CN101534005B - 一种上电冲击电流的抑制电路 - Google Patents
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Abstract
一种上电冲击电流的抑制电路，它涉及一种能够有效抑制上电冲击电流的电路。本发明解决了带有大输入电容的电路在上电瞬间电流回路中会出现上电冲击电流的问题。一种上电冲击电流的抑制电路，它的可控硅S1的阴极与第二限流热敏电阻R2的一端连接，第二限流电路与第一限流电阻R1并联连接，所述控制模块的控制信号输出端与可控硅的控制端连接。本发明可以广泛的用于开关电源中。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够有效抑制上电冲击电流的电路。
背景技术
带有大的输入电容的电路模块，比如开关电源中的电磁兼容环节的X电容、Y电容和整流滤波环节的电解电容或者功率因数校正环节的输出电解电容等。在上电瞬间，由于这些电容需要较大的充电电流，从而在电流流经回路中也会产生非常大的冲击电流，如果不加抑制，轻者可能会造成保险烧断、跳闸、回路中器件损坏，严重者还会造成电网中器件误动作或需要多次上电。另外，较大的冲击电流也会对电网造成污染，对于电网中其它设备造成影响或损坏。现有的上电冲击电流的抑制电路的抑制效果不好。
发明内容
本发明是为了解决带有大输入电容的电路在上电瞬间电流回路中会出现上电冲击电流的问题，从而提供一种上电冲击电流的抑制电路。
一种上电冲击电流的抑制电路，它包括第一限流电阻R1、第二限流电路和控制模块，所述第二限流电路包括可控硅S1和第二限流热敏电阻R2，所述可控硅S1的阴极与第二限流热敏电阻R2的一端连接，所述第二限流电路与第一限流电阻R1并联连接，所述控制模块的控制信号输出端与可控硅S1的控制端连接。
有益效果：本发明的电路使用第一限流电阻R1对输出电容充电，当输出电容充电至其额定电压的1/4～1/3时，改由第二限流电路对输出电容继续充电，使开关变换电路平滑启动，实现对上电瞬间电流回路中会出现的上电冲击电流的抑制；并且对后级电路正常工作引起的二次冲击电流也可以进行有效地抑制。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明具体实施方式三的结构示意图；图3是本发明具体实施方式四的电路结构示意图。图4是本发明具体实施方式五和具体实施方式七的结构示意图；图5是本发明具体实施方式八的电路结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本具体实施方式，一种上电冲击电流的抑制电路，它包括第一限流电阻R1、第二限流电路2和控制模块4，所述第二限流电路2包括可控硅S1和第二限流热敏电阻R2，所述可控硅S1的阴极与第二限流热敏电阻R2的一端连接，所述第二限流电路2与第一限流电阻R1并联连接，所述控制模块4的控制信号输出端与可控硅S1的控制端连接。
本发明的第一限流电阻R1用于实现输入电流缓慢上升；第二限流电路2用于实现变换器11工作时的输入电流抑制及平滑启动；控制模块4用于实现第二限流电路2的触发。
具体实施方式二：本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种上电冲击电流的抑制电路的区别在于，可控硅S1为单向可控硅。
本具体实施方式中电源电压为直流电压。
具体实施方式三：结合图2说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式二所述的一种上电冲击电流的抑制电路的区别在于，控制模块4包括可控硅驱动电路42和第一定时器T1，所述可控硅驱动电路42的可控硅控制信号输出端与可控硅S1的控制端连接，第一定时器T1的控制信号输出端与可控硅驱动电路42的控制信号输入端连接。所述可控硅驱动电路42的电源输入端与可控硅S1的阳极连接。所述抑制电路经滤波器10对输出电容C2充电，充电完成后通过变换器11输出。
工作原理：本发明的电路利用第一限流电阻R1，其功能是在上电瞬间，限制各电容的最大充电电流，抑制上电瞬间的电流冲击，此时线路中各个电容的电压为0V或极低值阶段，这一阶段，整个电路的工作相当于输入电压通过第一限流电阻R1给输出电容充电。这一阶段结束时，输出电容C2已充电到其额定电压的1/4～1/3；此时触发第二限流电路2，第二限流电路2用于抑制由于第一限流电阻R1与第二限流电路2的切换而引起的二次电流冲击，并保证后级开关变换器正常工作。第二限流电路2触发后，可控硅S1导通，第二限流热敏电阻R2和第一限流电阻R1并联，此时第一限流电阻R1和第二限流热敏电阻R2的总阻值小于第二限流热敏电阻R2的阻值，回路允许的最大电流将得到大幅度提高，系统后级的变换电路(如反激变换器、功率因数校正电路等)开始正常工作；但此时充电电流依然受到热敏电阻R2的限制，随着电流流过第二限流热敏电阻R2，第二限流热敏电阻R2的阻值会随温度升高而减小，最终第二限流电阻R2阻值降低到最小值，第二限流电阻R2的阻值会降低至毫欧级，在冲击电流抑制结束时，可以忽略限流电阻的存在，后级的变换器11实现正常工作。
