CN105591534A - 单相整流宽范围电源上电电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单相整流宽范围电源上电电路，包括整流单元和判断单元，整流单元包括功率MOSFET；判断单元含有四个电路完全相同的子单元，每个子单元包括两个电压比较器，第一个电压比较器反相输入端连接第一分压支路以获得，非反相输入端连接整流单元，第一个电压比较器的输出端连接RC支路输入端；第二个电压比较器的非反相输入端连接RC支路的输出端，第二个电压比较器的反相输入端连接第二分压支路以获得第二参考电压，第二个电压比较器的输出端连接一二极管，该二极管的另一端连接整流单元，用于驱动功率MOSFET，完成软上电。本发明能实现宽范围输入电压内单相整流器软上电，电路简单、功能齐全和成本低廉。

Description

单相整流宽范围电源上电电路

技术领域

本发明涉及电力电子变换技术领域的一种单相整流电路上电电路，具体地，涉及一种单相整流宽范围电源上电电路，可以应用于采用单相或三相AC-DC变换器作为前级电路的应用领域。

背景技术

对含有二极管整流电路的交流电源供电电力电子变换设备，如变频家电和工业变频器，需要考虑软上电问题。否则由于初始电解电容压为零，在上电阶段电力电子变换装置就会出现过流故障，造成后级变换器过压击穿和空气开关动作。

在常用的上电限流措施中，大都采用在交流或直流线路中增加限流电阻的方法，具体包括三种方式：(1)直流侧或交流火线上串联限流电阻，上电时限流，上电结束后时利用继电器自动切除；(2)串联PTC温敏电阻，利用其正温度特性，上电时限流，上电结束后利用继电器自动切除；(3)串联NTC温敏电阻，利用其负温度特性，在上电时限流，上电结束后保留。前两种方法的问题是：在电阻切除时带来了二次电流冲击问题。后一种方法的问题是：只适合负载功率200W以下的应用场合。为此，对于大功率应用场合，需要改进现有的上电限流方法，彻底解决上电冲击电流问题。

经过对现有技术的检索发现，张相军等在2011年6月的“电机与控制学报”文章中，在总结了两种传统的软启动电路后，提出了“一种启动冲击电流抑制电路”，即三级冲击电流抑制电路，该电路可有效抑制启动时的一次冲击电流和二次冲击电流。发明专利“电力变换装置”(P2001—238459A)公开了一种改变单纯二极管整流桥为高端、低端或全桥为晶闸管的整流桥，并使得晶闸管并联合适的电阻和二极管支路，为此可以实现软上电功能，上电结束后晶闸管导通，触发角为零，起到二极管作用。

为了减少体积，往往上电功率电阻常用温敏电阻PTC代替。对于频繁启停的电力电子变换装置而言，PTC温敏电阻会因发热失去限流作用，严重时造成整流桥后级接入的开关电源失电，由此造成控制电路失电，整个设备无法工作。

对于采用模拟手段的上电控制策略，都会存在二次上电冲击问题，尤其当输入电压在宽范围可调时，更是如此，会出现高低压下二次充电不一致情况，除非延长上电时间。

综合以上，对软上电的整流电路现有电路结构的检索发现，目前阶段仍然需要推出集成有驱动单元和软上电功能的新型整流电路和相应的适应款范围输入电压的上电控制策略，同时具备结构简单、功能齐全和成本低廉等优势。本发明正是基于该需要产生的。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种单相整流宽范围电源上电电路，同时具有电路结构简单、控制容易等优点。

为实现以上目的，本发明提供了一种单相整流宽范围电源上电电路，包括整流单元以及与整流单元连接的判断单元，所述整流单元用以完成功率器件驱动和单相二极管整流；所述判断单元用以判断单相输入电压供电范围和延时后产生最终功率器件的驱动信号；

所述整流单元包括功率MOSFET；

所述判断单元包括四个电路完全相同的子单元，每个子单元包括两个电压比较器，每个子单元的第一个电压比较器的两个输入端：反相输入端连接第一分压支路以获得第一参考电压，非反相输入端连接整流单元，第一个电压比较器的输出端连接RC支路输入端；每个子单元中的第二个电压比较器的非反相输入端连接RC支路的输出端，第二个电压比较器的反相输入端连接第二分压支路以获得第二参考电压，第二个电压比较器的输出端连接一二极管，该二极管的另一端连接整流单元，用于驱动整流单元中的功率MOSFET，完成软上电；

