CN113629681A - 一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路，包括依次连接的MCU控制电路、浪涌抑制电路和激光器驱动电路，其中，浪涌抑制电路创新突出，浪涌抑制电路中具有多个独立设置并受MCU控制电路控制的限流通道，用于为超大储能电容充电，MCU控制电路是整个电路的核心，用于采集电压反馈电路反馈的电压信息并依据电压信息控制浪涌抑制电路动作，以减小浪涌抑制电流；超大储能电容在工作启动时通过本发明的电路极大程度减小对供电设备的峰值功率要求，且在对电容充电时供电电流平稳，不会对其他模块电路造成瞬时干扰，另外该方法也在满足高频率驱动的情况下可减小其平均功耗。
Description
技术领域
本发明属于激光测照技术领域，具体涉及一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路。
背景技术
激光测照的激光器驱动工作原理是：测照使用的激光器在发光瞬间往往需要几百安的电流，一般电源或电池只能提供几安或者十几安的电流，因此完全依靠电源提供的瞬时功率驱动激光器是不可行的，现在比较成熟的技术是利用大容量电容进行储能，在发光瞬间利用大电容储存的能量进行放电驱动激光器，电源仅作为辅助提供电流，以此来减小对供电设备的要求。而在对大储能电容充电时，首次启动会产生巨大的浪涌电流，该电流会对供电设备及电源模块造成一定的干扰。
产生上述现象原因为：一般情况下电路启动之前，电容是未储能的，即正负极压差为零。在启动之后，初始正负极压差为充电电压，而电容的ESR比较小，此时会有巨大的浪涌电流，该浪涌电流可能会导致供电设备异常及供电***损坏，抑制启动电流时同时也要兼顾测照激光器在高频率工作下的稳定性。
发明内容
鉴于现有的驱动电路上电会产生较大的浪涌电流，一般非高功率的供电设备不能正常驱动，本发明的目的是提供一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路，包括MCU控制电路，还包括浪涌抑制电路、电压反馈电路、激光器驱动电路，所述MCU控制电路、浪涌抑制电路和激光器驱动电路依次连接，且激光器驱动电路的控制端还直接与MCU控制电路的输出端连接，浪涌抑制电路还通过电压反馈电路与MCU控制电路的输入端连接；
其中，电压反馈电路用于监测超大储能电容两端的电压，并将监测电压的大小作为电压信息反馈给MCU控制电路；
MCU控制电路用于采集电压反馈电路反馈的电压信息并依据电压信息控制浪涌抑制电路动作；
浪涌抑制电路中具有多个独立设置并受MCU控制电路控制的限流通道，用于为超大储能电容充电；
该MCU控制电路还用于控制激光器驱动电路的工作状态，当激光器驱动电路开始工作时，超大储能电容和激光器驱动电路共同驱动激光器工作。
进一步的，所述MCU最小***采用STM32系列单片机。
进一步的，所述MCU最小***的7脚为复位端口，MCU最小***的1脚为U1输出。
进一步的，所述MCU最小***的10脚直接连接至激光器驱动电路，11脚连接至电压反馈电路，12、13以及18脚分别连接至对应的限流通道。
进一步的，多个限流通道的限流阻值不同。
进一步的，每个限流通道均包括NPN型三极管、漏源极电阻、限流二极管以及限流电阻，其中，NPN型三极管的基极连接至MCU最小***，发射极接地，集电极分别连接至漏源极电阻的栅极和源极，且源极连接至供电电压，漏源极电阻的漏极依次经限流二极管和限流电阻后连接至超大储能电容的正极板，超大储能电容的正极板还连接至电压反馈电路，且限流二极管的正极与漏源极电阻的漏极相连。
进一步的，所述限流通道有3个，3个限流通道中的NPN型三极管的基极分别连接至MCU最小***的12、13以及18脚。
进一步的，所述电压反馈电路包括运放U2、电阻R13以及电阻R14，运放U2的1脚与4脚相连，且1脚还连接至MCU最小***的11脚，2脚接地，5脚接+3.3V供电电压，3脚经电阻R13后连接至超大储能电容的正极板，且3脚还经电阻R14后接地。
进一步的，所述激光器驱动电路包括驱动芯片U3、发光二极管LD1以及MOS管N1，驱动芯片U3的4脚和5脚接地，6脚接MCU最小***的10脚，1脚接驱动供电电压，2脚和3脚分别与一个电阻相连后共同连接至MOS管N1的栅极，MOS管N1的源极接地，漏极与发光二极管LD1的负极相连，发光二极管LD1的正极连接至超大储能电容的正极板。
进一步的，所述驱动供电电压为15V。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路，包括依次连接的MCU控制电路、浪涌抑制电路和激光器驱动电路，且激光器驱动电路的控制端还直接与MCU控制电路的输出端连接，浪涌抑制电路还通过电压反馈电路与MCU控制电路的输入端连接，其中，浪涌抑制电路创新突出，浪涌抑制电路中具有多个独立设置并受MCU控制电路控制的限流通道，用于为超大储能电容充电，MCU控制电路是整个电路的核心，用于采集电压反馈电路反馈的电压信息并依据电压信息控制浪涌抑制电路动作，以减小浪涌抑制电流；超大储能电容在工作启动时通过本发明的电路极大程度减小对供电设备的峰值功率要求，且在对电容充电时供电电流平稳，不会对其他模块电路造成瞬时干扰，另外该方法也在满足高频率驱动的情况下可减小其平均功耗。
