CN103647441A - 高压直流软启动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种高压直流软启动电路，包括：第一开关的第一端与高压直流电的负极连接，第二开关的第一端与高压直流电的负极连接，控制驱动单元分别与第一开关、第二开关以及负载连接，其中：连接器第一部分与所述控制驱动单元连接，在上电时所述连接器第一部分与连接器第二部分连通，触发所述控制驱动单元驱动所述第一开关开启；控制驱动单元在驱动所述第一开关开启后延时预设时间，驱动所述第二开关开启，并在所述第二开关开启后驱动所述负载启动。本发明实施例中，实现了无电弧***和断开连接器，避免了拉弧产生，实现了高压直流供电装置的无电弧热插拔，且无需对连接器本身进行改进，可以使连接器的体积较小。

Description

高压直流软启动电路
技术领域
本发明涉及通信技术，尤其涉及一种高压直流软启动电路。
背景技术
高压直流（High Voltage Direct Current，简称HVDC）技术近年来在通信领域发展非常迅速，随着通信设备功率越来越大，其应用优势逐步体现。通信设备中应用的单板或电源模块等，需要满足带电热插拔要求。对于采用HVDC的单板或电源模块等设备，由于高压直流电不过零点，不仅会导致连接器由于拉弧而损坏，而且会由于巨大的电弧导致人身安全事故或引起火灾。
采用HVDC的设备通过连接器与其它装置连接，例如采用HVDC的单板通过连接器与背板连接。现有技术中，灭弧主要采用的办法是对连接器进行改进，在连接器内部增加灭弧的功能，例如增加可以吸电弧的永磁铁。
但是，采用现有技术会使连接器的尺寸变大，且对制造材料有一定要求，不容易实现。
发明内容
本发明实施例提供一种高压直流软启动电路，用于解决现有技术为了灭弧使连接器尺寸变大的问题。
本发明实施例第一方面提供一种高压直流软启动电路，包括：
控制驱动单元、第一开关、第二开关、负载和连接器第一部分，所述第一开关的第一端与高压直流电的负极连接，所述第二开关的第一端与高压直流电的负极连接，所述控制驱动单元分别与所述第一开关、所述第二开关以及所述负载连接，其中：
所述连接器第一部分与所述控制驱动单元连接，在上电时所述连接器第一部分与连接器第二部分连通，触发所述控制驱动单元驱动所述第一开关开启；
所述控制驱动单元在驱动所述第一开关开启后延时预设时间，驱动所述第二开关开启，并在所述第二开关开启后驱动所述负载启动。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实施方式中，所述电路还包括：功率电阻和负载电容，其中：
所述第一开关的第二端与所述功率电阻的第一端连接，所述第二开关的第二端与所述功率电阻的第二端连接；
所述功率电阻的第二端与所述负载电容的第一端连接，所述负载电容的第二端与所述高压直流电的正极连接；
所述负载电容的第一端与所述负载的第一端连接，所述负载电容的第二端与所述负载的第二端连接。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，在第一方面的第二种可能的实施方式中，所述第一开关为第一MOS管，所述第一MOS管的源极与所述高压直流电的负极连接，所述第一MOS管的门极与所述控制驱动单元连接，所述第一MOS管的漏极与所述功率电阻的第一端连接；
所述第二开关为第二MOS管，所述第二MOS管的源极与所述高压直流电的负极连接，所述第二MOS管的门极与所述控制驱动单元连接，所述第二MOS管的漏极与所述功率电阻的第二端连接。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，在第一方面的第三种可能的实施方式中，所述第一开关为MOS管，所述MOS管的源极与所述高压直流电的负极连接，所述MOS管的门极与所述控制驱动单元连接，所述MOS管的漏极与所述功率电阻的第一端连接；
所述第二开关为继电器，所述继电器的第一端与所述高压直流电的负极连接，所述继电器的第二端与所述功率电阻的第二端连接，所述继电器的控制管脚与所述控制驱动单元连接。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，在第一方面的第四种可能的实施方式中，所述第一开关为第一继电器，所述第一继电器的第一端与所述高压直流电的负极连接，所述第一继电器的第二端与所述功率电阻的第一端连接，所述第一继电器的控制管脚与所述控制驱动单元连接；