四个子单元中的第一参考电压都相同，四个子单元中的第二参考电压也都相同，唯一不同的是四个子单元中的四个RC时间常数不同；将可能出现的单相电网电压分成的四个等级：最高交流电压、次高交流电压、次低交流电压、最低交流电压，当输入不同的单相电网电压时，整流单元的直流电压幅值的高低不同和用时不同，与RC支路的RC时间常数相对应，单相电网电压越高，RC时间常数越短；

单相交流输入电压大于设定的最高交流电压，只有第一个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；

单相交流输入电压大于设定的次高交流电压而小于设定的最高交流电压，只有第二个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；

单相交流输入电压大于设定的次低交流电压而小于设定的次高交流电压，只有第三个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；

单相交流输入电压大于设定的最低交流电压而小于设定的次低交流电压，只有第四个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；

单相交流输入电压小于设定的最低交流电压，第一、第二、第三与第四子单元均不输出高电平，不能驱动整流单元中的功率MOSFET导通，属于供电异常情况。

进一步的，第一个子单元负责最高交流电压供电和相应的最高直流电压输入，当输入电流电压大于设定的最高交流电压时，第一个子单元的第一个电压比较器输出高电平，经过RC支路(滤波电路)限流后，RC时间常数最低，得到一个电压，提供到第一个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端，第二个电压比较器的反相输入端设定动作电压。如果2—3个时间常数后，第一个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端的电压大于其反相输入端设定动作电压，则第二个电压比较器输出高电平，经过第二个电压比较器连接的二极管传送至整流单元，驱动功率MOSFET导通，短接温敏电阻完成最高输入电压情况下的软上电过程。

进一步的，第二个子单元负责次高交流电压供电和相应的次高直流电压输入，当输入电流电压大于设定的次高交流电压时，第二个子单元的第一个电压比较器输出高电平，经过RC支路(滤波电路)滤波限流后，RC时间常数次低，得到一个电压，提供到第二个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端，第二个电压比较器的反相输入端设定动作电压。如果2—3个时间常数后，第二个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端的电压大于其反相输入端设定动作电压，则其第二个电压比较器输出高电平，经过与第二个电压比较器连接的二极管传送至整流单元，驱动功率MOSFET导通，短接温敏电阻完成次高输入电压情况下的软上电过程。

进一步的，第三个子单元负责次高交流电压供电和相应的次低直流电压输入，当输入电流电压大于设定的次低交流电压时，第三个子单元的第一个电压比较器输出高电平，经过RC支路(滤波电路)滤波限流后，RC时间常数次高，得到一个电压，提供到第三个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端，第二个电压比较器的反相输入端设定动作电压。如果2—3个时间常数后，第三个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端的电压大于反相输入端设定动作电压，则第二个电压比较器输出高电平，经过与第二个电压比较器连接的二极管传送至整流单元，驱动功率MOSFET导通，短接温敏电阻完成次高输入电压情况下的软上电过程。

进一步的，第四个子单元负责次高交流电压供电和相应的最低直流电压输入，当输入电流电压大于设定的最低交流电压时，第四个子单元的第一个电压比较器输出高电平，经过RC支路(滤波电路)滤波限流后，RC时间常数最高，得到一个电压，提供到第四个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端，第二个电压比较器的反相输入端设定动作电压。如果2—3个时间常数后，第四个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端的电压大于其反相输入端设定动作电压，则第二个电压比较器输出高电平，经过与第二个电压比较器连接的二极管传送至整流单元，驱动功率MOSFET导通，短接温敏电阻完成次高输入电压情况下的软上电过程；

