CN107482899A - 一种结合emi滤波和软启动的电路及其控制方法 - Google Patents

一种结合emi滤波和软启动的电路及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明所述的一种结合EMI滤波和软启动的电路及其控制方法，包括EMI滤波电路，滤波电路包括共模滤波电感L1，还包括至少一个软启动电路，所述软启动电路包括MOSFET管V1，MOSFET管V1的漏极和EMI滤波电路中共模滤波电感L1的输入负端相连接；所述软启动电路包括分压电路，分压电路一端与外部输入正端以及所述共模滤波电感L1输入正端连接，另一端与外部输入地相连；所述软启动电路包括启动电容，启动电容两端分别与MOSFET管V1的栅极、源极相连；同时MOSFET管V1的栅极、源极分别与分压电路的两端相连，其中源极接外部输入地相连。本发明将软启动电路与EMI滤波电路组合设计，不但对EMI噪声进行滤除，也抑制了开机浪涌电流，保证了电路的稳定工作，电路的可靠性得到了提升。

Description

一种结合EMI滤波和软启动的电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及电子设备供电系统领域，具体涉及一种结合EMI滤波的电路及其控制方法。
背景技术
供电系统是各种电子设备中不可缺少的组成部分，随着军用装备的发展和系统集成度的提高，电子设备的工作环境越来越复杂，其中系统内部的EMI噪声和开机浪涌电流带来的影响尤为突出，关系到整机工作性能和使用寿命。通常的解决方法是在设备的输入端增加EMI电源滤波器，这样可以有效滤除EMI噪声，但无法消除开机浪涌电流形成的冲击。
发明内容
本发明要解决的技术问题是通过EMI滤波电路与软启动电路相结合，设计出适合高可靠应用场合的电子设备供电部分的入口电路，该电路拓扑结构结构简单，工作稳定可靠，应用效果好，提升了设备的整体可靠性。
本发明的技术方案为：
一种结合EMI滤波和软启动的电路，包括EMI滤波电路，滤波电路包括共模滤波电感L1，还包括至少一个软启动电路，所述软启动电路包括MOSFET管V1，MOSFET管V1的漏极和EMI滤波电路中共模滤波电感L1的输入负端相连接；所述软启动电路包括分压电路，分压电路一端与外部输入正端以及所述共模滤波电感L1输入正端连接，另一端与外部输入地相连；所述软启动电路包括启动电容，启动电容两端分别与MOSFET管V1的栅极、源极相连；同时MOSFET管V1的栅极、源极分别与分压电路的两端相连，其中源极接外部输入地相连。
一种结合EMI滤波和软启动的电路，所述分压电路由第一分压电阻R1和第二分压电阻R2串联构成，其中第一分压电阻R1与外部输入正端以及共模滤波电感L1的输入正端相连，第二分压电阻R2与外部输入地相连；同时MOSFET管V1的栅极、源极分别与第二分压电阻R2的两端相连。
一种结合EMI滤波和软启动的电路，所述软启动电路由第一软启动电容C1和第二软启动电容C2串联构成，第一软启动电容C1和第二软启动电容C2串联后两端分别与MOSFET管V1的栅极、源极相连；
一种结合EMI滤波和软启动的电路，所述EMI滤波电路包括共模滤波电感L1、第一共模滤波电容C4、第二共模滤波电容C5、差模滤波电感L2、差模滤波电容C3； 所述共模滤波电感L1的输入正、负端分别与外部输入正端和软启动电路中MOSFET管V1的漏极相连，共模滤波电感L1的输出正、负端分别与差模滤波电感L2一端、输出地相连；差模滤波电感L2绕组的两端分别与共模滤波电感L1和输出正端相连；差模滤波电容C3的两端分别与输出正端、输出地相连；第一共模滤波电容C4的一端接输出正端，一端接外壳，第二共模滤波电容C5的一端接输出地，一端接外壳。
一种结合EMI滤波和软启动电路的控制方法，包括以下步骤：
（1）当启动输入时，由第一分压电阻R1、第二分压电阻R2组成的分压电路将分电压送至MOSFET管V1的栅极，与第二分压电阻R2并联的第一软启动电容C1、第二软启动电容C2由于充电效应使得第二分压电阻R2上端的分电压即MOSFET管V1栅极电压缓慢上升，MOSFET管V1也由截止状态缓慢导通；
（2）当软启动电容充电结束后，第二分压电阻R2上端的分电压达到稳态，软启动过程完成，MOSFET管V1已处于完全导通状态，前后级电路形成通路，开机浪涌电流在软启动过程中得到抑制；
（3）当电路工作于稳定状态时，由共模滤波电感L1和共模滤波电容组成的LC低通滤波器对在电源线和壳之间传导的共模噪声进行滤除；
