CN204205932U - 抗高压浪涌软启动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了抗高压浪涌软启动电路。包括分别与直流电源输入正极连接的执行单元和芯片供电启动电路，与执行单元连接的采样单元，与采样单元连接的浪涌电流抑制电路，同时与芯片供电启动电路输出端、执行单元输入端、采样单元输出端、直流电源输入负极、浪涌电流抑制电路连接的主功能芯片电路，采样单元和浪涌电流抑制电路均与负载的输入端连接，浪涌电流抑制电路还与负载的输出端连接。本实用新型通过简单的电路实现电路的防浪涌、软启动的目的，在不影响后端设备工作的情况下，对后端电路起到了很好的保护作用；与此同时避免了浪涌电流和浪涌电压造成开关电源输入端器件老化或损坏的问题。

Description

抗高压浪涌软启动电路

技术领域

 本实用新型是涉及抗高压浪涌软启动电路，属于电源控制领域。

背景技术

由于开关电源的工作特性，储能电容在开关电源输入端必不可少。开关电源的对外输入特性呈现为容性阻抗，因此开关电源在上电瞬间会产生浪涌电流，其电流值远高于正常工作电流值。这种浪涌电流的存在，使得电源保护器件（保险丝、空气开关）在选型时候需要考虑足够的余量及反应时间。同时，过大的浪涌电流会造成电源输入部分器件提前老化，甚至直接损坏。

为减小开关电源的输入浪涌电流，最常见的做法是在电源的输入端串联负温度系数的热敏电阻，这样能够有效的减小开机浪涌电流冲击，但是由于热敏电阻为非理想特性器件，处于正常工作电路中的热敏电阻阻值不可能为0欧姆，在实际电路工作时会产生额外的功率消耗，并且向外散发一定的热量；同时，热敏电阻在吸收第一次浪涌电流冲击后产生的热量，会导致热敏电阻对于浪涌电流的吸收能力下降，因此受到热敏电阻功率的限制，电源的实际工作电流过大或存在频繁开关机情况时，单纯的热敏电阻方案便遇到了瓶颈。

与浪涌电流类似，浪涌电压同样会造成开关电源输入端器件的老化甚至失效。在飞机直流供电和军用车辆直流供电环境适应性规定中，分别都对直流设备电源提出了50ms/100V和50ms/80V耐高压浪涌的要求。

常规电源设计中，在电源输入级增加TVS管和压敏电阻，是用来吸收高压浪涌最常见且最简易的手段。而两种方式能够耐受的时间通常在us级，而对于ms级或者是几十ms的高压浪涌无法承受和控制。且TVS管和压敏电阻的保护形式为依靠短路来熔断电路前端保险丝，这样会导致设备停止工作，而在某些工作环境下（如机载），这种情况是不允许出现的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供抗高压浪涌软启动电路，解决开关电源在上电瞬间会产生浪涌电流和浪涌电压造成开关电源输入端器件老化或损坏的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

抗高压浪涌软启动电路，包括分别与直流电源输入正极连接的执行单元和芯片供电启动电路，与执行单元连接的采样单元，与采样单元连接的浪涌电流抑制电路，同时与芯片供电启动电路输出端、执行单元输入端、采样单元输出端、直流电源输入负极、浪涌电流抑制电路连接的主功能芯片电路，采样单元和浪涌电流抑制电路均与负载的输入端连接，浪涌电流抑制电路还与负载的输出端连接。

具体地，所述主功能芯片电路采用浪涌抑制芯片LT4356。所述芯片供电启动电路包括与直流电源输入正极连接的电阻R1，分别与电阻R1连接的三极管Q1和稳压二极管D1，所述三极管Q1的发射极与LT4356的4端口和5端口连接，稳压二极管D1、三极管Q1的发射极还与直流电源输入负极相连。

进一步地，所述执行单元包括栅极通过电阻R2与LT4356的3端口连接的MOS管Q2，并联后与LT4356的3端口连接的电阻R3和二极管D3，所述MOS管Q2的漏极与直流电源输入正极连接。

更进一步地，所述采样单元包括与LT4356的1端口连接的电阻R6和电阻R5，与电阻R5串联的电阻R4，所述电阻R4的另一端分别与MOS管Q2的源极和负载连接，电阻R6的另一端与直流电源输入负极连接。

再进一步地，所述浪涌电流抑制电路包括串联后分别与负载和MOS管Q2的源极连接的电阻R7和电阻R8，相互并联后接入到MOS管Q2的源极与电阻R7和电阻R8并联后的另一端的电容C7和稳压二极管D2，栅极与电阻R7和电阻R8并联后的另一端连接的MOS管Q3，连接于在MOS管Q3的漏极与源极之间的电阻RT1，所述MOS管Q3的漏极与负载连接，源极分别与稳压二极管D2和直流电源输入负极连接。

在本实用新型中，所述MOS管Q2和MOS管Q3均采用N沟道MOS管。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型新增芯片供电启动电路和浪涌电流抑制电路，通过简单的电路实现电路的防浪涌、软启动的目的，在不影响后端设备工作的情况下，对后端电路起到了很好的保护作用。

（2）本实用新型还解决开关电源在上电瞬间会产生浪涌电流和浪涌电压造成开关电源输入端器件老化或损坏的问题。

（3）本实用新型电路简单，成本低廉，非常适合大规模推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1和图2所示，抗高压浪涌软启动电路，包括分别与直流电源输入正极连接的执行单元和芯片供电启动电路，与执行单元连接的采样单元，与采样单元连接的浪涌电流抑制电路，同时与芯片供电启动电路输出端、执行单元输入端、采样单元输出端、直流电源输入负极、浪涌电流抑制电路连接的主功能芯片电路，采样单元和浪涌电流抑制电路均与负载的输入端连接，浪涌电流抑制电路还与负载的输出端连接。

