CN1581637A - 一种电容电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电容电路，包括充电回路、放电回路和自放电回路；所述充电回路包括串接于输入电源之间的限流充电电阻和抗跌落电容；所述放电回路包括一放电二极管，该放电二极管并联于所述限流充电电阻两端；所述自放电回路包括自放电控制电路和自放电电阻，所述自放电电阻与所述充电回路两端并联连接，所述自放电控制电路用以控制所述自放电电阻与抗跌落电容的连接通断，在输入电压正常时，使二者断开连接，在输入电压跌落与短时中断时，使二者保持连接。当整机电源输入口电压跌落时，本发明电路的抗跌落电容放电，能为整机提供短时负载功耗。

Description

一种电容电路

技术领域

本发明涉及电子或通信产品中的安全保障技术，尤指一种电容电路。

背景技术

由于某些电器产品整机本身不配置电源***或者后备电源，当输入电压跌落与短时中断时，整机不能正常带动负载工作。目前某些产品进行整机直流电源输入口电压跌落与短时中断测试时，无法满足该测试的要求，整机在输入电压短时跌落时不能满足整机正常工作的需要，因此为了满足整机输入口电压跌落与短时中断的测试要求需要在整机电源输入端增加抗跌落电容电路以满足整机跌落判据要求。

发明内容

为此，本发明提供一种抗直流输入电压跌落与短时中断电容电路，当整机电源输入口电压跌落与短时中断时，能为整机提供短时负载功耗。

本发明的抗直流输入电压跌落与短时中断电容电路，包括：充电回路、放电回路和自放电回路；所述充电回路包括串接于输入电源之间的限流充电电阻(R1)和抗跌落电容(C)；所述放电回路包括一放电二极管(D2)，该放电二极管(D2)并联于所述限流充电电阻(R1)两端，在输入电压跌落与短时中断时，抗跌落电容(C)通过放电二极管(D2)放电，为负载提供后继电力；所述自放电回路包括自放电控制电路和自放电电阻(R3)，所述自放电电阻(R3)与所述充电回路两端并联连接，所述自放电控制电路用以控制所述自放电电阻(R3)与抗跌落电容(C)的连接通断，在输入电压正常时，使二者断开连接，在输入电压跌落与短时中断时，使二者保持连接。

所述的抗直流输入电压跌落与短时中断电容电路，还包括：一防反接二极管(D1)串接于输入电源端与限流充电电阻(R1)之间，用以避免抗跌落电容对自放电控制电路的影响；一限流保护开关(K1)串接于限流充电电阻(R1)与抗跌落电容(C)之间，用以对充电回路进行保护。

所述自放电控制电路包括顺序串接于输入电源之间的防反接二极管(D3)、常闭控制继电器和分压电阻(R2)，通过继电器触点的断开与吸合来控制所述自放电电阻(R3)与抗跌落电容(C)的连接通断。

所述的控制继电器并联有一电容，用以避免继电器线圈产生电压波动。

所述的抗跌落电容的电容量C由下列公式求出：

$P*t=\frac{C*(U_0^2-U_1^2)}{2}$

式中P：负载功耗；t：电压跌落时间；C：抗跌落电容容量；U₀：跌落前负载工作电压；U₁：允许跌落负载最低工作电压；将负载功耗、电压跌落时间和跌落前后的电压值代入公式即可计算出抗跌落电容容量。

所述的限流充电电阻(R1)或自放电电阻(R3)由下列公式求出：

ψ＝R*C

式中：ψ：充电或者自放电时间；R：限流充电电阻或者自放电电阻值；C：抗跌落电容容量；根据抗跌落电容容量以及充电或者自放电时间要求，即可计算出限流充电电阻或者自放电电阻的阻值。

