CN208209812U - 一种大功率脉冲负载电源软启动装置 - Google Patents

一种大功率脉冲负载电源软启动装置 Download PDF

Info

Publication number
CN208209812U
CN208209812U CN201820828867.XU CN201820828867U CN208209812U CN 208209812 U CN208209812 U CN 208209812U CN 201820828867 U CN201820828867 U CN 201820828867U CN 208209812 U CN208209812 U CN 208209812U
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor
oxide
metal
resistance
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201820828867.XU
Other languages
English (en)
Inventor
杨平
封平
许波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Jiaotong University
Original Assignee
Southwest Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Jiaotong University filed Critical Southwest Jiaotong University
Priority to CN201820828867.XU priority Critical patent/CN208209812U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN208209812U publication Critical patent/CN208209812U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种大功率脉冲负载电源软启动装置，包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q1控制装置和MOS管Q2控制装置；MOS管Q2控制装置包括依次连接的电压采样电路、比较器和驱动电路；MOS管Q2的漏极连接到储能电容一端，源极连接到直流母线负极；MOS管Q1控制装置包括电阻R1、R2、R3和直流电源；MOS管Q1的漏极连接到储能电容一端，源极通过电阻R1连接到直流母线负极，栅极通过电阻R2连接到直流电源；MOS管Q1的栅极还通过电阻R3连接到直流母线的负极；本实用新型浪涌电流抑制效果好，电路简单且损耗小，可适用于大功率应用场合。

