CN213521289U - 一种输入浪涌电流抑制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种输入浪涌电流抑制装置，包括辅助电源模块、控制电路模块、开关和限流电阻R14；辅助电源模块、控制电路模块和开关依次连接在电压输入端和电压输出端之间，开关串联在输入端负极与输出端负极之间，限流电阻R14与开关并联；辅助电源模块，用于为控制电路模块供电；控制电路模块，用于通过电压的比较，输出控制信号；开关，用于根据控制信号进行开或断。本实用新型通过辅助电路设置时间参数，使电路开启后浪涌电流时间段和正常输入电流时间段分别通过限流电阻回路和功率MOSFET回路，达到在不受温度和不受频率限制下有效抑制浪涌电流，不损害供电设备，电路结构简单，元器件较少，功能齐全，工程实现价值较高。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关电源领域，具体涉及一种输入浪涌电流抑制装置。
背景技术
电路系统中，由于负载特性常常为容性，当电路开启瞬间，容性负载开始充电，电压上升，此时相当于负载短路,浪涌电流很大，需要的瞬时供电功率比正常功率大几倍甚是十几倍。而可移动用电平台中，如汽车，飞机等，其供电设备是便携式发电机，便携式发电机发电总功率一定，若用电设备开启时电流过大，瞬时总功率超过发电机总功率，发电机带不起负载，严重影响发电机寿命。
为应付设备开启瞬间，浪涌电流过大，导致发电机带不起负载的问题，常用处理方式有以下几种：(1)使用更大功率发电机：使用超过用电设备正常用电功率几倍的发电机，理论上能够提供足够的开启瞬间功率，但是，发电机价格和体积却是成倍增长，并不划算，特别是小型可移动装置中，体积要求严格，给发电机的空间并不大。(2)在电路输入端增加负温度系数的热敏电阻(NTC)，利用负温度系数热敏电阻常态状态下具有较高阻值来限制开启浪涌电流。上电后几十ms后，电流正常，由于NTC流过电流发热，电阻表现为低阻值，故当电流正常后，电路中NTC损耗功率小。但此方法有一定的缺点，首先是受温度影响过大，当在高温环境使用时，常态下NTC本身电阻值就很低，不能起到抑制浪涌电流得作用；其次，不能在开启频繁的电路中使用，因为电路正常工作时，NTC温度很高，频繁开启电路，会导致前一次关闭后NTC温度未降低到正常值时又开始工作，达不到正常抑制浪涌电流的作用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中抑制浪涌电流电路的抑制效果不好，且易受温度和频率的影响，容易给供电设备带来损害，目的在于提供一种输入浪涌电流抑制装置，解决了以不受温度和不受频率及不损害供电设备的前提下，有效抑制浪涌电流的问题。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种输入浪涌电流抑制装置，包括辅助电源模块、控制电路模块、开关和限流电阻R14；所述辅助电源模块、控制电路模块和开关依次连接在电压输入端和电压输出端之间，所述开关串联在输入端负极与输出端负极之间，所述限流电阻R14与所述开关并联；所述辅助电源模块，用于为所述控制电路模块供电；所述控制电路模块，用于通过电压的比较，输出控制信号；所述开关，用于根据所述控制信号进行开或断。
本实用新型开关通过开通和开关，使电路浪涌电流抑制后正常供电；限流电阻在电阻开启瞬间起到抑制浪涌电流的作用。针对输入端使用串联NTC存在的受温度和开启频率影响缺点，本实用新型采用辅助电路方式，在电路开启浪涌电流时间段内，通过电阻限流，在电路恢复正常工作时，短路电阻，在不受温度和不受频率限制下有效抑制浪涌电流，不损害供电设备。
进一步的，所述开关为MOS管Q4，MOS管Q4的源极连接电阻R14的一端和电压输入端负极，MOS管Q4的漏极连接电阻R14的另一端和电压输入端负极。
进一步的，所述控制电路模块包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R15、电阻R16、电容C6、快速恢复二极管D2、稳压二极管D3、三级管Q3和电压比较器M1A；MOS管Q4的栅极连接稳压二极管D3的负极、电阻R13的一端和电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接电阻R15的一端和三极管Q3的集电极，三极管Q3的基极连接快速恢复二极管D2的负极，快速恢复二极管D2的正极连接电阻R11的一端和电阻R12的一端，电阻R11的另一端连接电阻R10的一端和电压比较器M1A的输出端，电压比较器M1A的输入正极连接5V参考电压，电压比较器M1A的输入负极连接电阻R9的一端、电阻R7的一端和电容C6的一端，电阻R9的另一端连接电阻R8；电阻R8的另一端、电阻R10的另一端和电阻R15的另一端均连接电压输入端正极；稳压二极管D3的正极、电阻R13的另一端、三极管Q3的发射极、电阻R12的另一端、电阻R17的另一端和电容C6的另一端均连接电压输入端负极。
