CN112003255B - 一种电源浪涌电流抑制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电源浪涌电流抑制装置及方法，包括：电源、浪涌控制电路和电压侦测模块；所述浪涌控制电路包括：电容、放电二极管、充电二极管、MOS管和电感；所述电源的正端连接电容的输入端；所述电容与放电二极管连接构成放电电路，所述电容与充电二极管、电感依次连接构成充电电路，所述电容与MOS管连接构成电流抑制电路；所述电压侦测模块与电容的输出端和MOS管的G极分别连接；所述电压侦测模块用于利用MOS管的零电压切换实现浪涌电流抑制功能。本发明通过准确判断出浪涌电流切换点，大大减少了硬件的设计，节省了成本而且能够有效解决浪涌电流带来可能的损坏。
Description
技术领域
本发明属于电源保护技术领域，具体涉及一种电源浪涌电流抑制装置及方法。
背景技术
通常在电源启动时，由于电路中有电容的原因，往往会造成很大的峰值电流，这种电流称为浪涌电流，浪涌电流若不加以抑制，通常会产生数百甚至数千安培的电流，如此大的电流会造成输入电压瞬降，严重会让组件寿命减少或是损坏。
现有大部分抑制Inrush current的方法，是使用热敏电阻串联在主回路上，来抑制浪涌电流的发生。如图1所示,在开关电源起动时，负温度系数热敏限流电阻器处于常温，自身电阻较高，能够有效地限制电流。
由于主回路上串联了热敏电阻,不论是刚开机时的浪涌电流,还是正常工作时的工作电流,都会流过热敏电阻，造成电源电量的损耗。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种电源浪涌电流抑制装置及方法，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种电源浪涌电流抑制装置，包括：电源、浪涌控制电路和电压侦测模块；所述浪涌控制电路包括：电容、放电二极管、充电二极管、MOS管和电感；所述电源的正端连接电容的输入端；所述电容与放电二极管连接构成放电电路，所述电容与充电二极管、电感依次连接构成充电电路，所述电容与MOS管连接构成电流抑制电路；所述电压侦测模块与电容的输出端和MOS管的G极分别连接；所述电压侦测模块用于利用MOS管的零电压切换实现浪涌电流抑制功能。
进一步的，所述电压侦测模块包括：电压采集器、模数转换器、浪涌电流计算器、零电压检测器、逻辑门电路和驱动器；所述电容的输出端与电压采集器连接，所述电压采集器与模数转换器连接，所述模数转换器与浪涌电流计算器、零电压检测器分别连接；所述涌电流计算器、零电压检测器均与逻辑门电路连接，所述逻辑门电路与驱动器连接，所述驱动器与MOS管的G极连接。
进一步的，所述MOS管为寄生二极管的N沟道MOS管。
进一步的，所述MOS管的D极端连接有电压表，所述电压表用于侦测MOS管的电压。
进一步的，所述驱动器与MOS管的G极之间设置缓冲门，所述缓冲门用于提高驱动能力。
第二方面，本发明提供一种电源浪涌电流抑制方法，包括：
电压采集器侦测MOS上的电压；
浪涌电流计算器计算MOS管的侦测电压为零时的浪涌电流值，并将所述浪涌电流值作为浪涌阈值；
当浪涌电流值达到浪涌阈值时，驱动器驱动MOS管进行零电压切换，从而抑制浪涌电流。
进一步的，所述计算使MOS管上的侦测电压为零的浪涌电流值，并将所述浪涌电流值作为浪涌阈值，包括:
由MOS管的导通时间、浪涌电流值和电容确定MOS管的计算电压,计算公式为计算电压＝(浪涌电流值*导通时间)/电容；
当侦测电压低于计算电压后MOS管导通，即可得到浪涌阈值。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的一种电源浪涌电流抑制装置及方法，通过准确判断出浪涌电流切换点，大大减少了硬件的设计，节省了成本而且能够有效解决浪涌电流带来可能的损坏。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请现有技术的浪涌电流抑制装置的电路示意图。
图2是本发明一个实施例的装置的结构示意图。
图3是本发明一个实施例的方法的示意性流程框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面对本发明中出现的关键术语进行解释。
本实施例提供一种电源浪涌电流抑制装置，包括：电源、浪涌控制电路和电压侦测模块；所述浪涌控制电路包括：电容、放电二极管、充电二极管、MOS管和电感；所述电源的正端连接电容的输入端；所述电容与放电二极管连接构成放电电路，所述电容与充电二极管、电感依次连接构成充电电路，所述电容与MOS管连接构成电流抑制电路；所述电压侦测模块与电容的输出端和MOS管的G极分别连接；所述电压侦测模块用于利用MOS管的零电压切换实现浪涌电流抑制功能。
可选地，作为本发明一个实施例，所述电压侦测模块包括：电压采集器、模数转换器、浪涌电流计算器、零电压检测器、逻辑门电路和驱动器；所述电容的输出端与电压采集器连接，所述电压采集器与模数转换器连接，所述模数转换器与浪涌电流计算器、零电压检测器分别连接；所述涌电流计算器、零电压检测器均与逻辑门电路连接，所述逻辑门电路与驱动器连接，所述驱动器与MOS管的G极连接。
可选地，作为本发明一个实施例，所述MOS管为寄生二极管的N沟道MOS管。
可选地，作为本发明一个实施例，所述MOS管的D极端连接有电压表，所述电压表用于侦测MOS管的电压。