Description

一种大功率脉冲负载电源软启动装置
技术领域
本实用新型涉及一种电源软启动装置，具体涉及一种大功率脉冲负载电源软启动装置。
背景技术
电子对抗设备输出信号一般呈宽频段、脉冲变化特性，该特性对其发电机供电的稳定性提出了更高的要求；当电子对抗设备的脉冲功率变化时，现有技术采用在供电系统增加一个大容值储能电容的方式来吸收电子对抗设备脉冲功率变化斜率；但使用此种方法给直流母线上电时，由于储能电容处于尚未充电的初始状态，开关导通的瞬间便会产生很大的浪涌电流；浪涌电流可能产生两个方面的问题：第一，如果直流电源不能供给足够的启动电流，开关电源可能进入一种锁定状态而无法启动；第二，这种浪涌电流可能造成输入电源电压的降低，足以引起使用同一输入电源的其他启动设备瞬间掉电；因此，直流母线接通时电路软启动是十分必要的。
传统的浪涌抑制电路方案为在供电母线与储能电容之间的供电线路上直接串入负温度特性的热敏电阻，此方法原理是：在供电开关导通时，具有负温度系数的热敏电阻在开机瞬间具有较高阻抗；利用自身高阻抗特性抑制浪涌电流后，随着开关电源进入正常工作状态，热敏电阻会产生自身加热现象，根据负温度系数特性，其阻值也随之下降，因此就大大减小了正常工作状态下的功率损耗问题且有效减小了浪涌电流值；但此方法局限性在于在抑制浪涌电流完成后，热敏电阻在开关电源工作一段时间后自身发热，阻值降低，此时如果开关电源进行关机并立刻再启动，那么会发生浪涌电流抑制失效的现象。
实用新型内容
本实用新型提供一种电路启动时具有高可靠性，并且电路正常工作时损耗较小的大功率脉冲负载电源软启动装置。
本实用新型采用的技术方案是：一种大功率脉冲负载电源软启动装置，包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q1控制装置和MOS管Q2控制装置；MOS管Q2控制装置包括依次连接的电压采样电路、比较器和驱动电路；电压采样电路包括电阻RS1和电阻RS2，电阻RS1和电阻RS2相互串联后连接到储能电容C的两端；比较器的输入端连接到电阻RS1和RS2之间；比较器的输出端连接到驱动电路的输入端，驱动电路的输出端连接到MOS管Q2的栅极；MOS管Q2的漏极连接到储能电容一端，源极连接到直流母线负极；MOS管Q1控制装置包括电阻R1、R2、R3和直流电源；MOS管Q1的漏极连接到储能电容一端，源极通过电阻R1连接到直流母线负极，栅极通过电阻R2连接到直流电源；MOS管Q1的栅极还通过电阻R3连接到直流母线的负极。
进一步的，所述直流电源为恒定直流电源。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型利用了MOS管导通阻抗Rds_on低和损耗小的特点；
(2)本实用新型能够实现电源的连续多次启动，增加了电路启动时的可靠性；
(3)本实用新型中的控制电路与主电路隔离供电，适用于大功率脉冲负载电源场合；
(4)本实用新型中MOS管Q1能抑制直流母线接通时的浪涌电流，MOS管Q2减少电路正常工作时的损耗。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型中驱动电路示意图。
图3为本实用新型实施例中软启动的示意图，其中(a)为母线电压接通时流过MOS管Q1的电流IQ1和储能电容充电电流Ic的仿真波形图，(b)为输出电压的启动波形。
图4为本实用新型实施例中储能电容电压达到门限值时比较器输出电压、MOS管Q2门极驱动电压和输出电压仿真波形图。
图5为本实用新型实施例中当电子对抗设备脉冲功率输出时流经MOS管Q1电流、MOS管Q2电流的和输出电流的仿真波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，一种大功率脉冲负载电源软启动装置，包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q1控制装置和MOS管Q2控制装置；MOS管Q2控制装置包括依次连接的电压采样电路、比较器和驱动电路；电压采样电路包括电阻RS1和电阻RS2，电阻RS1和电阻RS2相互串联后连接到储能电容C的两端；比较器的输入端连接到电阻RS1和RS2之间；比较器的输出端连接到驱动电路的输入端，驱动电路的输出端连接到MOS管Q2的栅极；MOS管Q2的漏极连接到储能电容一端，源极连接到直流母线负极；MOS管Q1控制装置包括电阻R1、R2、R3和直流电源；MOS管Q1的漏极连接到储能电容一端，源极通过电阻R1连接到直流母线负极，栅极通过电阻R2连接到直流电源；MOS管Q1的栅极还通过电阻R3连接到直流母线的负极。
基于大功率脉冲负载电源软启动装置的启动方法，包括以下步骤：
储能电容C和直流母线负极之间串接MOS管；
MOS管Q1源极和直流母线负极之间串接电阻R1，MOS管Q1栅极和源极之间电压差较小，电流流过电阻R1并在其上产生的电压压降对栅极形成了负反馈，由此产生的负反馈机制使MOS管Q1保持工作于其恒流区域；
MOS管Q1保持工作于其恒流区域，使得储能电容C在直流母线接通时电流快速上升，并慢慢建立起输出电压，从而抑制浪涌电流，达到电源的软启动。
在储能电容C充电到一定电压之后，通过将浪涌抑制电路旁路掉的方式使输出与输入直通，减小电路正常工作状态下的损耗，提供实现大功率脉冲负载电源软启动方法的装置。
基于大功率脉冲负载电源软启动装置的启动方法，包括以下步骤：
储能电容C和直流母线负极之间串接相互并联的MOS管Q1和MOS管Q2；
MOS管Q1源极和直流母线负极之间串接电阻R1，电流流过电阻R1并在其上产生的电压压降对栅极形成了负反馈，由此产生的负反馈机制使MOS管Q1保持工作于其恒流区域；
直流母线接通后，由于MOS管Q1工作在其恒流区域，直流母线电压对储能电容C快速充电；
当电压采样电路的电压值达到门限电压Vth时，即储能电容C两端电压达到设定值时，比较器输出电压翻转，由低电平变为高电平，经驱动电路后，为MOS管Q2提供门极驱动电压。此时由于R1的存在，MOS管Q2将MOS管Q1旁路掉，直流母线电流从MOS管Q1切换到MOS管Q2，使直流母线输入端和脉冲负载输出端直通，完成大功率脉冲负载电源软启动过程。
电压采样电路采用电阻分压采样结构；驱动电路采用驱动芯片IR2125及其外围电路构成，如图2所示；具体软启动过程如下：10V电源经电阻R2和R3分压后为缓启动MOS管Q1提供栅极电压，母线电压Vin开始对储能电容C快速充电；充电电流Iin经MOS管Q1经过电阻R1，在其上产生的压降对Q1的栅极和源极之间的电压建立形成了负反馈机制，使得Q1持续工作于其恒流区；由此软启动电路实现了对储能电容C的快速充电；此外，输出电压经过电阻RS1和RS2分压采样后送入比较器正极与门限电压Vth进行比较，当输出电压达到门限电压时，比较器发生反转，由低电平变为高电平，经驱动电路后，为MOS管Q2提供门极驱动电压。此时由于R1的存在，MOS管Q2将MOS管Q1旁路掉，直流母线电流从MOS管Q1切换到MOS管Q2，使直流母线输入端和脉冲负载输出端直通，完成大功率脉冲负载电源软启动过程。
为了验证本实用新型使用效果，采用PSIM软件对本实用新型方法进行时域仿真，其结果如图3至图5所示；本实用新型中采用的仿真条件为：母线电压Vin＝270V，输出电容C＝3000uF,门限电压Vth设置为240V，电子对抗设备功率在1KW-8KW之间跳变，频率f＝10Hz，MOS管Q1栅极驱动直流电源为10V，R1＝1.5Ω，R2＝20KΩ，R3＝80KΩ。
图3(a)为母线电压接通时流过MOS管Q1的电流IQ1和储能电容充电电流Ic的仿真波形图，从图3(a)可以看出MOS管Q1工作在恒流区，直流母线电压对储能电容C快速充电，图3(b)为输出电压的启动波形，从图3(b)可以看出软启动过程中输出电压正在缓慢建立中；由此可见采用本实用新型装置和方法在脉冲电源启动时具有很好的浪涌电流抑制效果。
图4为当储能电容C电压达到门限电压时，比较器输出电压Vr、MOS管Q2门极驱动电压VQ2和输出电压V0的仿真波形图；如图4所示，当储能电容C两端电压达到240V时，比较器电压发生翻转输出高电平为MOS管Q2提供门极驱动电压，由于R1的存在，MOS管Q2将MOS管Q1旁路掉，直流母线电流从MOS管Q1切换到MOS管Q2，使直流母线输入端和脉冲负载输出端直通，输出电压迅速拉高到母线电压270V后保持稳定，这种设计有利于缩短电路启动所需时间。
图5为当电子对抗设备由恒功率变为脉冲功率时，输出电流Io、缓启动MOS管Q1电流IQ1和旁路MOS管Q2电流IQ2的波形；从图中可以看出当电子对抗设备功率在1KW和8KW之间跳变时，几乎全部电流从Q2经过，储能电容充放电正常，旁路MOS管的切入减小了电路正常工作状态的损耗。
本实用新型与现有采用负温度特性的热敏电阻的方案相比，具有MOS管的导通阻抗Rds_on低和损耗小的优点，且能够实现电源的连续多次启动，增加了电路启动时的可靠性；本实用新型装置的控制电路与主电路隔离供电，可适用大功率脉冲负载电源场合；缓启动MOS管Q1和旁路MOS管Q2并联构成其主功率电路，缓启动MOS管Q1抑制直流母线接通时的浪涌电流，旁路MOS管Q2减少电路正常工作时的损耗。

