CN101594047B - 一种电源开机浪涌抑制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种简单的电源开机浪涌抑制电路，包括主电路、可控硅浪涌抑制电路，所述的主电路为由电感L1、二极管D2、电容C4和开关管Q2组成的BOOST功率变换电路，所述的可控硅浪涌抑制电路包括可控硅Q1、启动电阻R2和可控硅延时触发电路。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、正常工作时SCR中流过的电流有效值小，减小了导通损耗，提高电源效率。2、无须电流检测就可以实现浪涌抑制，降低成本。3、电源在极低温度工作时，效率不受开机浪涌抑制电路的影响。4、可以用于电路热启动、冷启动或网侧电流波动的情况，还适合于高功率应用场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种简单的开机浪涌电流抑制电路。更具体地说，本发明涉及一种控制简单、不需电流检测的开机浪涌电流抑制电路。
背景技术
开关电源一般在输入侧都采用大电容滤波获得高压直流,因此开关开通时,电网电压瞬时对大电容充电,造成开机浪涌电流,很可能损坏半导体元件。即使采用功率因数校正电路,也由于BOOST拓扑的输出采用大电容,仍然无法抑制开机浪涌。
为了提高可靠性，抑制浪涌电流，传统方法通常使用继电器、热电偶、半导体晶闸管或类似的器件与电阻或热电偶连接，来抑制AC-DC电路中的浪涌电流。在这些方法中，输入侧串入热电偶最简单，成本最低。但是热电偶的电阻值会随着温度的降低而升高，尤其当电源工作环境温度极低时，热电偶的在正常工作时会产生很大的损耗，降低效率。
输入侧采用串联可控硅（SCR）可以消除温度的影响，在现有技术中，如图1所示为一种浪涌抑制电路（US.Patent NO.5202819），热电偶6为串联元件，会导致输入侧的额外功耗。另外电路中使用“过零检测器4”来驱动两个可控硅整流器5，当网侧电流不稳定时，需要一个大电容提供能量，这样增加了成本和产品空间。如图2所示为另一种浪涌抑制电路（US.Patent NO.5715154），使用一个串联元件—半导体晶闸管22，增加了功耗，且功耗与输入电流成正比，所以不适用于高功率电路。如图3所示为又一种浪涌抑制电路，存在的缺点与图2中的相似。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足而提供一种可靠、高效的浪涌抑制电路，可用于高功率电路冷启动或热启动或网侧电流波动的情况。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种电源开机浪涌抑制电路，包括主电路、可控硅浪涌抑制电路，所述的主电路为由电感L1、二极管D2、电容C4和开关管Q2组成的BOOST功率变换电路，电感L1的一端接输入正端，另一端接二极管D2的阳极和开关管Q2的漏极，电容C4的负端接开关管Q2的源极和地，其特征在于所述的可控硅浪涌抑制电路包括可控硅Q1、启动电阻R2和可控硅延时触发电路，可控硅Q1的阳极接二极管D2的阴极和启动电阻的R2的一端，可控硅Q1的阴极接启动电阻R2的另一端和电容C4的正端，可控硅Q1的门极接可控硅延时触发电路。
启动时，电流流经主电路电感L1、二极管D2、启动电阻R2和电容C4，启动电阻抑制浪涌电流。电路正常工作后，可控硅延时触发电路触发可控硅Q1门极，使之导通，同时将启动电阻R2短路。电流流经主电路电感L1、二极管D2、可控硅Q1和电容C4。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、正常工作时SCR中流过的电流有效值小，减小了导通损耗，提高电源效率。
2、无须电流检测就可以实现浪涌抑制，降低成本。
3、电源在极低温度工作时，效率不受开机浪涌抑制电路的影响。
4、可以用于电路热启动、冷启动或网侧电流波动的情况，还适合于高功率应用场合。
根据本发明，一个优化的方式是所述的可控硅延时触发电路包括电阻R1、电容C1、电容C2和驱动电源Vbias，电容C1的一端接电阻R1的一端和可控硅Q1的门极，电容C1的另一端接电阻R1的另一端、电容C2的正端和驱动电源Vbias的正端，驱动电源Vbias的负端接电容C2的负端和电容C4的负端。电阻R1用来调节可控硅Q1触发电流。
