CN105429449A

CN105429449A - 一种防浪涌的开关电源及防浪涌电路

Info

Publication number: CN105429449A
Application number: CN201510904103.5A
Authority: CN
Inventors: 王合球
Original assignee: OULUTONG ELECTRONIC CO Ltd SHENZHEN
Current assignee: OULUTONG ELECTRONIC CO Ltd SHENZHEN
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2035-12-09
Also published as: WO2017097002A1; CN105429449B

Abstract

本发明涉及一种防浪涌的开关电源,包括:交流输入电路、整流电路、变压电路、输出电路、控制电路以及防浪涌电路；所述交流输入电路与所述整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端连接所述防浪涌电路，所述整流电路的输出端正极连接所述变压电路输入端，所述防浪涌电路连接所述控制电路，所述变压电路输出端连接所述输出电路输入端；所述控制电路输出控制信号到所述防浪涌电路，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号；当所述防浪涌电路接收到所述控制电路产生的所述第一控制信号时，防止浪涌电流产生；本发明还涉及一种防浪涌电路。实施本发明能在开关电源接通过程中，有效减小浪涌电流，提高设备的可靠性。

Description

一种防浪涌的开关电源及防浪涌电路

技术领域

本发明涉及开关电源领域，更具体地说，涉及一种防浪涌的开关电源及防浪涌电路。

背景技术

开关电源具有体积小、效率高等优点，在计算机、工业控制、通信及消费电子领域广泛应用。

现有技术中，开关电源的输入端通常设有一个高压电解电容，作为平滑输入电压，储蓄能量的作用来使用的。当开关电源开机时，因电容的瞬间导电性，此时的电解电容两端等效电阻近似为0Ω.流过的主回路的电流有几十安培。特别是电容加大后，此时的突入电流更大。在电源接通瞬间如此大的浪涌电流，会导致输入熔断器烧断或者开关触电烧坏，或者整流桥过流损坏，从而导致开关电源无法正常工作。

为解决此问题，目前传统做法是在输入端串联NTC(热敏电阻)来减小突入电流。但是，在电路正常工作时该电阻也一直工作，会导致其自身温度升高，同时随着电源内部温度升高后，NTC阻值减小，突入电流增大，使设备存在安全隐患、可靠性低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述开关电源接通瞬间浪涌电流过大缺陷，提供一种防浪涌的开关电源及防浪涌电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种防浪涌的开关电源。

包括交流输入电路、整流电路、变压电路、输出电路、控制电路，所述开关电源还包括防浪涌电路；

所述交流输入电路与所述整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端连接所述防浪涌电路，所述整流电路的输出端正极连接所述变压电路输入端，所述防浪涌电路连接所述控制电路，所述变压电路输出端连接所述输出电路输入端；

所述控制电路输出控制信号到所述防浪涌电路，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号；

当所述防浪涌电路接收到所述控制电路产生的所述第一控制信号时，所述防浪涌电路进入第一工作状态，防止浪涌电流产生；

当所述防浪涌电路接收到所述控制电路产生的所述第二控制信号时，所述防浪涌电路进入第二工作状态，所述防浪涌的开关电源进入正常工作状态。

在本发明所述的防浪涌的开关电源中，在所述交流输入电路接通时，所述控制电路在自启动过程中产生第一控制信号；

在所述交流输入电路接通时，所述控制电路在自启动完成后产生第二控制信号。

在本发明所述的防浪涌的开关电源中，所述防浪涌电路中，包括：场效应管Q308、电阻R310、电容C311、匹配电路，其中：所述场效应管Q308的漏极通过电容C309连接所述整流电路的输出端正极，所述场效应管Q308的源极接地，所述电阻R310的两端分别连接所述场效应管Q308的漏极和源极，所述电容C311的两端分别连接所述场效应管Q308的漏极和源极，所述场效应管Q308的栅极通过所述匹配电路连接所述控制电路，

在所述第一工作状态下，所述控制电路输出所述第一控制信号到所述防浪涌电路，所述匹配电路不能提供场效应管Q308导通电压，所述场效应管Q308不导通，所述整流电路输出的电流通过所述电容C309、电阻R310以及电容C311导通；

