CN102857083A - 一种适用于pfc变换器的输入浪涌电流抑制电路 - Google Patents

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Abstract

一种适用于PFC变换器的输入浪涌电流抑制电路,包括全控器件及二级自举升压驱动电路和电流采样限制电路,全控器件MOS管的漏极与PFC变换器的输出二极管的阴极相连,MOS管的源极与PFC变换器的输出滤波电容的正极相连,二级自举升压驱动电路的一端与PFC变换器的场效应开关管的漏极相接,二级自举升压驱动电路的另一端接全控器件MOS管的栅极,全控器件MOS管的栅极接驱动电容,驱动电容的另一端接地,电流采样限制电路的一端接全控器件MOS管的栅极,电流采样限制电路的另一端接输出滤波电容的正极。使得变换器启动时具有高输入阻抗,有效抑制启动时产生的浪涌电流冲击,稳态工作时具有持续的过电流保护能力。

Description

—种适用于PFC变换器的输入浪涌电流抑制电路
技术领域
[0001] 本发明涉及ー种电カ电子变换领域,特别是ー种适用于PFC变换器的输入浪涌电流抑制电路。
背景技术
[0002] 浪涌电流是变换器接通瞬间,流入变换器的峰值电流,其产生的时间非常短,大概在毫妙级,但幅值一般为正常值的数倍甚至数十倍以上。一方面,过大的浪涌电流超过变换器的承受能力,会造成半导体性能衰减、设备故障和寿命缩短,导致生产カ下降;另ー方面,浪涌电流会恶化源的供电质量,产生严重的电磁干扰和欠压浪涌,影响与供电源相连的其
他设备。
[0003] 现有的输入浪涌电流抑制方法一般有两种:
一种是采用无源器件(负温度系数热敏电阻器),利用启动时的冷态高阻抗抑制浪涌电流;但该方案在高温环境、重复启动等状态下无法发挥良好的抑制效果,且功耗大,适用于小功率的变换器电路。
[0004] 另ー种是采用半控器件(可控硅)+抑制电阻,启动时依靠电阻抑制浪涌电流,启动后触发半控器件短路抑制电阻以降低功耗。由于触发电路的維持、延时等原因,在电源瞬变、重复启动等状态下,电路易处于失效状态,无法抑制浪涌电流。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提出了一种损耗低,工作安全可靠的适用于PFC变换器的输入浪涌电流抑制电路。
[0006] 本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的,ー种适用于PFC变换器的输入浪涌电流抑制电路,其特点是:包括全控器件及ニ级自举升压驱动电路和电流采样限制电路,全控器件为MOS管V2,全控器件MOS管V2的漏极与PFC变换器的输出ニ极管V4的阴极相连,MOS管V2的源极与PFC变换器的输出滤波电容C8的正极相连,ニ级自举升压驱动电路的一端与PFC变换器的场效应开关管Vl的漏极相接,ニ级自举升压驱动电路的另一端接全控器件MOS管V2的栅极,全控器件MOS管V2的栅极接驱动电容C5,驱动电容C5的另一端接地,电流采样限制电路的一端接全控器件MOS管V2的栅极,电流采样限制电路的另一端接输出滤波电容C8的正极,ニ级自举升压驱动电路在PFC变换器正常工作时以抬升MOS管V2栅极电压使其完全导通,提供低阻抗通路;电流采样限制电路限制启动时浪涌电流的最大幅值,稳态时提供持续的过电流保护功能。
[0007] 本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进ー步实现,所述ニ级自举升压驱动电路包括电阻R2、R3和R6,电容C4和C7,ニ极管V5、V6和V7 ;电阻R6 —端接MOS管V2的栅极,另一端接驱动电容C5和电阻R3 ;驱动电容C5的另一端接输出地;电容R3的另一端接ニ极管V6和V7的阴极;ニ极管V7的阳极接PFC变换器输出ニ极管V4的阴极,电容C7和ニ极管V7并联;ニ极管V6的阳极接电容C4和ニ极管V5的阴极;电容C4的另ー端接PFC变换器中场效应开关管Vl的漏极;ニ极管V5的阳极接电阻R2后连接到辅助电源Vcc0
[0008] 本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进ー步实现,所述电流采样限制电路包括电阻R4、电容C6和稳压管V8,电容C6和稳压管V8并联;稳压管V8的阴极接电阻R6,电阻R6另一端接MOS管V2的栅极;稳压管的阳极接输出滤波电容CS的正扱。
[0009] 本发明与现有技术相比,是ー种适用于PFC变换器的输入浪涌电流抑制电路,包括全控器件(M0S管)及ニ级自举升压驱动电路和电流采样限制电路,使得PFC变换器启动时具有高输入阻抗,有效抑制启动时产生的浪涌电流冲击,稳态工作时具有持续的过电流 保护能力。
附图说明
[0010] 图I为本发明的电路原理图。
具体实施方式
[0011 ] 一种适用于PFC变换器的输入浪涌电流抑制电路,包括全控器件及ニ级自举升压驱动电路和电流采样限制电路,全控器件为MOS管V2,全控器件MOS管V2的漏极与PFC变换器的输出ニ极管V4的阴极相连,MOS管V2的源极与PFC变换器的输出滤波电容C8的正极相连,ニ级自举升压驱动电路的一端与PFC变换器的场效应开关管Vl的漏极相接,ニ级自举升压驱动电路的另一端接全控器件MOS管V2的栅极,全控器件MOS管V2的栅极接驱动电容C5,驱动电容C5的另一端接地,电流采样限制电路的一端接全控器件MOS管V2的栅扱,电流采样限制电路的另一端接输出滤波电容CS的正极,ニ级自举升压驱动电路在PFC变换器正常工作时以抬升MOS管V2栅极电压使其完全导通,提供低阻抗通路;电流采样限制电路限制启动时浪涌电流的最大幅值,稳态时提供持续的过电流保护功能。
[0012] 所述ニ级自举升压驱动电路包括电阻R2、R3和R6,电容C4和C7,ニ极管V5、V6和V7 ;电阻R6 —端接MOS管V2的栅极,另一端接驱动电容C5和电阻R3 ;驱动电容C5的另ー端接输出地;电容R3的另一端接ニ极管V6和V7的阴极;ニ极管V7的阳极接PFC变换器输出ニ极管V4的阴极,电容C7和ニ极管V7并联;ニ极管V6的阳极接电容C4和ニ极管V5的阴极;电容C4的另一端接PFC变换器中场效应开关管Vl的漏极;ニ极管V5的阳极接电阻R2后连接到辅助电源Vcc。
[0013] 所述电流采样限制电路包括电阻R4、电容C6和稳压管V8,电容C6和稳压管V8并联;稳压管V8的阴极接电阻R6,电阻R6另一端接MOS管V2的栅极;稳压管的阳极接输出滤波电容C8的正极。
[0014] MOS管是金属(metal)—氧化物(oxid)—半导体(semiconductor)场效应晶体管 ニ级自举升压驱动电路,在PFC变换器正常工作时以抬升V2栅极电压使其完全导通,
提供低阻抗通路。电流采样限制电路,限制启动时浪涌电流的最大幅值,稳态时提供持续的过电流保护功能。
[0015] 当输入电压接入吋,MOS管V2处于截止状态,输入电压通过ニ极管V7和电阻R3给栅极驱动电容C5充电,电容C5的电压缓慢上升。当C5上的电压超过MOS管V2的栅极阈值电压后,MOS管由截止状态变为放大状态,MOS管V2的源极电压跟随栅极电压,随着栅极驱动电容C5上的电压上升而上升。通过调节C5的充电电阻R3的大小可以调节电容C5上电压的上升斜率,同步控制输出滤波电容CS上的电压上升斜率,从而达到抑制输入浪涌电流的目的。
[0016] 当PFC变换器稳态工作吋,MOS管Vl的漏极电压处于斩波状态:当驱动信号为高电平吋,MOS管Vl的漏极接地;当驱动信号为低电平吋,MOS管Vl的漏极为变换器输出电压(准确地说需加上ニ极管V4上的压降O. 7V和MOS管V2的导通压降)。当MOS管Vl的漏极接地时,辅助电源Vcc通过电阻R2和ニ极管V5给电容C4充电,电容C4上的电压等于辅助源电压Vcc,ニ极管V6反偏截止,电容C7通过电阻R3给电容C5充电;当MOS管Vl的漏极为高电压时,ニ极管V5反偏截止,ニ极管V6正向导通。电容C4通过电阻R3给电容C5和C7充电,电容C5和C7上的电压升高。最终稳态后,电容C5上的电压约为:(Vo+Vcc-0. 7V),保证稳态工作时MOS管V2处于饱和状态,其导通电阻非常小,仅为几毫欧至几十毫欧。
[0017] 另ー方面由于稳压管V8的存在,限制了流经电阻R4上的电流的最大幅值,SP :
Figure CN102857083AD00051
,其中Vz为V8的稳压值,Vgs为V2的栅-源极电压。当稳态输出过流时,可以
有效地限制输出电流幅值,提供持续过电流保护功能。
[0018] 本发明的输入浪涌电流抑制电路并不仅仅限于PFC变换器,还包括由boost变换器发展而来的其他变换器类型。

