CN106208657A - 一种浪涌抑制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的浪涌抑制电路具有延时及复位的功能,在每次电源开关QS1断开后,电容C8、电容C24的电量得以释放并复位至初始状态,保证每次上电时由电容C8、电阻R3产生的延时时间是确定的,确保每次上电时电阻器RT2有足够的时间给电容C6充电,避免了因为频繁的开、关电源而损坏元器件,保证了浪涌抑制控制电路的工作稳定性和可靠性;另一方面,保证由电阻器R14、电容器C24产生的延时时间也是确定的,从而确保在浪涌抑制电路正常工作状态后负载的使能才有效,使开机启动的时候电容器C8充电的时刻与负载启动工作的时刻错开,进一步减小启动时的电流。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备浪涌抑制领域,更具体地,涉及一种浪涌抑制电路。
背景技术
在大功率电子设备启动的时候,由于电子设备内部电路的容性属性,会产生很大的瞬间充电电流;再者,由于电子设备自身的功率较大,电子设备的输入工作电流也较大。瞬间充电电流与输入工作电流的叠加,会产生更大的启动电流。这瞬态的启动大电流即为浪涌电流。浪涌电流不但对电子设备造成损伤,同时对电网设施也会造成电磁干扰和损害,因此必须对浪涌电流进行抑制。
图4提供了一种通过延长充电时间来减小启动电流的方案。在电路启动的时候,由于MOS管V8的栅极电平较低而处于截止状态,所以此时滤波储能电容器C2只能通过电阻R5器充电;由于电阻R5的电阻值较大,所以给电容器C2的充电电流较小。与此同时,通过二极管V6、二极管V7、电阻R1和电阻R3等器件给电容器C1充电。当电容器C1的端电压达到MOS管V8的导通电压时,MOS管V8导通。MOS管V8导通后,与电容器C2组成滤波储能电路,完成滤波储能的功能。
图4中,QS是电路的电源开关。如果电源开关QS出现从闭合到断开再到闭合的操作,且电源开关QS从断开再到闭合的时间间隔过短,则会出现MOS管V8在启动时被烧毁的可能。因为:电源开关QS从断开到再闭合的时间间隔过短,电容器C1原来储存的电量未完全释放,电容器C1的电压一直保持着高于MOS管V8栅极导通电压的水平,MOS管V8一直处于导通状态,于是在电源开关QS再闭合的一瞬间完全由MOS管V8提供充电电流,而且充电电流硕大,从而烧毁了V8。
从上述的工作过程可知,图4的电路具有浪涌抑制的功能,但存在主要器件MOS管V8被烧毁的可能,电路工作不稳定、不可靠。
发明内容
本发明为解决以上现有技术缺陷,提供了一种浪涌抑制电路,该电路能够起到浪涌抑制的作用,且其独特的电路结构在快速开合切换开关时不会对电路元件造成损坏,保证了浪涌抑制电路的工作稳定性和可靠性。
为实现以上发明目的,采用的技术方案是:
一种浪涌抑制电路,包括比较器N4B、比较器N4A、储能滤波电容C6、MOS管V5、电阻器RT2,还包括有电阻器R7、电阻器R6、电阻器R5、电阻器R9、电阻器R10、电阻器R3、电容器C8、电阻器R21、电阻器R2、三极管V12、电阻器R14、电容器C24、储能滤波电容C10、稳压二极管V6、二极管V14、电阻器R8和二极管V10;
设XSA端、XSB端、XSC端、XSD端、XSE端分别为抑制电路的正输入端、负输入端、正输出端、负输出端和使能输出端,XSA端与XSC端连接,XSB端、XSD端接地;
其中储能滤波电容C6的正极与XSA端连接,储能滤波电容C6的负极分别与电阻器RT2的一端、MOS管V5的D极连接,电阻器RT2的另一端、MOS管V5的S极接地;所述XSC端依次通过电阻器R7、电阻器R6与XSD端连接,电阻器R7、电阻器R6通过电阻器R5与比较器N4B的正输入端连接,比较器N4B的负输入端与比较器N4A的正输入端连接,比较器N4B的输出端与比较器N4A的负输入端连接;比较器N4A的输出端与三极管V12的基极连接,三极管V12的集电极与MOS管V5的G极和二极管V10的阴极连接,二极管V10的阳极与XSE端连接;三极管V12的发射极接地;电容C24的一端接地,另一端与XSE端连接;
所述电阻器R7的一端通过电阻器R8与二极管V14的阳极连接,二极管V14的阴极与稳压二极管V6的阴极、储能滤波电容C10的正极连接,稳压二极管V6的阳极、储能滤波电容C10的负极接地;电阻R14的一端与储能滤波电容C10的正极连接,电阻R14的另一端与XSE端连接;电阻器R10的一端与储能滤波电容C10的正极连接,另一端与比较器N4A的正输入端连接;电阻器R9的一端与比较器N4A的正输入端连接,另一端接地;电阻器R3的一端与储能滤波电容C10的正极连接,另一端与比较器N4A的负输入端连接;电容器C8的一端与比较器N4A的负输入端连接,另一端接地;电阻器R21、电阻器R2的一端与储能滤波电容C10的正极连接,另一端分别与三极管V12的基极、集电极连接。
