CN117458854A

CN117458854A - 一种供电电源的软启动电路

Info

Publication number: CN117458854A
Application number: CN202311776913.8A
Authority: CN
Inventors: 周凯强; 张胜虎
Original assignee: Anhui Leiche Technology Co ltd
Current assignee: Anhui Leiche Technology Co ltd
Priority date: 2023-12-22
Filing date: 2023-12-22
Publication date: 2024-01-26
Anticipated expiration: 2043-12-22
Also published as: CN117458854B

Abstract

本发明公开了一种供电电源的软启动电路，涉及电子电力技术领域，所述供电电源的软启动电路包括：信号控制模块，用于供电电源开始供电时，根据微控制单元的启动信号控制延时控制模块工作；延时控制模块，用于比供电电源开始供电时的时刻延迟第一时间长度后控制状态切换模块的通断；状态切换模块，用于控制充电限流电阻是否接入整流滤波电路；整流滤波电路，用于将交流电转换成直流电,输出直流电源,通过充电限流电阻对滤波电容进行充电，通过滤波电容进行供电。提高了电路运行的稳定性,保证在高频状态下软启动电路能够正常工作。

Description

一种供电电源的软启动电路

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，特别涉及一种供电电源的软启动电路。

背景技术

在308nm准分子紫外治疗仪的电源控制系统中，供电回路采用的是电容滤波的整流电路。电容电压由零开始充电，电路上电瞬间，会形成很大的浪涌电流，且滤波电容值越大，形成的浪涌电流就越大。大电流会导致系统逆变电路中驱动电路器件和场效应管发生故障甚至烧坏，还会对电网产生一定的影响。为了避免此类问题的发生，会在整流电路中加入电容充电软启动电路。

目前常用的软启动电路是根据整流电路的输入值与输出值大小比较来确定软启动的控制状态，例如，授权公告号为CN214228141U的实用新型专利文件。在308nm准分子紫外治疗仪电源控制系统中，逆变电路的驱动频率高达几百千赫兹，在系统工作时会对比较电路产生干扰，影响采集电压的精度，比较电路会产生误动作，使软启动电路不能正常工作，会同样产生浪涌电流损坏系统元件的技术问题。即现有技术中的软启动电路不能适用于逆变电路的驱动频率高达几百千赫兹的情况。

发明内容

本发明提供一种供电电源的软启动电路，保证在高频状态下软启动电路能够正常工作，电源控制系统运行的稳定性。

根据本公开的一方面，提供了一种供电电源的软启动电路，其特征在于，所述供电电源的软启动电路包括：

信号控制模块，用于供电电源开始供电时，根据微控制单元的启动信号控制延时控制模块工作；

延时控制模块，用于比供电电源开始供电时的时刻延迟第一时间长度后控制状态切换模块的通断；

状态切换模块，用于控制充电限流电阻RX是否接入整流滤波电路；

整流滤波电路，用于将交流电转换成直流电，输出直流电源，通过充电限流电阻RX对滤波电容进行充电，通过滤波电容进行供电；

在一种可能的实现方式中，所述信号控制模块包括第一IO接口，第五上拉电阻R5，第六限流电阻R6，第七限流电阻R7，第三NPN型三极管Q3,MOS场效应管Q2,第六滤波电容C6；

其中，所述第一IO接口用于输入所述微控制单元的启动信号；所述第七限流电阻R7的第一端连接所述第一IO接口，所述第七限流电阻R7的第二端连接所述第三NPN型三极管Q3的基极，所述第三NPN型三极管Q3的发射极接地，所述第三NPN型三极管Q3的集电极通过所述第六限流电阻R6连接所述MOS场效应管Q2的栅极，所述MOS场效应管Q2的栅极通过第五上拉电阻R5连接第一电源VCC,所述MOS场效应管Q2的漏极通过第六滤波电容C6接地，所述MOS场效应管Q2的漏极连接第一电源，所述MOS场效应管Q2的源极连接第三电源VEE。

在一种可能的实现方式中，所述延时控制模块包括第一上拉电阻R1，第二限流电阻R2,延时电阻R3,第四上拉电阻R4，第三滤波电容C3，延时电容C4，第五滤波电容C5，开关二极管D3，第一NPN型三级管Q1,延时芯片U1；

