CN217240584U - 一种冲击电流抑制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及开关电源设计领域，尤其涉及一种冲击电流抑制电路，其包括输入端、输出端、限流电阻、电容C1、开关管Q1A、开关管Q2、采样电阻R5、采样电阻R6以及稳压管；限流电阻的第一端与输入端连接，限流电阻的第二端与输出端连接；电容C1的一端与输出端连接；开关管Q1A的第一端与限流电阻的第一端连接，开关管Q1A的第二端与限流电阻的第二端连接；稳压管的阳极与开关管Q2的控制端连接；开关管Q2的第一端与开关管Q1A的控制端连接，开关管Q2的第二端与地连接。本实用新型通过接入较大阻值限流电阻，实现抑制启机冲击电流，且开关管稳态工作时发热较少，可提高系统的可靠性及适当提高稳态的效率。

Description

一种冲击电流抑制电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源设计领域，尤其涉及一种冲击电流抑制电路。

背景技术

开关电源在启机时，会产生较大的冲击电流，为了抑制启机时冲击电流，通常需在开关电源中加入冲击电流抑制电路。

对于小功率的开关电源来说，通常在开关电源中加入如图1所示的冲击电流抑制电路，其控制时序如图2所示。该冲击电流抑制电路是由直接串接在输入交流线或者整流桥后母线的一负温度系数的热敏电阻R1(NTC)和电容C1组成，启机瞬间由于热敏电阻R1温度较低，阻值较大，根据欧姆定律：I＝U/R，可利用较大的阻值达到限制启机冲击电流的目的。

然而，上述冲击电流抑制电路在轻载时，由于输入电流较小，因此热敏电阻的发热较慢，从而导致产品的轻载效率低；且在进行连续启机操作时，由于热敏电阻的温度较高，阻值较低，对输入电源的冲击电流的抑制作用大大降低，导致系统可靠性降低；此外，当冲击电流抑制电路用于冲击电流要求较高场合时，只能使用阻值较大的热敏电阻，如此不但会损耗系统的稳态效率，而且还需增加系统的体积。

对于中大功率的开关电源来说，通常在开关电源中加入如图3所示的冲击电流抑制电路，该冲击电流抑制电路由直接串接在整流桥后母线一个较大阻值的电阻R1、并接在电阻两端的一个功率较大的继电器J1以及电容C1组成，启机时抑制冲击电流的原理和与图1中的冲击电流抑制电路的原理大致相同。该冲击电流抑制电路虽然能有效抑制冲击电流，但是由于继电器成本较高，从而导致开关电源的制造成本增加；且由于继电器体积大，在组装时占板面积大，不利于开关电源的布局；此外，对于继电器的驱动电路以及驱动时序，需要配合整机工作去设计，如此，增加了开关电源的设计复杂程度。

实用新型内容

本实用新型提供一种冲击电流抑制电路，以解决现有冲击电流抑制电路在连续启机过程冲击电流的抑制作用较低、稳态效率低、体积大等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供以下技术方案：

一种冲击电流抑制电路，其包括输入端、输出端、限流电阻、电容C1、开关管Q1A、开关管Q2、采样电阻R5、采样电阻R6以及稳压管；

限流电阻的第一端与输入端连接，限流电阻的第二端与输出端连接；电容C1的一端与输出端连接；

开关管Q1A的第一端与限流电阻的第一端连接，开关管Q1A的第二端与限流电阻的第二端连接；

采样电阻R5和采样电阻R6串联后并联在电容C1的两端；稳压管的阴极与采样电阻R5和采样电阻R6的串联节点连接，稳压管的阳极与开关管Q2的控制端连接；开关管Q2的第一端与开关管Q1A的控制端连接，开关管Q2的第二端与地连接。

在一实施例中，冲击电流抑制电路还设有电阻R2和电阻R7，电阻R2的一端与输入端连接，电阻R2的另一端与开关管Q1A的控制端连接；电阻R7的一端与开关管Q2的控制端连接，电阻R7的另一端与开关管Q2的第二端连接。

在一实施例中，开关管Q1A的控制端通过电阻R3与开关管Q2的第一端连接。

在一实施例中，冲击电流抑制电路还设有电容C2，电容C2并联在采样电阻R6的两端。

在一实施例中，开关管Q1A为三极管，开关管Q2为MOS管；开关管Q1A的第一端为发射极，开关管Q1A的第二端为集电极端，开关管Q1A的控制端为基极；开关管Q2为第一端为漏极，开关管Q2的第二端为第二端为源极，开关管Q2的控制端为栅极。

在一实施例中，开关管Q1A为PNP三极管，开关管Q2为NMOS管。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型通过接入较大阻值限流电阻，实现较小的启机冲击电流设计；