所述第二开关为第二继电器，所述第二继电器的第一端与所述高压直流电的负极连接，所述第二继电器的第二端与所述功率电阻的第二端连接，所述第二继电器的控制管脚与所述控制驱动单元连接。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，在第一方面的第五种可能的实施方式中，所述连接器第一部分包括一根短针和两根长针，其中：
所述短针与所述控制驱动单元连接，其中一根所述长针与所述连接器第二部分的正极管脚连接，另一根长针与所述连接器第二部分的第一负极管脚连接；
所述短针，用于在上电时与所述连接器第二部分的第二负极管脚接触连接后，使所述连接器产生连接信号发送给所述控制驱动单元。
结合第一方面，在第一方面的第六种可能的实施方式中，所述控制驱动单元分别与所述高压直流电的正极和负极连接。
本发明实施例提供的高压直流软启动电路，实现了在带电***连接器第一部分后，触发控制驱动单元驱动第一开关开启，即***时不会产生电弧；在带电拔出连接器第一部分时，连接器第一部分首先断开与连接器第二部分的连接，然后控制驱动单元控制第一开关和第二开关瞬间关断，此时连接器第一部分和连接器第二部分的接触部分无电流通过，从而实现了无电弧拔出连接器，避免了拉弧产生，实现了高压直流供电装置的无电弧热插拔，且无需对连接器本身进行改进，可以使连接器的体积较小，满足在空间条件限制情况下的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的高压直流软启动电路实施例一的结构示意图；
图2为本发明提供的高压直流软启动电路实施例二的结构示意图；
图3为本发明提供的高压直流软启动电路实施例三的结构示意图；
图4为本发明提供的高压直流软启动电路实施例四的结构示意图；
图5为本发明提供的高压直流软启动电路实施例五的结构示意图；
图6为本发明提供的高压直流软启动电路实施例六的结构示意图；
图7为本发明提供的高压直流软启动电路实施例七的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明提供的高压直流软启动电路实施例一的结构示意图，该电路可以部署在单板或电源模块等装置上，通过连接器与背板或其它装置连接，需要说明的是，连接器分为两部分，第一部分属于本发明实施例提供的电路，第二部分属于与本发明电路相应的背板或的其它装置，通过将连接器的第一部分***第二部分实现接通。
如图1所示，该电路包括：控制驱动单元01、第一开关02、第二开关03、负载04和连接器第一部分05，其中：第一开关02的第一端与高压直流电的负极（Vin-）连接，第二开关03的第一端也与高压直流电的负极（Vin-）连接，控制驱动单元01分别与第一开关02、第二开关03以及负载04连接。
连接器第一部分05与控制驱动单元01连接，在上电时连接器第一部分05与连接器第二部分连通，触发控制驱动单元01驱动第一开关02开启。即在将上述电路所在的装置通过连接器第一部分05***连接器第二部分所在的装置上电时，连接器第一部分05与连接器第二部分连通，连接器第一部分05与连接器第二部分连通时会产生连接信号发送给控制驱动单元01，以触发该控制驱动单元01驱动第一开关02开启。
控制驱动单元01在驱动所述第一开关02开启后延时预设时间，驱动第二开关03开启，并在所述第二开关03开启后驱动负载04启动，实现了负载的启动，至此完成了高压直流软启动，实现了高压直流软启动电路的连接器第一部分带电***时无电弧产生。
假设上述电路部署在高压直流供电的单板上，带电拔出单板时，连接器第一部分05首先断开与连接器第二部分的连接，此时连接器会产生一个断开信号发送给控制驱动单元01，以使控制驱动单元01控制第一开关02和第二开关03瞬间关断，此时连接器第一部分和连接器第二部分的接触部分无电流通过，实现了无电弧断开连接器，避免了拉弧产生。
本发明实施例中，通过上述电路实现了高压直流供电装置的无电弧热插拔，且无需对连接器本身进行改进，可以使连接器的体积较小，满足在空间条件限制情况下的需求。
图2为本发明提供的高压直流软启动电路实施例二的结构示意图，如图2所示，在图1的基础上，具体地，上述连接器第一部分05包括一根短针21和两根长针22和23，短针21与控制驱动单元01连接，其中一根长针22与连接器第二部分06的正极管脚24连接，另一根长针23与连接器第二部分06的第一负极管脚25连接。