Claims (2)

1.一种大功率脉冲负载电源软启动装置，其特征在于，包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q1控制装置和MOS管Q2控制装置；MOS管Q2控制装置包括依次连接的电压采样电路、比较器和驱动电路；电压采样电路包括电阻RS1和电阻RS2，电阻RS1和电阻RS2相互串联后连接到储能电容C的两端；比较器的输入端连接到电阻RS1和RS2之间；比较器的输出端连接到驱动电路的输入端，驱动电路的输出端连接到MOS管Q2的栅极；MOS管Q2的漏极连接到储能电容一端，源极连接到直流母线负极；MOS管Q1控制装置包括电阻R1、R2、R3和直流电源；MOS管Q1的漏极连接到储能电容一端，源极通过电阻R1连接到直流母线负极，栅极通过电阻R2连接到直流电源；MOS管Q1的栅极还通过电阻R3连接到直流母线的负极。
2.根据权利要求1所述的一种大功率脉冲负载电源软启动装置，其特征在于，所述直流电源为恒定直流电源。
CN201820828867.XU 2018-05-31 2018-05-31 一种大功率脉冲负载电源软启动装置 Active CN208209812U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201820828867.XU CN208209812U (zh) 2018-05-31 2018-05-31 一种大功率脉冲负载电源软启动装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201820828867.XU CN208209812U (zh) 2018-05-31 2018-05-31 一种大功率脉冲负载电源软启动装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN208209812U true CN208209812U (zh) 2018-12-07

