CN201439976U - 变频空调浪涌电流的抑制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种变频空调浪涌电流的抑制电路，包括过流保护电路、整流电路、滤波电路与继电器。所述过流保护电路、整流电路与滤波电路依次串接在交流输入端与直流输出端之间，所述过流保护电路与所述继电器的输出回路并联；设置有延时开关电路，与所述继电器的输入回路串联。本实用新型采用延时开关电路控制继电器开启与关闭，可增加单片机的可扩展性，消除上电瞬间的干扰，避免延时失效的可能，有利于保护电器设备。

Description

变频空调浪涌电流的抑制电路

技术领域

本实用新型涉及将交流功率输入变换为直流功率输出的装置，特别涉及一种变频空调浪涌电流的抑制电路。

背景技术

为实现变频空调压缩机驱动，需要将220V交流输入整流直流电(即AC/DC转换)，一般通过整流器及大容量滤波电容实现。在电源接通瞬间，由于滤波用大电解电容迅速充电，峰值电流远远大于稳态输入电流，有时可以产生50安以上的浪涌，这无疑给设备带来极大的危害。为了抑制浪涌电流，通常在启动瞬间采用PTC(positive temperative coefficient，正温度系数器件)来限流，电容充电完毕后再将PTC短路，其通常用延时闭合继电器的方法实现。

请参见图1，该图为一现有变频空调浪涌电流的抑制电路。该电路中，单片机在上电后延时一段时间输出使继电器JDQ1闭合的信号，即控制继电器JDQ1延时闭合。具体而言，火线AC1、零线AC2连接220V的交流市电；火线AC1串联PTC后与整流桥BRIDGE一个输入端连接；零线AC2则直接与整流桥BRIDGE另一个输入端连接；整流桥BRIDGE的正输出端连接直流输出端DC+，负输出端连接直流输出端DC-；直流输出端DC+、DC-之间并联滤波电容C1；继电器的一端接+12V电源，另一端接达林顿管阵列ULN2003的输出引脚，其开闭则由单片机来控制。刚上电时，通过PTC对滤波电容C1充电。待电容充电两端电压升高后，再合上继电器JDQ1，将PTC短路，为后续的电气设备提供足够的电流。

随着变频空调的功能日益强大，对室外电控及主控MCU(MicroControllerUnit，微控制单元)的要求亦越来越高。使用单片机控制继电器JDQ1的传统方法，由于会占用单片机的I/O管脚及软件资源，会减少单片机的扩展功能；同时，上电瞬间的干扰可能会导致单片机时序错误等现象，这样可能导致延时电路失效，从而使室外整流桥BRIDGE等半导体器件遭受大电流的冲击损害。

实用新型内容

本实用新型目的在于，提供一种变频空调浪涌电流的抑制电路，可增加单片机的可扩展性，同时避免延时失效的可能。

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种变频空调浪涌电流的抑制电路，其技术方案是：包括过流保护电路、整流电路、滤波电路与继电器，所述过流保护电路、整流电路与滤波电路依次串接在交流输入端与直流输出端之间，所述过流保护电路与所述继电器的输出回路并联；设置有延时开关电路，与所述继电器的输入回路串联。

优选地，所述延时开关电路包括串联的充电电路与开关电路；所述充电电路的连接直流输入，所述开关电路连接所述继电器的输入回路。

优选地，所述开关电路为一三极管；所述三极管的基极连接所述充电电路的输出端，射极接地，集电极连接所述继电器的输入回路。

优选地，所述充电电路为RC充电电路。

优选地，所述充电电路包括充电电容、充电电阻和放电电阻；所述充电电容的一端串联所述充电电阻后与直流电源连接，另一端接地；所述放电电阻串联所述三极管的输入回路后与所述充电电容并联。

优选地，所述三极管的基极、射极之间并联偏置电阻。

优选地，所述整流电路为一整流桥。

优选地，所述交流输入端的火线串联所述过流保护电路后与所述整流桥的一个输入端连接，所述交流输入端的零线与所述整流桥的另一个输入端连接；所述整流桥的正输出端连接所述直流输出端的正极，所述整流桥的负输出端连接所述直流输出端的负极。