短针21，用于在上电时与连接器第二部分的第二负极管脚26接触连接后，使连接器产生连接信号发送给所述控制驱动单元。
具体地，本实施例中连接器采用长短针控制方式，电源管脚采用长针，信号管脚采用短针。连接器第一部分***连接器第二部分时，两根长针22和23首先分别与正极管脚24、第一负极管脚25连接，然后在短针21与第二负极管脚26接触后，连接器第一部分与连接器第二部分完全连通，该连接器产生连接信号发送给控制驱动单元01，以触发控制驱动单元01驱动第一开关02开启。
带电拔出连接器第一部分时，短针21首先断开与第二负极管脚26的连接，连接器会产生一个断开信号发送给控制驱动单元01，以使控制驱动单元01控制第一开关02和第二开关03瞬间关断，此时连接器的两根长针22和23与正极管脚24、第一负极管脚25的接触部分无电流通过。
具体实施过程中，如果连接器不采用长短针的方式，也可以安装互锁微动控制开关与控制驱动单元01连接，在将连接器第一部分***连接器第二部分之后，打开该互锁微动控制开关，触发该控制驱动单元01驱动第一开关02开启，且只要打开该互锁微动控制开关，连接器第一部分就无法从连接器第二部分上拔出。拔出连接器第一部分之前，关闭该互锁微动控制开关，触发控制驱动单元01控制第一开关02和第二开关03瞬间关断，然后再拔出连接器第一部分。采用这样的方式也可以实现高压直流供电装置的无电弧热插拔，且无需对连接器本身进行改进。
图3为本发明提供的高压直流软启动电路实施例三的结构示意图，如图3所示，在上述实施例的基础上，上述电路还包括功率电阻（R）07和负载电容（C）08。具体地，第一开关02的第二端与功率电阻07的第一端连接，第二开关03的第二端与上述功率电阻07的第二端连接；功率电阻07的第二端与负载电容08的第一端连接，负载电容08的第二端与高压直流电的正极（Vin+）连接；负载电容08的第一端与上述负载04的第一端连接，负载电容08的第二端与负载04的第二端连接。
具体实现过程中，控制驱动单元01驱动第一开关02开启后，延时预设时间，该预设时间根据R和C的值来确定。需要说明的是，第一开关02开启后，电路通过功率电阻07对负载电容08进行充电，一定时间后，负载电容08充电完成，此时第二开关03两端的电压差为0。控制驱动单元01要在预设时间后，负载电容08充电完成时驱动第二开关03开启。
继续参照图3，控制驱动单元01分别与高压直流电的正极和负极连接，以实现对控制驱动单元01的辅助供电。
图4为本发明提供的高压直流软启动电路实施例四的结构示意图，与图3的区别在于控制驱动单元01可以由其他辅助电源进行辅助供电，而无需利用高压直流电进行辅助供电。参照图4，控制驱动单元01与辅助电源09连接，由辅助电源09对控制驱动单元01进行辅助供电。优选地，该辅助电源09可以是上述连接器第二部分所在装置上的电源。例如，连接器第二部分在背板上，一个背板上可能会安装多个连接器第二部分，即一个背板可以有多个为单板供电的辅助电源，这时，可以使用为其它单板供电的辅助电源来为上述电路中的控制驱动单元01辅助供电。
上述第一开关02和第二开关03有多种实现方式，具体参见下文。
图5为本发明提供的高压直流软启动电路实施例五的结构示意图，如图5所示，第一开关02和第二开关03可以都为MOS管，具体地，第一开关为第一MOS管51，该第一MOS管51的源极与高压直流电的负极连接，第一MOS管51的门极与控制驱动单元01连接，第一MOS管51的漏极与功率电阻07的第一端连接。第二开关为第二MOS管52，第二MOS管52的源极与高压直流电的负极连接，第二MOS管52的门极与控制驱动单元01连接，第二MOS管52的漏极与功率电阻07的第二端连接。
具体实现过程可以参见前述实施例，在此不再赘述。
图6为本发明提供的高压直流软启动电路实施例六的结构示意图，与图5所示实施例区别在于可以将上述第二MOS管替换为继电器，具体地：第一开关为MOS管61，该MOS管61的源极与所述高压直流电的负极连接，MOS管51的门极与控制驱动单元01连接，MOS管61的漏极与功率电阻07的第一端连接。第二开关为继电器62，继电器62的第一端与高压直流电的负极连接，继电器62的第二端与所述功率电阻07的第二端连接，继电器62的控制管脚与所述控制驱动单元01连接。
具体实现过程可以参见前述实施例，在此不再赘述。可扩展的，也可以将图5实施例中的第二MOS管替换为继电器，其实现方式相同。