Family

ID=64515713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201820828867.XU Active CN208209812U (zh) 2018-05-31 2018-05-31 一种大功率脉冲负载电源软启动装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN208209812U (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108512409A (zh) * 2018-05-31 2018-09-07 西南交通大学 一种大功率脉冲负载电源软启动装置及启动方法
CN110445402A (zh) * 2019-07-29 2019-11-12 深圳市航嘉驰源电气股份有限公司 有源二极管电路和交直流电源转换电路
CN113346467A (zh) * 2021-03-20 2021-09-03 南京户能电子科技有限公司 一种浪涌保护电路和交流充电电路
CN114144966A (zh) * 2019-07-29 2022-03-04 株式会社村田制作所 具有保持电路和浪涌控制电路的转换器

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108512409A (zh) * 2018-05-31 2018-09-07 西南交通大学 一种大功率脉冲负载电源软启动装置及启动方法
CN110445402A (zh) * 2019-07-29 2019-11-12 深圳市航嘉驰源电气股份有限公司 有源二极管电路和交直流电源转换电路
CN114144966A (zh) * 2019-07-29 2022-03-04 株式会社村田制作所 具有保持电路和浪涌控制电路的转换器
EP3991286A4 (en) * 2019-07-29 2022-12-07 Murata Manufacturing Co., Ltd. CONVERTER WITH HOLD CIRCUIT AND PULL-UP CONTROL CIRCUIT
CN113346467A (zh) * 2021-03-20 2021-09-03 南京户能电子科技有限公司 一种浪涌保护电路和交流充电电路

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN208209812U (zh) 一种大功率脉冲负载电源软启动装置
CN102570785B (zh) 一种直流电源热插拔缓启动控制电路及控制方法
CN202309659U (zh) 一种电源输入负载上电缓启动装置
CN108512409A (zh) 一种大功率脉冲负载电源软启动装置及启动方法
CN105322522A (zh) 直流电源的浪涌电流抑制方法及电路
CN100561813C (zh) 后级电路热插拔冲击电流抑制方法及其缓冲异步启动电路
CN206422685U (zh) 一种抑制浪涌电流的软启动电路
CN105958823A (zh) 一种电流连续型高增益开关升压准z源变换器电路
CN212162803U (zh) 一种冲击电流抑制及防反接保护电路
CN102711306B (zh) 一种冲击电流消除电路
CN106786395A (zh) 一种保护电路及方法
CN105281422A (zh) 一种自动切换供电开关方法及电路
CN203574534U (zh) 一种浪涌电流抑制电路
CN102412717A (zh) 无损耗的变频器软启动装置及其方法
CN104753329B (zh) 一种大功率开关电源软启动电路
CN103683861A (zh) 一种新型的可控硅触发电路
CN107947557A (zh) 一种抗过压、欠压浪涌的软启动电路
CN106602532A (zh) 限流电路及其驱动方法、pmic保护系统和显示装置保护系统
CN206117540U (zh) 一种开关升压型高增益准z源逆变器
CN104852562A (zh) 一种开关电源芯片的低损耗通用启动电路
CN207625441U (zh) 一种抗过压、欠压浪涌的软启动电路
CN217545586U (zh) 一种开机启动浪涌抑制保护电路
CN207459989U (zh) 一种超宽电压辅助电源pwm芯片的启动电路
CN104578744B (zh) 负载分级启动电路及相应漏电保护器
CN103904874B (zh) 一种用于boost-pfc的延时软启动电路

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant