CN1175540C - 启动电流防护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明给出一种启动电流防护电路，适用于一电源供应器中，该电源供应器电连接至一系统主体，该系统主体具有一参考电压，该参考电压的特性在于其建立完成所需的时间大于一门槛值，而该防护电路包含：一限流电阻，电性串接于该整流电路的负端与该滤波储能电容的接地端之间，用以防止电源接通时瞬间所产生的启动电流；一受控开关，并接至该限流电阻且受该参考电压的控制，在系统主体的该参考电压建立完成后，由断路转为短路，进而旁路该限流电阻；一齐纳二极管，用以限制该受控开关上所承受电压的大小，以保护该受控开关。
Description
发明领域
本发明涉及一种启动电流防护电路，尤其涉及一电源供应器中的启动电流防护电路。
背景技术
当使用直流电源的电器设备(例如桌上型个人计算机、笔记本个人计算机等)，若欲使用一交流电源时，皆需要利用一电源转接器来进行转换，请参见图1，其是利用电源转接器11将交流电源12转换成直流电源来对电器设备10供电的功能方块示意图。而此电路结构普遍存在一个问题，即，在电器设备10开启(turn on)或是电源转接器11的插头插上交流电源插座的初始状态时，极易引起一过大的启动电流(Inrush current)，而导致电源插座或开关产生火花或是其它在使用的电器被干扰及影响电源品质，或因火花造成的危险。为能防止此一启动电流的产生，于是发展出下列公知手段的防护电路。
请参见图2，其是第一种公知启动电流防护电路的功能方块示意图，其中电源转接器11主要以整流电路111以及滤波储能电容112以及系统主体113来构成，而利用装设于交流电源一侧的一负温度系数的热敏电阻21来控制可能产生的启动电流(Inrush current)，其是利用负温度系数的热敏电阻21在低温时电阻值较高而高温时电阻值较低的特性，在电器设备10刚开启(turn on)或是电源转接器11的插头12刚插上交流电源插座的时候，因电阻本身温度较低而在交流电源一侧提供一较高电阻值来抑制启动电流(Inrush current)的产生，而在工作一段时间电阻温度升高后所导致电阻值的降低，进而进入正常的运作状态。但此结构具有功率耗损大且在热开机状态时无法发挥功效等缺点。
请参见图3，其是第二种公知启动电流防护电路的功能方块示意图，其是利用两个受控开关31、32来控制可能产生的启动电流(Inrushcurrent)，而由图中可清楚看出，该等受控开关31、32是装设在整流电路111及滤波储能电容112的正端，并利用系统主体113高压端1131的电压信号来对该等受控开关31、32进行控制，因此其组件规格必须可耐高压(通常为600伏特以上)。因此，此结构具有电路复杂且组件成本较高等缺点。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是如何解决上述公知手段的缺点。
本发明提供一种启动电流防护电路，适用于一电源供应器中，该电源供应器中具有一整流电路并以一滤波储能电容电连接至一系统主体，该系统主体具有一参考电压，该参考电压的特性在于其建立完成所需的时间大于一门槛值，而该防护电路包含：一限流电阻，电性串接于该整流电路的负端与该滤波储能电容的接地端之间，用以防止电源接通瞬间时所产生的启动电流；以及一受控开关，并接至该限流电阻且受该参考电压的控制，在系统主体的该参考电压建立完成后，由断路转为短路，进而旁路(bypass)该限流电阻；一齐纳二极管，串接于该受控开关的参考电压端与该整流电路的负端之间，用以限制该受控开关上所承受电压之大小，以保护该受控开关。
根据上述构想，还包含有一控制电容，串接于该受控开关的参考电压端与该整流电路的负端之间，其是用以增长该参考电压建立完成所需的时间。
根据上述构想，还包含有一控制电阻，串接在该受控开关的参考电压端与该参考电压之间，其用于控制该控制电容的充电电流在一预定值以下。