在所述第二工作状态下，所述控制电路输出所述第二控制信号到所述防浪涌电路，所述匹配电路提供场效应管Q308导通电压，所述场效应管Q308导通。

在本发明所述的防浪涌的开关电源中，所述匹配电路包括：电阻R301、二极管D302、电容C303、电阻R304、三极管Q305、稳压二极管ZD306、电阻R307，其中：所述场效应管Q308的栅极通过所述电阻R307接地，所述场效应管Q308的栅极连接所述三极管Q305的发射极，所述三极管Q305的基极连接所述稳压二极管ZD306的负极，所述稳压二极管ZD306的正极接地，所述电阻R304的两端分别连接所述三极管Q305的基极和集电极，所述三极管Q305的集电极通过所述电容C303接地，所述三极管Q305的集电极连接所述电阻R301的一端，所述电阻R301的另一端连接所述二极管D302的负极，所述二极管D302的正极连接所述控制电路,其中：

所述控制电路600输出第二控制信号经过二极管D302到所述电阻R301，所述电阻R301、所述电容C303以及所述电阻R304为三极管Q305提供驱动电压，使Q305导通，所述电阻R307在所述场效应管Q308不工作时为其放电。

在所述第一工作状态下，所述防浪涌的开关电源的主回路的最大电流值为所述整流电路的输出电压与所述电阻R310的比值。

优选地，所述电阻R310的阻值为20Ω，所述电容C311为1000PF。

优选地，所述控制电路包括可发出脉冲宽度调制控制信号的单片机。

另，本发明还构造一种防浪涌电路，包括：场效应管Q308、电阻R310、电容C311、匹配电路，其中：所述场效应管Q308的漏极通过电容C309连接所述整流电路的输出端正极，所述场效应管Q308的源极接地，所述电阻R310的两端分别连接所述场效应管Q308的漏极和源极，所述电容C311的两端分别连接所述场效应管Q308的漏极和源极，所述场效应管Q308的栅极通过所述匹配电路接收控制信号。

在本发明所述的防浪涌电路中，所述匹配电路包括：电阻R301、二极管D302、电容C303、电阻R304、三极管Q305、稳压二极管ZD306、电阻R307，其中：所述场效应管Q308的栅极通过所述电阻R307接地，所述场效应管Q308的栅极连接所述三极管Q305的发射极，所述三极管Q305的基极连接所述稳压二极管ZD306的负极，所述稳压二极管ZD306的正极接地，所述电阻R304的两端分别连接所述三极管Q305的基极和集电极，所述三极管Q305的集电极通过所述电容C303接地，所述三极管Q305的集电极连接所述电阻R301的一端，所述电阻R301的另一端连接所述二极管D302的负极，所述二极管D302的正极接收控制信号。

在本发明所述的防浪涌电路中，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，其中：

所述输入控制信号为第一控制信号时，所述匹配电路不能提供所述场效应管Q308导通电压，所述场效应管Q308不导通，所述整流电路输出的电流通过所述电容C309、所述电阻R310以及所述电容C311导通；

所述输入控制信号为第二控制信号时，所述匹配电路提供所述场效应管Q308导通电压，所述场效应管Q308导通。

实施本发明具有以下有益效果：在开关电源接通过程中，通过控制电路产生第一控制信号，控制防浪涌电路进入第一工作状态，防止浪涌电流的产生，能有效减小浪涌电流，提高设备的可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一种防浪涌的开关电源的电路示意图；

图2是图1所示的匹配电路的电路示意图；

图3是不加防浪涌电路300的浪涌电流波形图；

图4是加防浪涌电路300的浪涌电流波形图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明公开了一种防浪涌的开关电源，包括交流输入电路100、整流电路200、防浪涌电路300、变压电路400、输出电路500、控制电路600；其中，交流输入电路100与整流电路200的输入端连接，整流电路200的输出端连接防浪涌电路300，整流电路200的输出端正极连接变压电路400输入端，防浪涌电路300连接控制电路600，变压电路400输出端连接输出电路500输入端。

交流输入电路100为防浪涌的开关电源的电流输入端，连接外部交流电源，为这个开关电源提供交流电输入，交流输入电路100还包括保险避雷器、压敏电阻、热敏电阻、共模电感、电阻等器件，在开机过程中，交流输入电路为控制电路600提供启动的电流。

电容C309可以为高压电解电容C309，起到平滑输入电压，储蓄能量的作用，但在开关电源开机瞬间，因电容的瞬间导电性，使电容C309的等效电阻近似为0Ω，使开关电源主回路中的电流达到几安培，损坏器件，因此，本发明在电容C309与控制电路600及整流电路200之间设置一个防浪涌电路300，可以在开机过程中有效减小浪涌电流的产生，保护开关电源。

防浪涌的开关电源的工作原理是：控制电路600输出控制信号到防浪涌电路300，控制信号包括第一控制信号和第二控制信号；

在交流输入电路100接通时，控制电路600在自启动过程中产生第一控制信号，当防浪涌电路300接收到控制电路600产生的第一控制信号时，防浪涌电路300进入第一工作状态，防止浪涌电流产生；

在交流输入电路100接通时，控制电路600在自启动完成后产生第二控制信号，当防浪涌电路300接收到控制电路600产生的第二控制信号时，防浪涌电路300进入第二工作状态，防浪涌的开关电源进入正常工作状态。

控制电路600与变压电路400之间连接场效应管，变压电路400与防浪涌电路300的控制信号输入端连接，在交流输入电路100接通交流电时，控制电路600处于自启动过程中，场效应管没有导通信号，此时变压电路没有感应电压产生，匹配电路312不能提供场效应管Q308的导通电压，场效应管Q308不工作；当控制电路600完成启动后，场效应管导通，使得变压电路400产生感应电压，该感应电压使匹配电路312能够提供场效应管Q308导通电压，场效应管Q308工作，开关电源进入正常工作模式。所以，在浪涌电流减小的同时，用场效应管Q308可以保证正常工作所需。

进一步地，防浪涌电路300包括场效应管Q308、电阻R310、电容C311、匹配电路312，其中：场效应管Q308的漏极通过电容C309连接整流电路200的输出端正极，场效应管Q308的源极接地，电阻R310的两端分别连接场效应管Q308的漏极和源极，电容C311的两端分别连接场效应管Q308的漏极和源极，场效应管Q308的栅极通过匹配电路312连接控制电路600。

场效应管Q308为N沟道场效应管，或为P沟道场效应管，或为开关管，场效应管Q308的作用是：在开机过程中控制电路600自启动阶段不导通，使电流通过电阻R310和电容C311导通，保护电路；在开机过程中控制电路600自启后导通，使电流通过场效应管Q308导通。

防浪涌电路300的具体工作原理是：在第一工作状态下，控制电路600输出第一控制信号到防浪涌电路300，匹配电路312不能提供场效应管Q308导通电压，场效应管Q308不导通，整流电路200输出的电流通过电容C309、电阻R310以及电容C311导通，防浪涌的开关电源的主回路的最大电流值为整流电路200的输出电压与电阻R310的比值，电阻R310、电容C311值的大小根据开关电源的需求调整；

优选地，电阻R310的阻值为20Ω，电容C311为1000PF。

在第二工作状态下，控制电路600输出第二控制信号到防浪涌电路300，匹配电路312提供场效应管Q308导通电压，场效应管Q308导通。

具体地，如图2所示，匹配电路312包括：电阻R301、二极管D302、电容C303、电阻R304、三极管Q305、稳压二极管ZD306、电阻R307，其中：场效应管Q308的栅极通过电阻R307接地，场效应管Q308的栅极连接三极管Q305的发射极，三极管Q305的基极连接稳压二极管ZD306的负极，稳压二极管ZD306的正极接地，电阻R304的两端分别连接三极管Q305的基极和集电极，三极管Q305的集电极通过电容C303接地，三极管Q305的集电极连接电阻R301的一端，电阻R301的另一端连接二极管D302的负极，二极管D302的正极连接控制电路600。

控制电路(600)输出第二控制信号经过二极管D302到电阻R301，电阻R301、电容C303以及电阻R304为三极管Q305提供驱动电压，使Q305导通，电阻R307在场效应管Q308不工作时为其放电。

三极管Q305为PNP型三极管，或为NPN型三极管。

实施本发明防浪涌的开关电源，与没有加入防浪涌电路300的传统开关电源的实验结果做对比，对比结果如图3和图4所示：

如图3所示，图中显示在不加防浪涌电路300情况下，开关电源的浪涌电流波形图；

如图4所示，图中显示在加本发明的防浪涌电路300情况下，开关电源的浪涌电流波形图；

从图3中记录的电流曲线可以看出，在没有加入本发明的防浪涌电路300时，开关电源在接通电源过程中，浪涌电流的最大峰值约为60安培；从图4记录的电流曲线可以看出去，在加入本发明的防浪涌电路300时，开关电源在接通电源过程中，浪涌电流的最大峰值约为30.8安培，说明本发明的防浪涌电路300对浪涌电流有明显的抑制作用。

如图1所示，本发明还构造一种防浪涌电路，包括：场效应管Q308、电阻R310、电容C311、匹配电路312，其中：场效应管Q308的漏极通过电容C309连接整流电路200的输出端正极，场效应管Q308的源极接地，电阻R310的两端分别连接场效应管Q308的漏极和源极，电容C311的两端分别连接场效应管Q308的漏极和源极，场效应管Q308的栅极通过匹配电路312接收控制信号。

匹配电路312包括：电阻R301、二极管D302、电容C303、电阻R304、三极管Q305、稳压二极管ZD306、电阻R307，其中：场效应管Q308的栅极通过电阻R307接地，场效应管Q308的栅极连接三极管Q305的发射极，三极管Q305的基极连接稳压二极管ZD306的负极，稳压二极管ZD306的正极接地，电阻R304的两端分别连接三极管Q305的基极和集电极，三极管Q305的集电极通过电容C303接地，三极管Q305的集电极连接电阻R301的一端，电阻R301的另一端连接二极管D302的负极，二极管D302的正极接收控制信号。

防浪涌电路的工作原理为：

控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，其中：

输入控制信号为第一控制信号时，控制电路600输出第一控制信号到防浪涌电路300，电阻R301、二极管D302、电容C303、电阻R304、三极管Q305、稳压二极管ZD306以及电阻R307不能提供场效应管Q308导通电压，场效应管Q308不导通，整流电路200输出的电流通过电容C309、电阻R310以及电容C311导通；

输入控制信号为第二控制信号时，控制电路600输出第二控制信号到防浪涌电路300，电阻R301、二极管D302、电容C303、电阻R304、三极管Q305、稳压二极管ZD306以及电阻R307提供场效应管Q308导通电压，场效应管Q308导通。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims

1.一种防浪涌的开关电源，包括交流输入电路(100)、整流电路(200)、变压电路(400)、输出电路(500)、控制电路(600)，其特征在于，所述开关电源还包括防浪涌电路(300)；

所述交流输入电路(100)与所述整流电路(200)的输入端连接，所述整流电路(200)的输出端连接所述防浪涌电路(300)，所述整流电路(200)的输出端正极连接所述变压电路(400)输入端，所述防浪涌电路(300)连接所述控制电路(600)，所述变压电路(400)输出端连接所述输出电路(500)输入端；

所述控制电路(600)输出控制信号到所述防浪涌电路(300)，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号；

当所述防浪涌电路(300)接收到所述控制电路(600)产生的所述第一控制信号时，所述防浪涌电路(300)进入第一工作状态，防止浪涌电流产生；

当所述防浪涌电路(300)接收到所述控制电路(600)产生的所述第二控制信号时，所述防浪涌电路(300)进入第二工作状态，所述防浪涌的开关电源进入正常工作状态。

2.根据权利要求1所述的防浪涌的开关电源，其特征在于，在所述交流输入电路(100)接通时，所述控制电路(600)在自启动过程中产生所述第一控制信号；

在所述交流输入电路(100)接通时，所述控制电路(600)在自启动完成后产生所述第二控制信号。

3.根据权利要求1所述的防浪涌的开关电源，其特征在于，所述防浪涌电路(300)中，包括：场效应管Q308、电阻R310、电容C311、匹配电路(312)，其中：所述场效应管Q308的漏极通过电容C309连接所述整流电路(200)的输出端正极，所述场效应管Q308的源极接地，所述电阻R310和所述电容C311并联连接在所述场效应管Q308的漏极和源极之间，所述场效应管Q308的栅极通过所述匹配电路(312)连接所述控制电路(600)，

在所述第一工作状态下，所述控制电路(600)输出所述第一控制信号到所述防浪涌电路(300)，所述匹配电路(312)不能提供场效应管Q308导通电压，所述场效应管Q308不导通，所述整流电路(200)输出的电流通过所述电容C309、电阻R310以及电容C311导通；

在所述第二工作状态下，所述控制电路(600)输出所述第二控制信号到所述防浪涌电路(300)，所述匹配电路(312)提供场效应管Q308导通电压，所述场效应管Q308导通。

4.根据权利要求3所述的防浪涌的开关电源，其特征在于，所述匹配电路(312)包括：电阻R301、二极管D302、电容C303、电阻R304、三极管Q305、稳压二极管ZD306、电阻R307，其中：所述场效应管Q308的栅极通过所述电阻R307接地，所述场效应管Q308的栅极连接所述三极管Q305的发射极，所述三极管Q305的基极连接所述稳压二极管ZD306的负极，所述稳压二极管ZD306的正极接地，所述电阻R304的两端分别连接所述三极管Q305的基极和集电极，所述三极管Q305的集电极通过所述电容C303接地，所述三极管Q305的集电极连接所述电阻R301的一端，所述电阻R301的另一端连接所述二极管D302的负极，所述二极管D302的正极连接所述控制电路(600),其中：

所述控制电路(600)输出第二控制信号经过二极管D302到所述电阻R301，所述电阻R301、所述电容C303以及所述电阻R304为三极管Q305提供驱动电压，使Q305导通，所述电阻R307在所述场效应管Q308不工作时为其放电。

5.根据权利要求3所述的防浪涌的开关电源，其特征在于，在所述第一工作状态下，所述防浪涌的开关电源的主回路的最大电流值为所述整流电路(200)的输出电压与所述电阻R310的比值。

6.根据权利要求5所述的防浪涌的开关电源，其特征在于，所述电阻R310的阻值为20Ω，所述电容C311为1000PF。

7.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路(600)包括可发出脉冲宽度调制控制信号的单片机，所述电容C309为高压电解电容。

8.一种防浪涌电路，其特征在于，包括：场效应管Q308、电阻R310、电容C311、匹配电路(312)，其中：所述场效应管Q308的漏极通过电容C309连接所述整流电路(200)的输出端正极，所述场效应管Q308的源极接地，所述电阻R310的两端分别连接所述场效应管Q308的漏极和源极，所述电容C311的两端分别连接所述场效应管Q308的漏极和源极，所述场效应管Q308的栅极通过所述匹配电路(312)接收控制信号。

9.根据权利要求8所述的防浪涌电路，其特征在于，所述匹配电路(312)包括：电阻R301、二极管D302、电容C303、电阻R304、三极管Q305、稳压二极管ZD306、电阻R307，其中：所述场效应管Q308的栅极通过所述电阻R307接地，所述场效应管Q308的栅极连接所述三极管Q305的发射极，所述三极管Q305的基极连接所述稳压二极管ZD306的负极，所述稳压二极管ZD306的正极接地，所述电阻R304的两端分别连接所述三极管Q305的基极和集电极，所述三极管Q305的集电极通过所述电容C303接地，所述三极管Q305的集电极连接所述电阻R301的一端，所述电阻R301的另一端连接所述二极管D302的负极，所述二极管D302的正极接收控制信号。

10.根据权利要求9所述的防浪涌电路，其特征在于，所述控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，其中：

所述输入控制信号为第一控制信号时，所述匹配电路(312)不能提供所述场效应管Q308导通电压，所述场效应管Q308不导通，所述整流电路(200)输出的电流通过所述电容C309、所述电阻R310以及所述电容C311导通；

所述输入控制信号为第二控制信号时，所述匹配电路(312)提供所述场效应管Q308导通电压，所述场效应管Q308导通。