CN111446851A - 一种带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路，涉及电路保护领域，其技术方案要点是包括用于对市电整流滤波并输出直流供电电压的电压输出模块、接收处理直流供电电压以抑制电路产生瞬间大电流的浪涌抑制模块、用于控制浪涌抑制模块工作与否的NTC开关模块、用于采样PFC模块输入电压并输出相应的PFC电压取样信号的PFC电压取样模块、用于输出交流取样信号的交流电整流取样模块、以及用于接收PFC电压取样信号和预设电压信号和交流取样信号并控制PFC模块工作与否和浪涌抑制模块短路与否的控制模块。其技术效果是既能保证在启动时电路依靠NTC抑制浪涌电流，又能确保不会长时间内有大电流流过NTC热敏电阻，确保NTC在启动时不会损坏。

Description

一种带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路

技术领域

本发明涉及电路保护领域，特别涉及一种带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路。

背景技术

200W~2000W功率等级的AC/DC开关电源往往带有功率因素校正模块（PFC模块），功率因素校正模块中有一个几百微法的高压电容。该电解电容的存在使得开关电源在启动瞬间，会有一个非常大的输入浪涌电流流过输入熔断器、整流器、滤波器、PFC模块，可能造成这些半导体器件不可恢复的损坏。因此这些AC/DC开关电源常采用如图1所示的输入浪涌电流抑制电路。即常采用继电器和负温度系数热敏电阻NTC并联的方法来抑制浪涌电流。启动时依靠负温度系数热敏电阻NTC抑制浪涌电流，启动后经过一定延时后继电器闭合，短路掉NTC电阻以减低功耗。这种电路继电器的闭合和断开的时序控制尤为重要，即继电器线圈的触发电路的时序控制尤为重要。若继电器线圈的触发电路的时序设计不当，极易在交流电网瞬变、重复启动等状态下造成NTC热敏电阻长时间存在过大的电流应力，从而损坏NTC热敏电阻。

传统的继电器线圈的触发电路往往只监测交流输入电压，上电时，经过一定延时后触发继电器闭合。存在继电器关断时间无法控制的问题，部分电源触发继电器闭合的时间往往和后面PFC模块、DCDC转换模块工作的时间相同，使得NTC热敏电阻存在长时间流过大电流的情况，及其危险。

发明内容

本发明的目的是提供一种带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路，其既能保证在启动时电路依靠负温度系数热敏电阻NTC抑制浪涌电流，又能确保在启动时不会存在长时间内有大电流流过NTC热敏电阻，确保NTC热敏电阻在启动时不会损坏失效。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路，包括：

电压输出模块，用于对市电整流滤波，并输出直流供电电压；

浪涌抑制模块，包括连于电压输出模块的NTC，用于抑制经过PFC模块的浪涌电流；

交流电整流取样模块，用于整流市电，并取样输出交流取样信号；

控制模块，包括冷启动电路和PFC开关元件，所述冷启动电路包括用于输出预设电压信号的预设电压输出源、冷启动信号比较单元、第一延时单元、以及第二延时单元，所述第一延时单元和第二延时单元均连于冷启动信号比较单元，且所述第一延时单元的延时低于第二延时单元；所述冷启动信号比较单元连于预设电压输出源和交流电整流取样模块，并基于预设电压信号和交流取样信号的相对大小触发第一延时单元输出NTC第一开关信号，且触发第二延时单元输出PFC第一开关信号；所述PFC开关元件连于第二延时单元，并基于PFC第一开关信号输出用于控制PFC模块工作或关闭的PFC开关控制信号；

NTC开关模块，连于浪涌控制模块，包括连于控制模块的使能端，并基于NTC第一开关信号短路浪涌抑制模块。

通过采用上述技术方案，交流电网上电时，电源启动，电压输出模块对市电进行整流滤波，并输出直流供电电压，直流供电电压经过浪涌抑制模块，由于NTC在具有负温度系数的特性，在刚启动时阻值最大，使得电路的整体负载变高，从而有效抑制浪涌电流的产生。

