CN210405081U - 一种基于boost升压电路的软启动装置 - Google Patents

一种基于boost升压电路的软启动装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于BOOST升压电路的软启动装置，包括BOOST升压电路、预充电电阻、支撑电容、输入防反二极管和输入开关，直流输入依次经过输入防反二极管、输入开关、预充电电阻、BOOST升压电路进而与直流母线连接，所述BOOST升压电路用于将支撑电容的电压升压至预设电压值。本实用新型通过BOOST升压电路将直流母线的电压升高于输入电压，以使防反二极管反向截止，避免了接触器闭合时产生冲击电流，很好地降低了设备故障率，可广泛应用于各类功率电路软启动输入电路。

Description

一种基于BOOST升压电路的软启动装置
技术领域
本实用新型涉及电路软启动技术领域，尤其涉及一种基于BOOST升压电路的软启动装置。
背景技术
通常500W以上AC/DC或DC/DC电源，为了减少上电冲击电流会设计一个预充电电路，该预充电电路一般由一个输入接触器(或其他等效开关器件)与充电电阻并联组成。在上电初期，电源内部的直流母线上的支撑电容电压较低，与输入电源间会存在较大电压差，此时需要控制电路延时数秒，由充电电阻先将支撑电容充电到一定电压后方可发指令闭合输入接触器。由于上电时间的要求及电源内部控制电路需要消耗一定功率，接触器闭合前输入电源与母线电容间仍然会存在一定正电压差(输入电压高于电容电压)，从而接触器闭合瞬间产生将较大的瞬时冲击电流。较大的上电冲击电流很容易造成输入断路器跳闸，并对电源输入端的整流桥，接触器等器件造成损伤，提高设备故障率。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提出一种降低设备故障率的基于BOOST 升压电路的软启动装置。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种基于BOOST升压电路的软启动装置，包括BOOST升压电路、预充电电阻、支撑电容、输入防反二极管和输入开关，直流输入依次经过输入防反二极管、输入开关、预充电电阻、BOOST升压电路进而与直流母线连接，所述BOOST升压电路用于将支撑电容的电压升压至预设电压值。
进一步，所述BOOST升压电路包括带可编程处理器的控制板、电感、电子开关和快恢复二极管；
所述电感的一端与预充电阻的输出负极连接，所述电感的另一端分别与快恢复二极管的正极和电子开关的漏极连接，所述快恢复二极管的负极与支撑电容的正极连接，所述控制板发出的PWM信号与电子开关的栅极连接，所述电子开关的源极与支撑电容的负极连接。
进一步，所述电子开关采用场效应管或IGBT。
进一步，所述BOOST升压电路还包括用于检测直流母线电压的第一电压检测通道。
进一步，所述BOOST升压电路还包括用于检测电子开关电流的电流检测单元，所述电流检测单元分别与控制板和电子开关的源极连接。
进一步，所述BOOST升压电路还包括第二电压检测通道，所述第二电压检测通道分别与控制板和预充电电阻的输入主触点端连接。
本实用新型的有益效果是：一种基于BOOST升压电路的软启动装置，包括BOOST升压电路、预充电电阻、支撑电容、输入防反二极管和输入开关，直流输入依次经过输入防反二极管、输入开关、预充电电阻、BOOST升压电路进而与直流母线连接，所述BOOST升压电路用于将支撑电容的电压升压至预设电压值。本实用新型通过BOOST升压电路将直流母线的电压升高于预充电电阻的输入主触点的电压，以使防反二极管反向截止，避免了接触器闭合时产生冲击电流，很好地降低了设备故障率。
附图说明
图1是本实用新型作为完整的输入电路时的结构示意图；
图2是本实用新型作为附加电路用于构建软启动电路的实例结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实施例提供了一种基于BOOST升压电路的软启动装置，包括BOOST升压电路、预充电电阻、支撑电容、输入防反二极管D2和输入开关，直流输入依次经过输入防反二极管D2、输入开关及预充电电阻、BOOST升压电路与直流母线连接，所述 BOOST升压电路用于将支撑电容的电压升压至预设电压值。
该方案可直接作为输入电路可无需防反二极管D2(交流输入带整流桥的可省略单独的防反二极管，BOOST升压电路的快恢复二极管可起到防电流倒灌作用)，此种情况输入开关(等效与图1中的REL1接触器)需与预充电阻并联，参照图1，预充电电阻R1与输入接触器 REL1并联连接，根据不同的电路需求，所述输入接触器REL1可采用不同的电子元器件，比如继电器。该方案用于单独构建软启动电路，需并联在主输入开关上，参照图2。下文主要针对图1做详细说明，图2工作原理类似但需有单独的防反二极管D2(可用电抗器代替)或输入整流桥。在现有的技术中，在上电初期，用电设备内部直流母线上的支撑电容C1电压较低，与输入电源间会存在较大压差，因此需要控制电路延时数秒由充电电阻先将支撑电容C1充电到一定电压后方可发指令闭合接触器REL1。由于对启动时间的要求及内部控制电路需要消耗一定电能，接触器闭合前输入电源与母线电容间会存在一定正电压差(输入电压高于电容电压，理论上通过预充电电阻R1对支撑电容C1充电到96％需4个RC时间常数，而大功率用电设备通常C1比较大，受空间限制R1又难以选阻值低功率大的类型，因此RC时间常数通常比较大，因此很难在短时间把母线电容充电到足够高电压)，从而闭合瞬间会产生较大的瞬时冲击电流。