所述的抗跌落电容(C)为由复数个大电容并联而成。

所述的放电二极管(D2)为大功率二极管。

所述的大功率二极管为大功率肖特基二极管。

所述的限流充电电阻(R1)为功率电阻。

当整机电源输入口电压跌落与短时中断时，本发明电路的抗跌落电容放电，能为整机提供短时负载功耗。

附图说明

图1为本发明的抗直流输入电压跌落与短时中断电容电路图。

图2为本发明中常闭继电器连接示意图。

具体实施方式

本发明的电路图如图1所示。

电路设计原理为：整机上电时利用限流充电电阻为抗跌落电容充电，当电源输入口电压跌落与短时中断时，抗跌落电容通过放电二极管为整机提供短时负载功耗，同时当抗跌落电容没有连接负载时，提供自放电回路对抗跌落电容进行自放电，以满足***的安全规范要求。

实际电路中采用大容量电容为***提供短时负载功耗，如图1所示，通常该电容的容量按照设计需要常常由数个大容量电容并联构成，充电回路采用限流充电电阻R1和限流保护开关K1，放电回路采用放电二极管D2，自放电回路由自放电控制电路和自放电电阻R3组成，其中自放电控制电路由防反接二极管D3，常闭控制继电器以及分压电阻R2构成，同时为避免抗跌落电容对控制电路造成影响，需要在回路中增加一个***防反接二极管D1。

上述电路设计的关键点是在满足负载功耗要求的条件下进行抗跌落电容容量的合理选择以及在满足限流充电时间和自放电时间的前提下对限流充电电阻和自放电电阻进行合理的选择。

抗跌落电容容量的合理选择：

抗跌落电容容量，负载功耗需求以及跌落时间的对应关系如下式所示：

$P*t=\frac{C*(U_0^2-U_1^2)}{2}$

式中：

P：负载功耗

t：电压跌落时间

C：抗跌落电容容量

U₀：跌落前负载工作电压

U₁：允许跌落负载最低工作电压

将整机功耗，电压跌落时间和跌落前后的电压值代入，即可计算出抗跌落电容容量。

限流充电电阻和自放电电阻的合理选择：

抗跌落电容的充电和自放电过程为RC充放电过程，其充电和自放电时间同抗跌落电容容量的对应关系如下式所示：

                   ψ＝R*C

式中：

ψ：充电或者自放电时间

R：限流充电电阻或者自放电电阻

C：抗跌落电容容量

根据抗跌落电容容量以及充电或者自放电时间要求，即可计算出充电限流电阻或者自放电电阻的阻值。

上述电路的具体工作过程如下：

充电过程：当***电源上电时，自放电控制电路中的常闭继电器触点断开，直流电源通过***防反接二极管D1，通过限流电阻R1对抗跌落电容充电。由于抗跌落电容容量比较大，当***上电时，整机上电冲击电流很大，这样大的冲击电流有可能对外部电源***造成影响，为了起到限流充电的目的，在电容充电回路中增加限流充电电阻，以有效的控制上电冲击电流的大小，同时在充电回路中增加空气开关K1对限流充电回路进行保护。

放电过程：当整机电源输入跌落与短时中断时，自放电控制电路中的常闭继电器闭合，自放电电阻同整机负载构成并联结构，抗跌落电容放电为整机提供短时负载功耗，由于整机功耗较大，如果仍旧通过充电回路对整机提供短时负载功耗，由于限流充电电阻的存在，抗跌落电容放电电流可能无法满足整机需要，在限流充电电阻的两端并联一个放电二极管D2，抗跌落电容通过放电二极管D2为整机提供电源，按照整机负载电流的大小合理的选择放电二极管的额定电流，即可满足整机负载需要。

自放电过程：当抗跌落电容充电完成后，如果此时抗跌落电容没有连接负载，抗跌落电容的电量因无法得到释放，存在安全规范问题，因此电路中设计有自放电回路，整机电源输入跌落与短时中断时，自放电控制电路继电器触点吸合，抗跌落电容通过放电二极管D2利用自放电电阻R3进行自放电，从而满足安全规范要求。电路中分压电阻R2的主要目的是为继电器的线圈分压，避免继电器的线圈过流导致烧毁。继电器线圈端并联电容C1的目的是避免继电器线圈端产生电压波动。

