CN201204447Y

CN201204447Y - 具有浪涌电流抑制作用的电源

Info

Publication number: CN201204447Y
Application number: CNU2008200235454U
Authority: CN
Inventors: 符国纲
Original assignee: Qingdao Hisense Electronics Co Ltd
Current assignee: Hisense Electric Co Ltd; Qingdao Hisense Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-06-04
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2018-06-04

Abstract

本实用新型公开了一种具有浪涌电流抑制作用的电源，包括电源线、连接在电源线上对浪涌电流起抑制作用的电阻、变压器以及对变压器的输出电压起调节作用的控制器；在所述电阻的两端并联有对所述电阻进行短路控制的开关电路，在变压器的初级设置有一自馈线圈，生成感应电压连接开关电路的电源端；开关电路的控制端连接控制器的基准电压输出端。此电源电路利用电源自身原有的控制器对开关电路进行通断控制，并利用电源内部变压器初级的自馈线圈所产生的感应电压为开关电路提供工作电源，从而不仅避免了额外控制芯片的使用，节约了硬件成本；而且通过将控制和被控制电路设置在变压器的同一初级端，从而不存在安全距离问题，确保了电源运行的可靠性。

Description

具有浪涌电流抑制作用的电源

技术领域

本实用新型属于电源电路技术领域，具体地说，是涉及一种可对电源电路启动瞬间产生的浪涌电流进行有效抑制，并在电源正常运行后降低电源功率损耗的控制电路。

背景技术

开关电源在启动的一瞬间会产生浪涌电流(Inrush Current)，浪涌电流过大对电源产品内部的元器件会造成损坏，所以必须将浪涌电流控制在一定的数值范围内才能保证产品不受损坏。

通常解决浪涌电流问题的方法是在电源输入端，即在电源整流电路的前端或者后端串联一个热敏电阻，其阻值一般在几欧姆到十几欧姆之间，通过加入输入阻抗，以达到减少浪涌电流的目的。但是，热敏电阻的增加会导致功率损耗的加大，从而使得开关电源的效率降低。

由于浪涌电流只有在电源启动的那一瞬间才会产生，正常工作后不存在浪涌电流，因此，可以采用将热敏电阻在电源正常工作后短路的方法来减少电源产品内部元器件的功率损耗，以实现电源效率的提高。目前采用的方法通常是在热敏电阻的两端并联一个继电器，通过控制继电器开关的通断，以达到预期的目的。

图1为现有继电器控制电路的原理图。其中，继电器RLY1的常开开关并联在热敏电阻R1的两端，继电器RLY1的线圈绕组的一端与辅助电源STBY5V连接，另一端与三极管Q4的集电极连接，所述三极管Q4的发射极接地，基极连接MCU的GPIO口，通过MCU输出的高低电平信号来控制三极管Q4的通断，从而控制继电器RLY1的线圈绕组得电或者失电，进而达到控制继电器RLY1的常开开关通断的设计目的。采用这种控制电路结构不仅需要在电源电路中增设额外的MCU来控制继电器开关的通断，从而导致电源电路硬件成本的升高；而且为继电器提供工作电压的辅助电源STBY 5V需要由电源中变压器的次级输出提供。由于控制和被控制电路分别位于变压器的初级和次级端，这样便存在安全距离问题，从而对电源电路的可靠性造成影响。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有浪涌电流抑制电路可靠性差的问题，提供了一种电路结构简单且成本低廉的浪涌电流抑制电路，不仅减少了电源的功率损耗，提高了电源的工作效率，而且不存在安全距离问题，使电源运行的可靠性得以提高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种具有浪涌电流抑制作用的电源，包括电源线、连接在电源线上对浪涌电流起抑制作用的电阻以及变压器；在所述电阻的两端并联有对所述电阻进行短路控制的开关电路，在所述变压器的初级设置有一自馈线圈，生成感应电压连接所述开关电路的电源端，为所述开关电路提供工作电源。

另外，在所述电源中还包含有一个对所述变压器的输出电压起调节作用的控制器，所述控制器的基准电压输出端连接所述开关电路的控制端，在所述控制器正常运行后输出基准电压控制所述开关电路导通以短路所述电阻。

进一步的，所述控制器为一脉宽调制芯片，其电源输入端连接所述变压器初级的自馈线圈，利用所述自馈线圈生成的感应电压为所述控制器提供工作电源，其输出端经开关功率管连接所述变压器的初级线圈，控制变压器的通断频率，进而对变压器次级线圈输出的电压起到调节控制作用。