根据本发明，所述的驱动电源Vbias由电感L1的副边绕组和一个二极管D4提供，电感L1的副边绕组的一端接二极管D4的阳极，另一端接电容C2的负端；二极管D4的阴极接电容C2的正端。
根据本发明，所述的驱动电源Vbias由电感L1的副边绕组和一个包括电容C5、电容C6、二极管D4和二极管D5的倍压整流电路提供，电感L1的副边绕组的一端接电容C5的一端，另一端接电容C2的负端、二极管D4的阳极和电容C6的一端；电容C5的另一端接二极管D4的阴极和二极管D5的阳极；二极管D5的阴极接电容C6的另一端和电容C2的正端。
根据本发明，所述的驱动电源Vbias由电感L1的副边绕组和一个包括电容C5、电容C6、二极管D4和二极管D5的倍压整流电路提供，电感L1的副边绕组的一端接二极管D5的阳极和二极管D4的阴极，另一端接电容C5的一端和电容C6的一端；电容C5的另一端接二极管D4的阳极和电容C2的负端，电容C6的另一端接二极管D5的阴极和电容C2正端。
根据本发明，所述的驱动电源Vbias由外部驱动电路提供。
作为本发明的进一步改进，在可控硅Q1的阳极和地之间接吸收电容C3，用以吸收可控硅Q1上的冲击电压。
根据本发明，另一个优化的方式是所述的可控硅延时触发电路包括电阻R3、电容C7和二极管D3，二极管D3的阳极接二极管D2的阳极；二极管D3的阴极接电阻R3的一端和电容C7的一端；电容C7的另一端接地；电阻R3的另一端接可控硅Q1的门极。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为现有技术中浪涌抑制电路图实例1
图2为现有技术中浪涌抑制电路图实例2
图3为现有技术中浪涌抑制电路图实例3
图4为本发明浪涌抑制电路图
图5为本发明浪涌抑制电路图实施例1
图6为本发明浪涌抑制电路图实施例2
图7为本发明浪涌抑制电路图实施例3
图8为本发明浪涌抑制电路图实施例4
图9为本发明浪涌抑制电路图实施例5
具体实施方式
参照附图4，本发明浪涌抑制电路图，包括主电路、可控硅浪涌抑制电路。
所述的主电路为由电感L1、二极管D2、电容C4和开关管Q2组成的BOOST功率变换电路。电感L1的一端接输入正端，另一端接二极管D2的阳极和开关管Q2的漏极；二极管D2的阴极接可控硅Q2的阳极和启动电阻的R2的一端；电容C4的一端接可控硅Q2的阴极和启动电阻的R2的另一端，C4的另一端接和开关管Q2的源极和地。
所述的可控硅浪涌抑制电路由电阻R1、电容C1、电容C2、可控硅Q1、电阻R2、电容C3和驱动电源Vbias组成。可控硅Q1的阳极接电阻R2的一端和电容C3的一端，阴极接电阻R2的另一端、电容C4的正端和电容C2的负端，门极接电阻R1的一端和电容C2的一端；电容C3的一端接电阻R2的一端，另一端接地；驱动电源Vbias的正端接电容C2的正端，负端接电容C2的负端。
启动时，电流流经主电路电感L1、二极管D2、启动电阻R2和电容C4，启动电阻限制浪涌电流。电路正常工作后，电感辅助绕组给电容C2充电，触发可控硅Q1门极，使之导通，即将启动电阻R2短路。电流流经主电路电感L1、二极管D2、可控硅Q1和电容C4。电阻R1调节可控硅Q1触发电流。启动时，电容C2为可控硅Q1门极提供触发电位。电容C1没有充满电时，为可控硅Q1提供瞬态触发电流，稳态时可控硅Q1的门极触发电流流经电阻R1；电容C3吸收可控硅Q1上的冲击电压。
参照附图5，本发明浪涌抑制电路图实施例1。所述的可控硅浪涌抑制电路的驱动电源Vbias由电感副边绕组提供。电感绕组一端接二极管D4的阳极，另一端接电容C2的负端；二极管D4的阴极接电容C2的正端。本发明实施例所述的浪涌抑制电路图的其余结构与前述的图4相同。
参照附图6，本发明浪涌抑制电路图实施例2。所述的可控硅浪涌抑制电路的驱动电源Vbias由电感副边绕组和倍压整流电路提供。电感绕组一端接电容C5的一端，另一端接电容C2的负端、二极管D4的阳极和电容C6的一端；电容C5的另一端接二极管D4的阴极和二极管D5的阳极；二极管D5的阴极接电容C6的另一端和电容C2的正端。本发明实施例所述的浪涌抑制电路图的其余结构与前述的第一实例相同。
