CN205490113U - 一种新型的上电浪涌电流抑制电路 - Google Patents

Abstract

一种新型的上电浪涌电流抑制电路，其包括供电电路、浪涌电流抑制电阻端电压取样及比较电路、泄放电阻、MOS管、浪涌电流抑制电阻和可选小容量高频滤波电容；供电电路包括整流二极管、储能滤波电容和降压限压电路；浪涌电流抑制电阻端电压取样及比较电路包括第一端电压取样电阻、第二端电压取样电阻、基准电压源和比较器；MOS管的漏极接DC‑DC变换器，源极接整流桥的负端，栅极接供电电路的输出端，供电电路的输入端接交流电N或L端；浪涌电流限制电阻并接在MOS管的漏极和源极；泄放电阻并接在MOS管的栅极和源极；可选小容量高频滤波电容接在整流桥的正端和负端之间。本申请更好地抑制了上电浪涌电流，MOS管驱动电路功耗低，启动速度快，允许再上电时间短。

Description

一种新型的上电浪涌电流抑制电路

技术领域

本申请涉及AC-DC开关电源，具体涉及一种新型的上电浪涌电流抑制电路，普遍适用于反激、正激或APFC等多种拓扑结构的AC-DC变换器中。

背景技术

在AC-DC驱动电路中，交流电经整流后多直接或间接采用大电容滤波。上电瞬间滤波电容端电压从零上升，如果开机时刚好处于正弦交流电的最大值附近，则上电瞬间就会出现高达上百安培的瞬态大电流，对电网以及串联在AC-DC变换器输入通道中的器件，如保险管、工频整流二极管以及滤波电容等造成了严重的大电流冲击。而瞬态浪涌电流的大小和持续时间的长短由滤波电容容量、交流输入回路等效串联电阻、输入电压瞬时值等因素确定。

为抑制开关电源上电浪涌电流，现有技术采用了在AC-DC变换器的工频整流电路前或后串联NTC热敏电阻、交流电过零触发器或者串联并接后的功率电阻与继电器等方式。尽管这些措施能将上电浪涌电流控制在一定范围内，但都存一定的缺陷。例如，串联NTC热敏电阻方式成本最低，但在正常工作期间AC输入电流总是流经热敏电阻，致使NTC电阻消耗功率大，长期处于高温、大电流状态，更为严重的是，断电后必须等待NTC电阻冷却到常温状态后才能再上电，否则热敏电阻会失去抑制浪涌电流作用，降低了AC-DC变换器的可靠性；交流电过零触发方式需用可控硅整流器件，且还需增加辅助电源、交流过零检测电路，成本高，电路复杂；功率电阻与电磁继电器并联方式虽能较好地解决了开机浪涌电流大小与变换器正常工作期间限流电阻功耗的矛盾，但继电器吸合电流大，机械触点可靠性差，体积大。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本申请提供一种新型的上电浪涌电流抑制电路， 可更好地抑制AC-DC开关电源的上电浪涌电流。

一种新型的上电浪涌电流抑制电路，其包括供电电路、浪涌电流抑制电阻端电压取样及比较电路、泄放电阻、低导通电阻N沟功率MOS管、浪涌电流抑制电阻和可选小容量高频滤波电容；供电电路包括整流二极管、储能滤波电容和降压限压电路；浪涌电流抑制电阻端电压取样及比较电路包括第一端电压取样电阻、第二端电压取样电阻、基准电压源和比较器；低导通电阻N沟功率MOS管的漏极接DC-DC变换器或DC-DC变换器初级侧公共电位参考点，源极接整流桥的负端，栅极接降压限压电路的输出端；DC-DC变换器的两端之间还接有输入滤波电容；浪涌电流限制电阻的两端分别接低导通电阻N沟功率MOS管的漏极和源极；泄放电阻的两端分别接低导通电阻N沟功率MOS管的栅极和源极；第一端电压取样电阻的一端接低导通电阻N沟功率MOS管的漏极，另一端接比较器的反相输入端；第二端电压取样电阻的一端接低导通电阻N沟功率MOS管的源极，另一端接比较器的反相输入端；基准电压源的负极接低导通电阻N沟功率MOS的源极，正极接比较器的同相输入端；比较器的输出端接低导通电阻N沟功率MOS管的栅极;整流二极管的正极接交流输入线的L端或交流输入线的N端；整流二极管的负极接降压限压电路的输入端；储能滤波电容的一端接低导通电阻N沟功率MOS管的源极，另一端接在整流二极管和降压限压电路之间或者接在降压限压电路和低导通电阻N沟功率MOS管之间；可选小容量高频滤波电容的两端分别接整流桥的正端和负端。

优选的，整流二极管设有两个，两个整流二极管的正极分别接交流输入线的N端和L端；储能滤波电容的一端接低导通电阻N沟功率MOS管的源极，另一端接在整流二极管和降压限压电路之间。

优选的，上电浪涌电流抑制电路应用于Boost拓扑结构的APFC变换器；整流二极管的正极接交流输入线L端、N端或整流桥的正端，储能滤波电容的一端接低导通电阻N沟功率MOS管的源极，另一端接在整流二极管和降压限压电路之间。

优选的，降压限压电路可以是无源电路，也可以是有源电路。

优选的，降压限压电路、第一端电压取样电阻、第二端电压取样电阻、参考电压源、比较器和低导通电阻N沟功率MOS管可以是相互独立的元器件，也可以是部分或整体集成在一起的部件。

优选的，浪涌电流限制电阻为无感通用功率电阻或者NTC热敏电阻。

本申请具有以下优点：

(1) 抑制了上电浪涌电流，且与负载功率无关；MOS管驱动电路功耗低，启动速度快。

(2) 断电后允许再上电时间短，由于储能滤波电容容量小，存储能量有限，只要泄放电阻R3大小适中，即可保证断电后100ms内MOS管进入截止状态。

(3) 适应性强，可用于各种形式的AC-DC变换器中。

(4) 电路简洁，元件数目少，可靠性高，无须调试。

附图说明

图1为实施例1的电路图；

图2为实施例2的电路图；

图3为实施例3的电路图。

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。

上电瞬间，储能滤波电容C2的端电压为零，保证了上电瞬间低导通电阻N沟功率MOS管14处于截止状态。设定输入电压、输入滤波电容4的端电压、浪涌电流抑制电阻15的端电压、接在比较器CP同相输入端参考电压分别为、、、，则上电瞬间，由于输入滤波电容4未充电或残留电荷小，其端电压很小，则

比较器CP输出低电平，强迫低导通电阻N沟功率MOS管14处于截止状态。输入电压通过浪涌电流抑制电阻15对输入滤波电容4充电，则上电瞬间最大充电电流

其中是基准电压源的基准电压；而等效串联电阻是AC输入回路保险管内阻、AC共模滤波电感绕线电阻、整流二极管内阻和布线寄生电阻的总和，一般小于1Ω。

当输入滤波电容4端电压升高到预设值或整流桥2端电压下降到某一预设值后，限流电阻R端电压满足

则比较器CP输出高电平，低导通电阻N沟功率MOS管14管导通，浪涌电流抑制电阻15被旁路。因此，通过调节浪涌电流抑制电阻15两端的端电压取样电阻R1/R2的比值，使与相差不大时，触发低导通电阻N沟功率MOS管14管导通，就可以限制上电瞬间浪涌电流的大小。

在上电过程中，即使供电电路11的储能电容C2端电压上升速率较慢，也不影响浪涌电流的抑制效果。

低导通电阻N沟功率MOS管14管导通后，浪涌电流抑制电阻15被旁路，由于N沟功率MOS管14管导通电阻小，因此在正常工作状态下，功率MOS管功耗不高。

断电后，交流输入电压消失，不再有电流流经整流二极管，储能滤波电容C2放电，只要电路参数选择得当，就能保证断电后N沟功率MOS管14管迅速进入截止状态，因此再上电时间短。

实施例1：

一种新型的上电浪涌电流抑制电路，如图1所示，其包括供电电路11、浪涌电流抑制电阻端电压取样及比较电路12、泄放电阻13、低导通电阻N沟功率MOS管14、浪涌电流抑制电阻15和可选小容量高频滤波电容16，其中，浪涌电流限制电阻15可选用无感通用功率电阻或者NTC热敏电阻。图1中，交流输入线的L端和N端接整流桥2，还包括DC-DC变换器3，上电浪涌电流抑制电路就连接在整流桥2和DC-DC变换器3之间。

供电电路11包括整流二极管D1、储能滤波电容C2和降压限压电路，降压限压电路可以是无源电路，也可以是有源电路；浪涌电流抑制电阻端电压取样及比较电路12包括第一端电压取样电阻R1、第二端电压取样电阻R2、基准电压源Vref和比较器CP。

