CN217904253U - 一种防开机过流浪涌电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种防开机过流浪涌电路，属于集成电路领域，包括交流电压检测电路、迟滞比较电路、信号锁存电路、高压电荷泵驱动电路和开关电路；交流电压检测电路检测当前接入电网瞬间的电压值，并将检测信号发给迟滞比较电路；迟滞比较电路将检测信号与自身的基准进行比较；信号锁存电路将迟滞比较电路第一次变高的信号进行锁存；高压电荷泵驱动电路输出能够驱动开关电路的电压；开关电路的两端分别接电网电压与后级负载电路，当电网电压的大小满足开启条件时，高压电荷泵电路驱动开关电路开启，将后级负载电路连接入电网电压。本实用新型具有结构简单、可靠性高、低压开机防止高压浪涌电流冲击开关电源器件，高低温一致性高，主回路损耗低等优势。

Description

一种防开机过流浪涌电路

技术领域

本实用新型涉及集成电路技术领域，特别涉及一种防开机过流浪涌电路。

背景技术

开关电源作为一种交直流转换的供电单元，由于体积小、重量轻、功率密度高等优异的性能已经被广泛用于充电器、适配器、照明、汽车等各种领域。

由于开关电源的输入为交流电网，脉动电压较高，所以往往开关电源需要增加电解电容用于储能以起到平滑输入电压的作用，这就导致在电源接入电网的瞬间会有较大的浪涌电流；特别当接入电网是在AC电压峰值接入时对芯片的损坏更大。而在大功率电源中，其电解电容相对较大，其浪涌电流会更大，带来的危害就是输入端的空气开关断开或损坏，或者整流桥易损坏。

目前采用的方案多为在输入部分增加热敏电阻来防止开机瞬间的浪涌电流。但是在大功率电源中其阻值相对较大，损耗较高，且热机启动时，热敏电阻处于阻值较小的状态，无法起到有效的防浪涌能力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种防开机过流浪涌电路，以解决背景技术中的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种防开机过流浪涌电路，包括交流电压检测电路、迟滞比较电路、信号锁存电路、高压电荷泵驱动电路和开关电路；

所述交流电压检测电路与交流电网连接，检测当前接入电网瞬间的电压值，并将检测信号发给迟滞比较电路；

所述迟滞比较电路将检测信号与自身的基准进行比较；

所述信号锁存电路将所述迟滞比较电路第一次变高的信号进行锁存，后续变高的信号不做处理；

所述高压电荷泵驱动电路接收到锁存信号之后输出能够驱动所述开关电路的电压；

所述开关电路的两端分别接电网电压与后级负载电路，当电网电压的大小满足开启条件时，所述高压电荷泵电路驱动开关电路开启，将后级负载电路连接入电网电压。

在一种实施方式中，所述防开机过流浪涌电路还包括供电电路，所述供电电路与交流电网连接，并具有电网关断后快速掉电功能；所述供电电路为所述迟滞比较电路、所述信号锁存电路和所述高压电荷泵电路提供内部电源及基准电压。

在一种实施方式中，所述高压电荷泵驱动电路与电网电压连接，在当前电网电压的基础上提高10V的电压用于驱动开关电路。

在一种实施方式中，所述防开机过流浪涌电路包括电阻R1-R2、主电路U1、电容C1和CE1、电感L1、功率管Q1和二极管D1；其中所述电感 L1、功率管Q1、二极管D1和电容CE1组成PFC电路；

所述主电路U1包含AC SENSE端口、VDD端口、GND端口、AC-IN端口和AC-OUT端口；其中所述VDD端口接至所述电阻R1的第二端和所述电容 C1的第一端，所述AC SENSE端口接至所述电阻R2的第二端，所述电阻R1 的第一端和所述电阻R2的第一端均接至交流电压，所述GND端口与所述电容C1的第二端接至GND，所述AC-IN端口接至交流电压，所述AC-OUT端口接至所述PFC电路中电感L1的第一端，所述电感L1的第二端分别接至所述功率管Q1的集电极和所述二极管D1的正极；所述功率管Q1的发射极接至GND，所述二极管D1的负极接至所述电容CE1的第一端，所述电容CE1 的第二端接至GND。