其中，所述延时芯片U1的第一引脚接地，所述延时芯片U1的第二引脚和第六引脚连接，所述延时电阻R3的第一端连接延时芯片U1的第六引脚，所述延时电阻R3的第二端接地，所述开关二极管D3的正极接延时电阻R3的第二端，所述开关二极管D3的负极接延时电阻R3的第一端，所述延时电容C4的第二端连接所述延时电阻R3的第一端，所述延时电容C4的第一端连接所述延时芯片U1的第八引脚，所述延时电容C4的第一端连接第三滤波电容C3的第一端，所述第三滤波电容C3的第二端接地，所述延时芯片U1的第四引脚通过所述第四上拉电阻R4连接到第三电源VEE，所述延时芯片U1的第三引脚通过第二限流电阻R2连接第一NPN型三级管Q1的基极，所述第一NPN型三级管Q1的发射极接地，所述第一NPN型三级管Q1的集电极通过第一上拉电阻R1连接第二电源VDD，所述延时芯片U1的第八引脚连接第三电源VEE。

在一种可能的实现方式中，所述状态切换模块包括继电器K1和续流二极管D2，其中，所述继电器包括第一线圈引脚，第二线圈引脚，第三开关引脚，第四开关引脚，所述续流二极管D2的正极连接第一线圈引脚，所述续流二极管D2的负极连接第二线圈引脚，所述第一NPN型三级管Q1的集电极连接所述第一线圈引脚，所述第三开关引脚连接所述充电限流电阻RX的第一端，第四开关引脚连接所述充电限流电阻RX的第二端，所述续流二极管D2的负极连接第二电源VDD。

在一种可能的实现方式中，所述整流滤波电路包括单相整流桥D1，第一滤波电容C1，第二滤波电容C2；其中，所述单相整流桥D1的输入端接交流电源，所述单相整流桥D1的第一输出引脚连接所述充电限流电阻RX的第一端，所述充电限流电阻RX的第二端连接第一滤波电容C1的正极板，所述第一滤波电容C1的负极板连接所述第二滤波电容C2的正极板，所述单相整流桥D1的第二输出引脚连接第二滤波电容C2的负极板；

所述第一滤波电容C1的正极板作为直流供电电源的正极，所述第二滤波电容C2的负极板作为直流供电电源的负极。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本公开实施例的供电电源的软启动电路，由微处理器的控制信号完成整个软启动的过程，通过充电限流电阻对滤波电容进行充电，而且，实现了在充电电容充满后，控制不通过充电限流电阻直接作为直流供电电源。解决了现有技术的电源控制系统中，逆变电路的驱动频率高达几百千赫兹，在系统工作时会对比较电路产生干扰，影响采集电压的精度，比较电路会产生误动作，使软启动电路不能正常工作的技术问题。提高了电路运行的稳定性。保证在高频状态下软启动电路能够正常工作。

附图说明

图1示出本公开一实施例的一种供电电源的软启动电路的框图。

图2示出本公开一实施例的供电电源的软启动电路的局部电路图。

图3示出本公开一实施例的供电电源的软启动电路的信号控制模块的电路图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1示出本公开一实施例的一种供电电源的软启动电路的框图。如图1所示，所述供电电源的软启动电路包括：

其中，所述第一IO接口用于输入所述微控制单元的启动信号；所述第七限流电阻R7的第一端连接所述第一IO接口，所述第七限流电阻R7的第二端连接所述第三NPN型三极管Q3的基极，所述第三NPN型三极管Q3的发射极接地，所述第三NPN型三极管Q3的集电极通过所述第六限流电阻R6连接所述MOS场效应管Q2的栅极，所述MOS场效应管Q2的栅极通过第五上拉电阻R5连接第一电源VCC,所述MOS场效应管Q2的漏极通过第六滤波电容C6接地，所述MOS场效应管Q2的漏极连接第一电源，所述MOS场效应管Q2的源极连接第三电源VEE。在一种可能的实现方式中，所述微控制单元可以为STM32单片机。在供电电源启动时，即整流滤波电路中的交流电源开始供电时，整流滤波电路中通过充电限流电阻RX对滤波电容进行充电，在供电电源启动的同一时刻，信号控制模块接收来自单片机的启动信号，在启动信号的控制下，延时控制模块延时第一时间t后控制状态切换模块关闭对应的开关，进而实现充电限流电阻RX不接入整流滤波电路，整流滤波电路输出稳定的直流电源。其中，所述滤波电容的充电时间为第二充电时间T。所述第一时间t可以设置为略大于或等于第二充电时间T。

图2示出本公开一实施例的供电电源的软启动电路的局部电路图，如图2所示，在一种可能的实现方式中，所述延时控制模块包括第一上拉电阻R1，第二限流电阻R2,延时电阻R3,第四上拉电阻R4，第三滤波电容C3，延时电容C4，第五滤波电容C5，开关二极管D3，第一NPN型三级管Q1,延时芯片U1；

图3示出本公开一实施例的供电电源的软启动电路的信号控制模块的电路图。如图3所示，在一种可能的实现方式中，所述延时控制模块包括第一上拉电阻R1，第二限流电阻R2,延时电阻R3,第四上拉电阻R4，第三滤波电容C3，延时电容C4，第五滤波电容C5，开关二极管D3，第一NPN型三级管Q1,延时芯片U1；