优选地，所述整流单元，包括四只功率二极管、一只功率MOSFET(含有反并联的续流二极管)、一只温敏电阻、一只电解电容、一只光电耦合器、六只电阻、四只电容和一只稳压二极管，其中：第一只功率二极管的阴极与第三只功率二极管的阴极相连后，形成直流回路正极，并与电解电容的正极、第一只电阻的一端、第四只电容的一端相连，第一只功率二极管的阳极与第二只功率二极管的阴极相连后，与单相交流电源的一端相连，第三只功率二极管的阳极与第四只功率二极管的阴极相连后，与单相交流电源的另一端相连，第二只功率二极管的阳极与第四只功率二极管的阳极相连后，与功率MOSFET的源极、温敏电阻的一端、第三只电阻的一端、第一只电容的一端、第二只电容的一端、第三只电容的一端、第五只电阻的一端、稳压二极管的阳极、第四只电容的另一端、光电耦合器的第三引脚、光电耦合器的第四引脚相连，形成直流回路负极，第一只电阻的另一端与第二只电阻的一端相连，第二只电阻的另一端与第三只电阻的另一端、第一只电容的另一端相连，并与判断单元中的第一只运算放大器的非反相输入端、第二只运算放大器的非反相输入端、第二只运算放大器的非反相输入端、第三只运算放大器的非反相输入端相连，第四只电阻的一端与判断单元中的第一只二极管的阴极、第二只二极管的阴极、第三只二极管的阴极、第四只二极管的阴极相连，第四只电阻的另一端与第二只电容的另一端、第五只电阻的另一端、光电耦合器的第一引脚相连，光电耦合器的第六引脚与驱动电源相连，光电耦合器的第五引脚与第六只电阻的一端相连，第六只电阻的另一端与第三只电容的另一端、稳压二极管的阴极、功率MOSFET的门极相连，电解电容的负极与功率MOSFET的漏极、温敏电阻的另一端相连。

优选地，所述判断单元，包括四个电路完全相同的子单元，每个子单元包括两只运算放大器、五只电阻、一只电容和一只二极管，每个子单元的输入端与整流单元中第二只电阻、第三只电阻、第一只电容的公共端相连，每个子单元的输出端与整流单元中第四只电阻的输入端相连；其中：第一只运算放大器的非反相输入端与整流单元中第二只电阻、第三只电阻、第一只电容的公共端相连，第一只运算放大器的反相输入端与第七只电阻的一端和第八只电阻的一端相连，第七只电阻的另一端与功率地相连，第八只电阻的另一端与驱动电源+15V相连，第一只运算放大器的输出端与第九只电阻的一端相连，第九只电阻的另一端与第五只电容的一端、第二只运算放大器的非反相输入端相连，第五只电容的另一端与功率地相连，第二只运算放大器的反相输入端与第十只电阻的一端和第十一只电阻的一端相连，第十只电阻的另一端与功率地相连，第十一只电阻的另一端与驱动电源+15V相连，第二只运算放大器的输出端与第一只二极管的阳极相连，第四只二极管的阴极与第一只二极管的阴极、第二只二极管的阴极、第三只二极管的阴极相连，并与整流单元中第四只电阻的一端相连。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)属于模拟控制，无需数字电路控制，自动控制，电路简单，成本低廉；

(2)对于不同范围的单相交流输入电压，只有一个子单元起到作用，产生驱动信号，驱动整流单元中的功率MOSFET，切除温敏电阻，实现自动和较为精确的软上电过程。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一优选实施例1的电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明单相整流宽范围电源上电电路中，包括整流单元以及与整流单元连接的判断单元，所述整流单元用以完成功率器件驱动和单相二极管整流；所述判断单元用以判断单相输入电压供电范围和延时后产生最终功率器件的驱动信号；

所述整流单元包括功率MOSFET；

所述判断单元中含有四个电路完全相同的子单元，每个子单元中包括两个电压比较器，每个子单元中的第一个电压比较器的两个输入端：反相输入端连接第一分压支路以获得第一参考电压，非反相输入端连接整流单元，第一个电压比较器的输出端连接RC支路输入端；每个子单元中的第二个电压比较器的非反相输入端连接RC支路的输出端，第二个电压比较器的反相输入端连接第二分压支路以获得第二参考电压，第二个电压比较器的输出端连接一二极管，该二极管的另一端连接整流单元，用于驱动整流单元中的功率MOSFET，完成软上电；

