CN108880236A - 一种抑制上电冲击的Boost电路及抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种抑制上电冲击的Boost电路及抑制方法，包括电感L1、续流管D2、开关管V1、输出电容C2，所述电感L1、续流管D2串联于电源正极与电路输出端正极之间，所述开关管V1一端连接在电感L1和续流管D2之间，另一端连接电源负极，所述输出电容C2的正极连接续流管D2的负极，输出电容C2的负极连接电源负极，还包括并联于电感L1、续流管D2的充电支路，在所述续流管D2正极设置有控制开关S1，所述控制开关S1的控制端与一控制电路的信号输出端连接，所述充电支路包括充电电阻R1。本发明采用了充电支路，不仅在上电时充电电流不流经电感L1，避免电感L1偏磁甚至饱和，并且还不影响主回路的构造，有利于主回路的布线和布局。

Description

一种抑制上电冲击的Boost电路及抑制方法

技术领域

本发明涉及一种Boost电路，特别涉及一种抑制上电冲击的Boost电路及抑制方法。

背景技术

在Boost拓扑电路的输出端，一般会放置较大容量的电容。在上电时，输入电源通过Boost电感、续流二极管对输出电容充电，Boost电感瞬间磁饱和，进而在充电回路中产生非常大的冲击电流。如果不加抑制，冲击电流会引起供电侧跳闸、保险烧断等危害，严重的甚至可能损坏电路中的半导体器件。同时，大的冲击电流也会对电网造成污染。

小功率场合中，目前多采用在电源的输入侧串联NTC热敏电阻来抑制上电冲击电流，但是这种方法功耗较大，而且热敏电阻由于从热态恢复到冷态需要时间，因而在断电后立即再次上电时热敏电阻会失去效果。

中功率、大功率场合中，目前常采用一个电阻与开关器件(如继电器、可控硅、或MOSFET、IGBT等可控器件)并联后，串联在续流二极管与输出电容之间，通过控制电路使开关器件在上电时保持关断状态，电源只能通过电阻对电容充电，如此便限制了上电冲击电流，然后延时开通开关器件。这个方法仍有一定缺点，比如上电时充电电流从Boost电感流过，会使电感产生一定偏磁甚至有可能饱和，若此时打开主开关管，则有可能产生非常大的电流将主开关管烧毁。在大功率场合一般采用IGBT作为与电阻并联的开关器件，而IGBT有导通压降(约3～5V)，此压降会一直加在并联电阻上，电阻持续发热，对寿命有一定的损伤。

发明内容

本发明的主要目的是为解决现有技术中的技术问题，提供一种抑制上电冲击的Boost电路。

本发明的另一个主要目的在于提供一种Boost电路上电冲击抑制方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种抑制上电冲击的Boost电路，包括电感L1、续流管D2、开关管V1、输出电容C2，所述电感L1、续流管D2串联于电源正极与电路输出端正极之间，所述开关管V1的集电极连接在电感L1和续流管D2之间，开关管V1发射极连接电源负极，所述输出电容C2的正极连接续流管D2的负极，输出电容C2的负极连接电源负极，还包括并联于电感L1、续流管D2的充电支路，在电源正极与电路输出端正极之间设置有控制开关S1，所述控制开关S1的控制端与一控制电路的信号输出端连接，所述充电支路包括充电电阻R1。

进一步，所述充电支路还包括充电二极管D1，所述充电二极管D1与所述充电电阻R1串联。

进一步，还包括输出电容C2的输出电压检测电路，所述输出电压检测电路的信号输出端与所述控制电路连接，所述输出电压检测电路包括电阻R5、电阻R6，所述电阻R5、电阻R6串联后与所述输出电容C2并联。

进一步，还包括输入电容C1以及输入电容C1的输入电压检测电路，所述输入电容C1的两端分别连接电源正极和电源负极，所述输入电压检测电路的信号输出端与所述控制电路连接，所述输入电压检测电路包括电阻R3、电阻R4，所述电阻R3、电阻R4串联后与所述输入电容C1并联。

进一步，所述控制电路的PWM驱动信号输出端与开关管V1的栅极连接。

本发明的另一个技术方案是：

一种Boost电路上电冲击抑制方法，包括如下步骤：

步骤一、电源上电，控制开关S1关断；

步骤二、输入电压通过充电电阻R1对输出电容C2充电；

步骤三、控制开关S1闭合，送出开关管V1的PWM驱动信号，Boost电路正常运行。

进一步，在所述步骤三中，当输出电容C2的电压达到输入电压的85％以上时，控制开关S1闭合。

进一步，在所述步骤三中，驱动开关管V1的PWM控制信号采用缓启动逐步增加占空比。

本发明的另一个技术方案是：

一种抑制上电冲击的Boost电路，包括电感L1、开关管V1、输出电容C2、不带反并联二极管的开关管V2，所述电感L1、开关管V2串联于电源正极与电路输出端正极之间，所述开关管V1的集电极连接在电感L1和开关管V2之间，开关管V1的发射极连接电源负极，所述输出电容C2的正极连接开关管V2的发射极，输出电容C2的负极连接电源负极，还包括并联于电感L1、开关管V2的充电支路，所述开关管V2的栅极与一控制电路的信号输出端连接，所述充电支路包括充电电阻R1。