Claims (3)

1. 一种适用于PFC变换器的输入浪涌电流抑制电路,其特征在于:包括全控器件及二级自举升压驱动电路和电流采样限制电路,全控器件为MOS管V2,全控器件MOS管V2的漏极与PFC变换器的输出二极管V4的阴极相连,MOS管V2的源极与PFC变换器的输出滤波电容CS的正极相连,二级自举升压驱动电路的一端与PFC变换器的场效应开关管Vl的漏极相接,二级自举升压驱动电路的另一端接全控器件MOS管V2的栅极,全控器件MOS管V2的栅极接驱动电容C5,驱动电容C5的另一端接地,电流采样限制电路的一端接全控器件MOS管V2的栅极,电流采样限制电路的另一端接输出滤波电容CS的正极,二级自举升压驱动电路在PFC变换器正常工作时以抬升MOS管V2栅极电压使其完全导通,提供低阻抗通路;电流采样限制电路限制启动时浪涌电流的最大幅值,稳态时提供持续的过电流保护功能。
2.根据权利要求I所述的适用于PFC变换器的输入浪涌电流抑制电路,其特征在于:所述二级自举升压驱动电路包括电阻R2、R3和R6,电容C4和C7,二极管V5、V6和V7 ;电阻R6 一端接MOS管V2的栅极,另一端接驱动电容C5和电阻R3 ;驱动电容C5的另一端接输出地;电容R3的另一端接二极管V6和V7的阴极;二极管V7的阳极接PFC变换器输出二极管 V4的阴极,电容C7和二极管V7并联;二极管V6的阳极接电容C4和二极管V5的阴极;电容C4的另一端接PFC变换器中场效应开关管Vl的漏极;二极管V5的阳极接电阻R2后连接到辅助电源Vcc。
3.根据权利要求I所述的适用于PFC变换器的输入浪涌电流抑制电路,其特征在于:所述电流采样限制电路包括电阻R4、电容C6和稳压管V8,电容C6和稳压管V8并联;稳压管V8的阴极接电阻R6,电阻R6另一端接MOS管V2的栅极;稳压管的阳极接输出滤波电容C8的正极。
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