预设电压输出源输出预设电压信号，交流电整流取样模块输出交流取样信号，冷启动信号比较单元接收预设电压信号和交流取样信号并进行比较，并基于比较结果控制第一延时单元输出NTC第一开关信号，还触发第二延时单元输出PFC第一开关信号。NTC第一开关信号用于控制浪涌控制模块从电路中短路与否，PFC第一开关信号用于控制PFC模块工作或关闭。由于第一延时单元的延时低于第二延时单元，因此NTC第一开关信号先发出，PFC第一开关信号后发出。PFC模块中的电解电容在第一延时单元触发前进行充电，其通过的电流大小随着充电的进行逐渐降低，直至第一延时单元触发NTC第一开关信号，将浪涌抑制模块从电路中短路出去，这段期间，既能抑制启动时的浪涌电流，又能避免后级负载电路加入后长期通过大电流而导致发热损坏。一段时间后，第二延时单元触发PFC第一开关信号，PFC第一开关信号控制PFC模块开始工作，PFC模块中的电解电容继续充电至额定工作电压值。

这样设计浪涌控制单元和PFC模块的启动时序，既能保证在启动时电路依靠负温度系数热敏电阻NTC抑制浪涌电流，又能确保在启动时不会存在长时间内有大电流流过NTC热敏电阻，确保NTC热敏电阻在启动时不会损坏失效。

进一步设置：所述冷启动信号比较单元基于预设电压信号和交流取样信号的相对大小输出冷启动比较信号；

所述第一延时单元包括第一定时器，基于冷启动比较信号输出所述NTC第一开关信号；

所述第二延时单元包括第二定时器，所述第二定时器的延时高于第一定时器，所述第二延时单元基于冷启动比较信号输出所述PFC第一开关信号。

通过采用上述技术方案，定时器具有在接收到触发信号后延时输出信号的特点，第一定时器和第二定时器能够方便地调节某个电子元件的参数来调节延时时间。

进一步设置：所述NTC开关模块包括并联于浪涌抑制模块的可控开关、以及用于控制可控开关通断的NTC延时电容；所述可控开关包括所述使能端，基于NTC第一开关信号短路浪涌抑制模块；所述NTC延时电容连于使能端和地线之间；

所述PFC开关元件为连于第二延时单元输出端和地线之间的PFC延时电容，并基于PFC延时电容的两端的电压输出所述PFC开关控制信号；

所述冷启动控制电路还包括：

第一放电单元，包括连于冷启动信号比较单元输出端的第一启动端、以及连于可控开关使能端的输入端，所述第一放电单元基于冷启动比较信号控制NTC延时电容掉电；

第二放电单元，包括连于冷启动信号比较单元输出端的第二启动端、以及连于PFC延时电容的输入端，所述第二放电单元基于冷启动比较信号控制PFC延时电容掉电。

通过采用上述技术方案，浪涌抑制模块的两端通过可控开关相互连接，当可控开关打开时，浪涌抑制模块被短路，从而保护NTC。NTC延时电容由于并联于可控开关的使能端和地线之间，当NTC延时电容处于带电状态时，可控开关会一直处于触发连通状态。当该抑制电路与市电断开连接时，交流取样信号消失，此时冷启动信号比较单元输出相应的冷启动比较信号，该冷启动比较信号控制第一放电单元打开，以使得NTC延时电容掉电。NTC延时电容持续掉电，直至其两端的电压不足以打开可控开关，此时可控开关断开，浪涌抑制模块重新开始工作。

PFC延时电容连于第二延时单元输出端和地线之间，当PFC开关元件接收到PFC第一开关信号时，PFC延时电容被PFC第一开关信号持续充电，PFC延时电容两端的电压值即为PFC开关控制信号，当PFC延时电容两端的电压超过阈值时，PFC模块将被触发并持续工作。当抑制电路与市电断开连接时，交流取样信号消失，此时冷启动信号比较单元输出相应的冷启动比较信号，该冷启动比较信号控制第二放电单元打开，以使得PFC延时电容发生掉电。PFC延时电容持续掉电，直至其两端的电压低于阈值，此时PFC模块停止工作。

在电路设计中，人们可以通过控制NTC延时电容的电容值、PFC延时电容的电容值、第一放电单元内部元件的参数、以及第二放电单元内部元件的参数，以调整PFC模块停止工作的时序在可控开关断开的时序之前，避免PFC模块过大的工作电流流过浪涌抑制模块，从而保护NTC不被烧坏。

