CN209389933U - 一种适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路，其适用于单相220V AC/三相115V AC/直流270V输入开关电源，用于抑制电源开机瞬间的浪涌电流和浪涌电压，利用MOS管的开关特性和PTC的限流作用，有效抑制电源开机浪涌电流，同时，在输入浪涌电压到来时，通过MOS管，把浪涌电压嵌位在MOS管上，从而给后端的DC‑DC转换器一个较为安全的直流电压，保护后端设备的正常工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其是涉及一种适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路，适用于单相220V AC/三相115V AC/直流270V输入开关电源，用于抑制电源开机瞬间的浪涌电流和浪涌电压。
背景技术
单相220V AC 50Hz/三相115V AC400Hz/直流270V输入电源特别是大功率开关电源输入后往往会采用较大容量的滤波电容器，电源输入接通瞬间电容器两端近似短路，这样会产生大的浪涌电流，可能导致输入熔断器断路或空气开关跳闸，损害电源内部器件，影响设备的正常工作；在某些特定场合，由于系统发动机输出电压的不稳定性，会造成系统中有短暂瞬时过高电压，超过电源可承受的正常范围，可能导致电源内部器件的损坏，影响系统中设备的正常工作。
通常在电源输入设计缓启动电路和浪涌抑制电路，用来抑制开机浪涌电流和浪涌电压，保证电源可靠地运行。常用的浪涌电流抑制方法是电路中缓启动电路和浪涌抑制电路分开设计，虽有效的抑制浪涌电流和浪涌电压，但电路较为复杂，器件使用较多，从整体上降低了开关电源的可靠性。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路，其适用于大功率开关电源，有效抑制电源开机浪涌电流和工作中的浪涌电压，保护电源内部器件，提高电源的可靠性，同时保护输入电网的安全。
为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路，其包括整流桥BR、MOS管M1、第一三端稳压器U1、三五定时器U2、电压监测器U3、第二三端稳压器U4、反逻辑光耦V1，三相电与整流桥BR的输入端连接，整流桥BR的正输出端与MOS管M1的源极连接，负输出端与直流输出端的负输出端连接；MOS管M1的源极与栅极之间接有第四电阻R4，栅极与漏极之间接有第一电容C1，漏极与源极之间接有第五电阻R5，漏极通过串联的第一电阻R1、第二电阻R2与第一三端稳压器U1的输入端连接，栅极通过稳压管D1与第一三端稳压器U1的接地端连接，稳压管D1的负极与MOS管M1的栅极相连；第一三端稳压器U1的输入端与接地端之间接有第三电阻R3，输出端与三五定时器U2的复位端、电源端连接且接在第一电阻R1与第二电阻R2之间；三五定时器U2的第一触发输入端与第二触发输入端相连，放电端、电源端分别通过第七电阻R7、第八电阻R8与第一触发输入端连接，第一触发输入端、控制端分别通过第四电容C4、第三电容C3与接地端连接，此接地端、第一三端稳压器U1的接地端均与直流输出端的负输出端连接，输出端通过串联的第六电阻R6、第二电容C2、第一二极管D2与MOS管M1的栅极连接，第一二极管D2的负极与MOS管M1的栅极相连，正极与MOS管M1的漏极之间接有第二二极管D3。
上述的适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路，其整流桥BR的正输出端通过第十三电阻R13与电压监测器U3的电源端连接，电压监测器U3的比较参考电压端与参考电压模式选择端相连，欠压输入端通过第九电阻R9接直流输出端的正输出端、通过第十电阻R10与接地端连接，电源端与欠压输出端之间接有第十四电阻R14；电压监测器U3的欠压输出端通过第十五电阻R15与反逻辑光耦V1的正输入端连接，正输出端与MOS管M1的栅极连接，负输出端接直流输出端的正输出端；整流桥BR的正输出端通过第十三电阻R13与第二三端稳压器U4的输出端连接，第二三端稳压器U4的输入端通过第十一电阻R11与输出端连接、通过第十二电阻R12与接地端连接；电压监测器U3的接地端(GND)、第二三端稳压器U4的接地端、反逻辑光耦V1的负输入端均与直流输出端的负输出端连接。
上述的适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路，其直流输出端的正输出端、负输出端之间接有第五电容C5。
上述的适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路，其整流桥BR的输入端接入的电压为三相115VAC400Hz、单相220VAC 50Hz或直流270V。
由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下优越性：