因此，本实施例在AC/DC电源输入端带上BOOST升压电路，即在输入接触器REL1前接上BOOST升压电路。具体的技术原理为：在上电初期，先经BOOST升压电路将直流母线电压(图中HVDC+电压)充电到高于输入电源电压峰值，即给支撑电容C1充电，然后再闭合输入接触器REL1。这样由于直流母线的电压高于输入接触器REL1的输入电压，这样快恢复二极管D1反向截止，输入接触器REL1闭合时几乎没有冲击电流，可完美解决电源上电冲击电流大的问题。由于内部控制电路功率几乎恒定，BOOST电路升压后输入电流几乎没有变化，对充电电阻并不会增加额外负担，而且由于充电过程可控，上电时间可以缩短。
由于大多的电路系统中都自带有BOOST升压电路，一般带APFC功能的AC/DC电源都具备BOOST升压电路，所以该BOOST升压电路可采用原有的BOOST升压电路来实现即可，因此，本实施例提供的软启动装置可广泛应用于各类带APFC电路的AC/DC或AC/AC电源，以及其他输入带防反二极管D2的大功率直流用电设备(此时需单独构建BOOST电路用于软启动)，可显著降低或消除上电冲击电流，保护输入电路各功率器件，提高设备可靠性。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述BOOST升压电路包括带可编程处理器的控制板、电感L1、电子开关Q1和快恢复二极管D1；
所述电感L1的一端与预充电阻R1的输出端相连，所述电感L1的另一端分别与快恢复二极管D1的正极和电子开关Q1的漏极连接，所述快恢复二极管D1的负极与支撑电容C1的正极连接，所述控制板发出的PWM信号与电子开关Q1的栅极连接，所述电子开关Q1的源极与支撑电容C1的负极连接。
在本实施例中，所述控制板通过输出PWM信号，控制电子开关Q1的开关频率或脉宽，从而控制BOOST升压电路输出的电压。所述电子开关Q1的源极和支撑电容C1的负极可接地或者连接到电路中的负极。
进一步作为优选的实施方式，所述电子开关Q1采用场效应管或IGBT。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述BOOST升压电路还包括用于检测直流母线电压的第一电压检测通道1。
所述第一电压检测通道1用于检测直流母线的电压值，并将检测到的电压值反馈至控制板，控制板根据电压值控制电子开关Q1的开关频率或占空比。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，所述BOOST升压电路还包括用于检测电子开关电流的电流检测单元2，所述电流检测单元2分别与控制板和电子开关的源极连接。
所述电流检测单元2用于检测电子开关Q1的电流值，并将检测到的电流值反馈至控制板，控制板根据电流值控制电子开关Q1的开通时间，进而控制电子开关Q1的电流。
参照图1进一步作为优选的实施方式，所述BOOST升压电路还包括第二电压检测通道，所述第二电压检测通道分别与控制板和预充电电阻的输入端连接，用于检查输入电压。
所述第二电压检测通道3用于检测预充电电阻R1的输入端的电压值，根据输入电压值调控BOOST升压电路输出的电压值，从而使得支撑电容C1的电压值高于输入端的电压值，如果应用于限定输入电压范围环境该电压检查通道非必要条件，可直接控制BOOST升压到一足够高电压，保证母线电压高于最高输入电压即可。输入接触器REL1闭合时快恢复二极管D1反向截止从而无冲击电流。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种基于BOOST升压电路的软启动装置，其特征在于，包括BOOST升压电路、预充电电阻、支撑电容、输入防反二极管和输入开关，直流输入依次经过输入防反二极管、输入开关、预充电电阻、BOOST升压电路进而与直流母线连接，所述BOOST升压电路用于将支撑电容的电压升压至预设电压值。
2.根据权利要求1所述的一种基于BOOST升压电路的软启动装置，其特征在于，所述BOOST升压电路包括带可编程处理器的控制板、电感、电子开关和快恢复二极管；
所述电感的一端与预充电阻的输出负极连接，所述电感的另一端分别与快恢复二极管的正极和电子开关的漏极连接，所述快恢复二极管的负极与支撑电容的正极连接，所述控制板发出的PWM信号与电子开关的栅极连接，所述电子开关的源极与支撑电容的负极连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于BOOST升压电路的软启动装置，其特征在于，所述电子开关采用场效应管或IGBT。
4.根据权利要求2所述的一种基于BOOST升压电路的软启动装置，其特征在于，所述BOOST升压电路还包括用于检测直流母线电压的第一电压检测通道。
5.根据权利要求2所述的一种基于BOOST升压电路的软启动装置，其特征在于，所述BOOST升压电路还包括用于检测电子开关电流的电流检测单元，所述电流检测单元分别与控制板和电子开关的源极连接。
6.根据权利要求2所述的一种基于BOOST升压电路的软启动装置，其特征在于，所述BOOST升压电路还包括第二电压检测通道，所述第二电压检测通道分别与控制板和预充电电阻的输入主触点端连接。
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