第一个子单元中第一个电压比较器负责检测最高输入交流电压情况，为此其第一个电压比较器后的RC支路(滤波电路)具有最低的时间常数，确保在最短的时间内触发其第二个电压比较器，通过整流单元完成软上电过程；

第二个子单元中第一个电压比较器负责检测次高输入交流电压情况，为此其第一个电压比较器后的RC支路(滤波电路)具有次低的时间常数，确保在次短的时间内触发其第二个电压比较器，通过整流单元完成软上电过程；

第三个子单元中第一个电压比较器负责检测次低输入交流电压情况，为此其第一个电压比较器后的RC支路(滤波电路)具有次高的时间常数，确保在次高的时间内触发其第二个电压比较器，通过整流单元完成软上电过程；

第四个子单元中第一个电压比较器负责检测最低输入交流电压情况，为此其第一个电压比较器后的RC支路(滤波电路)具有最高的时间常数，确保在最高的时间内触发其第二个电压比较器，通过整流单元完成软上电过程；

对于同一供电电压情况，只能有一个子单元起作用，输出高电平。

第一、第二、第三与第四子单元的第一个比较器的反相输入端具有相同的设定值，第二比较器的反相输入端也具有相同的设定值，不同的是不同子单元中的RC时间常数不同。当输入不同的单相电网电压时，整流单元的直流电压幅值的高低不同和用时不同，与RC支路的RC时间常数相对应，单相电网电压越高，RC时间常数越短，四个子单元中的第一参考电压都相同，四个子单元中的第二参考电压也都相同，唯一不同的是四个子单元中的四个RC时间常数不同，

所述单相交流输入电压，是指整个单相整流宽范围电源上电电路的输入电压。

如图1所示，作为本发明的一个优选实施例：一种单相整流宽范围电源上电电路，包括不可分割的整流单元1和判断单元2，其中：整流单元用以完成功率器件驱动和单相二极管整流过程，判断单元用以判断单相输入电压供电范围和在合适延时后产生最终功率器件的驱动信号。下面详细说明本发明这一较优实施例的电路结构：

在本实施例中，所述整流单元，包括四只功率二极管PD1—PD4、一只功率MOSFET(含有反并联的续流二极管)PS1、一只温敏电阻PTC1、一只电解电容EC1、一只光电耦合器OP1、六只电阻R1-R6、四只电容C1-C4和一只稳压二极管ZD1，其中：第一只功率二极管PD1的阴极与第三只功率二极管PD3的阴极相连后，形成直流回路正极，并与电解电容EC1的正极、第一只电阻R1的一端、第四只电容C4的一端相连；第一只功率二极管PD1的阳极与第二只功率二极管PD2的阴极相连后，与单相交流电源的一端相连，第三只功率二极管PD3的阳极与第四只功率二极管的阴极相连后，与单相交流电源的另一端相连；第二只功率二极管PD2的阳极与第四只功率二极管PD4的阳极相连后，与功率MOSFETPS1的源极、温敏电阻PCT1的一端、第三只电阻R3的一端、第一只电容C1的一端、第二只电容C2的一端、第三只电容C3的一端、第五只电阻R5的一端、稳压二极管ZD1的阳极、第四只电容R4的另一端、光电耦合器OP1的第三引脚、光电耦合器OP1的第四引脚相连，形成直流回路负极；第一只电阻R1的另一端与第二只电阻R2的一端相连，第二只电阻R2的另一端与第三只电阻R3的另一端、第一只电容C1的另一端相连，并与判断单元中的第一只运算放大器A1的非反相输入端、第二只运算放大器A2的非反相输入端、第二只运算放大器A2的非反相输入端、第三只运算放大器A3的非反相输入端相连，第四只电阻R4的一端与判断单元中的第一只二极管D1的阴极、第二只二极管D2的阴极、第三只二极管D3的阴极、第四只二极管D4的阴极相连，第四只电阻R4的另一端与第二只电容C2的另一端、第五只电阻R5的另一端、光电耦合器OP1的第一引脚相连，光电耦合器OP1的第六引脚与驱动电源+15V相连，光电耦合器OP1的第五引脚与第六只电阻R6的一端相连，第六只电阻R6的另一端与第三只电容C3的另一端、稳压二极管ZD1的阴极、功率MOSFETPS1的门极相连，电解电容EC1的负极与功率MOSFETPS1的漏极、温敏电阻PTC1的另一端相连。

