CN116111822A - 一种开关的冲击电流抑制电路 - Google Patents

Abstract

一种开关的冲击电流抑制电路，涉及电子线路技术领域。开关的冲击电流抑制电路包括开关电源、限流模块和短路模块。开关电源包括电源模块和变压器T1，电源模块的输入端连接开关电源的输入端，电源模块的输出端连接开关电源的输出端；变压器T1的第一输入端连接电源模块的输入端，变压器T1的第二输入端连接电源模块的输出端；变压器T1的第一输出端连接开关电源的电压输出端；限流模块用于在开关电源启动时，抑制冲击电流；当开关电源工作时，短路模块的第一控制端接收开关电源的电压输出端输出的电压，第二控制端接收变压器T1的第二输出端输出的电压，以维持冲击电流抑制电路正常工作。

Description

一种开关的冲击电流抑制电路

技术领域

本发明涉及电子线路技术领域，具体涉及一种开关的冲击电流抑制电路。

背景技术

冲击电流是指开关电源在接通的瞬间流入开关电源的峰值电流。在开关电源启动期间，因对大容量电容器充电会产生一个大电流，这个大电流比***正常电流大几倍甚至几十倍(即浪涌电流)。而这可能会使供电交流线路的电压降落，从而影响连接在同一供电交流线路上的所有设备的运行，有时还会烧断保险丝和整流二极管等元件，因此，必须对其加以限制。

在开关电源的设计中，冲击电流是一项必须要考虑的因素，需要限制冲击电流的最大值，以免造成线路损坏，或是影响其他电器设备的正常工作。现有多采用以下几种方式来抑制冲击电流：

1、采用输入线路串联热敏电阻，热敏电阻在常温25℃时，会保持一定的电阻值，在开关电源启动时能够抑制冲击电流，当开关电源正常工作后，温度上升，热敏电阻的阻值下降，可以维持开关电源正常工作时的电流，且减小了线路损耗。但是，当开关电源在热机状态下时，热敏电阻近似处于短路状态，此时开关电源启动时，热敏电阻就会失去抑制冲击电流的作用。

2、采用可控硅或者MOS管并联功率电阻，在开关电源开机时，可控硅或者MOS管未导通前，经过功率电阻减小冲击电流；当可控硅或者MOS管正常工作后，短路掉功率电阻。但是，当采用可控硅时，由于可控硅导通时需要保持最小电流，从而会导致功耗增加，效率降低；当采用MOS管时，由于MOS管本身存在体二极管，用于交流电路时不能完全断开线路，从而只能用在直流线路。

3、采用继电器并联功率电阻的方式，在开关电源开机时，通过功率电阻降低冲击电流；当继电器正常工作时，短路掉功率电阻。但是，由于继电器工作时，其电磁绕组需要消耗一定的功耗，待机功耗比较大，且在开关电源快速开关时，开关电源的输出电压不能随着交流电的关断而迅速掉电，继电器因不能随时复位而失去作用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：开关电源在启动时，因此冲击电流的存在容易导致线路损坏。

根据第一方面，一种实施例中提供一种开关的冲击电流抑制电路，包括：开关电源，所述开关电源包括输入端、输出端和电压输出端；所述输入端连接火线，所述输出端连接零线；当开关电源启动时，输入端与输出端连接；当开关电源工作时，输入端与电压输出端连接；所述开关电源包括电源模块和变压器T1，所述电源模块的输入端连接开关电源的输入端，所述电源模块的输出端连接开关电源的输出端；所述变压器T1的输入端包括第一输入端和第二输入端，所述变压器T1的第一输入端连接所述电源模块的输入端，所述变压器T1的第二输入端连接所述电源模块的输出端；所述变压器T1的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述变压器T1的第一输出端连接所述开关电源的电压输出端；