附图说明
图1是本发明一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路的原理框图；
图2是MCU控制电路的电路图；
图3是浪涌抑制电路的电路图；
图4是电压反馈电路的电路图；
图5是激光器驱动电路的电路图。
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。
一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路，包括MCU控制电路，还包括浪涌抑制电路、电压反馈电路、激光器驱动电路，所述MCU控制电路、浪涌抑制电路和激光器驱动电路依次连接，且激光器驱动电路的控制端还直接与MCU控制电路的输出端连接，浪涌抑制电路还通过电压反馈电路与MCU控制电路的输入端连接；
其中，电压反馈电路用于监测超大储能电容两端的电压，并将监测电压的大小作为电压信息反馈给MCU控制电路；
MCU控制电路是整个电路的核心，用于采集电压反馈电路反馈的电压信息并依据电压信息控制浪涌抑制电路动作，以减小浪涌抑制电流；
浪涌抑制电路中具有多个独立设置并受MCU控制电路控制的限流通道，用于为超大储能电容充电；
激光器驱动电路给激光器提供大电流，驱动激光器出光。
该MCU控制电路还用于控制激光器驱动电路的工作状态，当激光器驱动电路开始工作时，超大储能电容和激光器驱动电路共同驱动激光器工作。
如图2所示，所述MCU最小***采用STM32系列单片机，具体型号为STM32F101CBT6。MCU最小***的7脚为复位端口，MCU最小***的1脚为U1输出。所述MCU最小***的10脚直接连接至激光器驱动电路，11脚连接至电压反馈电路，12、13以及18脚分别连接至对应的限流通道。
如图3所示，浪涌抑制电路中，所述限流通道有3个，3个限流通道中的NPN型三极管的基极分别连接至MCU最小***的12、13以及18脚。每个限流通道均包括NPN型三极管、漏源极电阻、限流二极管以及限流电阻，其中，NPN型三极管的基极连接至MCU最小***，发射极接地，集电极分别连接至漏源极电阻的栅极和源极，为了达到最佳的使用效果，栅极和源极之间串接有电阻R11，阻值为10K，且源极连接至供电电压VCC，漏源极电阻的漏极依次经限流二极管和限流电阻后连接至超大储能电容的正极板，超大储能电容的正极板还连接至电压反馈电路，且限流二极管的正极与漏源极电阻的漏极相连，本实施例中，漏源极电阻的型号为SI7119DN。
进一步的，多个限流通道的限流阻值不同，本实施例中，三个限流通道中的限流电阻分别为20R、10R和5R。
如图4所示，所述电压反馈电路包括运放U2、电阻R13以及电阻R14，运放U2的1脚与4脚相连，且1脚还连接至MCU最小***的11脚，2脚接地，5脚接+3.3V供电电压，3脚经电阻R13后连接至超大储能电容的正极板，且3脚还经电阻R14后接地。
如图5所示，所述激光器驱动电路包括驱动芯片U3、发光二极管LD1以及MOS管N1，驱动芯片U3的4脚和5脚接地，6脚接MCU最小***的10脚，1脚接驱动供电电压，2脚和3脚分别与一个电阻相连后共同连接至MOS管N1的栅极，MOS管N1的源极接地，漏极与发光二极管LD1的负极相连，发光二极管LD1的正极连接至超大储能电容的正极板。所述驱动供电电压为15V。
实施例1
本实施例对浪涌抑制电路的工作状态进行说明：激光器驱动电路上电工作时，超大储能电容先进行充电，在其他模块及充电的电源模块稳定之后再进行储能，充电初始的压差较大，可以只开启Q1所在的限流通道进行充电，当电压反馈电路监测到电容的电压达到一定值时，可以开启Q2所在的限流通道进行充电，依次达到其他设定值时开启Q3所在的限流通道进行充电。由于每个通道的限流电阻不同，可以依据设定的不同的值使供电设备的输入电流稳定在某一个范围内。另外若需要精确控制可以增加通道数量设置不同的限流电阻，且可选择多通道同时开启。实现超大储能电容充电时输入电流的平稳性，也能保证电源模块的稳定性。
本发明中的浪涌抑制电路创新突出，浪涌抑制电路中具有多个独立设置并受MCU控制电路控制的限流通道，用于为超大储能电容充电，MCU控制电路是整个电路的核心，用于采集电压反馈电路反馈的电压信息并依据电压信息控制浪涌抑制电路动作，以减小浪涌抑制电流；超大储能电容在工作启动时通过本发明的电路极大程度减小对供电设备的峰值功率要求，且在对电容充电时供电电流平稳，不会对其他模块电路造成瞬时干扰，另外该方法也在满足高频率驱动的情况下可减小其平均功耗。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路，包括MCU控制电路，其特征在于：还包括浪涌抑制电路、电压反馈电路、激光器驱动电路，所述MCU控制电路、浪涌抑制电路和激光器驱动电路依次连接，且激光器驱动电路的控制端还直接与MCU控制电路的输出端连接，浪涌抑制电路还通过电压反馈电路与MCU控制电路的输入端连接；