进一步设置：还包括PFC电压取样模块，所述PFC电压取样模块连于浪涌抑制模块的输出端，并基于浪涌抑制模块输出端与地线之间压降输出PFC取样信号；

所述控制模块还包括热启动电路，所述热启动电路包括：

热启动信号比较单元，所述热启动信号比较单元连于PFC电压取样模块和交流电整流取样模块，并基于PFC取样信号和交流取样信号的相对大小输出热启动比较信号；

第三延时单元，所述第三延时单元包括延时低于第一定时器的第三定时器，所述第三延时单元包括连于PFC开关元件的第一输出端、以及连于NTC开关模块的使能端的第二输出端，所述第一输出端基于热启动比较信号输出PFC第二开关信号，所述第二输出端基于热启动比较信号输出NTC第二开关信号；

所述PFC开关元件基于PFC第二开关信号输出PFC控制信号，所述NTC开关模块基于NTC第二开关信号控制浪涌抑制模块短路与否。

通过采用上述技术方案，PFC模块内部的电解电容接于浪涌抑制模块的输出端和地线之间，因此连于浪涌抑制模块输出端的PFC电压取样模块所取得的PFC取样信号实际上为电解电容两端的电压。热启动信号比较单元对PFC取样信号和交流取样信号进行比较并基于相对大小输出热启动比较信号，当交流电网在断电后快速上电，此时PFC电解电容上还残留较高的残留电压，此时PFC开关控制信号依然保持高电位，第三延时单元由于触发时间短，能够相比于第一延时单元和第二延时单元更快地输出PFC第二开关信号和NTC第二开关信号，从而控制可控开关连通以短路浪涌抑制模块，以及为PFC延时电容上电以启动PFC模块。实际电路设计中，人们可以通过合理选择第三掉电单元内部的电子元件参数，使得PFC工作先于可控开关连通，这样设计再启动（热启动）时序，便于PFC模块的快速重启，同时使得快速上电时PFC模块工作后再短路掉NTC，防止过大的工作电流长时间流经NTC。

进一步设置：所述热启动电路还包括第三掉电单元，所述第三掉电单元包括连于冷启动信号比较单元输出端的第三启动端、以及连于第三定时器的输入端，所述第三掉电单元基于冷启动比较信号控制热启动信号比较单元和第三定时器之间的元件掉电。

通过采用上述技术方案，当市电断开时，冷启动信号比较单元输出相应的冷启动比较信号，冷启动比较信号控制第三掉电单元开启，第三掉电单元用于去除第三定时器和第三比较单元之间的残存电荷，避免第三定时器的误启动。

进一步设置：所述可控开关包括继电器和NPN型三极管Q2，所述继电器的电磁线圈KM连于预设电压输出源和三极管Q2的集电极之间，所述继电器的继电开关K1并联于浪涌抑制模块两端，所述三极管Q2的基极为所述使能端，发射极连于地线。

通过采用上述技术方案，当NTC延时电容持续充电且两端的电压高于某个阈值时，三极管Q2连通，使得继电线圈通电，使得常开的继电开关K1闭合。由于继电开关K1并联于NTC的两端，使得继电开关K1闭合时NTC被短路。

进一步设置：所述第一定时器的延时为100ms，所述第二定时器的延时为300ms，所述第三定时器的延时为5ms。

通过采用上述技术方案，第一定时器触发的200ms后，第二定时器被触发。第三定时器的延时为5ms，能够在市电重新上电后快速输出PFC第二开关信号和NTC第二开关信号。

进一步设置：所述冷启动信号比较单元包括第一电压比较器，所述第一电压比较器的同相端连于交流电整流取样模块，反向端连于预设电压输出源；所述热启动信号比较单元包括第二电压比较器，所述第二电压比较器的同相端连于PFC电压取样模块，反向端连于交流电整流取样模块。

通过采用上述技术方案，在市电上电后，第一电压比较器接收到交流取样信号和预设电压信号，由于交流取样信号大于预设电压信号，此时第一电压比较器输出高电平的冷启动比较信号。第二电压比较器接收到PFC取样信号和交流取样信号，由于交流取样信号大于PFC取样信号，此时第二电压比较器输出低电平的热启动比较信号。

在市电断电的短时间内，交流取样信号小于预设电压信号，此时第一电压比较器输出低电平的冷启动比较信号。交流取样信号小于PFC取样信号，此时第二电压比较器输出高电平的热启动比较信号。