本发明的电路可以由输入/输出电压、后级电路的输出电容容值的大小，分别确定第一限流电阻R1和第二限流电路2的工作时间。可控硅驱动电路42给出可控硅2的启动信号，保证后级变换器11的无冲击启动。
本发明的第一限流电阻R1的阻值的选择条件：一是充电速率与第一限流电阻R1的阻值相当，太小起不到限流的作用，太大则充电过慢；二是允许的最大耗散功率与第一限流电阻R1的阻值相当，电阻值要与电容值、输入电压和工作时间等相匹配。可以根据具体的电路进行选择，保证在第一限流电阻R1在工作期间其功耗不超过额定值；第二限流热敏电阻R2选择NTC型热敏电阻。
具体实施方式四：结合图3说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式二所述的一种上电冲击电流的抑制电路的区别在于，控制模块4包括单片机U1、光电耦合器OP1、第五电阻R5、第六电阻R6和第九电阻R9，所述光电耦合器OP1的控制信号输出端与第五电阻R5的一端连接，所述第五电阻R5的另一端与可控硅S1的控制端和第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端与可控硅(S1)的阴极连接，单片机(U1)的控制信号输出端与第九电阻(R9)的一端连接，所述第九电阻(R9)的另一端与光电耦合器(OP1)的控制信号输入端连接。
在稳定直流输入的应用场合，单片机U1接收第一定时器T1的控制信号后通过I/O口驱动光电耦合器OP1来触发可控硅S1，可控硅S1被触发之后可以维持导通，不再需要控制端的触发信号。
具体实施方式五：结合图4说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种上电冲击电流的抑制电路的区别在于，它还包括开关延时电路，所述开关延时电路包括继电器S3、继电器驱动电路3和第二定时器T2，第二定时器T2的控制信号输出端与继电器驱动电路3的控制信号输入端连接，所述继电器驱动电路3的驱动信号输出端与继电器S3的驱动信号输入端连接，所述继电器S3与第一限流电阻R1并联。
本具体实施方式中电源电压为交流电压。
具体实施方式六：本具体实施方式与具体实施方式五所述的一种上电冲击电流的抑制电路的区别在于，可控硅S1为双向可控硅。
具体实施方式七：结合图4说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式六所述的一种上电冲击电流的抑制电路的区别在于，控制模块4包括零电压检测模块41、可控硅驱动电路42、第一定时器T1，所述零电压检测模块41检测可控硅S1第一正极的电压信号，所述零电压检测模块41的电压信号输出端与可控硅驱动电路42的电压信号输入端连接，所述可控硅驱动电路42的可控硅控制信号输出端与可控硅S1的控制端连接，第一定时器T1的控制信号输出端与可控硅驱动电路42的控制信号输入端连接。它还包括辅助电源43，所述辅助电源43分别与可控硅驱动电路42的辅助电源输入端和继电器驱动电路3的电源输入端连接。
具体实施方式八：结合图5说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种上电冲击电流的抑制电路的区别在于，它还包括继电器S3和控制模块4，所述控制模块包括单片机U1、三极管S2、光电耦合器OP1、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9，所述光电耦合器OP1的控制信号输出端与可控硅S1的控制端和第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端与可控硅S1的第二阳极连接，单片机U1的第一控制信号输出端与第七电阻R7的一端连接，所述第七电阻R7的另一端与三极管S2的基极和第八电阻R8的一端连接，所述单片机U1的第二控制信号输出端与第九电阻R9的一端连接，所述第九电阻R9的另一端与光电耦合器OP1的控制信号输入端连接，所述三极管S2的发射极与第八电阻R8的另一端和电源地连接，所述三极管S2的集电极与继电器线圈S31的一端连接，所述继电器线圈S31的另一端与第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与电源正极连接，第五电阻R5的一端与可控硅S1的第一正极连接，所述第五电阻R5的另一端与光电耦合器的电压信号输入端连接；继电器S3与第一限流电阻R1并联。
本发明在交流输入场合，单片机U1接收第一定时器T1的控制信号后通过第一I/O输出高电平使光电耦合器OP1中的发光二极管导通，再通过光电耦合器OP1中的输入电压过零检测及触发电路实现过零触发，双向可控硅S1更大限度地减小冲击电流，在第一限流电阻R1和第二限流热敏电阻R2的工作期间，延时开关电路3处于开路状态，延时时间的长短充分考虑了前面两个阶段所需的时间，延时开关电路3闭合之前，第二限流热敏电阻R2已经达到可以忽略的状态，限流过程已经结束。当单片机U1接收第二定时器T2的控制信号后通过第二I/O口输出高电平，并通过电阻R7、电阻R8使三极管S2导通，电源电压VCC通过限流电阻R4、三极管S2给继电器线圈S31供电，继电器S3的常开触电闭合，整个上电冲击电流抑制电路工作过程结束，同时第二限流热敏电阻R2会冷却而恢复初始阻值。
