CN219937948U - 一种带时序控制的浪涌电流抑制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带时序控制的浪涌电流抑制电路，包括AC/DC变换电路、继电器控制电路以及时序控制电路，所述AC/DC变换电路与继电器控制电路连接，所述继电器控制电路与时序控制电路连接，所述时序控制电路上设有开关机控制信号输出引脚。本实用新型通过继电器控制电路和时序控制电路，控制继电器吸合之前，后级DC/DC变换电路处于关机状态，继电器吸合之后，DC/DC变换电路开始启动，实现软启动，确保限流电阻的可靠性；通过控制继电器吸合和DC/DC变换电路启动之间的时序，确保启动瞬间没有超出限流电阻额定功率，避免出现继电器触点拉弧而损坏的现象，具有可靠性高、成本低、结构简单等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及浪涌电流抑制技术领域，具体涉及一种带时序控制的浪涌电流抑制电路。
背景技术
大功率AC/DC电源在启动瞬间由于整流桥后级储能电容的充电而产生较大的浪涌电流，峰值可达稳态电流的10倍～100倍以上，过大的浪涌电流可导致电源输入熔断器被熔断、机械开关或断路器粘接失效、热插拔时出现打火现象、整流桥击穿、电网波形瞬时下降等危害，必须加以抑制。传统的浪涌电流抑制电路使用NTC热敏电阻或大功率绕线电阻、水泥电阻等串联在交流回路中，启动瞬间，电容充电电流得到限制，为防止稳态工作时电阻功耗较大引起发热、损坏，电容充满电后，使用继电器触点将电阻短路。现有技术所采用的方案存在以下问题：
(1)限流电阻受到体积、功率等因素的限制，只能承受电容充电瞬间的浪涌电流，而无法承受后级DC\DC变换电路的稳态电流，如启动瞬间后级电路启动较快，在继电器触点吸合之前，限流电阻有可能瞬间因过功率而烧毁，如继电器触点在后级电路启动后吸合，过大的吸合电流将导致触点拉弧，影响继电器使用寿命，因此，无时序控制的浪涌电流抑制电路可靠性较低。
(2)使用MCU控制继电器吸合与后级DC\DC变换电路的方案较为复杂，成本较高。
(3)在反复开关机、高低温、动态负载等复杂的环境下，DC\DC变换电路的启动时间变化较大，无法精确控制，过度的延长后级DC\DC变换电路的启动时间的方式将使得稳态下电源启动过慢。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种带时序控制的浪涌电流抑制电路，以提高可靠性。
一种带时序控制的浪涌电流抑制电路，包括AC/DC变换电路、继电器控制电路以及时序控制电路，所述AC/DC变换电路与继电器控制电路连接，所述继电器控制电路与时序控制电路连接，所述时序控制电路上设有开关机控制信号输出引脚。
优选地，所述继电器控制电路包括继电器和继电器驱动电路，所述继电器的触点与AC/DC变换电路连接，继电器的线圈与继电器驱动电路和时序控制电路连接。
优选地，所述继电器驱动电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一储能电容、第一二极管、第二二极管以及第一三极管，所述第一电阻与第一二极管、第二二极管、第二电阻以及第一储能电容连接，所述第二电阻还与第三电阻和第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与第一二极管连接，所述第一三极管的发射极与第一储能电容和第三电阻连接并接地。
优选地，所述第一二极管与继电器的线圈并联，所述第一二极管的负极端还连接辅助电源。
优选地，所述时序控制电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三二极管、第四二极管、第一滤波电容以及第一MOS管，所述第四电阻与第三三极管、第五电阻、第一二极管的负极以及继电器连接，所述第三三极管还与第一二极管的正极和继电器连接，所述第五电阻还与第六电阻、第一滤波电容以及第一MOS管的栅极连接，所述第一MOS管的源极与第一滤波电容和第六电阻连接并接地，所述第一MOS管的漏极与第四二极管的负极连接。
优选地，所述第四二极管的正极与开关机控制信号输出引脚相连，所述开关机控制信号输出引脚与后级电路的主控芯片连接。
优选地，所述AC/DC变换电路包括AC信号输入端、EMC滤波电路、整流桥、PFC功率因数校正电路以及DC/DC变换电路，所述AC信号输入端与EMC滤波电路连接，所述EMC滤波电路与整流桥连接，所述整流桥与PFC功率因数校正电路连接，所述PFC功率因数校正电路与DC/DC变换电路连接。
优选地，所述EMC滤波电路与整流桥之间连接有输入限流电阻，所述输入限流电阻与继电器的触点并联。
