CN112564472A - 一种直流大功率供电软启动电路及方法 - Google Patents

一种直流大功率供电软启动电路及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直流大功率供电软启动电路和方法，包含隔离DC‑DC电路、恒流充电电路、充满判决模块和开关锁定电路。上电时，由DC‑DC生成隔离直流电压，该电压控制恒流电路对后端进行恒流充电；由充满判决模块识别是否充满，当充满电时，打开开关锁定模块，输入电源与后级供电直接连接。至此，完成软起动上电功能。与现有技术相比，该方法使用功率管保护电路实现后端电路的恒流充电，一方面可以起到充电参数可调，另一方面可有效保护功率管，防止在高压下电流过大导致损坏；该电路在后端充满电后打开开关锁定功能，不会在开关瞬间产生瞬态大电流冲击。

Description

一种直流大功率供电软启动电路及方法
技术领域
本发明涉及一种软启动电路，尤其涉及一种直流大功率供电软启动电路及方法。
背景技术
在大功率放大器中，常在功率管附近的电源上安装很多大容量电容。这样做一方面可以降低电源内阻，减小电源文波、稳定供电电压，另一方面也可为功率管提供充沛的能量保证动态。
但是，当供电电路上电时，容易瞬间产生大电流浪涌、高温和火花，对接线端子、设备和人身安全造成威胁。
传统软启动电路，很难对电路的上电参数进行定量控制，在实现软启动的同时，充分保护上电电路本身。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种上电参数可定量设置、兼容性好、带载能力强的直流大功率供电软启动电路及方法。
技术方案：本发明所采用的技术方案是一种直流大功率供电软启动电路，包括隔离DC-DC电路、恒流电路、充满判决模块和开关锁定电路；上电时，所述隔离DC-DC电路生成隔离直流电压，隔离直流电压输入至所述恒流电路对后端进行恒流充电；所述充满判决电路用于识别所述恒流电路的输出电压是否充满，当充满电时，所述开关锁定电路锁定输出电压，实现前端输入电源与后级供电的连接。
所述恒流电路包括第一电阻R1、第一MOS管Q1和限流电路，隔离DC-DC电路的输出电压经过第一电阻R1和限流电路分压后得到控制电压。
所述开关锁定电路包括可控精密稳压源U1、第六电阻R6和第九电阻R9，控制电压Vg经第六电阻R6和第九电阻R9串联分压后接可控精密稳压源U1的控制端，当
Figure BDA0002806614720000011
时，可控精密稳压源U1的阴级管脚拉低。
所述充满判决模块是通过判断驱动电压Vg来判断是否充满电，当驱动电压Vg大于2倍功率管开启电压时，认为已经充满电
本发明提出一种应用在上述直流大功率供电软启动电路的软启动方法，包括以下步骤：
(1)隔离DC-DC电路产生隔离的输出电压Vc；
(2)输出电压Vc经过第一电阻R1和限流电路分压后得到控制电压Vg，控制电压Vg直接驱动第一MOS管Q1的门级；
(3)刚上电时，控制电压Vg被限流电路拉低，约处于略高于开启电压的状态，随着后端电压的上升、第二功率管Q2的D、S端电压降低，限流电路对控制电压Vg的控制减弱，控制电压Vg也逐步上升；
(4)当控制电压Vg上升到2倍第一MOS管Q1的开启电压时，判断充电过程已经完成，此时开关锁定电路锁定输出电压，完成功放板的软启动。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)该方法使用功率管保护电路实现后端电路的恒流充电，一方面可以起到充电参数可调，另一方面可有效保护功率管，防止在高压下电流过大导致损坏；(2)该方法有开关锁定功能，能够满足后端大电流工作需求；(3)该电路在后端充满电后(功率管Q2两端电压相等时)打开开关锁定功能，不会在开关瞬间产生瞬态大电流冲击。
附图说明
图1为本发明所述直流大功率供电软启动电路的原理框图；
图2为本发明所述直流大功率供电软启动电路的软启动电压曲线；
图3为本发明所述的恒流电路；
图4为本发明所述的开关锁定电路；
图5为本发明所述的隔离DC-DC连接电路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
本发明所述的直流大功率供电软启动电路，如图1所示，包含隔离DC-DC电路、恒流电路、充满判决模块和开关锁定电路。上电时，由隔离DC-DC电路生成隔离直流电压，该电压控制恒流电路对后端进行恒流充电；由充满判决模块识别是否充满，当充满电时，打开开关锁定模块，输入电源与后级供电直接连接。至此，完成软起动上电功能。
如图2所示为上电电压V的变化图。在t0时刻上电，此时恒流模块对后端开始充电，由于是恒流充电，负载等效为容性，输出电压V随时间呈线性变化；在t1时刻，电压充满，此时输出电压V不再随时间变化；在t2时刻，充满判决模块检测到功放内部的电容已经充满(功放为了输出瞬态大功率，内部都会有容量很大的电容)，控制打开大功率MOS开关锁定输出。
如图3所示为本发明所述的恒流电路，其中第四电阻R4为电流采样电阻，恒流充电电流大小为I＝Vbe/R4，其中Vbe是第二功率管Q2的基级-射级饱和电压；当电流过大时，第二功率管Q2导通，将控制电压Vg拉低，降低电流。
如图4所示为本发明所述的开关锁定电路，其中，第六电阻R6、第九电阻R9和可控精密稳压源U1构成充满识别模块。当
Figure BDA0002806614720000031
时，可控精密稳压源U1的阴级管脚拉低；三极管Q3、第四MOS管Q4构成开关模块，当可控精密稳压源U1的阴级管脚拉低时，三极管Q3导通，进而第四MOS管Q4完全导通。本实施例中，可控精密稳压源U1采用TL431。
如图5所示为本发明所述的隔离DC-DC连接电路。
软上电启动过程按照下步骤进行：
(1)首先给小功率隔离DC-DC开关电源供电，隔离DC-DC产生隔离的输出电压Vc。输出电压Vc的0电平与功放板的正供电端“VCC out”直接相连；
(2)输出电压Vc经过第一电阻R1和限流电路分压后得到控制电压Vg，控制电压Vg直接驱动第一MOS管Q1的门级；
(3)刚上电时，控制电压Vg被限流电路拉低，约处于略高于开启电压的状态，随着后端电压的上升、第二功率管Q2的D、S端电压降低，限流电路对控制电压Vg的控制减弱，控制电压Vg也逐步上升；
(4)当控制电压Vg上升到2倍第一MOS管Q1的开启电压时，认为充电过程已经完成，此时打开开关锁定功能，完成功放板的软启动。
注：隔离DC-DC电路的输出电压Vc大于第一MOS管Q1开启电压的3倍，小于MOS管Vgs的极限值。第二功率管Q2、二极管D1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4共同构成对第一功率管Q1的限流保护，同时也对后端供电起到恒流充电的作用。