单片机设定两段延迟时间，输入电压过零检测，以及输出相应的驱动信号，设定第一延迟时间目的是保证在此段时间内，通过第一限流电阻R1能够将容值较大的输出电容的电压充至此电容额定输出电压的1/4～1/3，第一延迟时间设定的长度保证容值较大的输出电容C2已充电到其额定电压的1/4～1/3。第二延迟时间的目的是保证在第二限流热敏电阻R2的阻值降低到毫欧级之后，再闭合延迟开关电路中的继电器S3，切除限流电路，以降低功耗，提高系统的可靠性。
第四电阻R4用于继电器线圈电流限制；第三电阻R3和电容C1用于继电器S1触点保护；第七电阻R7用于三极管S2的基极驱动；第八电阻R8为偏置电阻；第五电阻R5和第六电阻R6用于限制可控硅S1的门极电流和防止误触发的作用；第九电阻R9用于限制光电耦合器OP1中的发光二极管电流；线圈续流二极管D1用于继电器S3断开瞬间给继电器线圈S31提供续流通路。
本具体实施方式的第五电阻R5和第六电阻R6的典型阻值为330欧姆。
本具体实施方式中电源电压为交流电压。
Claims (8)
1.一种上电冲击电流的抑制电路，其特征是：它包括第一限流电阻(R1)、第二限流电路(2)和控制模块(4)，所述第二限流电路(2)包括可控硅(S1)和第二限流热敏电阻(R2)，所述可控硅(S1)的阴极与第二限流热敏电阻(R2)的一端连接，所述第二限流电路(2)与第一限流电阻(R1)并联连接，所述控制模块(4)的控制信号输出端与可控硅(S1)的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的一种上电冲击电流的抑制电路，其特征在于所述可控硅(S1)为单向可控硅。
3.根据权利要求2所述的一种上电冲击电流的抑制电路，其特征在于控制模块(4)包括可控硅驱动电路(42)和第一定时器(T1)，所述可控硅驱动电路(42)的可控硅控制信号输出端与可控硅(S1)的控制端连接，第一定时器(T1)的控制信号输出端与可控硅驱动电路(42)的控制信号输入端连接。
4.根据权利要求2所述的一种上电冲击电流的抑制电路，其特征在于控制模块(4)包括单片机(U1)、光电耦合器(OP1)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)和第九电阻(R9)，所述光电耦合器(OP1)的控制信号输出端与第五电阻(R5)的一端连接，所述第五电阻(R5)的另一端与可控硅(S1)的控制端和第六电阻(R6)的一端连接，所述第六电阻(R6)的另一端与可控硅(S1)的阴极连接，单片机(U1)的控制信号输出端与第九电阻(R9)的一端连接，所述第九电阻(R9)的另一端与光电耦合器(OP1)的控制信号输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种上电冲击电流的抑制电路，其特征在于它还包括开关延时电路，所述开关延时电路包括继电器(S3)、继电器驱动电路(3)和第二定时器(T2)，第二定时器(T2)的控制信号输出端与继电器驱动电路(3)的控制信号输入端连接，所述继电器驱动电路(3)的驱动信号输出端与继电器(S3)的驱动信号输入端连接，所述继电器(S3)与第一限流电阻(R1)并联。
6.根据权利要求5所述的一种上电冲击电流的抑制电路，其特征在于可控硅(S1)为双向可控硅。
7.根据权利要求6所述的一种上电冲击电流的抑制电路，其特征在于控制模块(4)包括零电压检测模块(41)、可控硅驱动电路(42)、第一定时器(T1)，所述零电压检测模块(41)检测可控硅(S1)第一正极的电压信号，所述零电压检测模块(41)的电压信号输出端与可控硅驱动电路(42)的电压信号输入端连接，所述可控硅驱动电路(42)的可控硅控制信号输出端与可控硅(S1)的控制端连接，第一定时器(T1)的控制信号输出端与可控硅驱动电路(42)的控制信号输入端连接。
8.根据权利要求1所述的一种上电冲击电流的抑制电路，其特征在于它还包括继电器(S3)，所述控制模块包括单片机(U1)、三极管(S2)、光电耦合器(OP1)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)和第九电阻(R9)，所述光电耦合器(OP1)的控制信号输出端与可控硅(S1)的控制端和第六电阻(R6)的一端连接，所述第六电阻(R6)的另一端与可控硅(S1)的第二阳极连接，单片机(U1)的第一控制信号输出端与第七电阻(R7)的一端连接，所述第七电阻(R7)的另一端与三极管(S2)的基极和第八电阻(R8)的一端连接，所述单片机(U1)的第二控制信号输出端与第九电阻(R9)的一端连接，所述第九电阻(R9)的另一端与光电耦合器(OP1)的控制信号输入端连接，所述三极管(S2)的发射极与第八电阻(R8)的另一端和电源地连接，所述三极管(S2)的集电极与继电器线圈(S31)的一端连接，所述继电器线圈(S31)的另一端与第四电阻(R4)的一端连接，所述第四电阻(R4)的另一端与电源正极连接，第五电阻(R5)的一端与可控硅(S1)的第一阳极连接，所述第五电阻(R5)的另一端与光电耦合器的电压信号输入端连接；继电器(S3)与第一限流电阻(R1)并联。
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