CN110417250A - 一种自适应电源软启动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自适应电源软启动控制系统，包括输入单元、软启动单元、功率输出单元和自适应控制单元，输入单元为软启动单元提供电力输入，软启动单元包括CX电容、整流桥和功率器件，CX电容接收输入单元提供的电力并储存电荷，整流桥将交流电转换成直流电为功率输出单元提供电力，功率器件与CX电容连接形成软启动控制电路，功率输出单元为自适应控制单元供电，自适应控制单元检测功率输出单元电流和电压，并输出控制信号，到达软启动单元，控制功率器件开通，将软启动单元的CX电容短路，达到软启动功能。本发明一种自适应电源软启动控制系统，在启动瞬间不会对电路或元件造成破坏，提高了启动时的可靠性和安全性。

Description

一种自适应电源软启动控制系统

技术领域

本发明涉及电源供电的技术领域，特别涉及一种自适应电源软启动控制系统。

背景技术

电源启动时，对用电器的冲击较大，不利于保护用电器，同时也会对供电电路的各个元器件造成较大的负荷。而如今抑制这种瞬间的电流冲击的主要方式是设置浪涌保护电路，该方式是通过浪涌抑制直接对进入输入电容的电流进行限制，其对各个元器件的要求较大，元器件在使用时的使用寿命也较短，很容易在电流的冲击下损坏。为了提高元器件的使用寿命，以及电源电路对用电设备的保护，设置了软启动保护电源电路。

但是现有的软启动保护电源电路主要通过使用R功率电阻或者电阻+电子开关来实现软启动，但在上电瞬间，由于功率输出单元的电容容量非常大，导致上电很慢，冲击电流大，时间长，非常容易导致软启动的R功率电阻瞬间功耗很大，发热冒烟，异常爆炸冒火烧坏等危险，有时难以平衡选择合适的功率，电阻值，类型等，同时也经常导致输入单元的保险丝烧毁甚至爆炸，启动安全性不高。

而且现有的软启动保护电源电路的供电模式为非关联性的启动模式，时序和逻辑顺序要求很高，很难对于输出短路开机有及时的保护作用，很容易造成烧毁启动单元电阻和保险丝，甚至是整流桥等，破坏性非常大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种自适应电源软启动控制系统，在启动瞬间不会对电路或元件造成破坏，提高了启动时的可靠性和安全性。

为实现上述目的，本发明提出了一种自适应电源软启动控制系统，包括输入单元、软启动单元、功率输出单元和自适应控制单元，输入单元与软启动单元单向连接，为软启动单元提供电力输入，软启动单元包括CX电容、整流桥和功率器件，CX电容接收输入单元提供的电力并储存电荷，整流桥接收来自CX电容的交流电，并将交流电转换成直流电为功率输出单元提供电力，功率器件与CX电容连接形成软启动控制电路，功率输出单元包括第一功率输出单元和第二功率输出单元，第一功率输出单元为负载部分提供电力，第二功率输出单元为自适应控制单元提供电力，自适应控制单元包括信号检测单元和输出转换控制单元，所述信号检测单元包括直流电信号检测单元，所述直流电信号检测单元与功率输出单元连接，检测功率输出单元的电流产生第一控制信号，输出转换控制单元接收第一控制信号，并输出第一控制信号到软启动控制电路，控制功率器件的通断。

通过设置软启动单元，软启动单元设置CX电容和功率器件，CX电容与功率器件形成软启动控制电路，自适应控制单元通过检测功率输出单元的电流大小，以此来自动控制继电器的通断来达到软启动控制电路的通断，控制CX电容的短路达到软启动的功能。这样的设置可以保证功率输出单元能够持续大电流大功率的工作，提供足够的能量到后面负载，也不会发生保险丝、功率管或整流桥等线路烧毁爆炸的状况，即使在功率输出单元负载重载或短路的情况下通电开机，同时通过CX电容的电流很小，几乎没有损耗，而且此时的输入功率也非常小，不会对电路或元件造成破坏，提高了安全性和可靠性，防止着火燃烧的意外发生。

作为优选，还包括R1电阻，所述R1电阻与CX电容串联。通过设置R1电阻，对电流起到限制的作用，可以满足一些负载部分启动慢的要求，通过将R1电阻与CX电容串联设置，继电器、电阻与CX电容之间可以形成短路，达到软启动的功能。

作为优选，所述第二功率输出单元的功率小于第一功率输出单元的功率。由于自适应控制单元只需较小的电力供给，将第二功率输出单元的功率设置为小于第一功率输出单元的功率，既可以满足自适应控制单元的电力供给，又降低了功率输出单元的整体功率，安全性高，同时也降低了功率输出单元的成本。