所述判断单元，包括四个电路完全相同的子单元，每个子单元包括两只运算放大器、五只电阻、一只电容和一只二极管，每个子单元的输入端与整流单元中第二只电阻、第三只电阻、第一只电容的公共端相连，每个子单元的输出端与整流单元中第四只电阻的输入端相连；

以下以第一子单元中结构为例进行详细说明：第一只运算放大器A1的非反相输入端与整流单元中第二只电阻R2、第三只电阻R3、第一只电容C1的公共端相连，第一只运算放大器A1的反相输入端与第七只电阻R7的一端、第八只电阻R8的一端相连，第七只电阻R7的另一端与功率地相连，第八只电阻R8的另一端与驱动电源+15V相连，第一只运算放大器A1的输出端与第九只电阻R9的一端相连，第九只电阻R9的另一端与第五只电容C5的一端、第二只运算放大器A2的非反相输入端相连，第五只电容C5的另一端与功率地相连，第二只运算放大器A2的反相输入端与第十只电阻R10的一端和第十一只电阻R11的一端相连，第十只电阻R10的另一端与功率地相连，第十一只电阻R11的另一端与驱动电源+15V相连，第二只运算放大器A2的输出端与第一只二极管D1的阳极相连，第一只二极管D1的阴极与第二只二极管D2的阴极、第三只二极管D3的阴极、第四只二极管D1的阴极相连，并与整流单元中第四只电阻R4的一端相连。第一只运算放大器A1采用双电源+15V与-15V供电，第二只运算放大器A2采用双电源+15V与-15V供电。

整个电路具体工作过程为：

当单相交流电源(220V)接通时，通过功率二极管PD1—PD4构成的整流桥对电解电容EC1整流充电，首先电解电容EC1与温敏电阻PTC1构成阻容充电支路，电解电容EC1的电压缓慢上升，引起的网测电流冲击较小，不至于引起电路故障。随着电解电容EC1的电压上升，大致140V时，整个电路的开关电源开始起振，提供+15V和-15V驱动电源和工作电源。随着电解电容EC1的电压上升，分压电阻R3分得一定的电压，送入判断单元中。

判断单元中含有四个子单元，每个子单元中的第一个运算放大器及其外围电路构成一个电压比较器，第二个运算放大器及其周边电路构成另一个电压比较器。

对于第一个子单元的第一个比较器(由第一只运算放大器A1、第七只电阻R7、第八只电阻R8构成)，由第七只电阻R7与第八只电阻R8构成的分压支路获得第一参考电压Vref1，第九只电阻R9与第五只电容C5构成RC支路时间常数R9C5最小，由第十只电阻R10与第十一只电阻R11构成的分压支路获得第二参考电压Vref5。

对于第二个子单元的第三个比较器(由第三只运算放大器A3、第十二只电阻R12、第十三只电阻R13构成)，由第十二只电阻R12与第十三只电阻R13构成的分压支路获得第一参考电压Vref2，第十四只电阻R14与第六只电容C6构成RC支路时间常数R14C6次小，由第十五只电阻R15与第十六只电阻R16构成的分压支路获得第二参考电压Vref6。

对于第三个子单元的第五个比较器(由第五只运算放大器A5、第十七只电阻R17、第十八只电阻R18构成)，由第十七只电阻R17与第十八只电阻R18构成的分压支路获得第一参考电压Vref3，第十九只电阻R19与第七只电容C7构成RC支路时间常数R19C7最小，由第二十只电阻R20与第二十一只电阻R21构成的分压支路获得第二参考电压Vref7。

对于第四个子单元的第七个比较器(由第七只运算放大器A7、第二十二只电阻R22、第二十三只电阻R23构成)，由第二十二只电阻R22与第二十三只电阻R23构成的分压支路获得第一参考电压Vref4，第二十四只电阻R24与第五只电容C8构成RC支路时间常数R24C8最小，由第二十五只电阻R25与第二十六只电阻R26构成的分压支路获得第二参考电压Vref8。