（4）当电路工作于稳定状态时，由差模滤波电感L2和差模滤波电容C3组成的LC低通滤波器对在电源线之间传导的差模噪声进行滤除。
本发明在软启动电路中，第一分压电阻R1与外部输入正端以及共模滤波电感L1的输入正端相连，第二分压电阻R2与外部输入地相连。当由第一分压电阻R1和第二分压电阻R2构成的分压电路的两端与输入电压相接时，在R1与R2的接点处形成的分压与MOSFET管V1的栅极相连，作为MOSFET管V1的开启电压；由第一软启动电容C1和第二软启动电容C2串联后形成相互冗余并且两端分别与MOSFET管V1的栅极、源极相连作为软启动电容，其中源极接外部输入地相连，利用电容的充电效应使MOSFET管V1的栅极电压缓慢上升，导致MOSFET管V1由截止状态缓慢导通，从而起到抑制开机浪涌电流的作用，软启动过程完成后，电阻R3端头的电压达到稳态，MOSFET管V1处于完全导通状态。MOSFET管V1的漏极和EMI滤波电路中共模滤波电感L1的输入负端相连接，当MOSFET管V1导通后，则前后级电路形成通路。
EMI滤波电路中共模滤波电感L1的输入正、负端分别与外部输入正端和软启动电路中MOSFET管V1的漏极相连，第一共模滤波电容C4的一端接输出正端，一端接外壳，第二共模滤波电容C5的一端接输出地，一端接外壳，与共模滤波电感L1的两个绕组分别形成两个LC低通滤波器，对主要在电源线与壳上传导的共模EMI噪声进行滤除；而差模滤波电感L2与跨接在电源线上的差模滤波电容C3形成LC低通滤波器，对主要在电源线上传导的差模EMI噪声进行滤除。
综上所述，本发明有益效果：
（1）本发明一种结合EMI滤波和软启动的电路，位于设备电路的前端，其优点在于从系统供电源头对通过电源线传导的EMI噪声进行滤除，并有效减小开机浪涌电流，最大程度减小了对前后级电路的冲击，提高了设备供电的性能和可靠性。
（2）本发明中的软启动电路采用电阻、电容、MOSFET管V1的组合实现对开机浪涌电流的抑制即软启动功能，这种电路的结构简单，实用性强，可靠性高。
附图说明
附图1是本发明具体实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。
如附图所示，一种结合EMI滤波和软启动的电路，包括软启动电路和EMI滤波电路；所述软启动电路包括MOSFET管V1、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第一软启动电容C1、第二软启动电容C2构成。
软启动电路中的MOSFET管V1的漏极和EMI滤波电路中共模滤波电感L1的输入负端相连接；由第一分压电阻R1和第二分压电阻R2构成的分压电路，其中第一分压电阻R1与外部输入正端以及共模滤波电感L1的输入正端相连，第二分压电阻R2与外部输入地相连；第一软启动电容C1和第二软启动电容C2串联后两端分别与MOSFET管V1的栅极、源极相连；同时MOSFET管V1的栅极、源极分别与第二分压电阻R2的两端相连，其中源极接外部输入地相连。软启动电路主要实现对开机浪涌电流的抑制。
所述EMI滤波电路包括共模滤波电感L1、第一共模滤波电容C4、第二共模滤波电容C5、差模滤波电感L2、差模滤波电容C3构成。
共模滤波电感L1的输入正、负端分别与外部输入正端和软启动电路中MOSFET管V1的漏极相连，共模滤波电感L1的输出正、负端分别与差模滤波电感L2一端、输出地相连；差模滤波电感L2绕组的两端分别与共模滤波电感L1和输出正端相连；差模滤波电容C3的两端分别与输出正端、输出地相连；第一共模滤波电容C4的一端接输出正端，一端接外壳，第二共模滤波电容C5的一端接输出地，一端接外壳。EMI滤波电路主要实现对EMI噪声干扰的滤除。
结合EMI滤波和软启动电路的控制方法，包括以下步骤：
（1）当启动输入时，由第一分压电阻R1、第二分压电阻R2组成的分压电路将分电压送至MOSFET管V1的栅极，与第二分压电阻R2并联的第一软启动电容C1、第二软启动电容C2由于充电效应使得第二分压电阻R2上端的分电压即MOSFET管V1栅极电压缓慢上升，MOSFET管V1也由截止状态缓慢导通；
（2）当软启动电容充电结束后，第二分压电阻R2上端的分电压达到稳态，软启动过程完成，MOSFET管V1已处于完全导通状态，前后级电路形成通路，开机浪涌电流在软启动过程中得到抑制；
（3）当电路工作于稳定状态时，由共模滤波电感L1和共模滤波电容组成的LC低通滤波器对在电源线和壳之间传导的共模噪声进行滤除；
（4）当电路工作于稳定状态时，由差模滤波电感L2和差模滤波电容C3组成的LC低通滤波器对在电源线之间传导的差模噪声进行滤除。