优选地，所述滤波电路包括一滤波电容，与所述直流输出端的正极、负极并联。

优选地，所述过流保护电路为一正温度系数器件

与现有技术相比，本实用新型通过硬件延时开关电路延时闭合继电器，只其需利用少量的电子元件，就可代替单片机加ULN2003实现的延时方法，节省了元件成本；空出单片机的I/O管脚以作他用，这增加了单片机的可扩展性；同时，不会产生上电瞬间的干扰，避免软件遭受干扰而导致延时失效的可能，有利于保护电器设备。

附图说明

图1是一现有变频空调浪涌电流的抑制电路的电路图；

图2是本实用新型变频空调浪涌电流的抑制电路的电路图；

图3是变频空调火线在无浪涌电流抑制电路时的电流波形图；

图4是变频空调火线在设有图1所示现有变频空调浪涌电流的抑制电路的电流波形图；

图5是变频空调火线在设有图2所示新型变频空调浪涌电流的抑制电路的电流波形图。

具体实施方式

本实用新型的基本构思是，采用硬件延时开关电路控制继电器的闭合。

下面结合附图与具体实施例进行说明。

请参见图2，该图是本实用新型变频空调浪涌电流的抑制电路的电路图。图中包括过流保护电路、整流电路、滤波电路与继电器，其中：过流保护电路、整流电路与滤波电路依次串接在交流输入端与直流输出端之间，过流保护电路与继电器JDQ1的输出回路并联；还设置有延时开关电路，与继电器JDQ1的输入回路串联。

具体而言，延时开关电路包括串联的充电电路与开关电路；充电电路的连接直流输入，开关电路连接继电器JDQ1的输入回路。其中：

开关电路为一三极管Q1，其作为模拟开关，基极连接充电电路的输出端，射极接地，集电极连接继电器JDQ1的输入回路。当然，三极管Q1也可用CMOS管或其它开关器件替代，在此不再赘述。

充电电路为一RC充电电路，包括充电电容CF、充电电阻R1和放电电阻R3：充电电容CF的一端串联充电电阻R1后与12V直流电源连接，另一端接地；放电电阻R3串联三极管Q1的输入回路后与充电电容CF并联。同时，三极管Q1的基极、射极之间并联偏置电阻R2，分压后给三极管Q1一个正向偏置电压。

如图2所示，+12V的电源连接电阻R1；电阻R3有2个作用：一是调整电容充电后两端的电压值Vys；二是调整放电时间常数τ₂。电容CF是充电电容，可根据实际需要调整其参数。电阻R2用于调整R2和R3之间的分压，保证三极管Q1在电容充电期间处于截止状态。

当电路上电时，+12V的电源通过R1对电容CF充电，假设电容两端电压达到V1时，三极管Q1导通，这个过程的充电时间为t1，由电容充电公式可得：

$V_1=V_{\mathrm{ys}}(1-e^{-\frac{t1}{\mathrm{RC}}})---(1-1)$

充电时间常数为

τ₁＝R₁C_F                    (1-2)

调整R1和CF，可以改变充电时间t1，之后三极管Q1导通，继电器JDQ1闭合，PTC被短路，电路正常工作。

电路断电时，电容CF通过R3放电，直至三极管关断，放电时间为t2。

放电时间常数：

τ₂＝R₃C_F                    (1-3)

调整R3和CF，可以改变放电时间t2。电容放电结束后，三极管Q1关断，继电器重新打开，确保第二次上电时PTC能够起作用。

利用阻容充电延时的方法，硬件仅通过增加3个电阻，一个电容和一个三极管，就能获得与单片机加ULN2003延时相同的效果。如果使用贴片封装的电阻和三极管，与ULN2003相比较，无论是元件成本和PCB布板上，都有相当的优势；而且减少了对单片机I/O口的需求，使室外电控板在同等条件下，可实现更多的功能；由于不会产生上电瞬间的干扰，避免软件遭受干扰而导致延时失效的可能，有利于保护电器设备。