在市电长时间断电后，PFC取样信号归于低电位，此时第二电压比较器输出低电平的热启动比较信号。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过设计浪涌控制单元和PFC模块的启动时序，既能保证在启动时电路依靠负温度系数热敏电阻NTC抑制浪涌电流，又能确保在启动和关闭时不会存在长时间内有大电流流过NTC热敏电阻，确保NTC热敏电阻在启动和关闭时不会损坏失效；

2、通过设计热启动时序，便于PFC模块的快速重启，同时使得快速上电时PFC模块工作后再短路掉NTC，防止过大的工作电流长时间流经NTC。

附图说明

图1是本实施例中一种带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路的电路图。

图中，

1、电压输出模块；

2、浪涌抑制模块；

3、交流电整流取样模块；

4、NTC开关模块；41、可控开关；

5、PFC模块；51、变频开关单元；52、储能单元；

6、PFC电压取样模块；

7、控制模块；

71、冷启动电路；711、冷启动信号比较单元；712、第一延时单元；713、第二延时单元；714、第一放电单元；715、第二放电单元；

72、热启动电路；721、热启动信号比较单元；722、第三延时单元；723、第三掉电单元；

73、PFC开关元件；

74、PFC控制单元；

75、电路供电源。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路，参考图1，包括用于对市电整流滤波并输出直流供电电压的电压输出模块1、接收处理直流供电电压以抑制电路产生瞬间大电流的浪涌抑制模块2、用于控制浪涌抑制模块2工作与否的NTC开关模块4、用于采样PFC模块5输入电压并输出相应的PFC电压取样信号的PFC电压取样模块6、用于整流市电并取样输出交流取样信号的交流电整流取样模块3、以及用于接收PFC电压取样信号和预设电压信号和交流取样信号并控制PFC模块5工作与否和浪涌抑制模块2短路与否的控制模块7。

参考图1，电压输出模块1包括连于市电的处理单元和连于处理单元输出端的整流桥B1。处理单元包括滤波器、EMC和EMI，处理单元对市电进行滤波和抗电磁干扰等处理后，通过火线L和零线N输出，整流桥B1的两个输入端分别连于处理单元的输出火线L和零线N，一个输出端连于地线，另一个输出端输出直流供电电压。

PFC模块5包括连于整流桥B1输出端的变频开关单元51、以及连于变频开关单元51输出端的储能单元52，变频开关单元51包括第一电感L1、NMOS管Q1、以及一号二极管D1，第一电感L1连于整流桥B1的输出端，NMOS管Q1的漏极连于第一电感L1远离整流桥B1的一端，源极连于地线，栅极为控制端PFC_GATE。一号二极管D1的正极连于第一电感L1远离整流桥B1的一端，负极连于浪涌抑制模块2的输入端。储能单元52包括电解电容C1，在本实施例中储能单元52即为电解电容C1，电解电容C1的正极连于浪涌抑制模块2的输出端，负极连于地线。

浪涌抑制模块2的输入端连于PFC模块5的变频开关单元51，且输出端连于PFC模块5的储能单元52的输出端。浪涌抑制模块2包括NTC，在本实施例中浪涌抑制模块2即为NTC，NTC远离电压输出模块1的一端即为浪涌抑制模块2的输出端。控制端PFC_GATE输入高频信号。当控制端PFC_GATE置高时，NMOS管Q1导通，桥堆整流后的直流电给第一电感L1充电。当控制端PFC_GATE置低时，NMOS管Q1断开，桥堆整流后的直流电叠加上第一电感L1的充电电压，通过一号二极管D1、浪涌抑制模块2给电解电容C1充电储能，使第一电感C1上输出高压直流电385V。从而调节控制端PFC_GATE高频信号的占空比，可实现高压直流电稳定。

NTC开关模块4包括并联于浪涌抑制模块2的可控开关41、以及用于控制可控开关41通断的NTC延时电容C7。可控开关41包括继电器和NPN型三极管Q2，继电器包括电磁线圈KM和继电开关K1，电磁线圈KM连于电路供电源75和三极管Q2的集电极之间，继电开关K1并联于浪涌抑制模块2两端，三极管Q2的基极为可控开关41的使能端，发射极连于地线。电路供电源75与电磁线圈KM远离电路供电源75的一端之间连有十四号二极管D14，十四号二极管D14的负极连于电路供电源75。NTC延时电容C7的两端分别连于三极管Q2的基极和发射极。