该适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路，其使用方便，控制精确，可重复操作，可靠性高，使用开关元件和限流元件并联后串联在电路中抑制浪涌电流和浪涌电压，开关元件选用MOS管，限流元件选用正温度系数热敏电阻PTC，热敏电阻PTC串联在电路中，开机瞬间，热敏电阻PTC起限流作用，当电压升高至设定值时，MOS管导通，将热敏电阻PTC旁路掉，利用MOS管的开关特性和热敏电阻PTC的限流作用，有效抑制电源开机浪涌电流；同时，在输入浪涌电压到来时，通过MOS管，把浪涌电压嵌位在MOS管上，从而给后端的DC-DC转换器一个较为安全的电压，保护后端设备的正常工作。
附图说明
图1是本实用新型适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。
如图1所示，该适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路，其包括整流桥BR、MOS管M1、第一三端稳压器U1、三五定时器U2、电压监测器U3、第二三端稳压器U4、反逻辑光耦V1和直流输出端，三相电的三根火线分别与整流桥BR的3个输入端连接，整流桥BR的正输出端与MOS管M1的源极连接，负输出端连接直流输出端的负输出端(-OUT)；MOS管M1的源极与栅极之间接有第四电阻R4，栅极与漏极之间接有第一电容C1，漏极与源极之间接有第五电阻R5，漏极通过串联的第一电阻R1、第二电阻R2与第一三端稳压器U1的输入端连接，栅极通过稳压管D1与第一三端稳压器U1的接地端连接，稳压管D1的负极与MOS管M1的栅极相连；第一三端稳压器U1的输入端与接地端之间接有第三电阻R3，输出端与三五定时器U2的复位端(RD)、电源端(VCC)连接且接在第一电阻R1与第二电阻R2之间；三五定时器U2的第一触发输入端(VI1)与第二触发输入端(VI2)相连，放电端(VO′)、电源端(VCC)分别通过第七电阻R7、第八电阻R8与第一触发输入端(VI1)连接，第一触发输入端(VI1)、控制端(VCo)分别通过第四电容C4、第三电容C3与接地端(GND)连接，此接地端(GND)、第一三端稳压器U1的接地端均接直流输出端的负输出端(-OUT)，输出端(VO)通过串联的第六电阻R6、第二电容C2、第一二极管D2与MOS管M1的栅极连接，第一二极管D2的负极与MOS管M1的栅极相连，正极与MOS管M1的漏极之间接有第二二极管D3。
上述的整流桥BR的正输出端通过第十三电阻R13与电压监测器U3的电源端(VCC)连接，电压监测器U3的比较参考电压端(Vref)与参考电压模式选择端(VO′)相连，欠压输入端(IN1)通过第九电阻R9接直流输出端的正输出端(+OUT)、通过第十电阻R10与接地端(GND)连接，电源端(VCC)与欠压输出端(OUT1)之间接有第十四电阻R14；电压监测器U3的欠压输出端(OUT1)通过第十五电阻R15与反逻辑光耦V1的正输入端连接，正输出端与MOS管M1的栅极连接，负输出端接直流输出端的正输出端(+OUT)；整流桥BR的正输出端通过第十三电阻R13与第二三端稳压器U4的输出端连接，第二三端稳压器U4的输入端通过第十一电阻R11与输出端连接、通过第十二电阻R12与接地端连接；电压监测器U3的接地端(GND)、第二三端稳压器U4的接地端、反逻辑光耦V1的负输入端均作为直流输出端的负输出端(-OUT)。
本实用新型适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路，其工作方式如下所述：
其交直流适应工作方式为：三相115VAC400Hz的输入、单相220VAC 50Hz或直流270V输入；三相115VAC400Hz的输入电压接入本电路中的A相、B相、C相，然后通过整流桥BR整流后输出直流电压；单相220VAC 50Hz的输入电压接入本电路中A相、B相、C相中的任意两相，然后通过整流桥BR整流后输出直流电压；直流270V输入接入本电路中A相、B相、C相中的任意两相，然后通过整流桥BR防反接后输出直流电压。
输入浪涌电压抑制工作方式为：整流桥BR输出的直流电压通过第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一三端稳压器U1产生+15V辅助电压为三五定时器U2提供供电电压，通过三五定时器U2、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一二极管D2、第二二极管D3、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4形成脉冲电压给MOS管M1提供VGS导通电压，通过MOS管M1、稳压管D1构成嵌位电路，嵌位浪涌电压到来时输出电压在正常范围内。
输入浪涌电流抑制方式为：整流桥BR输出的直流电压通过第十三电阻R13、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第二三端稳压器U4产生+15V辅助电压为电压监测器U3提供供电电压，通过第九电阻R9、第十电阻R10、第十四电阻R14、第十五电阻R15、反逻辑光耦V1来控制MOS管M1的VGS导通，通过MOS管M1与第五电阻R5来抑制输入浪涌电流。