(2)可对限流电阻进行级联，以增强限流能力，灵活设置限流点；

(3)开关管稳态工作时发热较少，可改善整机的热设计以及提高系统的可靠性及适当提高稳态的效率；

(4)无论冷机和热机启机时，均可实现理想的限流功能；且在连续启机时，限流电阻不存在阻值未恢复的情况，均可按设定实现限流功能；

(5)冲击电流抑制电路可形成模块，通过级联可提高使用的耐压，可以应用在高电压的场合下。

附图说明

图1为现有的冲击电流抑制电路的原理图；

图2为图1中冲击电流抑制电路的控制时序图；

图3为现有的另一种冲击电流抑制电路原理图；

图4为本实用新型冲击电流抑制电路的电路图；

图5为本实用新型冲击电流抑制电路的控制时序图。

具体实施方式

为了使本实用新型更加清楚明白，以下将结合附图及具体实施例，对现有技术方案及本实用新型技术方案进行更加清楚、完整地描述。

请参考图4、图5，本实用新型冲击电流抑制电路包括输入端Vin、输出端Vg、限流模块101、采样模块102、控制模块103以及储能模块104。

限流模块101包括限流电阻R1、开关管Q1A、电阻R2；其中，开关管Q1A为晶体管中的PNP三极管。限流电阻R1的第一端与输入端Vin连接，限流电阻R1的第二端与输出端Vg连接；开关管Q1A的发射极(第一端)与限流电阻R1的第一端连接，开关管Q1A的集电极(第二端)与限流电阻的第二端连接；电阻R2的与输入端Vin连接，电阻R2的另一端与开关管Q1A的基极(控制端)连接。

采样模块102包括采样电阻R4、采样电阻R5、采样电阻R6、电容C2以及稳压管D1。采样电阻R4、采样电阻R5和采样电阻R6串联后并联在电容C1的两端；稳压管D1的阴极与采样电阻R5和电阻R6的串联节点连接，稳压管D1的阳极与开关管Q2的栅极(控制端)连接。

控制模块103包括开关管Q2、电阻R7以及电阻R3，开关管Q2为NMOS管；开关管Q2的漏极(第一端)与开关管Q1A的基极连接，开关管Q2的源极(第二端)与地GND连接。

储能模块104由电容C1组成，电容C1的一端与输出端连接，电容C1的另一端与地GND连接。

本实用新型冲击电流抑制电路的工作原理如下：

当冲击电流抑制电路应用在某产品(如开关电源)时，在产品上电瞬间，输入电压建立的过程中，由于产品中容性负载的存在，根据

可知，在启动瞬间若不加相关抑制措施，产品将存在较大的充电电流尖峰。本实用新型冲击电流抑制电路在启机时，当输入电源通过限流电阻R1给电容C1充电的同时，电容C1两端的电压也会逐步上升；通过采样电阻R4、R5以及R6对电容C1两端电压进行采样，当采样电压(即采样电阻R6、电容C2端电压)达到设定值时，稳压管D1开始进行钳位稳压；稳压管D1稳压导通之后给开关管Q2的栅极充电，当达到开关管Q2的栅源极阈值电压后，开关管Q2的漏源极将导通；开关管Q2导通后将开关管Q1A的基极电位拉低，开关管Q1A的发射极原来接在高压侧，对于开关管Q1A，此时发射极电压大于基极电压，因此开关管Q1A的发射极和集电极导通；开关管Q1A导通后可将限流电阻R1短路掉；此时稳态工作电流将流经阻抗更低的开关管管Q1A,以减少稳态电路的功率损耗，抑制启机冲击电流的同时，也可适当提升效率。

请参考图5，本实用新型与现有技术相比，流过限流电阻R1的电流最大值(IR波形的第一个尖峰)比现有技术中的流经热敏电阻的电流最大值(对应图2中IR波形的第一个尖峰)小很多。可见，通过本实用新型冲击电流抑制电路能有效抑制启机冲击电流。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，对于本技术领域技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围，这里不再用实施例赘述，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (6)

1.一种冲击电流抑制电路，其特征在于：包括输入端、输出端、限流电阻、电容C1、开关管Q1A、开关管Q2、采样电阻R5、采样电阻R6以及稳压管；

所述限流电阻R1的第一端与所述输入端连接，所述限流电阻R1的第二端与所述输出端连接；所述电容C1的一端与所述输出端连接；

所述开关管Q1A的第一端与所述限流电阻的第一端连接，所述开关管Q1A的第二端与所述限流电阻的第二端连接；

所述采样电阻R5和所述采样电阻R6串联后并联在电容C1的两端；所述稳压管的阴极与所述采样电阻R5和所述采样电阻R6的串联节点连接，所述稳压管的阳极与所述开关管Q2的控制端连接；所述开关管Q2的第一端与所述开关管Q1A的控制端连接，所述开关管Q2的第二端与地连接。

2.根据权利要求1所述的冲击电流抑制电路，其特征在于：还设有电阻R2、电阻R7，所述电阻R2的一端与输入端连接，所述电阻R2的另一端与所述开关管Q1A的控制端连接；所述电阻R7的一端与所述开关管Q2的控制端连接，所述电阻R7的另一端与所述开关管Q2的第二端连接。

3.根据权利要求1所述的冲击电流抑制电路，其特征在于：所述开关管Q1A的控制端通过电阻R3与所述开关管Q2的第一端连接。

4.根据权利要求1所述的冲击电流抑制电路，其特征在于：还设有电容C2，电容C2并联在所述采样电阻R6的两端。

5.根据权利要求1所述的冲击电流抑制电路，其特征在于：所述开关管Q1A为三极管，所述开关管Q2为MOS管；所述开关管Q1A的第一端为发射极，所述开关管Q1A的第二端为集电极端，所述开关管Q1A的控制端为基极；所述开关管Q2为第一端为漏极，所述开关管Q2的第二端为第二端为源极，所述开关管Q2的控制端为栅极。

6.根据权利要求5所述的冲击电流抑制电路，其特征在于：所述开关管Q1A为PNP三极管，所述开关管Q2为NMOS管。

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