在一种实施方式中，所述功率管Q1的发射极和集电极间连接有一个二极管。

在一种实施方式中，所述供电电路通过所述电阻R1从交流电网进行取电，并通过所述电容C1稳定供电电压。

在一种实施方式中，所述主电路U1通过所述电阻R2检测交流电网电压的当前值。

本实用新型提供了一种防开机过流浪涌电路，具有以下有益效果：

(1)采用电子开关进行浪涌防护，可靠性高，高低温影响较小；

(2)电子开关通过IC控制，保护电解电容和后面的元器件，延长使用寿命，防止过压损坏；

(3)采用阻抗更低的开关，降低主回路的功率损耗，提高了开关电源的效率；

(4)在交流输入电压很低的时候进行后级负载电路的启动，开关电源整机的电压应力大大降低；

(5)结构简单，体积占比小，节省整机空间。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种防开机过流浪涌电路原理示意图。

图2是本实用新型提供的一种防开机过流浪涌电路的内部框图。

图3是本实用新型提供的一种防开机过流浪涌电路的结构示意图。

图4是交流输入开启点波形示意图。

图5是通过多个周期导通的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种防开机过流浪涌电路作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型提供一种防开机过流浪涌电路，其结构如图1所示，包括供电电路100、交流电压检测电路200、迟滞比较电路300、信号锁存电路 400、高压电荷泵电路500和开关电路600；所述供电电路100产生内部电源，分别为所述迟滞比较电路300、所述信号锁存电路400和所述高压电荷泵电路500提供电压；所述交流电压检测电路200检测当前电压，并与所述迟滞比较电路300的基准电压进行比较；所述信号锁存电路400将所述迟滞比较电路300第一次变高的信号进行锁存，后续变高的信号不做处理；所述高压电荷泵电路500接收到锁存信号之后输出能够驱动所述开关电路600的电压；所述开关电路600被驱动之后内部闭合，将交流电网与后级负载电路连接，为后级负载电路提供能量。

请参阅图2，本实用新型的防开机过流浪涌电路主要技术路径是将后级负载电路接入交流电网的时间点控制在交流电压的谷底，即Low AC voltage sense enabletechnology。请同时参阅图2和图3，所述防开机过流浪涌电路包括电阻R1-R2、主电路U1、电容C1和CE1、电感L1、功率管Q1和二极管D1。其中所述电感L1、功率管Q1、二极管D1和电容CE1组成PFC电路。所述主电路U1可以是MX1210WM，也可以是能够侦测出谷底并发出控制信号的任何主控IC中的一个信号侦测和发射单元，包含AC SENSE端口、VDD端口、GND端口、AC-IN端口和AC-OUT端口；其中所述 VDD端口接至所述电阻R1的第二端和所述电容C1的第一端，所述AC SENSE 端口接至所述电阻R2的第二端，所述电阻R1的第一端和所述电阻R2的第一端均接至交流电压，所述GND端口与所述电容C1的第二端接至GND，所述AC-IN端口接至交流电压，所述AC-OUT端口接至所述PFC电路中电感 L1的第一端，所述电感L1的第二端分别接至所述功率管Q1的集电极和所述二极管D1的正极；所述功率管Q1的发射极接至GND，所述二极管D1的负极接至所述电容CE1的第一端，所述电容CE1的第二端接至GND；所述功率管Q1的发射极和集电极间连接有一个二极管。请继续参阅图3，所述主电路U1为单独的IC或者功能继承于各种电路中。所述AC-IN端口和所述AC-OUT端口之间的开关为IGBT、MOSFET、SiC、GaN、SCR等各种电子开关，集成于所述主电路U1的内部，或分立于其外部。