参照附图7，本发明浪涌抑制电路图实施例3。所述的可控硅浪涌抑制电路的驱动电源Vbias由电感副边绕组和倍压整流电路提供。电感绕组一端接二极管D5的阳极和二极管D4的阴极，另一端接电容C5的一端和电容C6的一端；电容C5的另一端接二极管D4的阳极和电容C2的负端，电容C6的另一端接二极管D5的阴极和电容C2正端。本发明实施例所述的浪涌抑制电路图的其余结构与前述的第一实例相同。
参照附图8，本发明浪涌抑制电路图实施例4。所述的可控硅浪涌抑制电路的驱动电源Vbias在大功率应用时，由外部驱动电路提供。外部驱动电源的正端接电容C2的正端，负端接电容C2的负端。发明实施例所述的浪涌抑制电路图的其余结构与前述的第一实例相同。
参照附图9，本发明浪涌抑制电路图实施例5。所述的可控硅延时触发电路包括电阻R3、电容C7和二极管D3，二极管D3的阳极接二极管D2的阳极；二极管D3的阴极接电阻R3的一端和电容C7的一端；电容C7的另一端接地；电阻R3的另一端接可控硅Q1的门极。本发明实施例所述的浪涌抑制电路图的其余结构与前述的第一实例相同。
本发明的发明点是：启动时，启动电阻抑制浪涌电流，PFC级工作以后，可控硅将启动电阻短路。本发明电路相对简单、体积小、效率高，成本低，实现容易，使用方便，是一个非常有实用价值和经济效益的发明。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是发明的保护范围。
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电源开机浪涌抑制电路，包括主电路、可控硅浪涌抑制电路，所述的主电路为由电感L1、二极管D2、电容C4和开关管Q2组成的BOOST功率变换电路，电感L1的一端接输入正端，另一端接二极管D2的阳极和开关管Q2的漏极，电容C4的负端接开关管Q2的源极和地，其特征在于所述的可控硅浪涌抑制电路包括可控硅Q1、启动电阻R2和可控硅延时触发电路，可控硅Q1的阳极接二极管D2的阴极和启动电阻的R2的一端，可控硅Q1的阴极接启动电阻的R2的另一端和电容C4的正端，可控硅Q1的门极接可控硅延时触发电路。
2.如权利要求1所述的一种电源开机浪涌抑制电路，其特征在于所述的可控硅延时触发电路包括电阻R1、电容C1、电容C2和驱动电源Vbias，电容C1的一端接电阻R1的一端和可控硅Q1的门极，电容C1的另一端接电阻R1的另一端、电容C2的正端和驱动电源Vbias的正端，驱动电源Vbias的负端接电容C2的负端和电容C4的正端。
3.如权利要求2所述的一种电源开机浪涌抑制电路，其特征在于所述的驱动电源Vbias由电感L1的副边绕组和一个二极管D4提供，电感L1的副边绕组的一端接二极管D4的阳极，另一端接电容C2的负端；二极管D4的阴极接电容C2的正端。
4.如权利要求2所述的一种电源开机浪涌抑制电路，其特征在于所述的驱动电源Vbias由电感L1的副边绕组和一个包括电容C5、电容C6、二极管D4和二极管D5的倍压整流电路提供，电感L1的副边绕组的一端接电容C5的一端，另一端接电容C2的负端、二极管D4的阳极和电容C6的一端；电容C5的另一端接二极管D4的阴极和二极管D5的阳极；二极管D5的阴极接电容C6的另一端和电容C2的正端。
5.如权利要求2所述的一种电源开机浪涌抑制电路，其特征在于所述的驱动电源Vbias由电感L1的副边绕组和一个包括电容C5、电容C6、二极管D4和二极管D5的倍压整流电路提供，电感L1的副边绕组的一端接二极管D5的阳极和二极管D4的阴极，另一端接电容C5的一端和电容C6的一端；电容C5的另一端接二极管D4的阳极和电容C2的负端，电容C6的另一端接二极管D5的阴极和电容C2正端。
6.如权利要求2所述的一种电源开机浪涌抑制电路，其特征在于所述的驱动电源Vbias由外部驱动电路提供。
7.如权利要求2-6任何一项所述的一种电源开机浪涌抑制电路，其特征在于在可控硅Q1的阳极和地之间接吸收电容C3，用以吸收可控硅Q1上的冲击电压。
8.如权利要求1所述的一种电源开机浪涌抑制电路，其特征在于所述的可控硅延时触发电路包括电阻R3、电容C7和二极管D3，二极管D3的阳极接二极管D2的阳极；二极管D3的阴极接电阻R3的一端和电容C7的一端；电容C7的另一端接地；电阻R3的另一端接可控硅Q1的门极。
9.如权利要求8所述的一种电源开机浪涌抑制电路，其特征在于在可控硅Q1的阳极和地之间接吸收电容C3，用以吸收可控硅Q1上的冲击电压。
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