PFC电压取样模块6包括依次串联于储能单元52输出端和地线之间的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、以及第四电阻R4，第四电阻R4的两端并联有第二电容C2。PFC电压取样模块6对储能单元52（在本实施例中即为电解电容C1）两端的电压进行取样，并在第三电阻R3和第四电阻R4之间的节点输出PFC电压取样信号。

交流电整流取样模块3包括正极连于火线的二号二极管D2、正极连于零线的三号二极管D3、以及一端同时连于二号二极管D2负极和三号二极管D3负极的第五电阻R5，还包括依次串联于第五电阻R5与地线之间的第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，第八电阻R8的两端并联有第三电容C3。交流电整流取样模块3对市电进行取样，并在第七电阻R7和第八电阻R8之间的节点输出交流取样信号。

控制模块7包括用于冷启动电路71、热启动电路72、用于控制PFC控制单元模块工作与否的PFC开关元件73、基于PFC开关控制信号以控制PFC模块5工作与否的PFC控制单元74、以及为电路提供电能的电路供电源75。

PFC开关元件73包括PFC延时电容C8，在本实施例中，PFC开关元件73即为NTC延时电容C8，NTC延时电容C8的两端分别连于第二延时单元713的输出端和地线。PFC延时电容C8远离地线的一端为PFC开关元件73的输出端，基于延时电容C8的电压值输出PFC开关控制信号。

冷启动电路71包括用于输出预设电压信号的预设电压输出源U3、冷启动信号比较单元711、第一延时单元712、第二延时单元713、用于给NTC延时电容C7掉电的第一放电单元714、以及用于给PFC开关元件73掉电的第二放电单元715。在本实施例中，预设电压输出源U3输出2.5V的预设电压信号。

冷启动信号比较单元711包括第一电压比较器U1，在本实施例中，冷启动信号比较单元711即为第一电压比较器U1。第一电压比较器U1包括连于交流电整流取样模块3输出端的同相端、以及连于预设电压输出源U3的反向端。在市电未上电时，第一电压比较器U1接收到交流取样信号和预设电压信号，交流取样信号为低电平而小于预设电压信号，此时第一电压比较器U1输出低电平的冷启动比较信号；在市电上电后，由于交流取样信号大于预设电压信号，此时第一电压比较器U1输出高电平的冷启动比较信号。

第一延时单元712包括正极连于冷启动信号比较单元711输出端的五号二极管D5、连于五号二极管D5负极的第十三电阻R13、连于第十三电阻R13远离五号二极管D5一端的第一定时器、正极连于第一定时器输出端的十号二极管D10、以及连于十号二极管D10负极的第十八电阻R18，在本实施例中，第一定时器的延时时间为100ms，并在接收到触发信号的100ms后输出5V信号。第十八电阻R18远离十号二极管D10的一端为第一延时单元712的输出端，与可控开关41的使能端相连，用于向可控开关41的使能端输出NFC第一开关信号。

第一放电单元714包括连于NTC开关模块4内可控开关41使能端的第十二电阻R12、正极连于第十二电阻R12的四号二极管D4、以及连于四号二极管D4负极的第十电阻R10，第十电阻R10远离四号二极管D4的一端连于第八电阻R8远离地面的一端。四号二极管D4的负极为用于启动第一放电单元714的第一启动端，连于冷启动信号比较单元711的输出端，用于接收冷启动比较信号。

第二延时单元713包括正极连于冷启动信号比较单元711输出端的六号二极管D6、连于六号二极管D6负极的第十四电阻R14、连于第十四电阻R14远离六号二极管D6一端的第二定时器、正极连于第二定时器输出端的十一号二极管D11、以及连于十一号二极管D11负极的第十九电阻R19，在本实施例中，第二定时器的延时时间为300ms，并在接收到触发信号的300ms后输出5V信号。第十九电阻R19远离十一号二极管D11的一端为第二延时单元713的输出端，用于输出PFC第一开关信号。

第二放电单元715包括连于PFC延时电容C8远离地面一端的第十五电阻R15、以及正极连于第十五电阻R15的七号二极管D7，七号二极管D7的负极连于第十电阻R10远离第八电阻R8的一端。七号二极管D7的负极为用于启动第二放电单元715的第二启动端，连于冷启动信号比较单元711的输出端，用于接收冷启动比较信号。

热启动电路72包括热启动信号比较单元721、第三延时单元722、以及用于给第三延时单元722掉电的第三掉电单元723。

热启动信号比较单元721包括第二电压比较器U2，在本实施例中，热启动信号比较单元721即为第二电压比较器U2。第二电压比较器U2包括连于PFC电压取样模块6输出端的同相端、以及连于交流电整流取样模块3的反向端。在市电未上电时，交流取样信号和PFC取样信号均为低电平，此时第一电压比较器输出低电平的热启动比较信号；在市电上电后，由于交流取样信号大于PFC取样信号，此时第二电压比较器U2输出低电平的热启动比较信号。在市电掉电的短时间内，由于储能单元52残存较多电荷，此时PFC取样信号大于交流取样信号，第二电压比较器U2输出高电平的热启动比较信号。

第三延时单元722包括正极连于热启动信号比较单元721输出端的九号二极管D9、连于九号二极管D9负极的第十七电阻R17、连于第十七电阻R17远离九号二极管D9一端的第三定时器、正极连于第三定时器输出端的十二号二极管D12、连于十二号二极管D12负极的第二十电阻R20，还包括正极连于第三定时器输出端的十三号二极管D13和连于十三号二极管D13负极的第二十一电阻R21。在本实施例中，第三定时器的延时时间为5ms，并在接收到触发信号的5ms后输出5V信号。第二十电阻R20远离十二号二极管D12的一端为第一输出端，用于与PFC开关元件73相连，并向PFC开关元件73输出PFC第二开关信号。第二十一电阻R21远离十三号二极管D13的一端为第二输出端，与NTC开关模块4内可控开关41的使能端相连，并向可控开关41输出NTC第二开关信号。

第三掉电单元723包括连于第十七电阻R17和第三定时器之间节点的第十六电阻R16、以及正极连于第十六电阻R16的八号二极管D8，八号二极管D8的负极连于第十电阻R10远离第八电阻R8的一端。八号二极管D8的负极为用于启动第三掉电单元723的第三启动端，连于冷启动信号比较单元711的输出端，用于接收冷启动比较信号。

工作原理如下：

交流电网上电，电源启动，交流电通过整流桥堆B1整流为直流电，再通过浪涌抑制模块2的负温度系数的NTC热敏电阻给高压大电解电容C1充电，通过NTC热敏电阻来抑制电源启动时产生的浪涌电流。当电解电容C1充电到一定电压时，此时交流取样信号大于预设电压信号，同时也大于PFC取样信号，故第一电压比较器U1输出高电平的冷启动比较信号，第二电压比较器U2输出低电平的热启动比较信号。冷启动比较信号触发第一定时器，在延时100ms后，第一定时器输出5V的高电平，再通过十号二极管D10和第十八电阻R18形成NFC第一开关信号给NTC延时电容C7充电。当NTC延时电容C7的电平高于三极管Q2基极和发射极PN结时，三极管Q2导通，触发继电器的电磁线圈KM通电，此时继电开关K1闭合，短路掉NTC热敏电阻。第一比较器在输出高电平的NFC第一开关信号的200ms后，第二定时器输出5V的高电平，并通过十一号二极管D11和第十九电阻R19形成PFC第一开关信号给PFC延时电容C8充电，当PFC延时电容C8达到高电平时，此时PFC开关元件73输出高电平的PFC开关控制信号到PFC控制单元74，PFC控制单元74开始输出高频脉冲信号，控制PFC模块5内的NMOS管导通关断，高频开关单元51启动，电解电容C1的电压慢慢上升到385V。

当交流取样信号小于PFC取样信号时，第二电压比较器U2输出高电平的热启动比较信号。热启动比较信号经过九号二极管D9和第十七电阻R17触发第三定时器，第三定时器在5ms后输出5V高电平，该高电平迅速通过十二号二极管D12和第二十电阻R20使得三极管Q2导通，并通过十三号二极管D13和第二十一号电阻R21使得PFC延时电容C8输出高电平的PFC开关控制信号到PFC控制单元74。

这样设计启动时序，既能保证在启动时电路依靠负温度系数热敏电阻NTC抑制浪涌电流，又能确保在启动时不会存在长时间内有大电流流过NTC热敏电阻，确保NTC热敏电阻在启动时不会损坏失效。