其中，所述电阻为热敏电阻或者功率电阻，连接在电源中整流电路的输入端或者输出端；所述整流电路连接在电源线上，其输出端经滤波电路连接所述变压器的初级线圈。

又进一步的，在所述开关电路中包含有一继电器和一个控制所述继电器的线圈绕组通断电的控制电路，所述继电器的常开开关并联在所述电阻的两端，继电器的线圈绕组一端经所述控制电路的开关通路连接所述感应电压，另一端接地或者经稳压管接地；所述控制电路的控制端连接所述控制器的基准电压输出端。

优选的，在所述控制电路中包含有两个NPN型三极管和一个PNP型三极管；其中，第一NPN型三极管的基极连接所述控制器的基准电压输出端，发射极接地，集电极经分压电阻一方面连接所述PNP型三极管的基极，另一方面连接所述感应电压；所述PNP型三极管的发射极连接所述感应电压，集电极连接第二NPN型三极管的基极；所述第二NPN型三极管的集电极连接所述感应电压，发射极连接所述继电器的线圈绕组。

再进一步的，在所述继电器的线圈绕组的两端并联有一二极管，在第二NPN型三极管关闭时，与所述继电器的线圈绕组构成一个续流回路，以起到保护继电器的作用。

更进一步的，在所述第一NPN型三极管的基极与发射极之间并联有一滤波电容。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的电源电路不仅可以对电源启动瞬间产生的浪涌电流进行有效抑制，而且在电源正常运行后，通过导通开关电路来短路吸收浪涌电流的阻抗元件，这样便可以减少电源产品内部元器件的功率损耗，提高电源效率，节省能源。除此之外，本实用新型的电源电路利用电源自身原有的控制器对开关电路进行通断控制，并利用电源内部变压器初级的自馈线圈所产生的感应电压为开关电路提供工作电源，从而不仅避免了额外控制芯片的使用，节约了硬件成本；而且通过将控制电路和被控制电路设置在变压器的同一初级端，从而不存在安全距离问题，确保了电源运行的可靠性。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是现有浪涌电流抑制电路的原理图；

图2是本实用新型所提出的浪涌电流抑制电路的其中一种实施例的电路原理图；

图3是本实用新型所提出的浪涌电流抑制电路的另外一种实施例的电路原理图；

图4是图3的改进电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。

本实用新型所提出的具有浪涌电流抑制作用的电源，其设计原理是：一方面通过在电源线上连接热敏电阻或者功率电阻等阻抗元件，来减少电源启动瞬间产生的浪涌电流，以保护电源产品内部元器件免受损坏，提高电源产品的可靠性；另一方面通过在所述阻抗元件的两端并联开关电路，使其在电源正常工作后导通，以短路所述的阻抗元件，从而有效降低了电源电路的功率损耗，节省了不必要的能源浪费，提高了整个电源板的效率。其中，为了降低电源电路的成本，提高其运行的安全性，在本实用新型中，利用现有电源电路自身原有的控制器对所述开关电路进行通断控制，以避免增设额外控制芯片所造成的电路成本升高的问题；另外，通过利用电源电路中现有变压器初级的自馈线圈所生成的感应电压为开关电路提供工作电源，从而使控制电路和被控制电路都位于变压器的同一初级端，这样便不会存在安全距离问题，使电源电路的安全性和可靠性得以提高。

下面以在开关电源电路中连接热敏电阻为例，通过几个具体的实施例来进一步阐述所述浪涌电流抑制电路的详细结构。

实施例一，参见图2所示，本实施例列举了一种开关电源的组成结构，主要由桥式整流电路D1～D4、高频变压器T1_A、MOS功率管Q1以及脉宽调制芯片U1构成。所述脉宽调制芯片U1可以采用电流型脉宽调制芯片UC3842或者其他可调节高频变压器T1_A通断频率的控制器实现。其工作原理是：外部220V交流电压通过输入端INPUT引入开关电源，经电感L5_A、L5_B连接桥式整流电路D1～D4，将输入的交流电压转换为直流电压后，通过由电容C10、C56和电感L1_A、L1_B组成的滤波电路，得到大约+300V的直流高压，连接到高频变压器T1_A的初级线圈。这一直流电压被MOS功率管Q1斩波并通过高频变压器T1_A降压后，变成频率为几十KHz的矩形波电压，再经过输出整流滤波，就得到了稳定的直流输出电压。其中，在高频变压器T1_A的初级设置有自馈线圈，其感应生成的电压经二极管D5整流、电容C11滤波和稳压管Z5稳压后，得到稳定的直流感应电压VCC为所述脉宽调制芯片U1提供工作电源。所述脉宽调制芯片U1通过其输出端O/P输出脉宽调制信号，以驱动MOS功率管Q1的通断，进而控制高频变压器T1_A的开关频率，以对高频变压器T1_A的输出电压实现有效调节。