限流模块，所述限流模块用于在开关电源启动时，抑制冲击电流；限流模块的第一端用于连接零线，限流模块的第二端用于连接所述冲击电流抑制电路的负载；

短路模块，所述短路模块的第一端连接限流模块的第一端，所述短路模块的第二端连接限流模块的第二端，所述短路模块的第一控制端连接所述开关电源的电压输出端，所述短路模块的第二控制端连接所述变压器T1的第二输出端；当开关电源工作时，短路模块的第一控制端接收所述开关电源的电压输出端输出的电压，第二控制端接收所述变压器T1的第二输出端输出的电压，以维持冲击电流抑制电路正常工作。

一种实施例中，所述短路模块包括晶体管Q1和晶体管Q2，所述晶体管Q1的第一端作为所述短路模块的第一端，所述晶体管Q1的第二端与晶体管Q2的第一端连接后作为所述短路模块的第二控制端，所述晶体管Q2的第二端作为所述短路模块的第二端；所述晶体管Q1和晶体管Q2的控制端连接后作为所述短路模块的第一控制端。

一种实施例中，所述限流模块包括限流电阻R1，所述限流电阻R1的第一端作为所述限流模块的第一端，所述限流电阻R1的第二端作为所述限流模块的第二端。

一种实施例中，所述开关电源还包括整流模块；所述整流模块的第一端连接所述变压器T1的第一输出端，所述整流模块的第二端连接所述开关电源的电压输出端；所述整流模块用于对变压器T1的输出端输出的电压进行整流。

一种实施例中，所述整流模块包括整流二极管D1，所述整流二极管D1的输入端作为所述整流模块的第一端，所述整流二极管D1的输出端作为所述整流模块的第二端。

一种实施例中，所述开关电源还包括滤波模块，所述滤波模块用于对整流后的变压器T1的第一输出端和第二输出端输出的电压进行滤波；所述滤波模块的第一端连接所述变压器T1的第一输出端，所述滤波模块的第二端连接所述变压器T1的第二输出端。

一种实施例中，所述滤波模块包括滤波电容C1，所述滤波电容C1的第一端作为所述滤波模块的第一端，所述滤波电容C1的第二端作为所述滤波模块的第二端。

一种实施例中，所述冲击电流抑制电路还包括降压模块，所述降压模块用于降低开关电源的电压输出端输入到短路模块的第一控制端的电压；所述降压模块的第一端连接所述开关电源的电压输出端，所述降压模块的第二端连接所述短路模块的第二控制端。

一种实施例中，所述降压模块包括降压电阻R2，所述降压电阻R2的第一端作为所述降压模块的第一端，所述降压电阻R2的第二端作为所述降压模块的第二端。

一种实施例中，所述晶体管Q1和晶体管Q2均为双极性晶体管或场效应晶体管。

根据上述实施例的一种开关的冲击电流抑制电路，其中，冲击电流抑制电路包括开关电源、限流模块和短路模块。在开关电源启动时，通过限流模块抑制冲击电流；在开关电源工作时，通过短路模块短路掉限流模块，以维持冲击电流抑制电路正常工作。开关电源中包括电源模块和变压器T1，通过变压器T1进行变压的同时，还利用变压器T1实现开关电源接入的电压与短路模块接入的电压的隔离，从而保证整个冲击电流抑制电路的运行安全。同时，短路模块接入开关电源的电压输出端，在开关电源工作时，就能够正常输出电压，那么短路模块就能在开关电源能够正常输出电压的时候，导通短路模块，从而减小了冲击电流抑制电路中限流模块的功耗。

附图说明

图1为一种实施例的开关的冲击电流抑制电路的结构示意图一；

图2为一种实施例的开关电源的结构示意图一；

图3为一种实施例的开关的冲击电流抑制电路的电路连接图；

图4为一种实施例的开关电源的结构示意图二；

图5为一种实施例的开关的冲击电流抑制电路的结构示意图二；

图6为一种实施例的带有负载的开关的冲击电流抑制电路的电路连接图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