在交流电网掉电后，预设电压输出源U3依然保持输出2.5V的预设电压信号，储能单元52（即电解电容C1）上依然残留着高压，此时第一电压比较器U1输出低电平的冷启动比较信号，第二电压比较器U2输出高电平的热启动比较信号。由于冷启动比较信号为低电平，五号二极管D5和六号二极管D6截止，第一延时模块和第二延时模块输出低电平。由于冷启动比较信号为低电平，触发第一放电单元714、第二放电单元715和第三掉电单元723启动，此时四号二极管D4、七号二极管D7和八号二极管D8正向导通。第三定时器的输入电压也由八号二极管D8的正向导通而变成低电平，此时第三定时器也输出低电平。同时，NTC延时电容C7通过第十二电阻R12开始放电，NTC延时电容C7上的电压慢慢下降，三极管Q2截止，继电器断开，NTC热敏电阻接入电路。放电时间由第十二电阻R12和NTC延时电容C7的大小来控制。PFC延时电容C8通过第十五电阻R15开始放电，PFC延时电容C8上的电压慢慢下降，PFC开关控制信号电平逐渐降低，直至低于阈值时使得PFC控制单元74输出信号控制PFC模块5内的NMOS管Q1导通，以使得高频开关单元51停止工作。放电时间由第十五电阻R15和PFC延时电容C8的大小来控制。第十二电阻R12、第十五电阻R15、PFC延时电容C8和NFC延时电容C7选择适当的值，可以使得在交流电网掉电后的很短的时间内，高频开关单元51先停止工作，继电器K1再断开。

如果交流电网快速上电，此时PFC电解电容C1上仍然有较高的残留电压，此时第一电压比较器U1和第二电压比较器U2都输出高电平，四号二极管D4、七号二极管D7和八号二极管D8都截止，五号二极管D5、六号二极管D6和九号D9都正向导通，第一定时器、第二定时器和第三定时器的输入端都输入高电平，但第三定时器的延时最短，使得第三定时器在检测到上电后5ms后最快输出高电平，通过第二十电阻R20给PFC延时电容C8充电，通过第二十一电阻R21给NTC延时电容C7充电。由于第二十电阻R20、第二十一电阻R21阻值很小，能迅速使三极管Q2导通，触发继电器关闭，PFC开关元件73发出高电平，PFC模块5开始工作。合理选择第二十电阻R20、第二十一电阻R21、NTC延时电容C7、PFC延时电容C8的值，使PFC工作先于继电器闭合。这样设计关断和再启动时序，使得快速上电时高频开关单元51工作后再闭合继电器，防止过大的工作电流长时间流经NTC热敏电阻，避免产生过大热量烧坏NTC热敏电阻，还能避免PFC电路受到较大冲击，还不会影响后级DC/DC变换器的保持时间。

上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路，其特征在于，包括：

电压输出模块(1)，用于对市电整流滤波，并输出直流供电电压；

浪涌抑制模块(2)，包括连于电压输出模块(1)的NTC，用于抑制经过PFC模块的浪涌电流；

交流电整流取样模块(3)，用于整流市电，并取样输出交流取样信号；

控制模块(7)，包括冷启动电路(71)和PFC开关元件(73)，所述冷启动电路(71)包括用于输出预设电压信号的预设电压输出源、冷启动信号比较单元(711)、第一延时单元(712)、以及第二延时单元(713)，所述第一延时单元(712)和第二延时单元(713)均连于冷启动信号比较单元(711)，且所述第一延时单元(712)的延时低于第二延时单元(713)；所述冷启动信号比较单元(711)连于预设电压输出源和交流电整流取样模块(3)，并基于预设电压信号和交流取样信号的相对大小触发第一延时单元(712)输出NTC第一开关信号，且触发第二延时单元(713)输出PFC第一开关信号；所述PFC开关元件(73)连于第二延时单元(713)，并基于PFC第一开关信号输出用于控制PFC模块(5)工作或关闭的PFC开关控制信号；