为了对上述开关电源启动瞬间产生的浪涌电流进行有效抑制，在所述开关电源的电源线上连接有两个串联的热敏电阻TH1、TH3。图2中，所述热敏电阻TH1、TH3连接在桥式整流电路D1～D4的输入端，当然也可以连接在桥式整流电路D1～D4的输出端，通过加大输入阻抗，以达到减小浪涌电流的目的。

为了在开关电源正常工作后短路所述的热敏电阻TH1、TH3，以降低开关电源的功率损耗，在所述串联的热敏电阻TH1、TH3的两端并联有一开关电路。所述开关电路的电源端连接感应电压VCC，控制端连接所述脉宽调制芯片U1的基准电压输出端VR。在本实施例中，所述开关电路采用一个继电器RELAY和一个控制所述继电器RELAY的线圈绕组通断电的控制电路连接实现。其中，所述继电器RELAY的常开开关并联在热敏电阻TH1、TH3的两端，继电器RELAY的线圈绕组一端经所述控制电路的开关通路连接感应电压VCC，另一端接地；所述控制电路的控制端连接脉宽调制芯片U1的基准电压输出端VR。所述控制电路可以简单地采用一个NPN型三极管Q3连接实现，其发射极连接继电器RELAY的线圈绕组，基极连接脉宽调制芯片U1的基准电压输出端VR，集电极连接感应电压VCC。当开关电源进入正常运行后，脉宽调制芯片U1通过其基准电压输出端VR输出高电平信号，控制所述NPN型三极管Q3导通，进而使继电器RELAY的线圈绕组与感应电压VCC相连通，构成通电回路。此时，继电器RELAY的常开开关闭合，短路热敏电阻TH1、TH3，从而减少了开关电源的功率损耗，节约了能源，提高了效率。

实施例二，参见图3所示，在本实施例中，所述开关电源的结构如实施例一所示，不同之处在于并联在热敏电阻TH1、TH3两端的开关电路的组成结构。在本实施例中，开关电路采用一个继电器RELAY和一由三个三极管Q24、Q5、Q28组成的控制电路实现。其中，第一NPN型三极管Q24的基极经电阻R10连接脉宽调制芯片U1的基准电压输出端VR，发射极接地，集电极经分压电阻R6连接PNP型三极管Q5的基极，再经分压电阻R5连接感应电压VCC。所述PNP型三极管Q5的发射极连接感应电压VCC，集电极一方面连接第二NPN型三极管Q28的基极，另一方面经电阻R20连接第二NPN型三极管Q28的发射极。所述第二NPN型三极管Q28的集电极连接感应电压VCC，发射极连接继电器RELAY的线圈绕组的一端；所述继电器RELAY的线圈绕组的另一端接地，其常开开关并联在所述串联的热敏电阻TH1、TH3的两端。

当开关电源启动瞬间，由于脉宽调制芯片U1还未进入正常工作状态，此时，其基准电压输出端VR输出低电位，使第一NPN型三极管Q24处于截止状态，从而控制PNP型三极管Q5和第二NPN型三极管Q28截止，继电器RELAY断电，其常开开关断开，通过热敏电阻TH1、TH3来降低浪涌电流，以保护电源内部的元器件。而当开关电源启动后，脉宽调制芯片U1进入正常运行状态，通过其基准电压输出端VR输出高电平信号，控制第一NPN型三极管Q24导通，从而拉低PNP型三极管Q5的基极电位，使其发射极电压高于其基极电压而进入导通状态。所述PNP型三极管Q5导通后，感应电压VCC通过PNP型三极管Q5的发射极和集电极作用到第二NPN型三极管Q28的基极，控制其导通，进而使感应电压VCC通过第二NPN型三极管Q28的集电极和发射极施加到继电器RELAY的线圈绕组，从而控制继电器RELAY的常开开关闭合，短路热敏电阻TH1、TH3，以达到减少了开关电源的功率损耗、提高效率的设计目的。