本实用新型具体的电路原理图如下：

直流电源输入正极接入电阻R1，分别与电阻R1连接的三极管Q1和稳压二极管D1，与三极管Q1的发射极连接的芯片U1和电容C1，三极管Q1的发射极同时连接到芯片U1的4端口和5端口，稳压二极管D1和电容C1的另一端连接到直流电源输入负极，芯片U1的3端口还通过电阻R2连接到MOS管Q2的栅极，芯片U1的3端口还分别连接有电阻R3和二极管D3，电阻R3和二极管D3并联后连接有电容C2，MOS管Q2的漏极与直流电源输入正极连接，MOS管Q2的源极分别与芯片U1的2端口、电阻R4和负载连接；电阻R4和电阻R5串联并与电阻R6并联后连接到芯片U1的1端口，电容C3和电容C4并联后连接到芯片U1的10端口，芯片U1的9端口、电容C3和电容C4并联后的另一端、电阻R6的另一端均与直流电源输入负极连接；在MOS管Q2的源极和直流电源输入负极之间还连接有电容C5，与电容C5并联的电容C6，电阻R7和电阻R8并联后与MOS管Q2的源极连接，电容C7和稳压二极管D2相互并联后接入到电容C6与电阻R7和电阻R8并联后的另一端，电阻R7和电阻R8并联后的另一端还连接到MOS管Q3的栅极，MOS管Q3的源极分别与电容C6和直流电源输入负极连接，MOS管Q3的漏极与负载连接，在MOS管Q3的漏极与源极之间还连接有电阻RT1。

本实用新型的工作过程如下：

在本实施例中，芯片U1为浪涌抑制芯片，采用LT4356，MOS管Q2和MOS管Q3均采用N沟道MOS管，Q2为本实用新型的执行单元，LT4356通过控制Q2的栅极，使在过压过程中，Q2处于线性放大区，以在过压过程中调节输出，使输出电压工作在一个安全的数值上，从而允许负载继续运作。

R1、D1、Q1构成了芯片供电启动电路，D1将Q1的基极电压钳位在+15V，使得浪涌抑制芯片LT4356工作在理想范围内，R4、R5、R6为LT4356的采样单元，采样输出电压反馈到LT4356的1端口（FB脚），调整R4、R5、R6的分压比可以控制需要限制的输出电压的峰值。C3、C4为LT4356外接的充电电容，当LT4356处于过压状态时，内部恒流源对电容进行充电，到达1.25V时禁止输出。在MOS管功率允许的情况下，适当增加C3、C4容值可以直接调整LT4356耐过压时间。

在图2中，RT1和Q3构成了浪涌电流抑制电路，RT1为负温度系数热敏电阻，在开机瞬间可以有效减小浪涌电流。调整热敏电阻静态阻值，可以将浪涌电流值控制到理想状态，为保证正常工作情况下，热敏电阻不会因为电流过大而过热，将MOS管Q3与RT1并联，VO通过R7、R8给C7充电，D2将充电电压最高值钳位在+15V，待C7电压上升后，Q3内阻低于RT1阻值时，电流由Q3流过，既起到了软启动的目的，又保护RT1不会被正常工作电流烧坏。

根据上述实施例，就可以较好地实现本实用新型，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.抗高压浪涌软启动电路，其特征在于，包括分别与直流电源输入正极连接的执行单元和芯片供电启动电路，与执行单元连接的采样单元，与采样单元连接的浪涌电流抑制电路，同时与芯片供电启动电路输出端、执行单元输入端、采样单元输出端、直流电源输入负极、浪涌电流抑制电路连接的主功能芯片电路，采样单元和浪涌电流抑制电路均与负载的输入端连接，浪涌电流抑制电路还与负载的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的抗高压浪涌软启动电路，其特征在于，所述主功能芯片电路采用浪涌抑制芯片LT4356。

3.根据权利要求2所述的抗高压浪涌软启动电路，其特征在于，所述芯片供电启动电路包括与直流电源输入正极连接的电阻R1，分别与电阻R1连接的三极管Q1和稳压二极管D1，所述三极管Q1的发射极与LT4356的4端口和5端口连接，稳压二极管D1、三极管Q1的发射极还与直流电源输入负极相连。

4.根据权利要求3所述的抗高压浪涌软启动电路，其特征在于，所述执行单元包括栅极通过电阻R2与LT4356的3端口连接的MOS管Q2，并联后与LT4356的3端口连接的电阻R3和二极管D3，所述MOS管Q2的漏极与直流电源输入正极连接。

5.根据权利要求4所述的抗高压浪涌软启动电路，其特征在于，所述采样单元包括与LT4356的1端口连接的电阻R6和电阻R5，与电阻R5串联的电阻R4，所述电阻R4的另一端分别与MOS管Q2的源极和负载连接，电阻R6的另一端与直流电源输入负极连接。

6.根据权利要求5所述的抗高压浪涌软启动电路，其特征在于，所述浪涌电流抑制电路包括串联后分别与负载和MOS管Q2的源极连接的电阻R7和电阻R8，相互并联后接入到MOS管Q2的源极与电阻R7和电阻R8并联后的另一端的电容C7和稳压二极管D2，栅极与电阻R7和电阻R8并联后的另一端连接的MOS管Q3，连接于在MOS管Q3的漏极与源极之间的电阻RT1，所述MOS管Q3的漏极与负载连接，源极分别与稳压二极管D2和直流电源输入负极连接。

7.根据权利要求6所述的抗高压浪涌软启动电路，其特征在于，所述MOS管Q2和MOS管Q3均采用N沟道MOS管。