二控制单元设置于该第一控制单元和该功率因素校正单元之间。

10.如权利要求1所述之突波电流控制电路，其特征是所述第二控制单元设置于该功率因素校正单元和该整流单元之负端之间。

11.如权利要求1所述之突波电流控制电路，其特征是所述第二控制单元设置于该交流电源之一侧。

12.如权利要求1所述之突波电流控制电路，其特征是所述第二控制单元设置于该整流单元之正端和该第一控制单元之间。

13.如权利要求1所述之突波电流控制电路，其特征是所述突波电流控制电路更包括：一交流电源侦测电路，连接于该交流电源之输入端与该第二控制单元之间，以根据该交流电源控制该第二受控开关的切换。

14.如权利要求1所述之突波电流控制电路，其特征是所述第一限流电阻为一电阻。

15.如权利要求14所述之突波电流控制电路，其特征是所述电阻为一热敏电阻。

16.如权利要求1所述之突波电流控制电路，其特征是所述第二限流电阻为一电阻。

17.如权利要求16所述之突波电流控制电路，其特征是所述电阻为一热敏电阻。

18.如权利要求1所述之突波电流控制电路，其特征是所述第一受控开关选自继电器开关、二极管晶体管或金属氧化半导体场效晶体管之群组组合。

19.如权利要求1所述之突波电流控制电路，其特征是所述第二受控开关选自继电器开关、二极管、晶体管或金属氧化半导体场效晶体管之群组组合。

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