本实施例采用三个三极管Q24、Q5、Q28构建控制电路来对继电器RELAY进行开关控制，较实施例一中的单个三极管Q3具有更强的稳定性。

图4为图3所示实施例中控制电路的改进结构。其中，在第一NPN型三极管Q24的基极与发射极之间并联有滤波电容C5，在线路布局不理想，出现干扰信号时，可以起到滤除干扰电压的作用。电阻R9、R15起限制第一NPN型三极管Q24的电流、保护Q24的作用。另外，在继电器RELAY的线圈绕组的两端并联有一二极管D14，在第二NPN型三极管Q28关闭时，二极管D14与所述继电器RELAY的线圈绕组构成一个续流回路，以起到保护继电器RELAY的作用。稳压管Z4连接在继电器RELAY的线圈绕组与地之间，控制感应电压VCC施加到继电器RELAY线圈绕组上的电压，使其能够保持在一定的电压范围内，以进一步起到保护继电器RELAY的作用。

当然，上述开关电路也可以采用其他具有开关作用的元器件或者集成芯片连接实现，本实用新型并不仅限于上述举例。

由于本实用新型的开关电路利用电源现有的控制器U1本身的基准电压(如VR)来控制继电器RELAY的通断，不需要另外设置控制芯片或MCU来控制继电器RELAY，因此，电路结构简单，成本较低。另外，由于本实用新型仅仅利用变压器T1_A初级给控制器U1供电的现有电源VCC(一般为+12V)来为开关电路提供工作电源，使得控制电路和被控制电路都位于变压器T1_A的同一初级端，因此，不存在安全距离问题，使本实用新型的电源电路较之现有具有浪涌电流抑制作用的电源具有更高的的可靠性。

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式而已，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1、一种具有浪涌电流抑制作用的电源，包括电源线、连接在电源线上对浪涌电流起抑制作用的电阻以及变压器；其特征在于:在所述电阻的两端并联有对所述电阻进行短路控制的开关电路，在所述变压器的初级设置有一自馈线圈，生成感应电压连接所述开关电路的电源端，为所述开关电路提供工作电源。

2、根据权利要求1所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于:在所述电源中还包含有一个对所述变压器的输出电压起调节作用的控制器，所述控制器的基准电压输出端连接所述开关电路的控制端，在所述控制器正常运行后输出基准电压控制所述开关电路导通以短路所述电阻。

3、根据权利要求2所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于:所述控制器的电源输入端连接所述变压器初级的自馈线圈，利用所述自馈线圈生成的感应电压为所述控制器提供工作电源。

4、根据权利要求3所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于:所述控制器为一脉宽调制芯片，其输出端经开关功率管连接所述变压器的初级线圈，控制变压器的通断频率。

5、根据权利要求1所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于:所述电阻为热敏电阻或功率电阻。

6、根据权利要求5所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于:在所述电源线上连接有整流电路，所述整流电路的输出端经滤波电路连接所述变压器的初级线圈；所述电阻连接在整流电路的输入端或者输出端。

7、根据权利要求2至6中任一项所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于:在所述开关电路中包含有一继电器和一个控制所述继电器的线圈绕组通断电的控制电路，所述继电器的常开开关并联在所述电阻的两端，继电器的线圈绕组一端经所述控制电路的开关通路连接所述感应电压，另一端接地或者经稳压管接地；所述控制电路的控制端连接所述控制器的基准电压输出端。

8、根据权利要求7所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于:在所述控制电路中包含有两个NPN型三极管和一个PNP型三极管；其中，第一NPN型三极管的基极连接所述控制器的基准电压输出端，发射极接地，集电极经分压电阻一方面连接所述PNP型三极管的基极，另一方面连接所述感应电压；所述PNP型三极管的发射极连接所述感应电压，集电极连接第二NPN型三极管的基极；所述第二NPN型三极管的集电极连接所述感应电压，发射极连接所述继电器的线圈绕组。

9、根据权利要求8所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于:在所述继电器的线圈绕组的两端并联有一二极管。

10、根据权利要求8所述的具有浪涌电流抑制作用的电源，其特征在于:在所述第一NPN型三极管的基极与发射极之间并联有一滤波电容。