其中，电压反馈电路用于监测超大储能电容两端的电压，并将监测电压的大小作为电压信息反馈给MCU控制电路；
MCU控制电路用于采集电压反馈电路反馈的电压信息并依据电压信息控制浪涌抑制电路动作；
浪涌抑制电路中具有多个独立设置并受MCU控制电路控制的限流通道，用于为超大储能电容充电；
该MCU控制电路还用于控制激光器驱动电路的工作状态，当激光器驱动电路开始工作时，超大储能电容和激光器驱动电路共同驱动激光器工作。
2.根据权利要求1所述的一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路，其特征在于：所述MCU最小***采用STM32系列单片机。
3.根据权利要求2所述的一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路，其特征在于：所述MCU最小***的7脚为复位端口，MCU最小***的1脚为U1输出。
4.根据权利要求2所述的一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路，其特征在于：所述MCU最小***的10脚直接连接至激光器驱动电路，11脚连接至电压反馈电路，12、13以及18脚分别连接至对应的限流通道。
5.根据权利要求4所述的一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路，其特征在于：多个限流通道的限流阻值不同。
6.根据权利要求5所述的一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路，其特征在于：每个限流通道均包括NPN型三极管、漏源极电阻、限流二极管以及限流电阻，其中，NPN型三极管的基极连接至MCU最小***，发射极接地，集电极分别连接至漏源极电阻的栅极和源极，且源极连接至供电电压，漏源极电阻的漏极依次经限流二极管和限流电阻后连接至超大储能电容的正极板，超大储能电容的正极板还连接至电压反馈电路，且限流二极管的正极与漏源极电阻的漏极相连。
7.根据权利要求6所述的一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路，其特征在于：所述限流通道有3个，3个限流通道中的NPN型三极管的基极分别连接至MCU最小***的12、13以及18脚。
8.根据权利要求7所述的一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路，其特征在于：所述电压反馈电路包括运放U2、电阻R13以及电阻R14，运放U2的1脚与4脚相连，且1脚还连接至MCU最小***的11脚，2脚接地，5脚接+3.3V供电电压，3脚经电阻R13后连接至超大储能电容的正极板，且3脚还经电阻R14后接地。
9.根据权利要求4所述的一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路，其特征在于：所述激光器驱动电路包括驱动芯片U3、发光二极管LD1以及MOS管N1，驱动芯片U3的4脚和5脚接地，6脚接MCU最小***的10脚，1脚接驱动供电电压，2脚和3脚分别与一个电阻相连后共同连接至MOS管N1的栅极，MOS管N1的源极接地，漏极与发光二极管LD1的负极相连，发光二极管LD1的正极连接至超大储能电容的正极板。
10.根据权利要求9所述的一种适用于超大储能电容的抑制启动浪涌电流电路，其特征在于：所述驱动供电电压为15V。
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|---|---|---|---|---|
| CN114243665A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-25 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 基于反馈与前馈的电流检测型电流浪涌抑制电路 |
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2021
- 2021-08-24 CN CN202110976163.3A patent/CN113629681A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114243665A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-25 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 基于反馈与前馈的电流检测型电流浪涌抑制电路 |
| CN114243665B (zh) * | 2021-12-09 | 2023-05-09 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 基于反馈与前馈的电流检测型电流浪涌抑制电路 |
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