本实用新型的有益效果体现在：通过继电器控制电路和时序控制电路，控制继电器吸合之前，后级DC/DC变换电路处于关机状态，继电器吸合之后，DC/DC变换电路开始启动，实现软启动，确保限流电阻的可靠性；通过控制继电器吸合和DC/DC变换电路启动之间的时序，确保启动瞬间没有超出限流电阻额定功率，避免出现继电器触点拉弧而损坏的现象，具有可靠性高、成本低、结构简单等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实用新型实施例提供的一种带时序控制的浪涌电流抑制电路的模块框图；
图2为本实用新型实施例提供的一种带时序控制的浪涌电流抑制电路的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示，一种带时序控制的浪涌电流抑制电路，包括AC/DC变换电路、继电器控制电路以及时序控制电路，所述AC/DC变换电路与继电器控制电路连接，所述继电器控制电路与时序控制电路连接，所述时序控制电路上设有开关机控制信号输出引脚。
如图2所示，所述继电器控制电路包括继电器K1和继电器驱动电路，继电器K1的触点与AC/DC变换电路连接，继电器K1的线圈与继电器驱动电路和时序控制电路连接。
进一步地，继电器驱动电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一储能电容E1、第一二极管D1、第二二极管D2以及第一三极管V1。其中，第一电阻R1的第一端与第一二极管D1的负极端和第二二极管D2的负极端连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端、第二二极管D2的正极端以及第一储能电容E1的正极连接，第二电阻R2的第二端与第三电阻R3的第一端和第一三极管V1的基极连接，第一三极管V1的集电极与第一二极管D1的正极端连接，第一三极管V1的发射极与第一储能电容E1的负极和第三电阻的第二端连接并接地。
进一步地，第一二极管D1与继电器K1的线圈并联，第一二极管D1的负极端还连接辅助电源VCC。
进一步地，时序控制电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第三二极管D3、第四二极管D4、第一滤波电容C1以及第一MOS管V2。其中，第四电阻R4的第一端与第一二极管D1的负极端连接，并与继电器K1的线圈相连，第四电阻R4的第二端与第三二极管D3的正极端和第五电阻R5的第一端连接，第三二极管D3的负极端与第一二极管D1的正极端连接，并与继电器K1的线圈相连，第五电阻R5的第二端与第一滤波电容C1的第一端、第六电阻R6的第一端以及第一MOS管V2的栅极连接，第一MOS管V2的源极与第一滤波电容C1的第二端和第六电阻R6的第二端连接并接地，第一MOS管V2的漏极与第四二极管D4的负极端连接。
进一步地，第四二极管D4的正极端与开关机控制信号输出引脚Ctrl相连，开关机控制信号输出引脚Ctrl与后级电路的主控芯片连接，以对后级电路的工作状态进行控制。优选地，所述后级主控芯片包括但不限于后级PWM主控芯片，所述开关机控制信号输出引脚Ctrl可与后级PWM主控芯片的开关机信号输入引脚相连。
进一步地，所述AC/DC变换电路包括AC信号输入端、EMC滤波电路、整流桥、PFC功率因数校正电路以及DC/DC变换电路。其中，AC信号输入端包括AC-L信号输入端和AC-N信号输入端，分别与EMC滤波电路的输入侧连接，EMC滤波电路的输出侧与整流桥连接，整流桥与PFC功率因数校正电路连接，PFC功率因数校正电路与DC/DC变换电路连接。优选地，整流桥与PFC功率因数校正电路之间设有第二滤波电容C2，PFC功率因数校正电路与DC/DC变换电路之间设有第二储能电容E2，第二滤波电容C2的一端与第二储能电容E2的负极连接并接地。
进一步地，EMC滤波电路与整流桥之间设有输入限流电阻R7，输入限流电阻R7与继电器K1的触点并联。在AC/DC变换电路启动瞬间，通过输入限流电阻R7可限制第二滤波电容C2和第二储能电容E2的充电电流。
具体地，在AC/DC变换电路启动瞬间，由于第一储能电容E1电压接近于零，第三电阻R3的分压未达到第一三极管V1基极导通电压阈值，因此第一三极管V1处于截止状态，继电器K1线圈无供电，继电器K1的触点处于断开状态，第一MOS管V2的栅极由辅助电源VCC、第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6供电，此时第一MOS管V2处于饱和导通状态，开关机控制信号输出引脚Ctrl输出低电平信号，AC/DC变换电路中的PFC功率因数校正电路和DC/DC变换电路关机。
随着辅助电源VCC通过第一电阻R1给第一储能电容E1充电，第一储能电容E1的电压开始上升，当第三电阻R3的分压达到第一三极管V1的基极导通电压阈值时，第一三极管V1导通，继电器K1的线圈由辅助电源VCC供电，继电器K1的触点变为闭合状态。优选地，继电器K1的导通时间由第一电阻R1对第一储能电容E1的充电时间决定。
继电器K1的触点吸合后，第三二极管D3导通，第一MOS管V2的栅极电压被拉低至其导通电压阈值以下，第一MOS管V2变为截止状态，此时开关机控制信号输出引脚Ctrl输出高电平信号，AC/DC变换电路中的PFC功率因数校正电路和DC/DC变换电路变为开机状态，实现软启动。