在使用浪涌抑制电路时,首先需要将XSE端接入负载电路的使能控制端。
浪涌抑制电路抑制浪涌的具体过程如下:
电源开关QS1闭合后,电路启动,滤波储能电容器C6通过电阻器RT2充电,设输出端XSC与XSD之间的输出电压为Uo,当Uo上升到门限电压VL后,此时比较器N4B正输入端的输入电压大于负输入端的输入电压(基准电压Vref),比较器N4B输出OC特性的高电平,电阻器R3开始给电容C8充电,当电容C8的电压上升到基准电压Vref时,比较器N4A输出低电平(N4A的输出也具有OC特性),三极管V12的集电极输出高电平,MOS管V5导通,此时由MOS管V5与滤波储能电容器C6完成电路的滤波储能功能;接着,电阻器R14给电容器C24充电,经过一段时间后,电容器C24两端的电压达到负载电路的使能控制电平,负载电路进入正常的工作状态。
其中,R6和R7的阻值关系为R6/(R6+R7)=Vref/VL。
电源开关QS1断开后,输出电压Uo开始下降,当下降到门限电压VL后,比较器N4B输出低电平,释放电容C8的电量使电容C8复位到初始状态;同时,三极管V12的集电极也输出低电平,释放电容C24的电量使电容C24复位到初始状态。
上述方案中,浪涌抑制电路具有延时及复位的功能,在每次电源开关QS1断开后,电容C8、电容C24的电量得以释放并复位至初始状态,保证每次上电时由电容C8、电阻R3产生的延时时间是确定的,确保每次上电时电阻器RT2有足够的时间给电容C6充电,避免了因为频繁的开、关电源而损坏元器件,保证了浪涌抑制控制电路的工作稳定性和可靠性;另一方面,保证由电阻器R14、电容器C24产生的延时时间也是确定的,从而确保在浪涌抑制电路正常工作状态后负载的使能才有效,使开机启动的时候电容器C8充电的时刻与负载启动工作的时刻错开,进一步减小启动时的电流。
优选地,所述浪涌抑制电路还包括有嵌位稳压二极管V13,嵌位稳压二极管V13的阴极与电阻器R6、电阻器R7连接,嵌位稳压二极管V13的阳极接地。设置嵌位稳压二极管V13,避免因正输入端的电压过高而击穿比较器N4B的输入端。
优选地,所述比较器N4B的负输入端通过电容C9接地。
优选地,所述电阻器RT2的非接地端通过电容C7与XSA端连接,电阻器RT2的非接地端与储能滤波电容C6的负极连接。
优选地,所述浪涌抑制电路还包括有二极管V1、二极管V2、二极管V3和二极管V4,其中XSA端与二极管V1的阳极、二极管V2的阴极连接,XSB端与二极管V3的阳极、二极管V4的阴极连接,二极管V1的阴极、二极管V3的阴极与储能滤波电容C6的正极连接,二极管V2的阳极、二极管V4的阳极与MOS管V5的S极连接。
优选地,所述三极管V12的集电极通过电容C25与MOS管V5的S极连接。电容C25是一个保护电容,确保电路启动瞬间MOS管V5的栅极处于低电平状态,MOS管V5处于截止状态。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提供的浪涌抑制电路具有延时及复位的功能,在每次电源开关QS1断开后,电容C8、电容C24的电量得以释放并复位至初始状态,保证每次上电时由电容C8、电阻R3产生的延时时间是确定的,确保每次上电时电阻器RT2有足够的时间给电容C6充电,避免了因为频繁的开、关电源而损坏元器件,保证了浪涌抑制控制电路的工作稳定性和可靠性;另一方面,保证由电阻器R14、电容器C24产生的延时时间也是确定的,从而确保在浪涌抑制电路正常工作状态后负载的使能才有效,使开机启动的时候电容器C8充电的时刻与负载启动工作的时刻错开,进一步减小启动时的电流。
附图说明
图1为浪涌抑制电路的结构示意图。
图2为浪涌抑制电路的应用示例图。
图3为浪涌抑制电路的工作时序及波形示意图。
图4为现有的浪涌抑制电路的结构示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;
实施例1
如图1所示,浪涌抑制电路包括比较器N4B、比较器N4A、储能滤波电容C6、MOS管V5、电阻器RT2、电阻器R7、电阻器R6、电阻器R5、电阻器R9、电阻器R10、电阻器R3、电容器C8、电阻器R21、电阻器R2、三极管V12、电阻器R14、电容器C24、储能滤波电容C10、稳压二极管V6、二极管V14、电阻器R8和二极管V10;