在软启动电路中，第一分压电阻R1与外部输入正端以及共模滤波电感L1的输入正端相连，第二分压电阻R2与外部输入地相连。当由第一分压电阻R1和第二分压电阻R2构成的分压电路的两端与输入电压相接时，在R1与R2的接点处形成的分压与MOSFET管V1的栅极相连，作为MOSFET管V1的开启电压；由第一软启动电容C1和第二软启动电容C2串联后形成相互冗余并且两端分别与MOSFET管V1的栅极、源极相连作为软启动电容，其中源极接外部输入地相连，利用电容的充电效应使MOSFET管V1的栅极电压缓慢上升，导致MOSFET管V1由截止状态缓慢导通，从而起到抑制开机浪涌电流的作用，软启动过程完成后，电阻R3端头的电压达到稳态，MOSFET管V1处于完全导通状态。MOSFET管V1的漏极和EMI滤波电路中共模滤波电感L1的输入负端相连接，当MOSFET管V1导通后，则前后级电路形成通路。
EMI滤波电路中共模滤波电感L1的输入正、负端分别与外部输入正端和软启动电路中MOSFET管V1的漏极相连，第一共模滤波电容C4的一端接输出正端，一端接外壳，第二共模滤波电容C5的一端接输出地，一端接外壳，与共模滤波电感L1的两个绕组分别形成两个LC低通滤波器，对主要在电源线与壳上传导的共模EMI噪声进行滤除；而差模滤波电感L2与跨接在电源线上的差模滤波电容C3形成LC低通滤波器，对主要在电源线上传导的差模EMI噪声进行滤除。
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 (5)

1.一种结合EMI滤波和软启动的电路，包括EMI滤波电路，滤波电路包括共模滤波电感L1，其特征在于还包括至少一个软启动电路，所述软启动电路包括MOSFET管V1，MOSFET管V1的漏极和EMI滤波电路中共模滤波电感L1的输入负端相连接；所述软启动电路包括分压电路，分压电路一端与外部输入正端以及所述共模滤波电感L1输入正端连接，另一端与外部输入地相连；所述软启动电路包括启动电容，启动电容两端分别与MOSFET管V1的栅极、源极相连；同时MOSFET管V1的栅极、源极分别与分压电路的两端相连，其中源极接外部输入地相连。
2.根据权利要求1所述的一种结合EMI滤波和软启动的电路，其特征在于：所述分压电路由第一分压电阻R1和第二分压电阻R2串联构成，其中第一分压电阻R1与外部输入正端以及共模滤波电感L1的输入正端相连，第二分压电阻R2与外部输入地相连；同时MOSFET管V1的栅极、源极分别与第二分压电阻R2的两端相连。
3.根据权利要求1所述的一种结合EMI滤波和软启动的电路，其特征在于：软启动电路由第一软启动电容C1和第二软启动电容C2串联构成，第一软启动电容C1和第二软启动电容C2串联后两端分别与MOSFET管V1的栅极、源极相连。
4.根据权利要求1所述的一种结合EMI滤波和软启动的电路，其特征在于：所述EMI滤波电路包括共模滤波电感L1、第一共模滤波电容C4、第二共模滤波电容C5、差模滤波电感L2、差模滤波电容C3；所述共模滤波电感L1的输入正、负端分别与外部输入正端和软启动电路中MOSFET管V1的漏极相连，共模滤波电感L1的输出正、负端分别与差模滤波电感L2一端、输出地相连；差模滤波电感L2绕组的两端分别与共模滤波电感L1和输出正端相连；差模滤波电容C3的两端分别与输出正端、输出地相连；第一共模滤波电容C4的一端接输出正端，一端接外壳，第二共模滤波电容C5的一端接输出地，一端接外壳。
5.根据权利要求1所述的一种结合EMI滤波和软启动的电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）当启动输入时，由第一分压电阻R1、第二分压电阻R2组成的分压电路将分电压送至MOSFET管V1的栅极，与第二分压电阻R2并联的第一软启动电容C1、第二软启动电容C2由于充电效应使得第二分压电阻R2上端的分电压即MOSFET管V1栅极电压缓慢上升，MOSFET管V1也由截止状态缓慢导通；
（2）当软启动电容充电结束后，第二分压电阻R2上端的分电压达到稳态，软启动过程完成，MOSFET管V1已处于完全导通状态，前后级电路形成通路，开机浪涌电流在软启动过程中得到抑制；
（3）当电路工作于稳定状态时，由共模滤波电感L1和共模滤波电容组成的LC低通滤波器对在电源线和壳之间传导的共模噪声进行滤除；
（4）当电路工作于稳定状态时，由差模滤波电感L2和差模滤波电容C3组成的LC低通滤波器对在电源线之间传导的差模噪声进行滤除。
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