一种Boost电路上电冲击抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、电源上电，开关管V2关断；

步骤二、输入电压通过充电电阻R1对输出电容C2充电；

步骤三、送出开关管V1、开关管V2的PWM驱动信号，Boost电路正常运行。

综上内容，本发明所述的一种抑制上电冲击的Boost电路及抑制方法，采用了充电支路，不仅在上电时充电电流不流经电感L1，避免电感L1偏磁甚至饱和，并且还不影响主回路的构造，有利于主回路的布线和布局。通过二极管D1，在正常运行后充电支路自动切除，不会对主回路的工作状态产生影响。充电电阻R1不需要采用NTC、PTC等热敏电阻，可有效减少成本，并且可以在重复上断电时都能起到有效抑制作用。

附图说明

图1是本发明实施例一电路示意图；

图2是本发明实施例二电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，一种抑制上电冲击的Boost电路，主要包括由电感L1、续流管D2、开关管V1、输出电容C2组成的Boost电路的主回路。电感L1、续流管D2串联于电源正极与电路输出端正极之间，开关管V1的集电极连接在电感L1和续流管D2之间，开关管V1发射极连接电源负极，输出电容C2的正极连接续流管D2的负极，输出电容C2的负极连接电源负极。

在本实施例中，还包括一充电支路，充电支路包括充电二极管D1、充电电阻R1。充电二极管D1、充电电阻R1串联后与电感L1、续流管D2并联。在电源正极与电路输出端正极之间设置有控制开关S1，具体的，是在续流管D2负极设置有控制开关S1，控制开关S1的控制端与一控制电路的信号输出端连接。

输出电容C2侧设置有输出电压检测电路，输出电压检测电路包括电阻R5、电阻R6，电阻R5、电阻R6串联后与所述输出电容C2并联，输出电压检测电路的信号输出端与控制电路连接。

还包括输入电容C1，用以检测输入电压，输入电容C1的两端分别连接电源正极和电源负极。在输入电容C1侧设置有输入电压检测电路，输入电压检测电路包括电阻R3、电阻R4，电阻R3、电阻R4串联后与所述输入电容C1并联，输入电压检测电路的信号输出端与控制电路连接。在本实施例中，输入电容C1采用容量较小的薄膜电容，不会产生很大的冲击电流。

控制电路的PWM驱动信号输出端与开关管V1的栅极连接。

在上电初始，控制开关S1为关断状态，输入电压通过充电二极管D1、充电电阻R1对输出电容C2充电，通过调整充电电阻R1的阻值大小，可限制输出电容C2的冲击电流。通过充电支路，不仅在上电时充电电流不流经电感L1，避免电感L1偏磁甚至饱和，并且还不影响主回路的构造，有利于主回路的布线和布局。

通过电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6分别检测输入电压和输出电容C2的电压，控制电路比较两个电压，当输出电容C2上的电压达到输入电压的90％时，控制电路闭合控制开关S1，并且输出PWM控制信号。输出电容C2上已建立与输入测相当的电压，且PWM信号采用缓启动逐步增加占空比的方式，输出电容C2也不会产生很大的充电电流。

当Boost电路正常运行后，通过二极管D1，充电支路自动切除，充电电阻R1不再消耗功率，也不会对主回路的工作状态产生影响。充电电阻R1不需要采用NTC、PTC等热敏电阻，可有效减少成本，并且可以在重复上断电时都能起到有效抑制作用。

一种Boost电路上电冲击抑制方法，包括如下步骤：

步骤一、电源上电，控制开关S1关断；

步骤二、输入电压通过充电电阻R1对输出电容C2充电；

步骤三、当输出电容C2的电压达到输入电压的85％以上时，控制开关S1闭合，在本实施例中，当输出电容C2的电压达到输入电压的90％时，控制开关S1闭合，由于此时输出电容C2的电压与输入电压基本相当，因而不会产生较大的电流冲击。控制电路输出PWM控制信号驱动开关管V1导通，PWM控制信号采用缓启动逐步增加占空比，通过软启动的方式，进一步抑制冲击电流。之后，Boost电路正常运行。

实施例二

如图2所示，一种抑制上电冲击的Boost电路，包括电感L1、开关管V1、输出电容C2、不带反并联二极管的开关管V2。

电感L1、开关管V2串联于电源正极与电路输出端正极之间，开关管V1的集电极连接在电感L1和开关管V2之间，开关管V1的发射极连接电源负极。输出电容C2的正极连接开关管V2的发射极，输出电容C2的负极连接电源负极。

