CN105186846B - 一种带输入防反接功能的浪涌抑制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带输入防反接功能的浪涌抑制电路，包括输入浪涌电压抑制电路、输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路和EMI滤波电路，所述输入浪涌电压抑制电路的输入端经过流保护电路与电压源相连，其输出端经输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路与EMI滤波电路的输入端相连，所述EMI滤波电路的输出端经输入电容C与DC/DC转换器相连，所述输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路通过DC/DC辅助电源向其供电。本发明电路原理简单、性能可靠，不仅能够实现电源的电磁兼容性能，防止输入极性反接造成DC‑DC变换器电路损坏，同时通过保险丝F实现输入电流过流时的保护。

Description

一种带输入防反接功能的浪涌抑制电路

技术领域

本发明涉及开关电源电路技术领域，具体涉及一种带输入防反接功能的浪涌抑制电路。

背景技术

当前的标准砖式DC-DC变换器模块已经得到了极为广泛的应用，如军工、通信、医疗、铁路机车以及工业生产等领域都有涉及。而且，标准砖式DC-DC变换器模块的各种功能也比较完善，如可具备外部调压、均流、开关控制、各种保护功能和工作状态指示等。然而，由于标准砖式DC-DC变换器模块的体积和尺寸的限制，很多功能，如输入浪涌电压或电流的抑制，输入的防反接功能以及输入的EMI滤波等，不可能集成到模块内部。因此，为了满足应用要求，标准砖式DC-DC变换器模块在实际应用中通常都需要配备外围电路。

通常而言，输入外围电路的要求有：输入浪涌电压的抑制，上电启动时输入浪涌电流的限制，满足使用环境和对外骚扰要求的电磁兼容性能以及输入反接情况下不损坏DC-DC变换器等功能。但目前所采用的浪涌抑制电路，可靠性和电源兼容性较差，容易造成DC-DC变换器的损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可靠性和电源兼容性较好，且能保护DC-DC变换器不被损坏的带输入防反接功能的浪涌抑制电路。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种带输入防反接功能的浪涌抑制电路，包括输入浪涌电压抑制电路、输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路和EMI滤波电路，所述输入浪涌电压抑制电路的输入端经过流保护电路与电压源相连，其输出端经输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路与EMI滤波电路的输入端相连，所述EMI滤波电路的输出端经输入电容C与DC/DC转换器相连，所述输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路通过DC/DC辅助电源向其供电。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述输入浪涌电压抑制电路由压敏电阻RV1和RV2并联组成，所述过流保护电路为串联在输入浪涌电压抑制电路电源输入端的保险丝F。

所述输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路包括继电器K1、PNP三极管V4、LM431精密可调稳压器N1、齐纳二极管V3、二极管V1、防反接电路、分压电路和延迟电路，所述继电器K1的动触点经防反接电路与其静触点相连，所述继电器K1线圈的一端与PNP三极管V4的集电极相连，其线圈的另一端与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连，所述LM431精密可调稳压器N1的阴极经电阻R5与PNP三极管V4的基极相连，所述PNP三极管V4的发射极经电阻R4与其基极相连，所述齐纳二极管V3的阳极经分压电路与LM431精密可调稳压器N1的阳极及参考端相连，齐纳二极管V3的阴极与二极管V1的阳极相连，所述PNP三极管V4的发射极和二极管V1的阴极均与电源相连，LM431精密可调稳压器N1的阳极接地，所述二极管V1的阴极经延时电路与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连。

所述继电器K1的线圈之间还串联有二极管V2，所述二极管V2的阳极与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连，其阴极与PNP三极管V4的集电极相连。

所述防反接电路由线绕电阻R6和二极管V5组成，所述二极管V5的阳极经电阻R6与继电器K1的线圈动触点相连，其阴极与继电器K1的静触点相连。

所述分压电路由电阻R2和R3组成，所述延时电路由电容C1和电阻R1组成，所述电阻R3的一端与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连，其另一端经电阻R2与齐纳二极管V3的阳极相连，所述电阻R2和R3之间的节点与LM431精密可调稳压器N1的参考端相连；所述电容C1的正极经电阻R1与二极管V1的阴极相连，其负极与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连，所述电容C1的正极与二极管V1的阳极相连。