第一个子单元负责最高直流电压输入，第二个子单元负责次高直流电压输入，第三个子单元负责次低直流电压输入，第四个子单元负责最低直流电压输入，因此R9C5<R14C6<R19C7<R27C8，可以使Vref5＝Vref6＝Vref7＝Vref8。

当输入交流电压最高时(如260V)，第一个子单元迅速起作用，其第二个比较器(由第二只运算放大器A2、第十只电阻R10、第十一只电阻R11构成)输出高电平，并通过第一只二极管D1驱动整流单元中的功率MOSFETPS1，完成软上电过程。时间较长时，第二个子单元、第三个子单元、第四个子单元相继起作用。

当输入交流电压次高时(如240V)，第二个子单元迅速起作用，其第四个比较器(由第四只运算放大器A4、第十五只电阻R15、第十六只电阻R16构成)输出高电平，并通过第二只二极管D2驱动整流单元中的功率MOSFETPS1，完成软上电过程。时间较长时，第一个子单元不起作用，第二个子单元、第三个子单元、第四个子单元相继起作用。

当输入交流电压次低时(如220V)，第三个子单元迅速起作用，其第六个比较器(由第六只运算放大器A6、第二十只电阻R20、第二十一只电阻R21构成)输出高电平，并通过第三只二极管D3驱动整流单元中的功率MOSFETPS1，完成软上电过程。时间较长时，第一个子单元、第二个子单元不起作用，第三个子单元、第四个子单元相继起作用。

当输入交流电压最低时(如180V)，第四个子单元迅速起作用，其第八个比较器(由第八只运算放大器A8、第二十五只电阻R25、第二十六只电阻R26构成)输出高电平，并通过第四只二极管D4驱动整流单元中的功率MOSFETPS1，完成软上电过程。时间较长时，第一个子单元、第二个子单元、第三个子单元不起作用，第四个子单元相继起作用。

本发明描述的技术为自动的软上电整流电路，因此适合宽范围单相交流输入电压情况。为了适应更宽范围的输入电压，为了缩短电压差别，可以设计更多比较单元的子单元。

本实例中，上述各个元器件的选型：

供电电源：单相交流电源180V—260V，适合单相供电的变频家电应用场合；

负载功率：2.5kW，

功率二极管(PD1—PD4)：600V，25A/100℃；

电解电容(EC1)：400V，3300μF，插件，功率电路的储能电容；

功率MOSFET(PS1)：600V，25A/100℃，用于短接温敏电阻PTC1；

温敏电阻(PTC1)：49Ω/100℃，10W，上电时用于限流和软上电；

光电耦合器(OP1)：PC817D，主要用于驱动功率MOSFETPS1，不用于电子隔离；

电容(C1、C2、C3)：100nF，100V,分别与R3、R4、R6构成RC滤波；

电容(C4)：100nF，1200V，吸收直流回路高频电压；

电阻(R1、R2、R3)：分别为150kΩ、150kΩ、5kΩ，用于分压，得到直流电压的瞬时值；

电阻(R4、R5、R6)：分别为0.5kΩ、10kΩ、25Ω，分别起到RC滤波、下拉、RC滤波作用；

运算放大器(A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8)：LM224或LM358，反馈设置成开路，用作比较器；

普通二极管(D1、D2、D3、D4)：1N4148，构成求或电路，其阳极只要有一个高电平，则输出高电平；

电阻(R7、R12、R17、R22)：10kΩ，分压电阻；

电阻(R8、R13、R18、R23)：10kΩ，分压电阻；

电阻(R9、R14、R19、R24)：10kΩ，构成RC滤波器，起到限流作用；

电阻(C5、C6、C7、C8)：分别为100nF、220nF、330nF、470nF，100V，得到不同时间常数的RC滤波器，起到不同延时作用；

电阻(R10、R15、R20、R25)：10kΩ，分压电阻；

电阻(R11、R16、R21、R26)：10kΩ，分压电阻；

本发明能够实现可控软上电，具有电路结构简单、使用器件数量少，简化电路设计和降低成本的优点。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种单相整流宽范围电源上电电路，其特征在于包括整流单元以及与整流单元连接的判断单元，所述整流单元用以完成功率器件驱动和单相二极管整流；所述判断单元用以判断单相输入电压供电范围和延时后产生最终功率器件的驱动信号；