Claims (5)

1.一种直流大功率供电软启动电路，其特征在于：包括隔离DC-DC电路、恒流电路、充满判决模块和开关锁定电路；上电时，所述隔离DC-DC电路生成隔离直流电压，隔离直流电压输入至所述恒流电路对后端进行恒流充电；所述充满判决电路用于识别所述恒流电路的输出电压是否充满，当充满电时，所述开关锁定电路锁定输出电压，实现前端输入电源与后级供电的连接。
2.根据权利要求1所述的直流大功率供电软启动电路，其特征在于：所述恒流电路包括第一电阻R1、第一MOS管Q1和限流电路，隔离DC-DC电路的输出电压经过第一电阻R1和限流电路分压后得到控制电压。
3.根据权利要求2所述的直流大功率供电软启动电路，其特征在于：所述开关锁定电路包括可控精密稳压源U1、第六电阻R6和第九电阻R9，控制电压Vg经第六电阻R6和第九电阻R9串联分压后接可控精密稳压源U1的控制端，当
Figure FDA0002806614710000011
时，可控精密稳压源U1的阴级管脚拉低。
4.根据权利要求3所述的直流大功率供电软启动电路，其特征在于：所述充满判决模块是通过判断驱动电压Vg来判断是否充满电，当驱动电压Vg大于2倍功率管开启电压时，认为已经充满电。
5.一种应用在权利要求2-4任一项所述的直流大功率供电软启动电路的软启动方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)隔离DC-DC电路产生隔离的输出电压Vc；
(2)输出电压Vc经过第一电阻R1和限流电路分压后得到控制电压Vg，控制电压Vg直接驱动第一MOS管Q1的门级；
(3)刚上电时，控制电压Vg被限流电路拉低，约处于略高于开启电压的状态，随着后端电压的上升，限流电路对控制电压Vg的控制减弱，控制电压Vg也逐步上升；
(4)当控制电压Vg上升到2倍第一MOS管Q1的开启电压时，判断充电过程已经完成，此时开关锁定电路锁定输出电压，完成功放板的软启动。
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