本实施例中,比较器N4B、比较器N4A选用LM2903M芯片,储能滤波电容C6的电容为680μF,电阻器RT2的阻值为47Ω,电阻器R3的阻值为330kΩ,电容C8的电容值为4.7μF,三极管V12的型号为BT5551,电阻器R14的阻值为100kΩ,电容C24的电容值为0.47μF。
其中储能滤波电容C6的正极与XSA端连接,储能滤波电容C6的负极分别与电阻器RT2的一端、MOS管V5的D极连接,电阻器RT2的另一端、MOS管V5的S极接地;所述XSC端依次通过电阻器R7、电阻器R6与XSD端连接,电阻器R7、电阻器R6通过电阻器R5与比较器N4B的正输入端连接,比较器N4B的负输入端与比较器N4A的正输入端连接,比较器N4B的输出端与比较器N4A的负输入端连接;比较器N4A的输出端与三极管V12的基极连接,三极管V12的集电极与MOS管V5的G极和二极管V10的阴极连接,二极管V10的阳极与XSE端连接;三极管V12的发射极接地;电容C24的一端接地,另一端与XSE端连接;
所述电阻器R7的一端通过电阻器R8与二极管V14的阳极连接,二极管V14的阴极与稳压二极管V6的阴极、储能滤波电容C10的正极连接,稳压二极管V6的阳极、储能滤波电容C10的负极接地;电阻R14的一端与储能滤波电容C10的正极连接,电阻R14的另一端与XSE端连接;电阻器R10的一端与储能滤波电容C10的正极连接,另一端与比较器N4A的正输入端连接;电阻器R9的一端与比较器N4A的正输入端连接,另一端接地;电阻器R3的一端与储能滤波电容C10的正极连接,另一端与比较器N4A的负输入端连接;电容器C8的一端与比较器N4A的负输入端连接,另一端接地;电阻器R21、电阻器R2的一端与储能滤波电容C10的正极连接,另一端分别与三极管V12的基极、集电极连接。
在使用浪涌抑制电路时,首先需要将XSE端接入负载电路的使能控制端。如图2所示,负载电源模块N1为PAF600F280-24。
浪涌抑制电路抑制浪涌的具体过程如下:
电源开关QS1闭合后,电路启动,滤波储能电容器C6通过电阻器RT2充电,设输出端XSC与XSD之间的输出电压为Uo,当Uo上升到门限电压VL后,此时比较器N4B正输入端的输入电压大于负输入端的输入电压(基准电压Vref),比较器N4B输出OC特性的高电平,电阻器R3开始给电容C8充电,当电容C8的电压上升到基准电压Vref时,比较器N4A输出低电平(N4A的输出也具有OC特性),三极管V12的集电极输出高电平,MOS管V5导通,此时由MOS管V5与滤波储能电容器C6完成电路的滤波储能功能;接着,电阻器R14给电容器C24充电,经过一段时间后,电容器C24两端的电压达到负载电路的使能控制电平,负载电路进入正常的工作状态。
其中,R6和R7的阻值关系为R6/(R6+R7)=Vref/VL。本实施例中,浪涌抑制电路的电源适应性要求为:220V±10%。由电路的电源适应性确定输出电压Uo的门限值为:
VL=220×1.414×(1-10%)×96%=269(V)。
电源开关QS1断开后,输出电压Uo开始下降,当下降到门限电压VL后,比较器N4B输出低电平,释放电容C8的电量使电容C8复位到初始状态;同时,三极管V12的集电极也输出低电平,释放电容C24的电量使电容C24复位到初始状态。
上述方案中,浪涌抑制电路具有延时及复位的功能,在每次电源开关QS1断开后,电容C8、电容C24的电量得以释放并复位至初始状态,保证每次上电时由电容C8、电阻R3产生的延时时间是确定的,确保每次上电时电阻器RT2有足够的时间给电容C6充电,避免了因为频繁的开、关电源而损坏元器件,保证了浪涌抑制控制电路的工作稳定性和可靠性;另一方面,保证由电阻器R14、电容器C24产生的延时时间也是确定的,从而确保在浪涌抑制电路正常工作状态后负载的使能才有效,使开机启动的时候电容器C8充电的时刻与负载启动工作的时刻错开,进一步减小启动时的电流。
本实施例中,基准电压Vref由电阻R9和电阻R10分压而成,约为8.1V。滤波储能电容器C6的端电压从0V充电到269V所需要的时间约为5mS。电容C8的端电压从0V充电到8.1V所需要的时间为200mS,电容器C24从0V充电到6V所需要的时间约为30mS。具体如图3所示。其中VD为电容C10的电压。
本实施例中,如图1所示,浪涌抑制电路还包括有嵌位稳压二极管V13,嵌位稳压二极管V13的阴极与电阻器R6、电阻器R7连接,嵌位稳压二极管V13的阳极接地。设置嵌位稳压二极管V13,避免因正输入端的电压过高而击穿比较器N4B的输入端。
