CN104734479A

CN104734479A - 一种抑制开关电源开机冲击电流的方法

Info

Publication number: CN104734479A
Application number: CN201410798646.9A
Authority: CN
Inventors: 张明淮
Original assignee: YUYAO YIWEI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: YUYAO YIWEI ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2015-06-24

Abstract

本发明公开了一种抑制开关电源开机时冲击电流的方法。本方法在接通交流电压时，先侦测输入交流电压的瞬时波形位置，当侦测到交流电压的波形位于零伏前的2.5ms之内时，比较器输出高电平驱动继电器吸合，使交流电开始给后端开关电源供电。后端开关电源开启之后，提供12V辅助电压来维持继电器的吸合，并由内部充电电容延迟一定时间后，使长闭的输入端继电器跳脱，关闭此部分电路以节能。输入电流瞬时尖峰幅值较小，可以限制在正常满载电流值以下。

Description

一种抑制开关电源开机冲击电流的方法

技术领域

本发明属于开关电源领域，特别涉及开关电源的开机冲击电流的抑制方法。

背景技术

开关电源的冲击电流对后端的MOSFET、二极管等电子零件存在极大的冲击，使其有损坏的潜在危险，对半导体集成电路的正常工作也产生一定的干扰。

开关电源冲击电流产生的根本原因是桥式整流电路或后级变换器的输出需要接大容量的电容，以维持输出负载的连续供电。当输入交流供电的瞬间，因电容两端的电压为零且不能突变，此时相当于输入电压被瞬间短路，因此输入电压会出现极大的瞬时尖峰，因为电容的充电时间较短，因此输入冲击电流存在的时间较短。

目前的开关电源大都采用简单实用的NTC和继电器的组合来减小冲击电流的大小，这种方法虽然可以很好的降低冲击电流的幅值，能满足相关标准的要求，但实际使用效果并不理想，特别是开关电源因某种原因重复开关机时，NTC因发热阻值降低，此时不但不能抑制冲击电流的幅值，NTC烧坏的现象时有发生。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种新方案，有效可靠地抑制开关电源的开机冲击电流。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于克服现有技术中的不足，而提供一种高效抑制开关电源冲击电流的方法。

本发明从冲击电流产生的源头去抑制它，不同于现有的在冲击电流发生后用NTC去抑制的模式。只需要在开关电源的输入端添加一个装置即可，适用于各种电路拓扑，特别是用在大功率开关电源上，效果及效益都很明显。

本发明采用以下技术方案：

在接通交流电压时，先侦测输入交流电压的瞬时波形位置，当侦测到交流电压的波形过零伏前的2.5ms之内时，将继电器吸合，使交流电开始给后端开关电源供电。

此时，从开关电源的输入端看，其输入电压是从近于零伏开始上升的，对开关电源整流桥后或后级变换器输出的大容量电容的充电，是从近于零伏开始的，因此，输入电流瞬时尖峰幅值较小，低于正常满载时的额定电流值。

在开关电源交流输入端使用此方法，可以有效抑制开机瞬间的冲击电流幅值，有效的保护开关电源内部零件不受冲击和损坏。

本发明采用的抑制电路，由交流输入端火线AC-L1、交流输入端零线AC-N1、交流输出端火线AC-L2、交流输出端零线AC-N2、常闭继电器K1控制电路K1-1、常闭继电器K1工作电路K1-2、常开继电器K2、第一限流电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、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、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、第五整流二极管D5、第六整流二极管D6、比较器U1、变压器T1、电压调整器U2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3组成。