本实用新型提供的一种防开机过流浪涌电路，采用谷底开机的方式，大大降低了开机瞬间的浪涌电流，保护了开关电源的输入端器件。相比传统的热敏电阻方式，高低温下可靠性大大提高，且减小了系统体积，由于采用电子开关的方式，降低了主回路的功率损耗；另外由于在谷底开机，请参阅图4，开机时后级负载电路的开关电压应力降低，提高系统可靠性。该电子开关可以是MOSFET、可控硅，也可以是IGBT、SIC或GaN等电子开关，通过芯片的电荷泵进行开关控制，或者通过隔离驱动进行功率的控制。根据芯片的控制设置可以AC周期的过零电导通对后面的电解电容进行一个周期的AC周期充电，由于从过零电导通，对电解电容从0v开始一个慢充电的过程，降低了开机浪涌电流，如果电解电容和负载非常大，也可以通过多个周期导通，如第一个在正弦波的170°角导通，第二个周期在 150°角导通，第三个周期在130，一直到90°直到完全导通，通过多次对电解充电达到软启动的作用，如图5所示。如果是过压，如电压到了450V AC输入，可以开用电子开关，通过IC控制，每次只是开通AC正弦波的150 C，那么输入到电解电容上的电压为450VSin150＝450*0.5＝220V，保护电解电容和后面的元器件，延长使用寿命，防止过压损坏。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.一种防开机过流浪涌电路，其特征在于，包括交流电压检测电路、迟滞比较电路、信号锁存电路、高压电荷泵驱动电路和开关电路；

所述交流电压检测电路与交流电网连接，检测当前接入电网瞬间的电压值，并将检测信号发给迟滞比较电路；

所述迟滞比较电路将检测信号与自身的基准进行比较；

所述信号锁存电路将所述迟滞比较电路第一次变高的信号进行锁存，后续变高的信号不做处理；

所述高压电荷泵驱动电路接收到锁存信号之后输出能够驱动所述开关电路的电压；

所述开关电路的两端分别接电网电压与后级负载电路，当电网电压的大小满足开启条件时，所述高压电荷泵电路驱动开关电路开启，将后级负载电路连接入电网电压。

2.如权利要求1所述的防开机过流浪涌电路，其特征在于，所述防开机过流浪涌电路还包括供电电路，所述供电电路与交流电网连接，并具有电网关断后快速掉电功能；所述供电电路为所述迟滞比较电路、所述信号锁存电路和所述高压电荷泵电路提供内部电源及基准电压。

3.如权利要求2所述的防开机过流浪涌电路，其特征在于，所述高压电荷泵驱动电路与电网电压连接，在当前电网电压的基础上提高10V的电压用于驱动开关电路。

4.如权利要求3所述的防开机过流浪涌电路，其特征在于，所述防开机过流浪涌电路包括电阻R1-R2、主电路U1、电容C1和CE1、电感L1、功率管Q1和二极管D1；其中所述电感L1、功率管Q1、二极管D1和电容CE1组成PFC电路；

所述主电路U1包含AC SENSE端口、VDD端口、GND端口、AC-IN端口和AC-OUT端口；其中所述VDD端口接至所述电阻R1的第二端和所述电容C1的第一端，所述AC SENSE端口接至所述电阻R2的第二端，所述电阻R1的第一端和所述电阻R2的第一端均接至交流电压，所述GND端口与所述电容C1的第二端接至GND，所述AC-IN端口接至交流电压，所述AC-OUT端口接至所述PFC电路中电感L1的第一端，所述电感L1的第二端分别接至所述功率管Q1的集电极和所述二极管D1的正极；所述功率管Q1的发射极接至GND，所述二极管D1的负极接至所述电容CE1的第一端，所述电容CE1的第二端接至GND。

5.如权利要求4所述的防开机过流浪涌电路，其特征在于，所述功率管Q1的发射极和集电极间连接有一个二极管。

6.如权利要求4所述的防开机过流浪涌电路，其特征在于，所述供电电路通过所述电阻R1从交流电网进行取电，并通过所述电容C1稳定供电电压。

7.如权利要求6所述的防开机过流浪涌电路，其特征在于，所述主电路U1通过所述电阻R2检测交流电网电压的当前值。

Images