作为优选，所述信号检测单元还包括电压信号检测单元，所述电压信号检测单元检测功率输出单元的电压，产生第二控制信号，输出转换控制单元接收第二控制信号，并输出第二控制信号到软启动控制电路，控制功率器件的通断。通过对功率输出单元进行电流和电压的双重检测，可以更好的在开机瞬间对功率输出单元产生的大电流或大电压进行短路保护，而自适应控制单元由功率输出单元供电，形成关联的单向环路，因此当负载部分异常重载或短路上电时CX会保护，不会有时序和逻辑问题，反应更加快速和灵敏。

作为优选，所述信号检测单元还包括交流电信号检测单元，所述交流电信号检测单元与所述整流桥连接，用于检测整流桥的交流电，产生第二控制信号，输出转换控制单元接收第二控制信号，并输出第二控制信号到软启动控制电路，控制功率器件的通断。通过直流电和交流电的双重检测，不仅对功率输出单元进行保护，对前期整流桥的交流电也进行控制，这样就很容易判定快速重复开机动作，精准控制继电器等正常通断逻辑，冲击电流小，不会产生二次破坏。

作为优选，还包括多组输出单元，所述输出单元接收输出转换控制单元工作信号，供外接单元使用，所述直流电信号检测单元还检测输出单元的电流，所述电压信号检测单元还检测输出单元的电压。通过设置多组输出单元，输出转换控制单元可以输出多组工作信号给输出单元，实现其他外接单元的工作使用，提高功率输出的利用率，同时对输出单元进行电压、电流的保护。

本发明的有益效果：

1.输入单元、软启动单元、功率输出单元和自适应控制单元的相互配合作用，保证功率输出单元能够持续大电流大功率的工作，提供足够的能量到后面负载，也不会发生保险丝、功率管或整流桥等线路烧毁爆炸的状况，同时通过CX电容的电流几乎没有损耗，而且此时的输入功率也非常小，不会对电路或元件造成破坏，提高了安全性和可靠性，防止着火燃烧的意外发生；

2.通过对功率输出单元进行电流和电压的双重检测，可以更好的在开机瞬间对功率输出单元产生的大电流或大电压进行短路保护，而自适应控制单元由功率输出单元供电，形成关联的单向环路，因此负载部分异常重载或短路上电时CX会保护，不会有时序和逻辑问题，反应更加快速和灵敏；

3.通过电流检测和交流电的双重检测，不仅对功率输出单元进行保护，对前期整流桥的交流电也进行控制，这样就很容易判定快速重复开机动作，精准控制继电器等正常通断逻辑，冲击电流小，不会产生二次破坏；

4.通过设置多组输出单元，输出转换控制单元可以输出多组工作信号给输出单元，实现其他外接单元的工作使用，提高功率输出的利用率，同时对输出单元进行电压、电流的保护。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1-输入单元、2-软启动单元、3-功率输出单元、4-自适应控制单元、5-输出单元、6-负载部分、21-CX电容、22-R1电阻、23-整流桥、24-功率器件、31-第一功率输出单元、32-第二功率输出单元、41-信号检测单元、42-输出转换控制单元、411-直流电信号检测单元、412-电压信号检测单元、413-交流电信号检测单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1所示，本发明一种自适应电源软启动控制系统，包括输入单元1、软启动单元2、功率输出单元3和自适应控制单元4，输入单元1与软启动单元2单向连接，为软启动单元2提供电力输入，软启动单元2包括CX电容21、R1电阻22、整流桥23和功率器件24，CX电容21接收输入单元1提供的电力并储存电荷，CX电容21和R1电阻22串联，整流桥23经过R1电阻22接收来自CX电容21的交流电，并将交流电转换成直流电为功率输出单元3提供电力，功率器件24可以为继电器、三极管、GTO、IGBT、MOSFET、可控硅等功率控制器件，功率器件24与CX电容21连接形成软启动控制电路，

功率输出单元3包括第一功率输出单元31和第二功率输出单元32，第一功率输出单元31为负载部分6提供电力，负载部分6可以是PFC升压/降压电路、DC/DC转换电路、电动工具无刷控制器变换电路、大功率电池充电转换、工业设备等电路转换、电机或电气设备转换、安全用电的电力设备转换等或不限定的其它电源能量转换电路，第二功率输出单元32的功率小于第一功率输出单元31的功率，第二功率输出单元32为自适应控制单元4提供电力，

自适应控制单元4包括信号检测单元41和输出转换单元42，所述信号检测单元41包括电流信号检测单元411、电压信号检测单元412、交流电信号检测单元413，

所述电流信号检测单元411与功率输出单元3连接，检测功率输出单元3的电流产生第一控制信号，输出转换单元42接收第一控制信号，并输出第一控制信号到软启动控制电路，控制功率器件24的通断，