NTC开关模块(4)，连于浪涌控制模块(7)，包括连于控制模块(7)的使能端，并基于NTC第一开关信号短路浪涌抑制模块(2)。

2.根据权利要求1所述的带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路，其特征在于，

所述冷启动信号比较单元(711)基于预设电压信号和交流取样信号的相对大小输出冷启动比较信号；

所述第一延时单元(712)包括第一定时器，基于冷启动比较信号输出所述NTC第一开关信号；

所述第二延时单元(713)包括第二定时器，所述第二定时器的延时高于第一定时器，所述第二延时单元(713)基于冷启动比较信号输出所述PFC第一开关信号。

3.根据权利要求1所述的带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路，其特征在于，

所述NTC开关模块(4)包括并联于浪涌抑制模块(2)的可控开关(41)、以及用于控制可控开关(41)通断的NTC延时电容；所述可控开关(41)包括所述使能端，基于NTC第一开关信号短路浪涌抑制模块(2)；所述NTC延时电容连于使能端和地线之间；

所述PFC开关元件(73)为连于第二延时单元(713)输出端和地线之间的PFC延时电容，并基于PFC延时电容的两端的电压输出所述PFC开关控制信号；

所述冷启动控制电路还包括：

第一放电单元(714)，包括连于冷启动信号比较单元(711)输出端的第一启动端、以及连于可控开关(41)使能端的输入端，所述第一放电单元(714)基于冷启动比较信号控制NTC延时电容掉电；

第二放电单元(715)，包括连于冷启动信号比较单元(711)输出端的第二启动端、以及连于PFC延时电容的输入端，所述第二放电单元(715)基于冷启动比较信号控制PFC延时电容掉电。

4.根据权利要求3所述的带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路，其特征在于，

还包括PFC电压取样模块(6)，所述PFC电压取样模块(6)连于浪涌抑制模块(2)的输出端，并基于浪涌抑制模块(2)输出端与地线之间压降输出PFC取样信号；

所述控制模块(7)还包括热启动电路(72)，所述热启动电路(72)包括：

热启动信号比较单元(721)，所述热启动信号比较单元(721)连于PFC电压取样模块(6)和交流电整流取样模块(3)，并基于PFC取样信号和交流取样信号的相对大小输出热启动比较信号；

第三延时单元(722)，所述第三延时单元(722)包括延时低于第一定时器的第三定时器，所述第三延时单元(722)包括连于PFC开关元件(73)的第一输出端、以及连于NTC开关模块(4)的使能端的第二输出端，所述第一输出端基于热启动比较信号输出PFC第二开关信号，所述第二输出端基于热启动比较信号输出NTC第二开关信号；

所述PFC开关元件(73)基于PFC第二开关信号输出PFC开关控制信号，所述NTC开关模块(4)基于NTC第二开关信号控制浪涌抑制模块(2)短路与否。

5.根据权利要求4所述的带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路，其特征在于，

所述热启动电路(72)还包括第三掉电单元(723)，所述第三掉电单元(723)包括连于冷启动信号比较单元(711)输出端的第三启动端、以及连于第三定时器的输入端，所述第三掉电单元(723)基于冷启动比较信号控制热启动信号比较单元(721)和第三定时器之间的元件掉电。

6.根据权利要求5所述的带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路，其特征在于，所述可控开关(41)包括继电器和NPN型三极管Q2，所述继电器的电磁线圈KM连于预设电压输出源和三极管Q2的集电极之间，所述继电器的继电开关K1并联于浪涌抑制模块(2)两端，所述三极管Q2的基极为所述使能端，发射极连于地线。

7.根据权利要求6所述的带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路，其特征在于，所述第一定时器的延时为100ms，所述第二定时器的延时为300ms，所述第三定时器的延时为5ms。

8.根据权利要求7所述的带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路，其特征在于，所述冷启动信号比较单元(711)包括第一电压比较器，所述第一电压比较器的同相端连于交流电整流取样模块(3)，反向端连于预设电压输出源；所述热启动信号比较单元(721)包括第二电压比较器，所述第二电压比较器的同相端连于PFC电压取样模块(6)，反向端连于交流电整流取样模块(3)。

9.根据权利要求1所述的带功率因素校正模块的电源输入浪涌电流抑制电路，其特征在于，PFC模块(5)包括有控制端，所述PFC开关元件(73)的输出端连有PFC控制单元(74)，所述PFC控制单元(74)的输出端连于所述PFC模块(5)的控制端，所述PFC控制单元(74)基于PFC开关控制信号控制PFC模块(5)工作与否。

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