请参考图1，本申请提供一种开关的冲击电流抑制电路，包括开关电源100、限流模块200和短路模块300。

一些实施例中，开关电源100包括输入端、输出端和电压输出端，开关电源100的输入端连接火线，开关电源100的输出端连接零线。开关电源100在启动时，此时接入开关电源100的零线和火线所输出的电压会先对开关电源100内部的滤波储能电容进行充电，对滤波储能电容充电的电流很大，从而导致了开关电源100此时的负载很重，因此此时开关电源100的电压输出端所输出的电压很小，几乎可以忽略不计，因此此时开关电源的输入端与输出端连接。在经过几十毫秒后，开关电源100的电压输出端能够正常输出电压，此时开关电源100正常工作，输入端与电压输出端连接。

请参考图2，一些实施例中，开关电源100包括电源模块110和变压器T1120。请参考图3，电源模块110的输入端连接开关电源100的输入端，电源模块110的输出端连接开关电源100的输出端。变压器T1120的输入端包括第一输入端(即图3中标号为1的接线端口)和第二输入端(即图3中标号为2的接线端口)，变压器T1120的第一输入端连接电源模块110的输入端，变压器T1120的第二输入端连接电源模块110的输出端。变压器T1120的输出端包括第一输出端(即图3中标号为3的接线端口)和第二输出端(即图3中标号为4的接线端口)，变压器T1120的第一输出端连接开关电源100的电压输出端。

当开关电源100启动时，电流经过火线流入开关电源100的输入端，再经过开关电源100的输出端流入到零线，由于开关的冲击电流抑制电路所采用的的电流为交流电，因此电流同样可以经过零线流入开关电源100的输出端，再经过开关电源100的输入端流入到火线。当开关电源100工作时，电源模块110能够正常放电，从而变压器T1120能够正常工作，此时开关电源100的电压输出端就能正常输出电压。

一些实施例中，限流模块200用于在开关电源100启动时，抑制开关电源100的冲击电流。限流模块200的第一端连接零线，限流模块的第二端用于连接冲击电流抑制电路的负载。

一些实施例中，请参考图3，限流模块200包括限流电阻R1，限流电阻R1的第一端作为限流模块200的第一端，限流电阻R1的第二端作为限流模块200的第二端。当开关电源100启动时，由于滤波储能电容的初始电压为零，在滤波储能电容充电的瞬间会形成很大的浪涌电流(也即冲击电流)，因此在开关电源100启动时，为防止冲击电流对冲击电流抑制电路的影响，通过限流电阻R1对冲击电流进行抑制。

一些实施例中，短路模块300的第一端连接限流模块200的第一端，短路模块300的第二端连接限流模块200的第二端，短路模块300的第一控制端连接开关电源100的电压输出端，短路模块300的第二控制端连接变压器T1120的第二输出端。当开关电源100工作时，变压器T1120的第一输出端和第二输出端能够正常输出电压，因此短路模块300的第一控制端接收开关电源100的电压输出端输出的电压，短路模块300的第二控制端接收变压器T1120的第二输出端输出的电压，从而短路模块300工作，短路掉限流电阻R1，以维持冲击电流抑制电路正常工作。

一些实施例中，请参考图3，短路模块300包括晶体管Q1和晶体管Q2，晶体管Q1的第一端作为短路模块300的第一端，晶体管Q1的第二端与晶体管Q2的第一端连接后作为短路模块300的第二控制端，晶体管Q2的第二端作为短路模块300的第二端，晶体管Q1和晶体管Q2的控制端连接后作为短路模块300的第一控制端。

需要说明的是，本申请中的晶体管可以是任何结构的晶体管，比如双极型晶体管(BJT)或者场效应晶体管(FET)。当晶体管为双极型晶体管时，其控制极是指双极型晶体管的栅极，第一端可以为双极型晶体管的集电极或发射极，对应的第二端可以为双极型晶体管的发射极或集电极，在实际应用过程中，“发射极”和“集电极”可以依据信号流向而互换；当晶体管为场效应晶体管时，其控制端是指场效应晶体管的栅极，第一端可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二端可以为场效应晶体管的源极或漏极，在实际应用过程中，“源极”和“漏极”可以依据信号流向而互换。

以晶体管Q1和晶体管Q2为两个源极相连的场效应晶体管为例，当开关电源100工作时，变压器T1120的输出端正常输出电压，同时开关电源100的电压输出端也会正常输出电压。当变压器T1120输出的电压通过短路模块300的第二控制端施加在晶体管Q1和晶体管Q2的源极，并且，当开关电源100的电压输出端输出的电压通过短路模块300的第一控制端施加在晶体管Q1和晶体管Q2的漏极，晶体管Q1和晶体管Q2就会导通，从而便短路掉了限流电阻R1，此时冲击电流抑制电路的负载就会恢复到电路原本的负载，那么此时流经冲击电流抑制电路的电流也为正常大小，从而便可以维持冲击电流抑制电路的正常工作。

请参考图4，一些实施例中，开关电源100还包括整流模块130和滤波模块140。

一些实施例中，整流模块130用于对变压器T1120的输出端输出的电压进行整流，整流模块130的第一端连接变压器T1的第一输出端，整流模块500的第二端连接开关电源的电压输出端。

一些实施例中，请参考图3，整流模块130包括整流二极管D1，整流二极管D1的输入端作为整流模块130的第一端，整流二极管D1的输出端作为整流模块130的第二端。当变压器T1120的第一输出端输出电压后，经过整流二极管D1对其进行整流。

一些实施例中，滤波模块140用于对整流后的变压器T1120的输出端输出的电压进行滤波。滤波模块140的第一端连接变压器T1120的第一输出端，滤波模块140的第二端连接变压器T1120的第二输出端。

一些实施例中，请参考图3，滤波模块140包括滤波电容C1，滤波电容C1的第一端作为滤波模块140的第一端，滤波电容C1的第二端作为滤波模块140的第二端。

请参考图5，一些实施例中，开关的冲击电流抑制电路还包括降压模块400。

一些实施例中，降压模块400用于降低开关电源100的电压输出端输入到短路模块300的第一控制端的电压。降压模块400的第一端连接开关电源100的电压输出端，降压模块400的第二端连接短路模块300的第二控制端。

一些实施例中，请参考图3，降压模块400包括降压电阻R2，降压电阻R2的第一端作为降压模块400的第一端，降压电阻R2的第二端作为降压模块400的第二端。

请参考图6，当开关的冲击电流抑制电路接入开关电源100所对应的负载时，负载的正极连接火线，负载的负极连接限流电阻R1的第二端，也即晶体管Q2的第二端。在开关电源100启动时，开关电源100处电流的流经通道为：电流经过火线进入开关电源100内的电源模块110的输入端，再经过开关电源100内的电源模块110的输出端流入到零线。此时开关电源100会产生冲击电流，因此负载处的电流的流经通道为：电流经过火线进入负载正极，再经过负载负极流入到限流电阻R1，限流电阻R1抵消掉冲击电流后，再流入零线。由于冲击电流抑制电路所接入的电流为交流电，因此交流电的另外半个周期电流流经方向与上述流经通道的通道相同，方向相反。

当开关电源100工作时，此时不存在冲击电流，开关电源100处的电流流经通道与开关电源100启动时的流经通道相同。负载处的电流的流经通道为：电流经过火线进入负载正极，再经过负载负极流入到短路模块300，短路模块300内的晶体管Q1和晶体管Q2导通，电流经过晶体管Q1和晶体管Q2流入零线。由于冲击电流抑制电路所接入的电流为交流电，因此交流电的另外半个周期电流流经方向与上述流经通道的通道相同，方向相反。本申请中采用两个晶体管串联的方式，其晶体管的体内二极管正极串联，能够在交流电的正半周期流经短路模块300时，晶体管Q1和晶体管Q2不会导通；同样，在交流电的负半周期流经短路模块300时，晶体管Q1和晶体管Q2也不会导通。进而使得本申请的开关的冲击电流抑制电路能够安全运用在交流线路中。并且，采用晶体管的器件相对于继电器来说，成本更低。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种开关的冲击电流抑制电路,其特征在于，包括：