在一种可能的实现方式中，如图2所示，在一种可能的实现方式中，所述状态切换模块包括继电器K1和续流二极管D2，其中，所述继电器包括第一线圈引脚，第二线圈引脚，第三开关引脚，第四开关引脚，所述续流二极管D2的正极连接第一线圈引脚，所述续流二极管D2的负极连接第二线圈引脚，所述第一NPN型三级管Q1的集电极连接所述第一线圈引脚，所述第三开关引脚连接所述充电限流电阻RX的第一端，第四开关引脚连接所述充电限流电阻RX的第二端，所述续流二极管D2的负极连接第二电源VDD。

在一种可能的实现方式中，所述整流滤波电路包括单相整流桥D1，第一滤波电容C1，第二滤波电容C2；其中，所述单相整流桥D1的输入端接交流电源，例如220V的交流电源，所述单相整流桥D1的第一输出引脚（对应图2中的直流正极AC+）连接所述充电限流电阻RX的第一端，所述充电限流电阻RX的第二端连接第一滤波电容C1的正极板，所述第一滤波电容C1的负极板连接所述第二滤波电容C2的正极板，所述单相整流桥D1的第二输出引脚（对应图2中的直流负极AC-）连接第二滤波电容C2的负极板；

供电电源系统通电时，整流过的直流电通过充电限流电阻RX模块给滤波电容充电，该充电限流电阻RX的作用是限制第一滤波电容C1和第二滤波电容C2的充电电流，充电时间，例如，充电限流电阻RX的阻值为1KΩ（欧姆）,C1、C2值都为2200uF（微法），则/>。

供电电源系统通电的同时，微处理器向信号控制模块发送启动信号，MOS场效应管Q2的漏极和源极导通，第一电源VCC的电压值等于第三电源VEE的电压值。

延时控制模块得到第三电源VEE的电信号，延时电路启动，延时时间为，且t略大于或等于T（充电电容的充电时间常）。

其中，延时控制模块的延时时间t由滤波电路的时间常数T确定。滤波电容充电电压的动态变化公式为，当t等于T时，/>，U为整流电压，时间常数T=RC,R为限流电阻值，C为滤波电容值。为保证软启动过程安全稳定，延时时间t可略大于电容时间常数，即t≥T=RC。例如，可以通过先确定时间常数T的值，再根据时间常数T的值给定一个延时时间t的值，根据延时时间/>的值给延时电阻R3和延时电容C4赋值。例如，若T=4.4s，/>，取值R3=910K欧姆，C4=4.7uF微法。

经过t时间延时后，延时芯片U1的第三引脚输出高电平，第一NPN型三级管Q1的第二引脚和第三引脚导通，第二引脚输出低电平，控制状态切换模块的继电器K1内部线圈的第一线圈引脚和第二线圈引脚导通得电，内部第三开关引脚和第四开关引脚闭合，继电器的第三开关引脚和第四开关引脚闭合后把RX两端短路掉，电流就不会流过充电限流电阻RX，而是通过继电器的第三开关引脚和第四开关引脚给后面的电路供电。第一滤波电容C1和第二滤波电容充电完毕，软启动过程完成。此时直流电压通过继电器内部开关（第三开关引脚和第四开关引脚闭合）给电源控制系统供电。

应用示例

所述供电电源的工作过程：系统通电时交流220V电压经整流桥D1整流为直流电压DC+,通过充电限流电阻RX给第一滤波电容C1和第二滤波电容C2充电，同时微处理芯片IO口高电平控制第三NPN型三极管Q3的2引脚（集电极）、3引脚（发射极）导通，2引脚由第一电源VCC高电平变为零电平，此时，MOS场效应管Q2的引1脚（栅极）由第一电源VCC高电平变为低电平，该低电平值为，MOS场效应管Q2的2引脚（漏极）、3引脚（源极）导通，VEE=VCC得电。VEE通过延时电阻R3给延时电容C4充电，经过延时时间/>后延时芯片U1的第三引脚输出第三电源VEE高电平。第一NPN型三级管Q1的1脚（基极）变为高电平，第一NPN型三级管Q1的2引脚（集电极）、3引脚（发射极）导通，第一NPN型三级管Q1的2引脚电压由第二电源电压VDD变为零，继电器K1的1脚（第一线圈引脚）电平变为零，继电器K1的1、2引脚（第一线圈引脚和第二线圈引脚）得电，控制3、4脚（第三开关引脚和第四开关引脚）由断开状态变为闭合状态。由于延时时间t大于充电时间常数T，因此，当继电器的3、4脚（第三开关引脚和第四开关引脚）由断开状态变为闭合状态时，第一滤波电容C1和第二滤波电容C2充电结束，软启动完成。直流电压DC+可以进行供电。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本公开并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本公开，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本公开所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本公开所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序模块的形式实现。