在本实施例中，还包括一充电支路，充电支路与电感L1、开关管V2并联，包括充电二极管D1、充电电阻R1。开关管V2的栅极与一控制电路的信号输出端连接。

在上电初始，开关管V2为关断状态，输入电压通过充电二极管D1、充电电阻R1对输出电容C2充电，通过调整充电电阻R1的阻值大小，可限制输出电容C2的冲击电流。通过充电支路，不仅在上电时充电电流不流经电感L1，避免电感L1偏磁甚至饱和，并且还不影响主回路的构造，有利于主回路的布线和布局。

通过电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6分别检测输入电压和输出电容C2的电压，控制电路比较两个电压，当输出电容C2上的电压达到输入电压的90％时，

控制电路输出PWM控制信号给开关管V1，同时，控制电路输出相位互补的驱动信号给开关管V2。

当Boost电路正常运行后，通过二极管D1，充电支路自动切除，充电电阻R1不再消耗功率，也不会对主回路的工作状态产生影响。充电电阻R1不需要采用NTC、PTC等热敏电阻，可有效减少成本，并且可以在重复上断电时都能起到有效抑制作用。

一种Boost电路上电冲击抑制方法，包括如下步骤：

步骤一、电源上电，开关管V2关断。

步骤二、输入电压通过充电电阻R1对输出电容C2充电。

步骤三、送出开关管V1、开关管V2的PWM驱动信号，PWM控制信号采用缓启动逐步增加占空比，通过软启动的方式，进一步抑制冲击电流，之后Boost电路正常运行。

与实施例一相比，本实施例省略了续流管D2，减少了线路压降，精简了电路。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种抑制上电冲击的Boost电路，包括电感L1、续流管D2、开关管V1、输出电容C2，所述电感L1、续流管D2串联于电源正极与电路输出端正极之间，所述开关管V1的集电极连接在电感L1和续流管D2之间，开关管V1发射极连接电源负极，所述输出电容C2的正极连接续流管D2的负极，输出电容C2的负极连接电源负极，其特征在于：还包括并联于电感L1、续流管D2的充电支路，在电源正极与电路输出端正极之间设置有控制开关S1，所述控制开关S1的控制端与一控制电路的信号输出端连接，所述充电支路包括充电电阻R1。

2.根据权利要求1所述的一种抑制上电冲击的Boost电路，其特征在于：所述充电支路还包括充电二极管D1，所述充电二极管D1与所述充电电阻R1串联。

3.根据权利要求1所述的一种抑制上电冲击的Boost电路，其特征在于：还包括输出电容C2的输出电压检测电路，所述输出电压检测电路的信号输出端与所述控制电路连接，所述输出电压检测电路包括电阻R5、电阻R6，所述电阻R5、电阻R6串联后与所述输出电容C2并联。

4.根据权利要求1所述的一种抑制上电冲击的Boost电路，其特征在于：还包括输入电容C1以及输入电容C1的输入电压检测电路，所述输入电容C1的两端分别连接电源正极和电源负极，所述输入电压检测电路的信号输出端与所述控制电路连接，所述输入电压检测电路包括电阻R3、电阻R4，所述电阻R3、电阻R4串联后与所述输入电容C1并联。

5.根据权利要求1所述的一种抑制上电冲击的Boost电路，其特征在于：所述控制电路的PWM驱动信号输出端与开关管V1的栅极连接。

6.一种如上述权利要求1至5任一项所述的Boost电路的上电冲击抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、电源上电，控制开关S1关断；

步骤二、输入电压通过充电电阻R1对输出电容C2充电；

步骤三、控制开关S1闭合，送出开关管V1的PWM驱动信号，Boost电路正常运行。

7.根据权利要求6所述的一种Boost电路上电冲击抑制方法，其特征在于：在所述步骤三中，当输出电容C2的电压达到输入电压的85％以上时，控制开关S1闭合。

8.根据权利要求6所述的一种Boost电路上电冲击抑制方法，其特征在于：在所述步骤三中，驱动开关管V1的PWM控制信号采用缓启动逐步增加占空比。

9.一种抑制上电冲击的Boost电路，包括电感L1、开关管V1、输出电容C2、不带反并联二极管的开关管V2，所述电感L1、开关管V2串联于电源正极与电路输出端正极之间，所述开关管V1的集电极连接在电感L1和开关管V2之间，开关管V1的发射极连接电源负极，所述输出电容C2的正极连接开关管V2的发射极，输出电容C2的负极连接电源负极，其特征在于：还包括并联于电感L1、开关管V2的充电支路，所述开关管V2的栅极与一控制电路的信号输出端连接，所述充电支路包括充电电阻R1。

10.一种如上述权利要求9所述的Boost电路的上电冲击抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、电源上电，开关管V2关断；

步骤二、输入电压通过充电电阻R1对输出电容C2充电；

步骤三、送出开关管V1、开关管V2的PWM驱动信号，Boost电路正常运行。