图7为本发明提供的高压直流软启动电路实施例七的结构示意图，与前述实施例的区别在于，第一开关和第二开关都为继电器。具体地，第一开关为第一继电器71，第一继电器71的第一端与高压直流电的负极连接，第一继电器71的第二端与功率电阻07的第一端连接，第一继电器71的控制管脚与控制驱动单元01连接。第二开关为第二继电器72，第二继电器72的第一端与高压直流电的负极连接，第二继电器72的第二端与功率电阻07的第二端连接，第二继电器72的控制管脚与控制驱动单元01连接。
本发明实施例提供的高压直流软启动电路应用范围广泛，例如可以应用在单板或电源模块等装置上，但并不以此为限。本发明实施例中，通过上述电路实现了高压直流供电装置的无电弧热插拔，且无需对连接器本身进行改进，可以使连接器的体积较小，满足在空间条件限制情况下的需求。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种高压直流软启动电路，其特征在于，包括：
控制驱动单元、第一开关、第二开关、负载和连接器第一部分，所述第一开关的第一端与高压直流电的负极连接，所述第二开关的第一端与高压直流电的负极连接，所述控制驱动单元分别与所述第一开关、所述第二开关以及所述负载连接，其中：
所述连接器第一部分与所述控制驱动单元连接，在上电时所述连接器第一部分与连接器第二部分连通，触发所述控制驱动单元驱动所述第一开关开启；
所述控制驱动单元在驱动所述第一开关开启后延时预设时间，驱动所述第二开关开启，并在所述第二开关开启后驱动所述负载启动。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：功率电阻和负载电容，其中：
所述第一开关的第二端与所述功率电阻的第一端连接，所述第二开关的第二端与所述功率电阻的第二端连接；
所述功率电阻的第二端与所述负载电容的第一端连接，所述负载电容的第二端与所述高压直流电的正极连接；
所述负载电容的第一端与所述负载的第一端连接，所述负载电容的第二端与所述负载的第二端连接。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一开关为第一MOS管，所述第一MOS管的源极与所述高压直流电的负极连接，所述第一MOS管的门极与所述控制驱动单元连接，所述第一MOS管的漏极与所述功率电阻的第一端连接；
所述第二开关为第二MOS管，所述第二MOS管的源极与所述高压直流电的负极连接，所述第二MOS管的门极与所述控制驱动单元连接，所述第二MOS管的漏极与所述功率电阻的第二端连接。
4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一开关为MOS管，所述MOS管的源极与所述高压直流电的负极连接，所述MOS管的门极与所述控制驱动单元连接，所述MOS管的漏极与所述功率电阻的第一端连接；
所述第二开关为继电器，所述继电器的第一端与所述高压直流电的负极连接，所述继电器的第二端与所述功率电阻的第二端连接，所述继电器的控制管脚与所述控制驱动单元连接。
5.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一开关为第一继电器，所述第一继电器的第一端与所述高压直流电的负极连接，所述第一继电器的第二端与所述功率电阻的第一端连接，所述第一继电器的控制管脚与所述控制驱动单元连接；
所述第二开关为第二继电器，所述第二继电器的第一端与所述高压直流电的负极连接，所述第二继电器的第二端与所述功率电阻的第二端连接，所述第二继电器的控制管脚与所述控制驱动单元连接。
6.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述连接器第一部分包括一根短针和两根长针，其中：
所述短针与所述控制驱动单元连接，其中一根所述长针与所述连接器第二部分的正极管脚连接，另一根长针与所述连接器第二部分的第一负极管脚连接；
所述短针，用于在上电时与所述连接器第二部分的第二负极管脚接触连接后，使所述连接器产生连接信号发送给所述控制驱动单元。
7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制驱动单元分别与所述高压直流电的正极和负极连接。
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