当接入输入电压瞬间，电源处于欠压状态，第九电阻R9与第十电阻R10分压后产生的电压，即电压监测器U3的欠压输入端(IN1)的电压，低于电压监测器U3的基准电压1.27V时，电压监测器U3的欠压输出端(OUT1)输出低电平，反逻辑光耦V1的引脚1、引脚2不导通，反逻辑光耦V1的引脚3、引脚4导通，从而使MOS管M1的VGS无电压，因此MOS管M1的源极与漏极截止，此时主回路电流通过第五电阻R5(此电阻为热敏电阻PTC)给第五电容C5充电，当第五电容C5的电容上升到一定值，第九电阻R9与第十电阻R10分压后产生的电压，即电压监测器U3的欠压输入端(IN1)的电压，高于电压监测器U3的基准电压1.27V时，电压监测器U3的欠压输出端(OUT1)输出高电平，反逻辑光耦V1的引脚1、引脚2导通，反逻辑光耦V1的引脚3、引脚4不导通，从而使MOS管M1的VGS电压为三五定时器U2提供驱动电压，因此MOS管M1的源极与漏极导通，将第五电阻R5旁路掉，主回路的电流主要流经MOS管M1进行充电。第五电阻R5串联在电路中，采用正温度系数的热敏电阻PTC，温度越高，阻值越大，起限流作用，使开机时回路中的电流限制在安全电流之内，有效减小浪涌电流对电路的冲击。
在电路中输入电压正常工作时，稳压管D1不导通，电流通过三五定时器U2形成的脉冲电压给MOS管M1的VGS电压提供驱动电压；当电路中有浪涌电压来临时，稳压管D1导通，从而嵌位MOS管M1的源极电压，利用MOS管M1的工作特性，把过高的浪涌电压嵌位在MOS管M1的源极与漏极之间，此时MOS管M1的VDS电压较大，MOS管M1的VDS功耗也较大，必须让MOS管M1在浪涌电压到来时工作在安全工作区域内，且让直流输出端的正输出端(+OUT)与直流输出端的负输出端(-OUT)之间的电压嵌位在一定安全电压范围内，从而起到抑制输入主回路中浪涌电压的冲击。
上述的MOS管M1为N沟道型结场效应管，型号为SPW47N60C3；第一三端稳压器U1型号为TL431；三五定时器U2型号为TLC555ID；电压监测器U3型号为MC33161DG；第二三端稳压器U4型号为TL431；反逻辑光耦V1型号为M212。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路，其特征是：其包括整流桥BR、MOS管M1、第一三端稳压器U1、三五定时器U2、电压监测器U3、第二三端稳压器U4、反逻辑光耦V1，三相电与整流桥BR的输入端连接，整流桥BR的正输出端与MOS管M1的源极连接，负输出端与直流输出端的负输出端连接；MOS管M1的源极与栅极之间接有第四电阻R4，栅极与漏极之间接有第一电容C1，漏极与源极之间接有第五电阻R5，漏极通过串联的第一电阻R1、第二电阻R2与第一三端稳压器U1的输入端连接，栅极通过稳压管D1与第一三端稳压器U1的接地端连接，稳压管D1的负极与MOS管M1的栅极相连；第一三端稳压器U1的输入端与接地端之间接有第三电阻R3，输出端与三五定时器U2的复位端、电源端连接且接在第一电阻R1与第二电阻R2之间；三五定时器U2的第一触发输入端与第二触发输入端相连，放电端、电源端分别通过第七电阻R7、第八电阻R8与第一触发输入端连接，第一触发输入端、控制端分别通过第四电容C4、第三电容C3与接地端连接，此接地端、第一三端稳压器U1的接地端均与直流输出端的负输出端连接，输出端通过串联的第六电阻R6、第二电容C2、第一二极管D2与MOS管M1的栅极连接，第一二极管D2的负极与MOS管M1的栅极相连，正极与MOS管M1的漏极之间接有第二二极管D3。
2.根据权利要求1所述的适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路，其特征是：其整流桥BR的正输出端通过第十三电阻R13与电压监测器U3的电源端连接，电压监测器U3的比较参考电压端与参考电压模式选择端相连，欠压输入端通过第九电阻R9接直流输出端的正输出端、通过第十电阻R10与接地端连接，电源端与欠压输出端之间接有第十四电阻R14；电压监测器U3的欠压输出端通过第十五电阻R15与反逻辑光耦V1的正输入端连接，正输出端与MOS管M1的栅极连接，负输出端接直流输出端的正输出端；整流桥BR的正输出端通过第十三电阻R13与第二三端稳压器U4的输出端连接，第二三端稳压器U4的输入端通过第十一电阻R11与输出端连接、通过第十二电阻R12与接地端连接；电压监测器U3的接地端(GND)、第二三端稳压器U4的接地端、反逻辑光耦V1的负输入端均与直流输出端的负输出端连接。
3.根据权利要求1所述的适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路，其特征是：其直流输出端的正输出端、负输出端之间接有第五电容C5。
4.根据权利要求1所述的适应交直流输入的缓启动浪涌抑制电路，其特征是：其整流桥BR的输入端接入的电压为三相115VAC 400Hz、单相220VAC 50Hz或直流270V。
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| CN112968616A (zh) * | 2021-02-19 | 2021-06-15 | 北京泰力控科技有限公司 | 交直流转换器及交直流转换系统 |
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