所述集成的单元如果以软件程序模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本公开各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器（英文：Read-Only Memory ，简称：ROM）、随机存取器（英文：Random Access Memory，简称：RAM）、磁盘或光盘等。

以上对本公开实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本公开的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本公开的限制。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种供电电源的软启动电路，其特征在于，所述供电电源的软启动电路包括：

状态切换模块，用于控制充电限流电阻（RX）是否接入整流滤波电路；

整流滤波电路，用于将交流电转换成直流电，输出直流电源，通过充电限流电阻（RX）对滤波电容进行充电，通过滤波电容进行供电；

所述信号控制模块包括第一IO接口，第五上拉电阻（R5），第六限流电阻（R6），第七限流电阻（R7），第三NPN型三极管（Q3）,MOS场效应管（Q2）,第六滤波电容（C6）；

其中，所述第一IO接口用于输入所述微控制单元的启动信号；所述第七限流电阻（R7）的第一端连接所述第一IO接口，所述第七限流电阻（R7）的第二端连接所述第三NPN型三极管（Q3）的基极，所述第三NPN型三极管（Q3）的发射极接地，所述第三NPN型三极管（Q3）的集电极通过所述第六限流电阻（R6）连接所述MOS场效应管（Q2）的栅极，所述MOS场效应管（Q2）的栅极通过第五上拉电阻（R5）连接第一电源（VCC）,所述MOS场效应管（Q2）的漏极通过第六滤波电容（C6）接地，所述MOS场效应管（Q2）的漏极连接第一电源，所述MOS场效应管（Q2）的源极连接第三电源（VEE）。

2.根据权利要求1所述的供电电源的软启动电路，其特征在于，所述延时控制模块包括第一上拉电阻（R1），第二限流电阻（R2）,延时电阻（R3）,第四上拉电阻（R4），第三滤波电容（C3），延时电容（C4），第五滤波电容（C5），开关二极管（D3），第一NPN型三级管（Q1）,延时芯片（U1）；

其中，所述延时芯片（U1）的第一引脚接地，所述延时芯片（U1）的第二引脚和第六引脚连接，所述延时电阻（R3）的第一端连接延时芯片（U1）的第六引脚，所述延时电阻（R3）的第二端接地，所述开关二极管（D3）的正极接延时电阻（R3）的第二端，所述开关二极管（D3）的负极接延时电阻（R3）的第一端，所述延时电容（C4）的第二端连接所述延时电阻（R3）的第一端，所述延时电容（C4）的第一端连接所述延时芯片（U1）的第八引脚，所述延时电容（C4）的第一端连接第三滤波电容（C3）的第一端，所述第三滤波电容（C3）的第二端接地，所述延时芯片（U1）的第四引脚通过所述第四上拉电阻（R4）连接到第三电源（VEE），所述延时芯片（U1）的第三引脚通过第二限流电阻（R2）连接第一NPN型三级管（Q1）的基极，所述第一NPN型三级管（Q1）的发射极接地，所述第一NPN型三级管（Q1）的集电极通过第一上拉电阻（R1）连接第二电源（VDD），所述延时芯片（U1）的第八引脚连接第三电源（VEE）。

3.根据权利要求1所述的供电电源的软启动电路，其特征在于，所述状态切换模块包括继电器（K1）和续流二极管（D2），其中，所述继电器包括第一线圈引脚，第二线圈引脚，第三开关引脚，第四开关引脚，所述续流二极管（D2）的正极连接第一线圈引脚，所述续流二极管（D2）的负极连接第二线圈引脚，所述第一NPN型三级管（Q1）的集电极连接所述第一线圈引脚，所述第三开关引脚连接所述充电限流电阻（RX）的第一端，第四开关引脚连接所述充电限流电阻（RX）的第二端，所述续流二极管（D2）的负极连接第二电源（VDD）。

4.根据权利要求3所述的供电电源的软启动电路，其特征在于，所述整流滤波电路包括单相整流桥（D1），第一滤波电容（C1），第二滤波电容（C2）；其中，所述单相整流桥（D1）的输入端接交流电源，所述单相整流桥（D1）的第一输出引脚连接所述充电限流电阻（RX）的第一端，所述充电限流电阻（RX）的第二端连接第一滤波电容（C1）的正极板，所述第一滤波电容（C1）的负极板连接所述第二滤波电容（C2）的正极板，所述单相整流桥（D1）的第二输出引脚连接第二滤波电容（C2）的负极板；

所述第一滤波电容（C1）的正极板作为直流供电电源的正极，所述第二滤波电容（C2）的负极板作为直流供电电源的负极。