进一步的，所述辅助电源模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、场效应管Q1、12V稳压二极管D1和可调电压基准芯片Q2；电阻R1的一端、电阻R2的一端和电阻R3的一端均连接电压输入端正极；电阻R2的另一端连接场效应管Q1的漏极，场效应管Q1的栅极连接电阻R3的另一端、电容C1的一端和12V稳压二极管D1的负极，场效应管Q1的源极连接电容C2的一端、电阻R4的一端和电源VCC，电阻R4的另一端连接可调电压基准芯片Q2的负极、电阻R5的一端、电容C3的一端、电容C5的一端和5V电源，可调电压基准芯片Q2的可调端连接电阻R5的另一端、电容C3的另一端、电阻R6的一端和电容C4的一端；电阻R1的另一端、电容C1的另一端、12V稳压二极管D1的正极、电容C2的另一端、可调电压基准芯片Q2的正极、电容C5的另一端、电阻R6的另一端和电容C4的另一端均连接电压输入端负极。
进一步的，所述可调电压基准芯片Q2的型号为TL431、LJW431、TLV431或HRW431的任意一个。
进一步的，所述MOS管Q4为N-MOSFET管。
进一步的，所述N-MOSFET管的型号为IRFS4229、IRFS4229、SUD70090E、SI7852DP和SI7460DP的任意一个。
进一步的，所述限流电阻R14为3W引线电阻。
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1.电路简单，响应速度快，能有效抑制开启电路的瞬时浪涌电流，保护供电设备。
2.以MOSFET作为导通开关，通过辅助电路调节时间参数设置开关导通时间点，在不受温度和不受频率限制下有效抑制浪涌电流，不损害供电设备，且使用度高，稳定性好。
3.通过辅助电路设置时间参数，使电路开启后浪涌电流时间段和正常输入电流时间段分别通过限流电阻回路和功率MOSFET回路，达到在不受温度和不受频率限制下有效抑制浪涌电流，不损害供电设备，电路结构简单，元器件较少，功能齐全，工程实现价值较高
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型的结构框图；
图2为本实用新型的电路示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例
本实施例是一种输入浪涌电流抑制装置，包含辅助电源模块，控制电路模块，开关以及限流电阻，如图1所示。辅助电源模块，用于控制电路模块所需的供电。控制电路模块，通过电压的比较输出控制信号给予开关。开关，通过开通和开关，使电路浪涌电流抑制后正常供电。限流电阻，在电阻开启瞬间起到抑制浪涌电流的作用。针对输入端使用串联NTC存在的受温度和开启频率影响缺点，本实施例采用辅助电路方式，在电路开启浪涌电流时间段内，通过电阻限流，在电路恢复正常工作时，短路电阻，在不受温度和不受频率限制下有效抑制浪涌电流，不损害供电设备。
详细的电路图如图2所示，为浪涌电流抑制电路的详细拓扑结构，其中电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，电容C1、C2、C3、C4、C5，场效应管Q1，12V稳压二极管D1，可调电压基准芯片Q2,构成辅助电源电模块；电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R15、R16，电容C6，快速恢复二极管D2，12V稳压二极管D3，电压比较器M1A，构成控制电路模块；IRFS4229功率N-MOSFET管作为开关，其导通DS电阻仅几十mΩ，导通损耗小；3W引线电阻R14作为限流电阻，其中，可调电压基准芯片Q2可以采用TL431。
本实施例的具体工作原理如下：
输入端直流输入电压Vin，通过由场效应管Q1、12V稳压二极管D1为主要器件组成的三端稳压电路输出12V电压VCC给予控制电路模块的芯片供电,再通过Q2可调电压精准芯片，输出电压1+(R5/R6)*2.5V＝5V，此5V电压用于控制电路模块中M1A比较器正端口。当电路开启瞬间，Vin通过限流电阻R8，R9给电容C6充电，充电最高电压为Umax＝12*R7/(R8+R9+R7),通过调整电阻值，使Umax>5V，即当电容C6充电结束时，UC6＝Umax>5V。
(1)当UC6<5V时，比较器M1A的1端口通过上拉电阻R10作用下，输出高电平，此时Q3的基极端口电压，通过分压后为高电平，Q3导通，Q4栅极电压被下拉至低电平，Q4漏-源通道关断，即开关断开不导通，此时电流回路通过3W引线电阻R14限制浪涌电流。
(2)当UC6>5V时，此时用时t>(R8+R9)*C6*ln(Umax/(Umax-5)),比较器M1A的1端口通过输出低电平，此时Q3的基极端口电压为低电平，Q3关断，Q4栅极电压分压后为高电平，R13和D3为保护Q4栅极电路，Q4漏-源通道导通，即开关闭合导通，此时R14被短路，电流通过Q4形成回路。
根据工程经验可得，浪涌电流持续时间为几十ms量级，故设置t＝100ms，在开启电路的100ms内，为浪涌电流抑制期，此时电流回路通过R14；当t>100ms时，浪涌电流消失，电路电流正常，此时电流回路通过Q4。
本实施例以MOSFET作为导通开关，通过辅助电路调节时间参数设置开关导通时间点，在不受温度和不受频率限制下有效抑制浪涌电流，不损害供电设备，且使用度高，稳定性好。
本实施例通过辅助电路设置时间参数，使电路开启后浪涌电流时间段和正常输入电流时间段分别通过限流电阻回路和功率MOSFET回路，达到在不受温度和不受频率限制下有效抑制浪涌电流，不损害供电设备，电路结构简单，元器件较少，功能齐全，响应速度快，能有效抑制开启电路的瞬时浪涌电流，保护供电设备，工程实现价值较高。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (8)