所述整流单元包括功率MOSFET；

所述判断单元包括四个电路完全相同的子单元，每个子单元包括两个电压比较器，每个子单元的第一个电压比较器的两个输入端：反相输入端连接第一分压支路以获得第一参考电压，非反相输入端连接整流单元，第一个电压比较器的输出端连接RC支路输入端；每个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端连接RC支路的输出端，第二个电压比较器的反相输入端连接第二分压支路以获得第二参考电压，第二个电压比较器的输出端连接一二极管，该二极管的另一端连接整流单元，用于驱动整流单元中的功率MOSFET，完成软上电；

四个子单元中的第一参考电压都相同，四个子单元中的第二参考电压也都相同，唯一不同的是四个子单元中的四个RC时间常数不同；将可能出现的单相电网电压分成的四个等级：最高交流电压、次高交流电压、次低交流电压、最低交流电压，当输入不同的单相电网电压时，整流单元的直流电压幅值的高低不同和用时不同，与RC支路的RC时间常数相对应，单相电网电压越高，RC时间常数越短；

单相交流输入电压大于设定的最高交流电压，只有第一个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；

单相交流输入电压大于设定的次高交流电压而小于设定的最高交流电压，只有第二个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；

单相交流输入电压大于设定的次低交流电压而小于设定的次高交流电压，只有第三个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；

单相交流输入电压大于设定的最低交流电压而小于设定的次低交流电压，只有第四个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；

单相交流输入电压小于设定的最低交流电压，第一、第二、第三与第四子单元均不输出高电平，不能驱动整流单元中的功率MOSFET导通，属于供电异常情况。

2.根据权利要求1所述的单相整流宽范围电源上电电路，其特征在于，第一个子单元负责最高交流电压供电和相应的最高直流电压输入，当输入电流电压大于设定的最高交流电压时，其第一个电压比较器输出高电平，经过RC支路限流后，RC时间常数最低，得到一个电压，提供到第一个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端，第二个电压比较器的反相输入端设定动作电压；如果2—3个时间常数后，第一个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端的电压大于反相输入端设定动作电压，则第二个电压比较器输出高电平，经过第二个电压比较器连接的二极管传送至整流单元，驱动功率MOSFET导通，短接温敏电阻完成最高输入电压情况下的软上电过程。

3.根据权利要求1所述的单相整流宽范围电源上电电路，其特征在于，进一步的，第二个子单元负责次高交流电压供电和相应的次高直流电压输入，当输入电流电压大于设定的次高交流电压时，第二个子单元的第一个电压比较器输出高电平，经过RC支路滤波限流后，RC时间常数次低，得到一个电压，提供到第二个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端，第二个电压比较器的反相输入端设定动作电压；如果2—3个时间常数后，第二个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端的电压大于其反相输入端设定动作电压，则其第二个电压比较器输出高电平，经过与第二个电压比较器连接的二极管传送至整流单元，驱动功率MOSFET导通，短接温敏电阻完成次高输入电压情况下的软上电过程。

4.根据权利要求1所述的单相整流宽范围电源上电电路，其特征在于，第三个子单元负责次高交流电压供电和相应的次低直流电压输入，当输入电流电压大于设定的次低交流电压时，第三个子单元的第一个电压比较器输出高电平，经过RC支路滤波限流后，RC时间常数次高，得到一个电压，提供到第三个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端，第二个电压比较器的反相输入端设定动作电压；如果2—3个时间常数后，第三个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端的电压大于反相输入端设定动作电压，则第二个电压比较器输出高电平，经过与第二个电压比较器连接的二极管传送至整流单元，驱动功率MOSFET导通，短接温敏电阻完成次高输入电压情况下的软上电过程。

5.根据权利要求1所述的单相整流宽范围电源上电电路，其特征在于，第四个子单元负责次高交流电压供电和相应的最低直流电压输入，当输入电流电压大于设定的最低交流电压时，第四个子单元的第一个电压比较器输出高电平，经过RC支路滤波限流后，RC时间常数最高，得到一个电压，提供到第四个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端，第二个电压比较器的反相输入端设定动作电压；如果2—3个时间常数后，第四个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端的电压大于反相输入端设定动作电压，则第二个电压比较器输出高电平，经过与第二个电压比较器连接的二极管传送至整流单元，驱动功率MOSFET导通，短接温敏电阻完成次高输入电压情况下的软上电过程。