根据上述构想，还包含有一PNP晶体管，其基极接至该参考电压，射电极则接至该受控开关的参考电压端，而该集电极则接至该整流电路的负端，其是用以在该参考电压下降至一预定值时，加速该控制电容的放电动作。
根据上述构想，该受控开关是以一金属氧化物半导体场效应晶体管所完成。
根据上述构想，该门槛值为该滤波储能电容的充电时间。
本发明的另一方面是提供一种启动电流防护电路，适用于一电器设备中，该电器设备中具有一整流电路并以一滤波储能电容电连接至一电器设备主体，该电器设备主体具有一参考电压，该参考电压的特性在于其建立完成所需的时间大于一门槛值，而该防护电路包含：一限流电阻，电性串接于该整流电路的负端与该滤波储能电容的接地端之间，用以防止电源接通瞬间时所产生的启动电流；以及一受控开关，并接至该限流电阻且受该参考电压的控制，在电器设备主体的该参考电压建立完成后，由断路转为短路，进而旁路(bypass)该限流电阻。
根据上述构想，启动电流防护电路中还包含有一控制电容，串接于该受控开关的参考电压端与该整流电路的负端之间，其是用以增长该参考电压建立完成所需的时间。
根据上述构想，启动电流防护电路中还包含有一控制电阻，串接于该受控开关的参考电压端与该参考电压之间，其是用以控制该控制电容的充电电流在一预定值以下。
根据上述构想，启动电流防护电路中还可包含有一PNP晶体管，其基极接至该参考电压，射电极则接至该受控开关的参考电压端，而该集电极则接至该整流电路的负端，其是用以在该参考电压下降至一预定值时，加速该控制电容的放电动作。
根据上述构想，启动电流防护电路中还可包含有一齐纳二极管，串接于该受控开关的参考电压端与该整流电路的负端之间，其是用以保护该受控开关。
根据上述构想，启动电流防护电路中该受控开关系以一金属氧化物半导体场效应晶体管所完成。
根据上述构想，启动电流防护电路中该门槛值是为该滤波储能电容的充电时间。
附图说明
图1是利用电源转接器将交流电源转换成直流电源来对电器设备主体供电的功能方块示意图。
图2是第一种公知启动电流防护电路的功能方块示意图。
图3是第二种公知启动电流防护电路的功能方块示意图。
图4是本发明的启动电流防护电路运用于一电源供应器以及一电器设备间的较佳实施例方块示意图。
图5是本发明启动电流防护电路的电路实例示意图。
具体实施方式
本发明通过下列附图及详细说明，可以得到一更深入的说明：
请参见图4，其是本发明启动电流防护电路运用于一电源供应器41(例如交流转直流的电源转接器)以及一电器设备45间的较佳实施例方块示意图。其中电源供应器41具有整流电路411、滤波储能电容412以及系统主体413，系统主体413具有一参考电压，该参考电压的特性在于该系统主体413激活后，该参考电压建立完成所需的时间大于一门槛值，而该门槛值可为该滤波储能电容412的充电时间。以常见的开关电源供应器(Switching Power Supply)为例，而该参考电压可选用其中集成电路所使用的5伏特参考电压接脚。至于该启动电流防护电路则主要包含有限流电阻42以及受控开关43，其中限流电阻42电性串接于该整流电路411的负端与该滤波储能电容412的接地端之间，用以限制交流电源40接通瞬间时所产生启动电流的大小。至于受控开关43则并接至该限流电阻42且受该参考电压的控制，在系统主体的该参考电压建立完成后，由断路转为短路，进而旁路(bypass)该限流电阻。如此一来，当电源接通的瞬间，该参考电压尚未建立完成，因此受控开关43此时处于断路，因此限流电阻42可发挥其作用而将流入滤波储能电容412以及系统主体413的电流大小予以限制，进而有效避免启动电流的产生。直到该参考电压建立完成，受控开关43便由断路转为短路以禁止限流电阻42起作用，进而使电源供应器41进入一正常运作的模式。