进一步的，还包括电容C2、C3，所述电容C2并联在电阻R3的两端，所述电容C3的一端与电阻R6相连，其另一端与二极管V5的阴极相连。

由上述技术方案可知，本发明电路原理简单、性能可靠，通过保险丝F实现输入电流过流时的保护，该电路中的输入浪涌电压抑制电路用于吸收输入浪涌电压以避免对DC-DC变换器电路造成损坏，同时通过输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路抑制上电启动时的输入浪涌电流并防止输入极性反接造成DC-DC变换器电路损坏。EMI滤波部分主要实现电源的电磁兼容性能，用于防止DC-DC变换器因电磁骚扰而不能正常工作和DC-DC变换器工作时对外的电磁骚扰超标问题，所以本发明电源兼容性较好且能保护DC-DC变换器不被损坏。

附图说明

图1是本发明的电路框图；

图2是本发明的输入浪涌抑制电路的电路图；

图3是本发明输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路的电路图；

图4是EMI滤波电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示，本实施例的带输入防反接功能的浪涌抑制电路，包括输入浪涌电压抑制电路1、输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路2和EMI滤波电路3，该输入浪涌电压抑制模1块的输入端经过流保护电路与电压源相连，其输出端经输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路2与EMI滤波电路3的输入端相连，EMI滤波电路3的输出端经输入电容C与DC/DC转换器相连，输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路2通过DC/DC辅助电源4向其供电。

其中，输入浪涌电压抑制电路1，用于吸收输入浪涌电压以避免对DC-DC变换器电路造成损坏；输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路2，用于抑制上电启动时的输入浪涌电流并防止输入极性反接造成DC-DC变换器电路损坏；EMI滤波电路3部分主要实现电源的电磁兼容性能，用于防止DC-DC变换器因电磁骚扰而不能正常工作和DC-DC变换器工作时对外的电磁骚扰超标问题；输入电容C用于DC-DC变换器的输入储能；DC-DC辅助电源4，用于产生为输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路2的控制部分供电的辅助电源，一般选取5W左右的DC-DC电路即可。

如图2所示，本实施例中，输入浪涌电压抑制电路1，由压敏电阻RV1和RV2并联组成，过流保护电路为串联在输入浪涌电压抑制电路1电源输入端的保险丝F。该压敏电阻具有响应速度快、通流能力大、价格低廉且在直流电路中无续流等优点，为了提高瞬变高电压浪涌的吸收能力，可选取多只压敏电阻并联的方式使用。

由于，电源上电启动的浪涌电流会造成输入电压的瞬降，影响其它用电设备正常工作，甚至会导致保护电路动作。因此，必须对电源的开机浪涌电流进行限制。抑制开机浪涌电流通常在上电启动回路串入电阻的方法实现，如串入负温度系数的热敏电阻。但当输入电流较大时，热敏电阻的选取限制和其功耗对其应用带来限制。为解决该问题，本实施采用如图3所示电路。

如图3所示，输入防反接及其开机浪涌电流抑制电路2包括继电器K1、PNP三极管V4、LM431精密可调稳压器N1、齐纳二极管V3、二极管V1、电容C2、C3、防反接电路、分压电路和延迟电路，继电器K1的动触点经防反接电路与其静触点相连，继电器K1线圈的一端与PNP三极管V4的集电极相连，其线圈的另一端与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连，LM431精密可调稳压器N1的阴极经电阻R5与PNP三极管V4的基极相连，PNP三极管V4的发射极经电阻R4与其基极相连，齐纳二极管V3的阳极经分压电路与LM431精密可调稳压器N1的阳极及参考端相连，齐纳二极管V3的阴极与二极管V1的阳极相连，PNP三极管V4的发射极和二极管V1的阴极均与电源相连，LM431精密可调稳压器N1的阳极接地，二极管V1的阴极经延时电路与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连。电容C2并联在电阻R3的两端，电容C3的一端与电阻R6相连，其另一端与二极管V5的阴极相连。

其中，防反接电路由线绕电阻R6和二极管V5组成，二极管V5的阳极经电阻R6与继电器K1的线圈动触点相连，其阴极与继电器K1的静触点相连。分压电路由电阻R2和R3组成，延时电路由电容C1和电阻R1组成，电阻R3的一端与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连，其另一端经电阻R2与齐纳二极管V3的阳极相连，电阻R2和R3之间的节点与LM431精密可调稳压器N1的参考端相连；电容C1的正极经电阻R1与二极管V1的阴极相连，其负极与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连，电容C1的正极与二极管V1的阳极相连。继电器K1的线圈之间还串联有二极管V2，二极管V2的阳极与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连，其阴极与PNP三极管V4的集电极相连。

其中，电阻R1和电容C1用于设定继电器K1吸合延时时间，齐纳二极管V3、电阻R2、R3、LM431精密可调稳压器N1和电阻R4、R5用于确保PNP三极管V4在极短的时间内饱和导通，从而使继电器能够迅速由断开状态转入吸合状态。电容C2和C3主要用于抑制干扰和缓冲，小信号开关二极管V1和V2用于电源断电时快速放电。

在输入电压极性正常情况下电源上电启动时，输入电流会经由浪涌电流抑制电阻R6、二极管V5和EMI滤波电路3为输入储能电容C充电。当输入储能电容C上的电压达到一定值时，DC-DC辅助电源会启动工作，产生Vcc供电，经延时和控制电路后使继电器K1吸合。这样，在上电启动阶段，输入电流经电阻R6得到抑制，而在电源正常工作中吸合的继电器K1将电阻R6短路，从而减小功耗。若在输入电压极性反接情况下电源上电启动，则由于二极管V5的单向导电性使得输入电流无法形成为输入电容C充电的回路，因此也不会产生Vcc供电使继电器吸合，从而达到保护DC-DC变换器的目的。

为了提高电源本身对外部电磁骚扰的抗扰能力，同时控制电源对外电磁骚扰超标的问题，开关电源都要进行EMI滤波处理。多级滤波可以极大地增强EMI滤波的效果，因此我们采取如图4所示的EMI滤波方案。图中L1和L2为共模电感器；Cx1、Cx2和Cx3为差模电容器；Cy1、Cy2、Cy3和Cy4为共模电容器。因此本EMI滤波电路4可以有效的抑制共模骚扰和差模骚扰问题。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种带输入防反接功能的浪涌抑制电路，其特征在于：包括输入浪涌电压抑制电路、输入防反接及开机浪涌电流抑制电路和EMI滤波电路，所述输入浪涌电压抑制电路的输入端经过流保护电路与电压源相连，其输出端经输入防反接及开机浪涌电流抑制电路与EMI滤波电路的输入端相连，所述EMI滤波电路的输出端经输入电容C与DC/DC转换器相连，所述输入防反接及开机浪涌电流抑制电路通过DC/DC辅助电源向其供电；

所述输入防反接及开机浪涌电流抑制电路包括继电器K1、PNP三极管V4、LM431精密可调稳压器N1、齐纳二极管V3、二极管V1、防反接电路和延时电路，所述继电器K1的动触点经防反接电路与其静触点相连，所述继电器K1线圈的一端与PNP三极管V4的集电极相连，其线圈的另一端与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连，所述LM431精密可调稳压器N1的阴极经电阻R5与PNP三极管V4的基极相连，所述PNP三极管V4的发射极经电阻R4与其基极相连，所述齐纳二极管V3的阳极经电阻R2与LM431精密可调稳压器N1的参考端相连，LM431精密可调稳压器N1的参考端经电阻R3与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连，齐纳二极管V3的阴极与二极管V1的阳极相连，所述PNP三极管V4的发射极和二极管V1的阴极均与DC/DC辅助电源产生的电源相连，LM431精密可调稳压器N1的阳极接地，所述二极管V1的阴极经延时电路与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连。

2.根据权利要求1所述的带输入防反接功能的浪涌抑制电路，其特征在于：所述输入浪涌电压抑制电路由压敏电阻RV1和RV2并联组成，所述过流保护电路为串联在输入浪涌电压抑制电路电源输入端的保险丝F。

3.根据权利要求1所述的带输入防反接功能的浪涌抑制电路，其特征在于：所述继电器K1的线圈之间还串联有二极管V2，所述二极管V2的阳极与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连，其阴极与PNP三极管V4的集电极相连。

4.根据权利要求1所述的带输入防反接功能的浪涌抑制电路，其特征在于：所述防反接电路由线绕电阻R6和二极管V5组成，所述二极管V5的阳极经电阻R6与继电器K1的线圈动触点相连，其阴极与继电器K1的静触点相连。

5.根据权利要求1所述的带输入防反接功能的浪涌抑制电路，其特征在于：所述延时电路由电容C1和电阻R1组成，所述电容C1的正极经电阻R1与二极管V1的阴极相连，其负极与LM431精密可调稳压器N1的阳极相连,所述电容C1的正极与二极管V1的阳极相连。

6.根据权利要求5所述的带输入防反接功能的浪涌抑制电路，其特征在于：还包括电容C2、C3，所述电容C2并联在电阻R3的两端，所述电容C3的一端与电阻R6相连，其另一端与二极管V5的阴极相连。