所述电压信号检测单元412检测功率输出单元3的电压，产生第二控制信号，输出转换单元42接收第二控制信号，并输出第二控制信号到软启动控制电路，控制功率器件24的通断，

所述交流电信号检测单元413与所述整流桥23连接，用于检测整流桥23的交流电，产生第二控制信号，输出转换单元42接收第二控制信号，并输出第二控制信号到软启动控制电路，控制功率器件24的通断，

由于自适应控制单元4由功率输出单元3 V0来供电，形成关联的单向环路，这种自适应的供电关联模式，对于功率输出单元3有电压经过R5、R6采样、电流经过IS检测后，特别对于功率输出单元3的短路上电保护是自锁式关联保护动作，不会有时序和逻辑问题，同时通过D3、C5和R10对整流桥23进行交流电的检测，很容易判定快速重复开机动作，精准控制功率器件24的正常逻辑通断，冲击电流小，不会产生二次破坏。

同时还包括多组输出单元5，输出单元5接收输出转换单元42工作信号，供外接单元使用，该外接单元为小功率负载，提高功率输出的利用率，所述电流信号检测单元411还检测输出单元5的电流，所述电压信号检测单元412还检测输出单元5的电压，对外接单元5进行过流过载保护和短路保护。

工作时，首先输入单元1接入交流电，通电后，经过输入单元1的F1保险丝和C1以及EMC等滤波电路之后，电力进入到软启动单元2的CX电容21和R1电阻22后，经过BD1整流桥23，来到功率输出单元3，第一功率输出单元31输出滤波电容C2,C3…… Cn,同时第二功率输出单元32经过D1，C4对自适应控制单元4供电，经过自适应控制单元4的信号检测单元41的R5、R6电压检测和IS的电流检测后，如果功率输出单元3正常，则自适应控制单元4的信号检测单元41输出控制信号经过R8使输出转换控制单元工作，输出转换控制单元经过R2到软启动控制电路，控制功率器件24的开通，将软启动单元2的CX和R1短路，达到软启动的功能，其次，自适应控制单元4还通过输出转换控制单元经过D2、C6可以输出1组以上V01的工作信号，供其他小功率的外接单元使用，信号检测单元41通过V01d的电压检测和IS1、R9电流的检测对外接单元进行过载保护和短路保护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自适应电源软启动控制系统，其特征在于：包括输入单元、软启动单元、功率输出单元和自适应控制单元，

输入单元与软启动单元单向连接，为软启动单元提供电力输入，

软启动单元包括CX电容、整流桥和功率器件，CX电容接收输入单元提供的电力并储存电荷，

整流桥接收来自CX电容的交流电，并将交流电转换成直流电为功率输出单元提供电力，

功率器件与CX电容连接形成软启动控制电路，

功率输出单元包括第一功率输出单元和第二功率输出单元，第一功率输出单元为负载部分提供电力，第二功率输出单元为自适应控制单元提供电力，

自适应控制单元包括信号检测单元和输出转换控制单元，所述信号检测单元包括直流电信号检测单元，所述直流电信号检测单元与功率输出单元连接，检测功率输出单元的电流产生第一控制信号，输出转换控制单元接收第一控制信号，并输出第一控制信号到软启动控制电路，控制功率器件的通断。

2.如权利要求1所述的自适应电源软启动控制系统，其特征在于：还包括R1电阻，所述R1电阻与CX电容串联。

3.如权利要求1所述的自适应电源软启动控制系统，其特征在于：所述第二功率输出单元的功率小于第一功率输出单元的功率。

4.如权利要求1所述的自适应电源软启动控制系统，其特征在于：所述信号检测单元还包括电压信号检测单元，所述电压信号检测单元检测功率输出单元的电压，产生第二控制信号，输出转换控制单元接收第二控制信号，并输出第二控制信号到软启动控制电路，控制功率器件的通断。

5.如权利要求1所述的自适应电源软启动控制系统，其特征在于：所述信号检测单元还包括交流电信号检测单元，所述交流电信号检测单元与所述整流桥连接，用于检测整流桥的交流电，产生第二控制信号，输出转换控制单元接收第二控制信号，并输出第二控制信号到软启动控制电路，控制功率器件的通断。

6.如权利要求1所述的自适应电源软启动控制系统，其特征在于：还包括多组输出单元，所述输出单元接收输出转换控制单元工作信号，供外接单元使用，所述直流电信号检测单元还检测输出单元的电流，所述电压信号检测单元还检测输出单元的电压。