可选地，作为本发明一个实施例，所述驱动器与MOS管的G极之间设置缓冲门，所述缓冲门用于提高驱动能力。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种电源浪涌电流抑制装置，包括：电源、电压侦测模块、电容、放电二极管、充电二极管、MOS管和电感；所述电源的正端连接电容的输入端；所述电容的输出端与电压侦测模块、放电二极管的负极、充电二极管的正极、MOS管的D极分别连接；MOS管的G极与电压侦测模块连接；所述充电二极管的负极与电感连接构成充电路径，所述电感的输出端接地；所述放电二极管的正极、电感的输出端、MOS管的S极均与电源的负端连接。
所述电压侦测模块包括：电压采集器、模数转换器、浪涌电流计算器、零电压检测器、逻辑门电路和驱动器；所述电容的输出端与电压采集器连接，所述电压采集器与模数转换器连接，所述模数转换器与浪涌电流计算器、零电压检测器分别连接；所述涌电流计算器、零电压检测器均与逻辑门电路连接，所述逻辑门电路与驱动器连接，所述驱动器与MOS管的G极连接。
在本装置中，所述电容与充电二极管、电感依次连接构成充电电路，电容充电造成第一次的浪涌，记录浪涌电流值；所述电容与放电二极管连接构成放电电路，电容放电路径可透过二级管导通，不受电阻R限制。电容电压会随着时间的关系越来越高，所以在MOS的电压也会逐渐下降，MOS管会依据不同的开关电压,来达到控制浪涌电流的结果。在本实施例中电压侦测模块的具体工作过程如下：电压采集器侦测MOS上的电压；浪涌电流计算器计算MOS管的侦测电压为零时的浪涌电流值，并将所述浪涌电流值作为浪涌阈值；当浪涌电流值达到浪涌阈值时，驱动器驱动MOS管进行零电压切换，从而抑制浪涌电流。
其中，通过MOS管上分的电压表进行电压侦测，可决定MOS何时导通，MOS导通决定条件如下:
当MOS电压为零，侦测MOS电压为零时导通，来达成零电压切换，避免额外的电压导通损失；
侦测MOS电压低于计算电压时默认的电流导通，由于浪涌电流可以经由计算C*ΔV＝I*Δt，其中C、I、t皆为已知，当侦测到电压低于计算电压后MOS管默认的电流导通，此时的电流即为浪涌阈值。
图2是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图2执行主体可以为一种一种电源浪涌电流抑制装置。
如图2所示，该方法100包括：
步骤110，电压采集器侦测MOS上的电压；
步骤120，浪涌电流计算器计算MOS管的侦测电压为零时的浪涌电流值，并将所述浪涌电流值作为浪涌阈值；
步骤130，当浪涌电流值达到浪涌阈值时，驱动器驱动MOS管进行零电压切换，从而抑制浪涌电流。
可选地，作为本发明一个实施例，所述计算使MOS管上的侦测电压为零的浪涌电流值，并将所述浪涌电流值作为浪涌阈值，包括:
由MOS管的导通时间、浪涌电流值和电容确定MOS管的计算电压,计算公式为计算电压＝(浪涌电流值*导通时间)/电容；
当侦测电压低于计算电压后MOS管导通，即可得到浪涌阈值。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种电源浪涌电流抑制装置，其特征在于，包括：电源、浪涌控制电路和电压侦测模块；所述浪涌控制电路包括：电容、放电二极管、充电二极管、MOS管和电感；所述电源的正端连接电容的输入端，电容的输出端与放电二极管的负极、充电二极管的正极以及MOS管的D极分别连接；所述电容与放电二极管连接构成放电电路，所述电容与充电二极管、电感依次连接构成充电电路，所述电容与MOS管连接构成电流抑制电路；所述电压侦测模块与电容的输出端和MOS管的G极分别连接；所述电压侦测模块用于利用MOS管的零电压切换实现浪涌电流抑制功能；
所述电压侦测模块包括：电压采集器、模数转换器、浪涌电流计算器、零电压检测器、逻辑门电路和驱动器；所述电容的输出端与电压采集器连接，所述电压采集器与模数转换器连接，所述模数转换器与浪涌电流计算器、零电压检测器分别连接；所述涌电流计算器、零电压检测器均与逻辑门电路连接，所述逻辑门电路与驱动器连接，所述驱动器与MOS管的G极连接。
2.根据权利要求1所述的一种电源浪涌电流抑制装置，其特征在于，所述MOS管为寄生二极管的N沟道MOS管。
3.根据权利要求1所述的一种电源浪涌电流抑制装置，其特征在于，所述MOS管的D极端连接有电压表，所述电压表用于侦测MOS管的电压。
4.根据权利要求1所述的一种电源浪涌电流抑制装置，其特征在于，所述驱动器与MOS管的G极之间设置缓冲门，所述缓冲门用于提高驱动能力。
5.一种基于权利要求1-4中任一项所述的电源浪涌电流抑制装置的电源浪涌电流抑制方法，其特征在于，包括：
电压采集器侦测MOS上的电压；
浪涌电流计算器计算MOS管的侦测电压为零时的浪涌电流值，并将所述浪涌电流值作为浪涌阈值；
当浪涌电流值达到浪涌阈值时，驱动器驱动MOS管进行零电压切换，从而抑制浪涌电流。
6.根据权利要求5所述的一种电源浪涌电流抑制方法，其特征在于，所述计算使MOS管上的侦测电压为零的浪涌电流值，并将所述浪涌电流值作为浪涌阈值，包括:
由MOS管的导通时间、浪涌电流值和电容确定MOS管的计算电压,计算公式为计算电压=(浪涌电流值*导通时间)/电容；
当侦测电压低于计算电压后MOS管导通，即可得到浪涌阈值。
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