1.一种输入浪涌电流抑制装置，其特征在于，包括辅助电源模块、控制电路模块、开关和限流电阻R14；
所述辅助电源模块、控制电路模块和开关依次连接在电压输入端和电压输出端之间，所述开关串联在输入端负极与输出端负极之间，所述限流电阻R14与所述开关并联；
所述辅助电源模块，用于为所述控制电路模块供电；
所述控制电路模块，用于通过电压的比较，输出控制信号；
所述开关，用于根据所述控制信号进行开或断。
2.根据权利要求1所述输入浪涌电流抑制装置，其特征在于，所述开关为MOS管Q4，MOS管Q4的源极连接电阻R14的一端和电压输入端负极，MOS管Q4的漏极连接电阻R14的另一端和电压输入端负极。
3.根据权利要求2所述输入浪涌电流抑制装置，其特征在于，所述控制电路模块包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R15、电阻R16、电容C6、快速恢复二极管D2、稳压二极管D3、三级管Q3和电压比较器M1A；
MOS管Q4的栅极连接稳压二极管D3的负极、电阻R13的一端和电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接电阻R15的一端和三极管Q3的集电极，三极管Q3的基极连接快速恢复二极管D2的负极，快速恢复二极管D2的正极连接电阻R11的一端和电阻R12的一端，电阻R11的另一端连接电阻R10的一端和电压比较器M1A的输出端，电压比较器M1A的输入正极连接5V参考电压，电压比较器M1A的输入负极连接电阻R9的一端、电阻R7的一端和电容C6的一端，电阻R9的另一端连接电阻R8；
电阻R8的另一端、电阻R10的另一端和电阻R15的另一端均连接电压输入端正极；
稳压二极管D3的正极、电阻R13的另一端、三极管Q3的发射极、电阻R12的另一端、电阻R17的另一端和电容C6的另一端均连接电压输入端负极。
4.根据权利要求2所述输入浪涌电流抑制装置，其特征在于，所述辅助电源模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、场效应管Q1、12V稳压二极管D1和可调电压基准芯片Q2；
电阻R1的一端、电阻R2的一端和电阻R3的一端均连接电压输入端正极；
电阻R2的另一端连接场效应管Q1的漏极，场效应管Q1的栅极连接电阻R3的另一端、电容C1的一端和12V稳压二极管D1的负极，场效应管Q1的源极连接电容C2的一端、电阻R4的一端和电源VCC，电阻R4的另一端连接可调电压基准芯片Q2的负极、电阻R5的一端、电容C3的一端、电容C5的一端和5V电源，可调电压基准芯片Q2的可调端连接电阻R5的另一端、电容C3的另一端、电阻R6的一端和电容C4的一端；
电阻R1的另一端、电容C1的另一端、12V稳压二极管D1的正极、电容C2的另一端、可调电压基准芯片Q2的正极、电容C5的另一端、电阻R6的另一端和电容C4的另一端均连接电压输入端负极。
5.根据权利要求4所述输入浪涌电流抑制装置，其特征在于，所述可调电压基准芯片Q2的型号为TL431、LJW431、TLV431或HRW431。
6.根据权利要求2所述输入浪涌电流抑制装置，其特征在于，所述MOS管Q4为N-MOSFET管。
7.根据权利要求6所述输入浪涌电流抑制装置，其特征在于，所述N-MOSFET管的型号为IRFS4229、SUD70090E、SI7852DP和SI7460DP。
8.根据权利要求1所述输入浪涌电流抑制装置，其特征在于，所述限流电阻R14为3W引线电阻。
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| CN202022925614.4U CN213521289U (zh) | 2020-12-09 | 2020-12-09 | 一种输入浪涌电流抑制装置 |
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| CN (1) | CN213521289U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113629681A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-09 | 洛阳顶扬光电技术有限公司 | 一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路 |
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2020
- 2020-12-09 CN CN202022925614.4U patent/CN213521289U/zh active Active
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| CN113629681A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-09 | 洛阳顶扬光电技术有限公司 | 一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路 |
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