6.根据权利要求1-5任一项所述的单相整流宽范围电源上电电路，其特征在于，所述整流单元，包括四只功率二极管、一只功率MOSFET、一只温敏电阻、一只电解电容、一只光电耦合器、六只电阻、四只电容和一只稳压二极管，其中：第一只功率二极管的阴极与第三只功率二极管的阴极相连后，形成直流回路正极，并与电解电容的正极、第一只电阻的一端、第四只电容的一端相连，第一只功率二极管的阳极与第二只功率二极管的阴极相连后，与单相交流电源的一端相连，第三只功率二极管的阳极与第四只功率二极管的阴极相连后，与单相交流电源的另一端相连，第二只功率二极管的阳极与第四只功率二极管的阳极相连后，与功率MOSFET的源极、温敏电阻的一端、第三只电阻的一端、第一只电容的一端、第二只电容的一端、第三只电容的一端、第五只电阻的一端、稳压二极管的阳极、第四只电容的另一端、光电耦合器的第三引脚、光电耦合器的第四引脚相连，形成直流回路负极，第一只电阻的另一端与第二只电阻的一端相连，第二只电阻的另一端与第三只电阻的另一端、第一只电容的另一端相连，并与判断单元中的第一只运算放大器的非反相输入端、第二只运算放大器的非反相输入端、第二只运算放大器的非反相输入端、第三只运算放大器的非反相输入端相连，第四只电阻的一端与判断单元中的第一只二极管的阴极、第二只二极管的阴极、第三只二极管的阴极、第四只二极管的阴极相连，第四只电阻的另一端与第二只电容的另一端、第五只电阻的另一端、光电耦合器的第一引脚相连，光电耦合器的第六引脚与驱动电源相连，光电耦合器的第五引脚与第六只电阻的一端相连，第六只电阻的另一端与第三只电容的另一端、稳压二极管的阴极、功率MOSFET的门极相连，电解电容的负极与功率MOSFET的漏极、温敏电阻的另一端相连。

7.根据权利要求6所述的单相整流宽范围电源上电电路，其特征在于，所述功率MOSFET，含有反并联的续流二极管。

8.根据权利要求1-5任一项所述的单相整流宽范围电源上电电路，其特征在于，所述判断单元，其中每个子单元包括两只运算放大器、五只电阻、一只电容和一只二极管，每个子单元的输入端与整流单元中第二只电阻、第三只电阻、第一只电容的公共端相连，每个子单元的输出端与整流单元中第四只电阻的输入端相连；其中：第一只运算放大器的非反相输入端与整流单元中第二只电阻、第三只电阻、第一只电容的公共端相连，第一只运算放大器的反相输入端与第七只电阻的一端、第八只电阻的一端相连，第七只电阻的另一端与功率地相连，第八只电阻的另一端与驱动电源相连，第一只运算放大器的输出端与第九只电阻的一端相连，第九只电阻的另一端与第五只电容的一端、第二只运算放大器的非反相输入端相连，第五只电容的另一端与功率地相连，第二只运算放大器的反相输入端与第十只电阻的一端、第十一只电阻的一端相连，第十只电阻的另一端与功率地相连，第十一只电阻的另一端与驱动电源相连，第二只运算放大器的输出端与第一只二极管的阳极相连，第四只二极管的阴极与第一只二极管的阴极、第二只二极管的阴极、第三只二极管的阴极相连，并与整流单元中第四只电阻的一端相连；第七只电阻、第八只电阻构成第一分压支路；第九只电阻与第五只电容构成RC支路；第十只电阻、第十一只电阻构成第二分压支路。

9.根据权利要求8所述的单相整流宽范围电源上电电路，其特征在于，第一只运算放大器采用双电源+15V与-15V供电，第二只运算放大器采用双电源+15V与-15V供电，第八只电阻的另一端与驱动电源+15V相连，第十一只电阻的另一端与驱动电源+15V相连。