交流输入端火线AC-L1与常闭继电器K1的工作电路K1-2、常开继电器K2的一段相连；常闭继电器K1的工作电路K1-2的另一端与第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端与变压器T1的一端、第一整流二极管D1的正极、第三整流二极管D3的负极相连；第一整流二极管D1的负极与第二整流二极管D2的负极、第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的一端、比较器U1的负输入端相连；第二整流二极管D2的正极，与第三整流二极管D3的负极、第四整流二极管D4的负极、交流输入端零线AC-N1相连；第三整流二极管D3的正极、第四整流二极管D4的正极、第三电阻R3的另一端，接地。比较器U1的正输入端，与第四电阻R4、第五电阻R5的一端相连，第四电阻R4的另一端接地、第五电阻R5的另一端接第二电容C2的一端和电压调整器U2的一端相连，电压调整器U2的另一端与第五整流二极管D5、第一电容C1的一端相连，第一电容C1的另一端与第二电容C2的另一端相连。比较器U1的输出端与第六整流二极管D6的一端、第六电阻R6的一端、第八电阻R8的一端相连，第六整流二极管D6的另一端接地，第六电阻R6的另一端接第七电阻R7的一端，第七电阻R7的另一端和第三电容的一端接地，第三电容的另一端与第八电阻R8的另一端相连。

开机瞬间，交流电经过常闭继电器K1的工作电路K1-2和限流电阻R1进入，由第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3和第四整流二极管D4整流后，得到上半平面的连续的半波，此波形信号经第二电阻R2和第三电阻R3分压后，送至比较器U1的反向输入端；经第一限流电阻R1的交流电压同时也送至变压器T1，变压器T1输出电压经第五整流二极管D5整流后得到15V以上的直流电压，此电压经电压调整器U2调整后得到精确的12V直流电压，这个12V直流电压给比较器U1供电，同时经第四电阻R4和第五电阻R5分压后，提供给比较器U1正向输入端一个电压基准。此电压基准与比较器U1的反向输入端的信号比较，使得当交流电压过零点前后2.5mS共5mS之内时，比较器U1的输出为高电平，用以驱动常开继电器K2，使输入交流电压给后级开关电源供电，此时，5mS的时间足以使后级开关电源正常开启，输出电压正常建立，待12V辅助电压建立之后，常开继电器K2的吸合便由12V辅助电压来维持。12V辅助电压经第八电阻R8给第三电容C3充电，第八电阻R8阻值和第三电容C3容值的不同选择决定了充电时间的长短，这可设定一定的延迟时间，以便在适当的时间来跳脱常闭继电器K1，设定延迟时间一方面可以确保此部分电路功能的准确实现，另一方面，常开继电器K2吸合后，及时跳脱常闭继电器K1可以关闭此部分电路以充分做到节能并提高开关电源效率的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.从冲击电流产生的源头入手，有效的抑制了冲击电流的瞬时幅值；

2.此方法不需要改变原来的电路结构，方法简单，应用范围广泛，大功率开关电源使用此方法的效益更加明显；

附图说明

图1是本发明的电路示意图，

图2是本发明侦测输入的交流电压波形的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照附图1，交流输入端火线AC-L1和交流输入端零线AC-N1是交流输入电压的输入端，交流输出端火线AC-L2和交流输出端零线AC-N2是交流电压的输出端，给后级开关电源供电。

开机瞬间，交流电经过常闭继电器K1的工作电路K1-2和限流电阻R1进入，由第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3和第四整流二极管D4整流后，得到上半平面的连续的半波，此波形信号经第二电阻R2和第三电阻R3分压后，送至比较器U1的反向输入端；经第一限流电阻R1的交流电压同时也送至变压器T1，变压器T1输出电压经第五整流二极管D5整流后得到15V 以上的直流电压，此电压经电压调整器U2调整后得到精确的12V直流电压，这个12V直流电压给比较器U1供电，同时经第四电阻R4和第五电阻R5分压后，提供给比较器U1正向输入端一个电压基准。此电压基准与比较器U1的反向输入端的信号比较，使得当交流电压过零点前后2.5mS共5mS之内时，比较器U1的输出为高电平，用以驱动常开继电器K2，使输入交流电压给后级开关电源供电，此时，5mS的时间足以使后级开关电源正常开启，输出电压正常建立，待12V辅助电压建立之后，常开继电器K2的吸合便由12V辅助电压来维持。12V辅助电压经第八电阻R8给第三电容C3充电，第八电阻R8阻值和第三电容C3容值的不同选择决定了充电时间的长短，这可设定一定的延迟时间，以便在适当的时间来跳脱常闭继电器K1，设定延迟时间一方面可以确保此部分电路功能的准确实现，另一方面，常开继电器K2吸合后，及时跳脱常闭继电器K1可以关闭此部分电路以充分做到节能并提高开关电源效率的目的。