本发明电路中的继电器如图2所示，为常闭继电器，当线圈端没有电流流过时，继电器一直为闭合的，从而保证抗跌落电容同自放电电阻构成通路，保证抗跌落电容放电；当线圈端有电流流过时(整机上电以后)，继电器的触点断开，从而保证抗跌落电容同自放电电阻回路脱离，保证抗跌落电容保持一定的能量为整机提供短时负载，当***电源输入跌落时，由于继电器线圈端的电流消失，继电器又恢复到闭合状态。实际上，在输入电源跌落时自放电电阻和负载是并联的结构，抗跌落电容同时为自放电电阻和负载供电，但是由于自放电电阻的功耗较小，多数电流通过负载泄放而不是通过自放电电阻泄放，只有抗跌落电容不连接负载时抗跌落电容才仅通过自放电电阻放电，以满足安全规范要求。

Claims (10)

1、一种电容电路，其特征在于包括：

充电回路、放电回路和自放电回路；

所述充电回路包括串接于输入电源之间的限流充电电阻(R1)和抗跌落电容(C)；

所述放电回路包括一放电二极管(D2)，该放电二极管(D2)并联于所述限流充电电阻(R1)两端，在输入电压跌落与短时中断时，抗跌落电容(C)通过放电二极管(D2)放电，为负载提供后继电力；

所述自放电回路包括自放电控制电路和自放电电阻(R3)，所述自放电电阻(R3)与所述充电回路两端并联连接，所述自放电控制电路用以控制所述自放电电阻(R3)与抗跌落电容(C)的连接通断，在输入电压正常时，使二者断开连接，在输入电压跌落与短时中断时，使二者保持连接。

2、如权利要求1所述的电容电路，其特征在于还包括：一防反接二极管(D1)串接于输入电源端与限流充电电阻(R1)之间，用以避免抗跌落电容对自放电控制电路的影响；一限流保护开关(K1)串接于限流充电电阻(R1)与抗跌落电容(C)之间，用以对充电回路进行保护。

3、如权利要求2所述的电容电路，其特征在于：所述自放电控制电路包括顺序串接于输入电源之间的防反接二极管(D3)、常闭控制继电器和分压电阻(R2)，通过继电器触点的断开与吸合来控制所述自放电电阻(R3)与抗跌落电容(C)的连接通断。

4、如权利要求3所述的电容电路，其特征在于：所述的控制继电器并联有一电容，用以避免继电器线圈产生电压波动。

5、如权利要求1、2、3或4所述的电容电路，其特征在于：所述的抗跌落电容的电容量C由下列公式求出：

$P*t=\frac{C*(U_0^2-U_1^2)}{2}$

式中P：负载功耗；t：电压跌落时间；C：抗跌落电容容量；U₀：跌落前负载工作电压；U₁：允许跌落负载最低工作电压；将负载功耗、电压跌落时间和跌落前后的电压值代入公式即可计算出抗跌落电容容量。

6、如权利要求1、2、3或4所述的电容电路，其特征在于：所述的限流充电电阻(R1)或自放电电阻(R3)由下列公式求出：

    ψ＝R*C

式中：ψ：充电或者自放电时间；R：限流充电电阻或者自放电电阻值；C：抗跌落电容容量；根据抗跌落电容容量以及充电或者自放电时间要求，即可计算出限流充电电阻或者自放电电阻的阻值。

7、如权利要求1、2、3或4所述的电容电路，其特征在于：所述的抗跌落电容(C)为由复数个大电容并联而成。

8、如权利要求1、2、3或4所述的电容电路，其特征在于：所述的放电二极管(D2)为大功率二极管。

9、如权利要求8所述的电容电路，其特征在于：所述的大功率二极管为大功率肖特基二极管。

10、如权利要求1、2、3或4所述的电容电路，其特征在于：所述的限流充电电阻(R1)为功率电阻。

Images