CN113676064A - 一种大功率模块电源开机启动限流电路 - Google Patents

一种大功率模块电源开机启动限流电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大功率模块电源开机启动限流电路，包括功率MOSFET管Q1、热敏电阻NTC和MOSFET驱动电路，所述MOSFET驱动电路的第一端作为驱动信号的输入端，所述MOSFET驱动电路的第二端和第三端作为辅助电源的输入端，所述MOSFET驱动电路的第四端与所述功率MOSFET管Q1的栅极连接，所述MOSFET驱动电路的第五端分别与所述功率MOSFET管Q1的源极和所述热敏电阻NTC的一端连接，所述热敏电阻NTC的一端与所述功率MOSFET管Q1的源极连接，所述热敏电阻NTC的另一端与所述功率MOSFET管Q1的漏极连接；所述MOSFET驱动电路用于驱动控制所述功率MOSFET管Q1的通断。本发明有效的解决了传统继电器启动限流电路的继电器高度问题，满足全砖尺寸要求。

Description

一种大功率模块电源开机启动限流电路
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种大功率模块电源开机启动限流电路。
背景技术
大功率模块电源要求具有全砖或者半砖尺寸，功率密度高，功率变换的变压器、电感等器件一般是平面结构或者PCB层结构，而PFC电解电容和输出电容等有一定高度的器件一般都是外部配置，不用集成到模块内部，但是对于1kW的AC-DC模块电源，全砖尺寸为122mm*70mm*12.7mm，如果采用传统的继电器开机启动限流控制，继电器的高度大于最大模块高度12.7mm，无法实施。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种大功率模块电源开机启动限流电路，有效的解决了传统继电器启动限流电路的继电器高度问题，满足全砖尺寸要求。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种大功率模块电源开机启动限流电路，包括功率MOSFET管Q1、热敏电阻NTC和MOSFET驱动电路，所述MOSFET驱动电路的第一端作为驱动信号的输入端，所述MOSFET驱动电路的第二端和第三端作为辅助电源的输入端，所述MOSFET驱动电路的第四端与所述功率MOSFET管Q1的栅极连接，所述MOSFET驱动电路的第五端分别与所述功率MOSFET管Q1的源极和所述热敏电阻NTC的一端连接，所述热敏电阻NTC的一端与所述功率MOSFET管Q1的源极连接，所述热敏电阻NTC的另一端与所述功率MOSFET管Q1的漏极连接；所述MOSFET驱动电路用于驱动控制所述功率MOSFET管Q1的通断。
进一步地，所述MOSFET驱动电路包括三极管Q2、三极管Q3、隔离光耦OPTO、电阻R3、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10和电阻R11，所述电阻R3的一端作为驱动信号的输入端，所述电阻R3的另一端与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的射极接地，所述三极管Q2的集电极与所述隔离光耦OPTO的二极管侧的负端连接，所述隔离光耦OPTO的二极管侧的正端与所述电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端作为辅助电源的输入端，所述隔离光耦OPTO的三极管侧的射极与所述电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与所述电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端与所述三极管Q3的基极连接，所述三极管Q3的集电极与所述隔离光耦OPTO的三极管侧的集电极连接且作为辅助电源的输入端，所述三极管Q3的射极与所述电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端与分别与所述电阻R11的一端和所述隔离光耦OPTO的栅极连接，所述电阻R11的另一端分别与所述功率MOSFET管Q1的源极和所述热敏电阻NTC的一端连接。
进一步地，所述MOSFET驱动电路还包括电阻R1和电容C1，所述电阻R1的一端作为驱动信号的输入端，所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R3的一端和所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端与所述三极管Q2的射极连接。
进一步地，所述MOSFET驱动电路还包括电阻R2，所述电阻R2的一端分别与所述电阻R1的另一端和所述电阻R3的一端连接，所述电阻R2的另一端分别与所述电容C1的另一端和所述三极管Q2的射极连接。
进一步地，所述MOSFET驱动电路还包括电阻R4，所述电阻R4的一端分别与所述电阻R3的另一端和所述三极管Q2的基极连接，所述电阻R4的另一端分别与所述电容C1的另一端、所述电阻R2的另一端和所述三极管Q2的射极连接。
进一步地，所述MOSFET驱动电路还包括电阻R5，所述电阻R5的一端分别与所述三极管Q2的集电极和所述隔离光耦OPTO的二极管侧的负端连接，所述电阻R5的另一端分别与所述隔离光耦OPTO的二极管侧的正端和所述电阻R6的一端连接。
进一步地，所述MOSFET驱动电路还包括电阻R9，所述电阻R9的一端分别与所述电阻R8的另一端和所述三极管Q3的基极连接，所述电阻R9的另一端分别与所述三极管Q3的射极和所述电阻R10的一端连接。
进一步地，所述驱动信号通过与所述MOSFET驱动电路的第一端连接的微处理器提供。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供的一种大功率模块电源开机启动限流电路，当限流通过热敏电阻NTC启动结束后，微处理器发出使能信号，使三极管Q2导通，隔离光耦OPTO的二极管侧通过外部辅助电源供电VCC使二极管侧导通，通过光耦电流传输比(CTR-current transfer ratio)将信号传输到隔离光耦OPTO的三极管侧，外部辅助电源供电使三极管Q3导通，产生驱动功率MOSFET管Q1的驱动信号，即功率MOSFET管Q1栅门极和源极之间产生电压差，使功率MOSFET管Q1可靠导通，这样热敏电阻NTC被功率MOSFET管Q1旁路，实现和PCB继电器一样的限流启动功能，本发明提出的开机启动限流电路为基于MOSFET的限流启动电路，因为MOSFET的贴片封装结构，能集成到模块主功率板上，满足全砖模块电源所要求的高度尺寸。综上所述，本发明有效的解决了传统继电器启动限流电路的继电器高度问题，满足全砖尺寸要求；MOSFET因为具有较低的导通电阻，相比继电器线圈的功耗，整体损耗降低，能广泛应用于大功率AC-DC的模块电源，具有非常重要的应用价值。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明一种大功率模块电源开机启动限流电路的应用图；
图2为本发明一种大功率模块电源开机启动限流电路的MOSFET驱动电路图；
图3为辅助电源示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。
作为本发明的某一具体实施方式，如图1所示，一种大功率模块电源开机启动限流电路，包括功率MOSFET管Q1、热敏电阻NTC和MOSFET驱动电路，MOSFET驱动电路的第一端作为驱动信号的输入端，具体地说，驱动信号通过与MOSFET驱动电路的第一端连接的微处理器提供。MOSFET驱动电路的第二端和第三端作为辅助电源的输入端，MOSFET驱动电路的第四端与功率MOSFET管Q1的栅极连接，MOSFET驱动电路的第五端分别与功率MOSFET管Q1的源极和热敏电阻NTC的一端连接，热敏电阻NTC的一端与功率MOSFET管Q1的源极连接，热敏电阻NTC的另一端与功率MOSFET管Q1的漏极连接；MOSFET驱动电路用于驱动控制功率MOSFET管Q1的通断。
作为优选的实施方式，如图2所示，MOSFET驱动电路包括三极管Q2、三极管Q3、隔离光耦OPTO、电阻R3、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10和电阻R11，电阻R3的一端作为驱动信号的输入端，电阻R3的另一端与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的射极接地，三极管Q2的集电极与隔离光耦OPTO的二极管侧的负端连接，隔离光耦OPTO的二极管侧的正端与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端作为辅助电源的输入端，隔离光耦OPTO的三极管侧的射极与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的集电极与隔离光耦OPTO的三极管侧的集电极连接且作为辅助电源的输入端，三极管Q3的射极与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与分别与电阻R11的一端和隔离光耦OPTO的栅极连接，电阻R11的另一端分别与功率MOSFET管Q1的源极和热敏电阻NTC的一端连接。
在上述实施方式的基础上，更加优选的，MOSFET驱动电路还包括电阻R1和电容C1，电阻R1和电容C1构成滤波电路，具体地说，电阻R1的一端作为驱动信号的输入端，电阻R1的另一端分别与电阻R3的一端和电容C1的一端连接，电容C1的另一端与三极管Q2的射极连接。
在上述实施方式的基础上，更加优选的，MOSFET驱动电路还包括电阻R2，电阻R2的一端分别与电阻R1的另一端和电阻R3的一端连接，电阻R2的另一端分别与电容C1的另一端和三极管Q2的射极连接。
在上述实施方式的基础上，更加优选的，MOSFET驱动电路还包括电阻R4，电阻R4的一端分别与电阻R3的另一端和三极管Q2的基极连接，电阻R4的另一端分别与电容C1的另一端、电阻R2的另一端和三极管Q2的射极连接。
在上述实施方式的基础上，更加优选的，MOSFET驱动电路还包括电阻R5，电阻R5的一端分别与三极管Q2的集电极和隔离光耦OPTO的二极管侧的负端连接，电阻R5的另一端分别与隔离光耦OPTO的二极管侧的正端和电阻R6的一端连接。
在上述实施方式的基础上，更加优选的，MOSFET驱动电路还包括电阻R9，电阻R9的一端分别与电阻R8的另一端和三极管Q3的基极连接，电阻R9的另一端分别与三极管Q3的射极和电阻R10的一端连接。
本发明的工作原理为：当限流通过热敏电阻NTC启动结束后，微处理器发出使能信号RELAY_DRIVE，使三极管Q2导通，隔离光耦OPTO的二极管侧通过外部辅助电源供电VCC使二极管侧导通，通过光耦电流传输比(CTR-current transfer ratio)将信号传输到隔离光耦OPTO的三极管侧，外部辅助电源400V_NTC供电使三极管Q3导通，产生驱动功率MOSFET管Q1的驱动信号Vgs，即功率MOSFET管Q1栅门极和源极之间产生电压差，使功率MOSFET管Q1可靠导通，这样热敏电阻NTC被功率MOSFET管Q1旁路，实现和PCB继电器一样的限流启动功能，本发明提出的开机启动限流电路为基于MOSFET的限流启动电路，因为MOSFET的贴片封装结构，能集成到模块主功率板上，满足全砖模块电源所要求的高度尺寸。
实施例
如图1和图3所示，本发明在某一大功率模块电源中的应用，具体如下：
大功率模块电源包括滤波器、全桥整流电路、PFC电路、电容C2和DC-DC电路，在应用时，滤波器的第一端和第二端作为交流输入端，滤波器的第三端和第四端分别与全桥整流电路的第一端和第二端连接，全桥整流电路的第三端和第四端分别与PFC电路的第一端和第二端连接，PFC电路的第一端分别与热敏电阻NTC的另一端和功率MOSFET管Q1的漏极连接，热敏电阻NTC的一端和功率MOSFET管Q1的源极均与电容C2的一端连接，电容C2的一端还与DC-DC电路的第一端连接，电容C2的另一端分别与PFC电路的第二端和DC-DC电路的第二端连接，电容C2的另一端还作为辅助电源的输入端与辅助电源连接，DC-DC电路第三端和第四端作为输出端。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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 (8)

1.一种大功率模块电源开机启动限流电路，其特征在于，包括功率MOSFET管Q1、热敏电阻NTC和MOSFET驱动电路，所述MOSFET驱动电路的第一端作为驱动信号的输入端，所述MOSFET驱动电路的第二端和第三端作为辅助电源的输入端，所述MOSFET驱动电路的第四端与所述功率MOSFET管Q1的栅极连接，所述MOSFET驱动电路的第五端分别与所述功率MOSFET管Q1的源极和所述热敏电阻NTC的一端连接，所述热敏电阻NTC的一端与所述功率MOSFET管Q1的源极连接，所述热敏电阻NTC的另一端与所述功率MOSFET管Q1的漏极连接；所述MOSFET驱动电路用于驱动控制所述功率MOSFET管Q1的通断。
2.根据权利要求1所述的一种大功率模块电源开机启动限流电路，其特征在于，所述MOSFET驱动电路包括三极管Q2、三极管Q3、隔离光耦OPTO、电阻R3、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10和电阻R11，所述电阻R3的一端作为驱动信号的输入端，所述电阻R3的另一端与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的射极接地，所述三极管Q2的集电极与所述隔离光耦OPTO的二极管侧的负端连接，所述隔离光耦OPTO的二极管侧的正端与所述电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端作为辅助电源的输入端，所述隔离光耦OPTO的三极管侧的射极与所述电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与所述电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端与所述三极管Q3的基极连接，所述三极管Q3的集电极与所述隔离光耦OPTO的三极管侧的集电极连接且作为辅助电源的输入端，所述三极管Q3的射极与所述电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端与分别与所述电阻R11的一端和所述隔离光耦OPTO的栅极连接，所述电阻R11的另一端分别与所述功率MOSFET管Q1的源极和所述热敏电阻NTC的一端连接。
3.根据权利要求2所述的一种大功率模块电源开机启动限流电路，其特征在于，所述MOSFET驱动电路还包括电阻R1和电容C1，所述电阻R1的一端作为驱动信号的输入端，所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R3的一端和所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端与所述三极管Q2的射极连接。
4.根据权利要求3所述的一种大功率模块电源开机启动限流电路，其特征在于，所述MOSFET驱动电路还包括电阻R2，所述电阻R2的一端分别与所述电阻R1的另一端和所述电阻R3的一端连接，所述电阻R2的另一端分别与所述电容C1的另一端和所述三极管Q2的射极连接。
5.根据权利要求4所述的一种大功率模块电源开机启动限流电路，其特征在于，所述MOSFET驱动电路还包括电阻R4，所述电阻R4的一端分别与所述电阻R3的另一端和所述三极管Q2的基极连接，所述电阻R4的另一端分别与所述电容C1的另一端、所述电阻R2的另一端和所述三极管Q2的射极连接。
6.根据权利要求2所述的一种大功率模块电源开机启动限流电路，其特征在于，所述MOSFET驱动电路还包括电阻R5，所述电阻R5的一端分别与所述三极管Q2的集电极和所述隔离光耦OPTO的二极管侧的负端连接，所述电阻R5的另一端分别与所述隔离光耦OPTO的二极管侧的正端和所述电阻R6的一端连接。
7.根据权利要求2所述的一种大功率模块电源开机启动限流电路，其特征在于，所述MOSFET驱动电路还包括电阻R9，所述电阻R9的一端分别与所述电阻R8的另一端和所述三极管Q3的基极连接，所述电阻R9的另一端分别与所述三极管Q3的射极和所述电阻R10的一端连接。
8.根据权利要求1所述的一种大功率模块电源开机启动限流电路，其特征在于，所述驱动信号通过与所述MOSFET驱动电路的第一端连接的微处理器提供。
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