再请参见图5，其是上述较佳实施例方块的电路实例示意图，其中受控开关43是以一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)所完成。此实例中还给出有控制电容50、控制电阻51、PNP晶体管52以及齐纳二极管53，用以加强此电路的性能。其中控制电容50串接于该受控开关43的参考电压端与该整流电路411的负端之间，其是用以增长该参考电压建立完成所需的时间。至于控制电阻51则串接于该受控开关43的参考电压端与该参考电压之间，其是用以控制该控制电容50的充电电流在一预定值以下。而PNP晶体管52的基极是接至该参考电压，射电极接至该受控开关43的参考电压端，至于该集电极则接至该整流电路411的负端，其是用以在该参考电压下降至一预定值时(例如系统主体413被关闭)，加速该控制电容的放电动作，使得系统在热开机状态下，即使快速地由开机切换至关机再切换至开机状态，都能限制启动电流，使其不会过高。而关于齐纳二极管53则扮演一保护电路的角色，其是串接于该受控开关的参考电压端与该整流电路的负端之间，其是用以限制该受控开关43上所承受电压的大小，进而达到保护该受控开关的目的。
综上所述，本发明提供的技术将可有效避免过大的启动电流(Inrushcurrent)产生，而在热开机状态时仍可正常发挥功效，且以金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)所完成受控开关43的功率耗损极小，皆可有效改善公知手段的缺点。另外，本发明的结构是将受控开关43如设在该整流电路的负端与该滤波储能电容的接地端之间，使得受控开关43的耐压要求不必如公知手段中的受控开关那样，因此组件成本将可有效下降且较不易损坏，成功达到本发明的主要目的。
当然，本发明的核心技术可运用于任何具有交流与直流间的电源转接需求的电器设备，例如将电源供应器41与电器设备45分开设置的笔记本个人计算机，或是将电源供应器41整合至电器设备45而成为另一个具有交流直流电源转换功能的桌上型个人计算机。另外，本发明的核心技术亦可应用于具有直流与直流间、交流与交流间的电源转接需求的电器设备，其仍旧可有效防止直流或交流电源接通瞬间时所产生的启动电流，因此，本发明可由熟悉此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然而皆包含在本发明的权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种启动电流防护电路，适用于一电源供应器中，该电源供应器中具有一整流电路并以一滤波储能电容电连接至一系统主体，该系统主体具有一参考电压，该参考电压的特性在于其建立完成所需的时间大于一门槛值，其中该防护电路包含：
一限流电阻，电性串接于该整流电路的负端与该滤波储能电容的接地端之间，用以防止电源接通瞬间时所产生的启动电流；
一受控开关，并接至该限流电阻且受该参考电压的控制，在系统主体的该参考电压建立完成后，由断路转为短路，进而旁路该限流电阻；以及
一齐纳二极管，串接于该受控开关的参考电压端与该整流电路的负端之间，用以限制该受控开关上所承受电压的大小，以保护该受控开关。
2.如权利要求1所述的启动电流防护电路，其中还包含有一控制电容，串接于该受控开关的参考电压端与该整流电路的负端之间，其是用以增长该参考电压建立完成所需的时间。
3.如权利要求2所述的启动电流防护电路，其中还包含有一控制电阻，串接在该受控开关的参考电压端与该参考电压之间，其用于控制该控制电容的充电电流在一预定值以下。
4.如权利要求3所述的启动电流防护电路，其中还包含有一PNP晶体管，其基极接至该参考电压，射电极则接至该受控开关的参考电压端，而该集电极则接至该整流电路的负端，其是用以在该参考电压下降至一预定值时，加速该控制电容的放电动作。
5.如权利要求1所述的启动电流防护电路，其中该受控开关是以一金属氧化物半导体场效应晶体管所完成。
6.如权利要求1所述的启动电流防护电路，其中该门槛值为该滤波储能电容的充电时间。
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