进一步地，时序控制电路确保继电器K1触点吸合之前，PFC功率因数校正电路和DC/DC变换电路处于关机状态，限流电阻R7只承受开机瞬间的浪涌电流；继电器K1触点吸合之后，稳态电流开始逐渐上升。因此，由于PFC功率因数校正电路和DC/DC变换电路有软启动过程，在继电器K1触点吸合后，DC/DC变换电路的稳态电流由最小值升至最大值的过程，至少经过了毫秒级的间隔时间，有效抑制电路中的浪涌电流，防止继电器K1因吸合电流过大而拉弧导致的使用寿命降低。
优选地，本实施例中PFC功率因数校正电路和DC/DC变换电路的开关机控制信号逻辑关系并非固定的低电平开机、高电平关机，在实际应用中，可根据需求增加电平转换电路的方式，将PFC功率因数校正电路和DC/DC变换电路的开关机控制信号逻辑关系设定为低电平关机、高电平开机，在此不作限定。
本实用新型通过继电器控制电路和时序控制电路，控制继电器吸合之前，后级DC/DC变换电路处于关机状态，继电器吸合之后，DC/DC变换电路开始启动，实现软启动，确保限流电阻的可靠性；通过控制继电器吸合和DC/DC变换电路启动之间的时序，确保启动瞬间没有超出限流电阻功率，避免出现继电器触点拉弧而损坏的现象，具有可靠性高、成本低、结构简单等优点。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (8)
1.一种带时序控制的浪涌电流抑制电路，其特征在于,包括AC/DC变换电路、继电器控制电路以及时序控制电路，所述AC/DC变换电路与继电器控制电路连接，所述继电器控制电路与时序控制电路连接，所述时序控制电路上设有开关机控制信号输出引脚。
2.根据权利要求1所述的一种带时序控制的浪涌电流抑制电路，其特征在于,所述继电器控制电路包括继电器和继电器驱动电路，所述继电器的触点与AC/DC变换电路连接，继电器的线圈与继电器驱动电路和时序控制电路连接。
3.根据权利要求2所述的一种带时序控制的浪涌电流抑制电路，其特征在于,所述继电器驱动电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一储能电容、第一二极管、第二二极管以及第一三极管，所述第一电阻与第一二极管、第二二极管、第二电阻以及第一储能电容连接，所述第二电阻还与第三电阻和第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与第一二极管连接，所述第一三极管的发射极与第一储能电容和第三电阻连接并接地。
4.根据权利要求3所述的一种带时序控制的浪涌电流抑制电路，其特征在于,所述第一二极管与继电器的线圈并联，所述第一二极管的负极端还连接辅助电源。
5.根据权利要求3所述的一种带时序控制的浪涌电流抑制电路，其特征在于,所述时序控制电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三二极管、第四二极管、第一滤波电容以及第一MOS管，所述第四电阻与第三三极管、第五电阻、第一二极管的负极以及继电器连接，所述第三三极管还与第一二极管的正极和继电器连接，所述第五电阻还与第六电阻、第一滤波电容以及第一MOS管的栅极连接，所述第一MOS管的源极与第一滤波电容和第六电阻连接并接地，所述第一MOS管的漏极与第四二极管的负极连接。
6.根据权利要求5所述的一种带时序控制的浪涌电流抑制电路，其特征在于,所述第四二极管的正极与开关机控制信号输出引脚相连，所述开关机控制信号输出引脚与后级电路的主控芯片连接。
7.根据权利要求2所述的一种带时序控制的浪涌电流抑制电路，其特征在于,所述AC/DC变换电路包括AC信号输入端、EMC滤波电路、整流桥、PFC功率因数校正电路以及DC/DC变换电路，所述AC信号输入端与EMC滤波电路连接，所述EMC滤波电路与整流桥连接，所述整流桥与PFC功率因数校正电路连接，所述PFC功率因数校正电路与DC/DC变换电路连接。
8.根据权利要求7所述的一种带时序控制的浪涌电流抑制电路，其特征在于,所述EMC滤波电路与整流桥之间连接有输入限流电阻，所述输入限流电阻与继电器的触点并联。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112290651A (zh) * | 2020-10-18 | 2021-01-29 | 马东林 | 一种电容储能矩阵结构及其充放电控制方法 |
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2023
- 2023-04-04 CN CN202320723202.3U patent/CN219937948U/zh active Active
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