常开继电器K2闭合时，无论交流输入端火线AC-L1和交流输入端零线AC-N1之间的瞬时交流电压值处于谷值或峰值，交流输出端火线AC-L2和交流输出端零线AC-N2之间的瞬时交流电压以接近零伏开始变化。当交流输出端的火线AC-L2和交流输出端零线AC-N2给开关电源供电时，开关电源整流后或变换器后的大容量电容的充电电压也将从零伏开始，因此，开关电源开机时的瞬时电流值即冲击电流瞬时幅值可以限制在正常满载电流值以下，这样不会对开关电源内部零部件造成损坏。

参考图2，在接通交流电压时，先侦测输入交流电压的瞬时波形位置C，当侦测到交流电压的波形位于零伏前的2.5ms之内时即A点和C点之间，比较器输出高电平驱动继电器吸合，使交流电开始给后端开关电源供电。

上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种抑制开关电源开机冲击电流的方法，其特征在于，该方法使用的电路，包含交流电压波形位置检测电路、12V精确电源调整电路、外部电源控制继电器电路，由交流输入端火线(AC-L1)、交流输入端零线(AC-N1)、交流输出端火线(AC-L2)、交流输出端零线(AC-N2)、常闭继电器(K1)的控制电路(K1-1)、常闭继电器(K1)的工作电路(K1-2)、常开继电器(K2)、第一限流电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、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)、第一整流二极管(D1)、第二整流二极管(D2)、第三整流二极管(D3)、第四整流二极管(D4)、第五整流二极管(D5)、第六整流二极管(D6)、比较器(U1)、变压器(T1)、电压调整器(U2)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)构成；所述交流输入端火线(AC-L1)与常闭继电器K1的工作电路(K1-2)、常开继电器(K2)的一段相连，常闭继电器K1的工作电路(K1-2)的另一端与第一电阻(R1)的一端相连，第一电阻(R1)的另一端与变压器(T1)的一端、第一整流二极管(D1)的正极、第三整流二极管(D3)的负极相连，第一整流二极管(D1)的负极与第二整流二极管(D2)的负极、第二电阻(R2)的一端相连，第二电阻(R2)的另一端与第三电阻(R3)的一端、比较器(U1)的负输入端相连，第二整流二极管(D2)的正极，与第三整流二极管(D3)的负极、第四整流二极管(D4)的负极、第二交流输入端(AC-N1)相连，第三整流二极管(D3)的正极、第四整流二极管(D4)的正极、第三电阻(R3)的另一端，接地，比较器(U1)的正输入端，与第四电阻(R4)、第五电阻(R5)的一端相连，第四电阻(R4)的另一端接地、第五电阻(R5)的另一端接第二电容(C2)的一端和电压调整器(U2)的一端相连，电压调整器(U2)的另一端与第五整流二极管(D5)、第一电容(C1)的一端相连，第一电容(C1)的另一端与第二电容(C2)的另一端相连，比较器(U1)的输出端与第六整流二极管(D6)的一端、第六电阻(R6)的一端、第八电阻(R8)的一端相连，第六整流二极管(D6)的另一端接地，第六电阻(R6)的另一端接第七电阻(R7)的一端，第七电阻(R7)的另一端和第三电容(C3)的一端接地，第三电容(C3)的另一端与第八电阻(R8)的另一端相连；

在接通交流电压时，先侦测输入交流电压的瞬时波形位置，当侦测到交流电压的波形位于零伏前的2.5ms之内时，比较器(U1)输出高电平驱动继电器吸合，使交流电开始给后端开关电源供电，后端开关电源开启之后，提供12V辅助电压来维持继电器的吸合，并由内部充电电容延迟一定时间后，使长闭的输入端继电器跳脱。

2.根据权利要求1所述的一种抑制开关电源开机冲击电流的方法，其特征在于，所述的常开继电器(K2)的吸合时间小于2.5mS。