本实用新型的实施例中，电路中的整流电路、滤波电路、过流保护电路等可与图1所示电路中的相应部分相同，以下简要说明。

如图2所示，整流电路为一整流桥BRIDGE；交流输入端的火线AC1串联过流保护电路后与整流桥BRIDGE的一个输入端连接，交流输入端的零线AC2与整流桥BRIDGE的另一个输入端连接；整流桥BRIDGE的正输出端连接直流输出端的正极DC+，整流桥的负输出端连接直流输出端的负极DC-。

如图2所示，滤波电路包括一滤波电容C1，与直流输出端的正极DC+、负极DC-并联；过流保护电路为一正温度系数器件PTC。

请同时参见图3-5，其中：图3是变频空调火线在无浪涌电流抑制电路时的电流波形图；图4是变频空调火线在设有图1所示现有变频空调浪涌电流的抑制电路的电流波形图；图5是变频空调火线在设有图2所示新型变频空调浪涌电流的抑制电路的电流波形图。三者直观地反映本实用新型对浪涌电流的抑制效果，以下进一步说明。

硬件延时和无延时比较

如图3所示，电流波形阻尼衰减，此时PTC仍然作用。到一定时刻后出现了一个很窄的尖峰，这是由于继电器过早闭合导致电容充电不足，闭合瞬间电流突然增大，此后尖峰幅度逐渐减小，趋向平稳。如图4所示增加硬件延时电路后的波形，尖峰明显被削减。

硬件延时和单片机延时比较

如图4、图5所示，两者电流波形几乎一模一样，说明使用硬件延时能获得毫不逊色于单片机延时的效果。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。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的精神和范围内，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 (10)

1.一种变频空调浪涌电流的抑制电路，包括过流保护电路、整流电路、滤波电路与继电器，所述过流保护电路、整流电路与滤波电路依次串接在交流输入端与直流输出端之间，所述过流保护电路与所述继电器的输出回路并联，其特征在于，设置有延时开关电路，与所述继电器的输入回路串联。

2.如权利要求1所述的变频空调浪涌电流的抑制电路，其特征在于，所述延时开关电路包括串联的充电电路与开关电路；所述充电电路的连接直流输入，所述开关电路连接所述继电器的输入回路。

3.如权利要求2所述的变频空调浪涌电流的抑制电路，其特征在于，所述开关电路为一三极管；所述三极管的基极连接所述充电电路的输出端，射极接地，集电极连接所述继电器的输入回路。

4.如权利要求3所述的变频空调浪涌电流的抑制电路，其特征在于，所述充电电路为RC充电电路。

5.如权利要求4所述的变频空调浪涌电流的抑制电路，其特征在于，所述充电电路包括充电电容、充电电阻和放电电阻；所述充电电容的一端串联所述充电电阻后与直流电源连接，另一端接地；所述放电电阻串联所述三极管的输入回路后与所述充电电容并联。

6.如权利要求5所述的变频空调浪涌电流的抑制电路，其特征在于，所述三极管的基极、射极之间并联偏置电阻。

7.如权利要求1所述的变频空调浪涌电流的抑制电路，其特征在于，所述整流电路为一整流桥。

8.如权利要求7所述的变频空调浪涌电流的抑制电路，其特征在于，所述交流输入端的火线串联所述过流保护电路后与所述整流桥的一个输入端连接，所述交流输入端的零线与所述整流桥的另一个输入端连接；所述整流桥的正输出端连接所述直流输出端的正极，所述整流桥的负输出端连接所述直流输出端的负极。

9.如权利要求1所述的变频空调浪涌电流的抑制电路，其特征在于，所述滤波电路包括一滤波电容，与所述直流输出端的正极、负极并联。

10.如权利要求1-9任一项所述的变频空调浪涌电流的抑制电路，其特征在于，所述过流保护电路为一正温度系数器件。

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