本实施例中,如图1所示,浪涌抑制电路还包括有二极管V1、二极管V2、二极管V3和二极管V4,其中XSA端与二极管V1的阳极、二极管V2的阴极连接,XSB端与二极管V3的阳极、二极管V4的阴极连接,二极管V1的阴极、二极管V3的阴极与储能滤波电容C6的正极连接,二极管V2的阳极、二极管V4的阳极与MOS管V5的S极连接。
本实施例中,如图1所示,三极管V12的集电极通过电容C25与MOS管V5的S极连接。电容C25是一个保护电容,确保电路启动瞬间MOS管V5的栅极处于低电平状态,MOS管V5处于截止状态。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种浪涌抑制电路,包括比较器N4B、比较器N4A、储能滤波电容C6、MOS管V5、电阻器RT2,其特征在于:还包括有电阻器R7、电阻器R6、电阻器R5、电阻器R9、电阻器R10、电阻器R3、电容器C8、电阻器R21、电阻器R2、三极管V12、电阻器R14、电容器C24、储能滤波电容C10、稳压二极管V6、二极管V14、电阻器R8和二极管V10;
设XSA端、XSB端、XSC端、XSD端、XSE端分别为抑制电路的正输入端、负输入端、正输出端、负输出端和使能输出端,XSA端与XSC端连接,XSB端、XSD端接地;
其中储能滤波电容C6的正极与XSA端连接,储能滤波电容C6的负极分别与电阻器RT2的一端、MOS管V5的D极连接,电阻器RT2的另一端、MOS管V5的S极接地;所述XSC端依次通过电阻器R7、电阻器R6与XSD端连接,电阻器R7、电阻器R6通过电阻器R5与比较器N4B的正输入端连接,比较器N4B的负输入端与比较器N4A的正输入端连接,比较器N4B的输出端与比较器N4A的负输入端连接;比较器N4A的输出端与三极管V12的基极连接,三极管V12的集电极与MOS管V5的G极和二极管V10的阴极连接,二极管V10的阳极与XSE端连接;三极管V12的发射极接地;电容C24的一端接地,另一端与XSE端连接;
所述电阻器R7的一端通过电阻器R8与二极管V14的阳极连接,二极管V14的阴极与稳压二极管V6的阴极、储能滤波电容C10的正极连接,稳压二极管V6的阳极、储能滤波电容C10的负极接地;电阻R14的一端与储能滤波电容C10的正极连接,电阻R14的另一端与XSE端连接;电阻器R10的一端与储能滤波电容C10的正极连接,另一端与比较器N4A的正输入端连接;电阻器R9的一端与比较器N4A的正输入端连接,另一端接地;电阻器R3的一端与储能滤波电容C10的正极连接,另一端与比较器N4A的负输入端连接;电容器C8的一端与比较器N4A的负输入端连接,另一端接地;电阻器R21、电阻器R2的一端与储能滤波电容C10的正极连接,另一端分别与三极管V12的基极、集电极连接。
2.根据权利要求1所述的浪涌抑制电路,其特征在于:所述浪涌抑制电路还包括有嵌位稳压二极管V13,嵌位稳压二极管V13的阴极与电阻器R6、电阻器R7连接,嵌位稳压二极管V13的阳极接地。
3.根据权利要求1所述的浪涌抑制电路,其特征在于:所述比较器N4B的负输入端通过电容C9接地。
4.根据权利要求1所述的浪涌抑制电路,其特征在于:所述电阻器RT2的非接地端通过电容C7与XSA端连接,电阻器RT2的非接地端与储能滤波电容C6的负极连接。
5.根据权利要求1~4任一项所述的浪涌抑制电路,其特征在于:所述浪涌抑制电路还包括有二极管V1、二极管V2、二极管V3和二极管V4,其中XSA端与二极管V1的阳极、二极管V2的阴极连接,XSB端与二极管V3的阳极、二极管V4的阴极连接,二极管V1的阴极、二极管V3的阴极与储能滤波电容C6的正极连接,二极管V2的阳极、二极管V4的阳极与MOS管V5的S极连接。
6.根据权利要求5所述的浪涌抑制电路,其特征在于:所述三极管V12的集电极通过电容C25与MOS管V5的S极连接。
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CN106208657B (zh) | 2018-11-06 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Rong Rongxie Inventor before: Rong Rongxie Inventor before: Zheng Heming Inventor before: Wu Lizhen |
|
CB03 | Change of inventor or designer information | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |