CN105262332B - 一种应用于开关电源的上电浪涌电流抑制电路 - Google Patents

一种应用于开关电源的上电浪涌电流抑制电路 Download PDF

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Abstract

一种应用于开关电源的上电浪涌电流抑制电路，包括可选的小容量滤波电容C、N沟道MOS管Q、电流抑制电阻R、断电泄放电路、整流滤波限幅电路和供电绕组；电流抑制电阻R的两端分别连接N沟道MOS管Q的漏极和源极；断电泄放电路连接在N沟道MOS管Q的栅极和源极之间；整流滤波限幅电路和供电绕组串联后连接在N沟道MOS管Q的栅极和源极之间；N沟道MOS管Q的漏极和源极串接在工频整流器和DC‑DC变换器之间；可选的小容量滤波电容C连接在工频整流器的正端和负端之间。本申请限制了上电瞬间浪涌电流，且MOS管的功耗低、启动速度快，再上电时间短。

Description

一种应用于开关电源的上电浪涌电流抑制电路
技术领域
本申请涉及开关电源技术领域，尤其是一种应用于开关电源的上电浪涌电流抑制电路。
背景技术
在AC-DC驱动电路中，交流电经整流后均直接或间接采用大电容滤波。上电瞬间滤波电容端电压从零上升，如果开机时刚好处于正弦交流电的最大值附近，则上电瞬间就可能会出现高达上百安培的瞬态大电流，对电网以及串联在AC-DC变换器输入通道中的器件，如保险管、整流二极管以及工频滤波电容等形成了严重的大电流冲击。而瞬态浪涌电流大小、持续时间长短由滤波电容容量、交流输入回路等效串联电阻、输入电压瞬时值等因素确定。
因此，现有技术在AC-DC变换器内采用了在工频整流电路前或后串联NTC热敏电阻、交流电过零触发、功率电阻与继电器并联等方式来抑制开关电源上电浪涌电流。尽管上述方法可将上电浪涌电流控制在一定范围内，但都不尽完善，存在一定的缺陷。例如，串联NTC热敏电阻方式成本最低，但在正常工作期间AC输入电流总是流经热敏电阻，致使NTC电阻功耗大，长期处于高温、大电流状态，更为严重的是断电后必须等待NTC电阻冷却到常温状态后才能再上电，否则热敏电阻会失去抑制浪涌电流作用，降低了AC-DC变换器的可靠性；交流电过零触发方式需用可控硅整流器件，且还需增加辅助电源、交流过零检测电路，成本高，电路复杂；功率电阻与继电器并联方式虽能较好地解决了开机浪涌电流大小与正常工作期间限流电阻功耗的矛盾，但继电器吸合电流大，机械触点可靠性差，体积大。
发明内容
为解决现有技术的问题，本申请提供一种应用于开关电源的上电浪涌电流抑制电路，限制上电瞬间的浪涌电流。
一种应用于开关电源的上电浪涌电流抑制电路，包括可选的小容量滤波电容C、N沟道MOS管Q、电流抑制电阻R、断电泄放电路、整流滤波限幅电路和供电绕组；电流抑制电阻R的两端分别连接N沟道MOS管Q的漏极和源极；断电泄放电路连接在N沟道MOS管Q的栅极和源极之间；整流滤波限幅电路和供电绕组串联后连接在N沟道MOS管Q的栅极和源极之间；N沟道MOS管Q的漏极和源极串接在工频整流器和DC-DC变换器之间；可选的小容量滤波电容C连接在工频整流器的正端和负端之间；供电绕组与DC-DC变换器主绕组绕在同一磁芯骨架上，且与主绕组同名端连接在一起，并接到N沟道MOS管Q的源极，而供电绕组的另一端接整流滤波限幅电路的输入端。
本申请的有益效果是，由于本申请在上电瞬间，DC-DC变换器未工作，供电绕组端电压为零，整流滤波限幅电路输出电压也为零，使N沟道功率MOS管Q处于截止状态，市电整流后经电流抑制电阻R对DC-DC变换器的滤波电容C1充电，从而限制了上电瞬间浪涌电流。
附图说明
图1为本申请的原理图；
图2为实施例1的结构示意图；
图3为实施例2的结构示意图；
图4为实施例3的结构示意图；
图5为实施例4的结构示意图.
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种应用于开关电源的上电浪涌电流抑制电路1，如图1所示，包括可选的小容量滤波电容16、N沟道MOS管14、电流抑制电阻15、断电泄放电路13、整流滤波限幅电路12和供电绕组11；电流抑制电阻15的两端分别连接N沟道MOS管14的漏极和源极；断电泄放电路13连接在N沟道MOS管14的栅极和源极之间；整流滤波限幅电路12和供电绕组11串联后连接在N沟道MOS管14的栅极和源极之间；N沟道MOS管14的漏极和源极串接在桥式整流器2和DC-DC变换器3之间；供电绕组11与DC-DC变换器主绕组绕在同一磁芯骨架上，且与主绕组同名端连接在一起，并接到N沟道MOS管Q的源极S，而供电绕组11的另一端接整流滤波限幅电路的输入端；可选的小容量滤波电容16连接在桥式整流器2的正端和负端之间；电流抑制电阻R可选用无感线绕功率电阻或NTC热敏电阻。
上电瞬间，由于DC-DC变换器3未工作，整流滤波限幅电路12输出电压为零，保证了上电瞬间N沟道MOS管14处于截止状态，理想状态下，N沟道MOS管14承受的最大电压为输入电压的最大值，交流整流后通过电流抑制电阻15对DC-DC变换器3输入滤波电容4充电，上电瞬间最大充电电流为
可见，其由输入电压、输入回路等效串联电阻、电流抑制电阻R确定。其中交流输入回路等效串联电阻是AC输入回路保险管内阻、AC共模滤波电感绕线直流电阻、整流器二极管内阻和布线电阻的总和，一般小于1Ω。
当输入波滤波电容4两端的电压达到特定值后，DC-DC变换器3开始启动，整流滤波限幅电路12输出电压将从0逐渐上升到设定值，N沟道MOS管14进入导通状态，电流抑制电阻15被旁路，由于N沟道功率MOS管14导通电阻较小，在正常工作状态下，N沟道MOS管14功耗不高，且启动速度快。同时，本实施例的上电浪涌电流小、可控，与DC-DC变换器3输入功率无关，断电后允许再上电的时间短。
实施例1：
一种应用于开关电源的上电浪涌电流抑制电路1，如图2所示，整流滤波限幅电路12包括耦合电容C3、高频整流二极管D2、稳压二极管D1和滤波电容C2。滤波电容C2 的两端分别连接N沟道MOS管14的栅极和源极，高频整流二极管D2的正极与稳压二极管D1的负极相连，高频整流二极管D2的负极与N沟道MOS管14的栅极相连，稳压二极管D1的正极与N沟道MOS管14的源极相连；耦合电容C3的一端连接在高频整流二极管D2和稳压二极管D1之间，另一端与供电绕组11相连。断电泄放电路可选用电阻R1。
在本实施例中，本实施例的上电浪涌电流抑制电路1可用于APFC变换器，如图2所示，N沟道MOS管14的漏极接桥式整流器2的正端，N沟道MOS管14的源极接DC-DC变换器3的输入端;供电绕组11与APFC变换器主绕组绕在同一磁芯骨架上，且与主绕组同名端连接在一起，并接到N沟道MOS管14的源极S，而供电绕组11的另一端接整流滤波限幅电路的输入端。
实施例2：
作为实施例1的变形，如图3所示，本实施例中，上电浪涌电流抑制电路1接在桥式整流器2和DC-DC变换器3之间的另一位置，N沟功率MOS管14漏极接DC-DC变换器3的公共电位参考端，即输入滤波电容C1的一端，源极S接桥式整流器2的负端；与主绕组同名端连接在一起的供电绕组11的一端接N沟道MOS管14的源极, 供电绕组11另一端接整流滤波限幅电路的输入端，与耦合电容C3一端相连。
实施例3：
一种应用于开关电源的上电浪涌电流抑制电路1，如图4所示，整流滤波限幅电路12包括分压限流电阻R2、高频整流二极管D2、稳压二极管D1、滤波电容C2。稳压二极管D1的负极接N沟道MOS管14的栅极，稳压二极管D1的正极接N沟道MOS管14的源极。滤波电容C2的两端分别连接N沟道MOS管14的栅极和源极；高频整流二极管D2的负极接N沟道MOS管14的栅极，高频整流二极管D2的正极接分压限流电阻R2的一端，分压限流电阻R2的另一端接供电绕组11。断电泄放电路可选用电阻R1。
在本实施例中，上电浪涌电流抑制电路1可用于正激或反激变换器,如图4所示，N沟道MOS管14的漏极接桥式整流器2的正端，N沟道MOS管14的源极接DC-DC变换器3的输入端；供电绕组11与变换器初级侧主绕组、辅助绕组、次级绕组绕在同一磁芯骨架上，且与主绕组同名端连接在一起，并接到N沟道MOS管14的源极，而供电绕组11的另一端接整流滤波限幅电路的输入端。
实施例4：
作为实施例3的变形，如图5所示，本实施例中，上电浪涌电流抑制电路1连接在桥式整流器2和DC-DC变换器3之间的另一位置，此时，N沟道MOS管14的漏极接DC-DC变换器3的初级侧公共电位端，N沟道MOS管14的源极接桥式整流器2的负端。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (4)

1.一种应用于开关电源的上电浪涌电流抑制电路，其特征在于：包括小容量滤波电容C、N沟道MOS管Q、电流抑制电阻R、断电泄放电路、整流滤波限幅电路和供电绕组ND；电流抑制电阻R的两端分别连接N沟道MOS管Q的漏极和源极；断电泄放电路连接在N沟道MOS管Q的栅极和源极之间；整流滤波限幅电路和供电绕组ND串联后连接在N沟道MOS管Q的栅极和源极之间；N沟道MOS管Q的漏极和源极串接在工频整流器和DC-DC变换器之间；小容量滤波电容C连接在工频整流器的正端和负端之间；供电绕组ND与DC-DC变换器主绕组NP绕在同一磁芯骨架上，且与主绕组NP同名端连接在一起，主绕组NP同名端接到N沟道MOS管Q的源极，而供电绕组ND的另一端接整流滤波限幅电路的输入端；
整流滤波限幅电路包括耦合电容C3、高频整流二极管D2、稳压二极管D1和滤波电容C2；滤波电容C2的两端分别连接N沟道MOS管Q的栅极和源极；高频整流二极管D2的正极与稳压二极管D1的负极相连，高频整流二极管D2的负极与N沟道MOS管Q的栅极相连，稳压二极管D1的正极与N沟道MOS管Q的源极相连；耦合电容C3的一端与高频整流二极管D2的正极相连，另一端与供电绕组ND相连。
2.根据权利要求1所述的上电浪涌电流抑制电路，其特征在于：N沟道MOS管Q的漏极接工频整流器的正端，N沟道MOS管Q的源极接DC-DC变换器的输入端；
或者，N沟道MOS管Q的漏极接DC-DC变换器公共电位参考端，N沟道MOS管Q的源极接工频整流器的负端。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的上电浪涌电流抑制电路，其特征在于：断电泄放电路为电阻R1。
4.根据权利要求1-2任意一项所述的上电浪涌电流抑制电路，其特征在于：电流抑制电阻R为无感线绕功率电阻或NTC热敏电阻。
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