开关电源，所述开关电源包括输入端、输出端和电压输出端；所述输入端连接火线，所述输出端连接零线；当开关电源启动时，输入端与输出端连接；当开关电源工作时，输入端与电压输出端连接；所述开关电源包括电源模块和变压器T1，所述电源模块的输入端连接开关电源的输入端，所述电源模块的输出端连接开关电源的输出端；所述变压器T1的输入端包括第一输入端和第二输入端，所述变压器T1的第一输入端连接所述电源模块的输入端，所述变压器T1的第二输入端连接所述电源模块的输出端；所述变压器T1的输出端包括第一输出端和第二输出端，所述变压器T1的第一输出端连接所述开关电源的电压输出端；

限流模块，所述限流模块用于在开关电源启动时，抑制冲击电流；限流模块的第一端连接零线，限流模块的第二端用于连接所述冲击电流抑制电路的负载；

短路模块，所述短路模块的第一端连接限流模块的第一端，所述短路模块的第二端连接限流模块的第二端，所述短路模块的第一控制端连接所述开关电源的电压输出端，所述短路模块的第二控制端连接所述变压器T1的第二输出端；当开关电源工作时，短路模块的第一控制端接收所述开关电源的电压输出端输出的电压，第二控制端接收所述变压器T1的第二输出端输出的电压，以维持冲击电流抑制电路正常工作。

2.如权利要求1所述的开关的冲击电流抑制电路，其特征在于，所述短路模块包括晶体管Q1和晶体管Q2，所述晶体管Q1的第一端作为所述短路模块的第一端，所述晶体管Q1的第二端与晶体管Q2的第一端连接后作为所述短路模块的第二控制端，所述晶体管Q2的第二端作为所述短路模块的第二端；所述晶体管Q1和晶体管Q2的控制端连接后作为所述短路模块的第一控制端。

3.如权利要求1所述的开关的冲击电流抑制电路，其特征在于，所述限流模块包括限流电阻R1，所述限流电阻R1的第一端作为所述限流模块的第一端，所述限流电阻R1的第二端作为所述限流模块的第二端。

4.如权利要求1所述的开关的冲击电流抑制电路，其特征在于，所述开关电源还包括整流模块；所述整流模块的第一端连接所述变压器T1的第一输出端，所述整流模块的第二端连接所述开关电源的电压输出端；所述整流模块用于对变压器T1的输出端输出的电压进行整流。

5.如权利要求4所述的开关的冲击电流抑制电路，其特征在于，所述整流模块包括整流二极管D1，所述整流二极管D1的输入端作为所述整流模块的第一端，所述整流二极管D1的输出端作为所述整流模块的第二端。

6.如权利要求4所述的开关的冲击电流抑制电路，其特征在于，所述开关电源还包括滤波模块，所述滤波模块用于对整流后的变压器T1的第一输出端和第二输出端输出的电压进行滤波；所述滤波模块的第一端连接所述变压器T1的第一输出端，所述滤波模块的第二端连接所述变压器T1的第二输出端。

7.如权利要求6所述的开关的冲击电流抑制电路，其特征在于，所述滤波模块包括滤波电容C1，所述滤波电容C1的第一端作为所述滤波模块的第一端，所述滤波电容C1的第二端作为所述滤波模块的第二端。

8.如权利要求1所述的开关的冲击电流抑制电路，其特征在于，所述冲击电流抑制电路还包括降压模块，所述降压模块用于降低开关电源的电压输出端输入到短路模块的第一控制端的电压；所述降压模块的第一端连接所述开关电源的电压输出端，所述降压模块的第二端连接所述短路模块的第二控制端。

9.如权利要求8所述的开关的冲击电流抑制电路，其特征在于，所述降压模块包括降压电阻R2，所述降压电阻R2的第一端作为所述降压模块的第一端，所述降压电阻R2的第二端作为所述降压模块的第二端。

10.如权利要求1所述的开关的冲击电流抑制电路，其特征在于，所述晶体管Q1和晶体管Q2均为双极性晶体管或场效应晶体管。

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