低导通电阻N沟功率MOS管14的漏极接DC-DC变换器3，其源极接整流桥2的负端，栅极接降压限压电路的输出端。DC-DC变换器3的两端之间还接有输入滤波电容4。

浪涌电流限制电阻15的两端分别接低导通电阻N沟功率MOS管14的漏极和源极；泄放电阻13的两端分别接低导通电阻N沟功率MOS管14的栅极和源极。

第一端电压取样电阻R1的一端接低导通电阻N沟功率MOS管14的漏极，另一端接比较器CP的反相输入端；第二端电压取样电阻R2的一端接低导通电阻N沟功率MOS管14的源极，另一端接比较器CP的反相输入端。基准电压源Vref的负极接低导通电阻N沟功率MOS管14的源极，正极接比较器CP的同相输入端，比较器CP的输出端接低导通电阻N沟功率MOS管14的栅极。

整流二极管D1的正极接交流输入线的N端，其负极接降压限压电路的输入端；储能滤波电容C2的一端接低导通电阻N沟功率MOS管的源极，另一端接在整流二极管D1和降压限压电路之间。可选小容量高频滤波电容16的两端分别接整流桥2的正端和负端。

降压限压电路、第一端电压取样电阻R1、第二端电压取样电阻R2、参考电压源Vref、比较器CP和低导通电阻N沟功率MOS管14可以是相互独立的元器件，也可以是部分或整体集成在一起的部件。

在其他实施例中，在应用到具体的AC-DC开关电源时，低导通电阻N沟功率MOS管14的漏极也可接DC-DC变换器3的初级侧公共电位参考点。整流二极管D1的正极也可接交流输入线的L端。储能滤波电容C2另一端也可接在降压限压电路和低导通电阻N沟功率MOS管14之间。

实施例2：

如图2所示，本实施例与实施例1相比，不同之处在于：供电电路11设有两个整流二极管，图中，整流二极管D1接交流输入线的L端，整流二极管D2接交流输入线的N端，构成全波整流，可减小储能滤波电容C2的容量。

实施例3：

如图3所示，与实施例1和实施例2相比，本实施例的不同之处在于：上电浪涌电流抑制电路应用于Boost拓扑结构的APFC变换器。图中，整流二极管D1的正极接整流桥2的正端，在这种情况下，整流二极管D1仅起隔离作用，防止储能滤波电容C2通过DC-DC变换器放电。在其他实施例中，整流二极管D1的正极也可接交流输入线的N端或L端。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (6)

1.一种新型的上电浪涌电流抑制电路，其特征在于：其包括供电电路、浪涌电流抑制电阻端电压取样及比较电路、泄放电阻、低导通电阻N沟功率MOS管、浪涌电流抑制电阻和小容量高频滤波电容；

供电电路包括整流二极管、储能滤波电容和降压限压电路；

浪涌电流抑制电阻端电压取样及比较电路包括第一端电压取样电阻、第二端电压取样电阻、基准电压源和比较器；

低导通电阻N沟功率MOS管的漏极接DC-DC变换器或DC-DC变换器初级侧公共电位参考点，源极接整流桥的负端，栅极接降压限压电路的输出端；DC-DC变换器的两端之间还接有输入滤波电容；

浪涌电流限制电阻的两端分别接低导通电阻N沟功率MOS管的漏极和源极；

泄放电阻的两端分别接低导通电阻N沟功率MOS管的栅极和源极；

第一端电压取样电阻的一端接低导通电阻N沟功率MOS管的漏极，另一端接比较器的反相输入端；第二端电压取样电阻的一端接低导通电阻N沟功率MOS管的源极，另一端接比较器的反相输入端；基准电压源的负极接低导通电阻N沟功率MOS的源极，正极接比较器的同相输入端；比较器的输出端接低导通电阻N沟功率MOS管的栅极；

整流二极管的正极接交流输入线的L端或交流输入线的N端；整流二极管的负极接降压限压电路的输入端；储能滤波电容的一端接低导通电阻N沟功率MOS管的源极，另一端接在整流二极管和降压限压电路之间或者接在降压限压电路和低导通电阻N沟功率MOS管之间；小容量高频滤波电容的两端分别接整流桥的正端和负端。

2.根据权利要求1所述的上电浪涌电流抑制电路，其特征在于：整流二极管设有两个，两个整流二极管的正极分别接交流输入线的N端和L端；储能滤波电容的一端接低导通电阻N沟功率MOS管的源极，另一端接在整流二极管和降压限压电路之间。

3.根据权利要求1所述的上电浪涌电流抑制电路，其特征在于：上电浪涌电流抑制电路应用于Boost拓扑结构的APFC变换器；整流二极管的正极接交流输入线L端、N端或整流桥的正端，储能滤波电容的一端接低导通电阻N沟功率MOS管的源极，另一端接在整流二极管和降压限压电路之间。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的上电浪涌电流抑制电路，其特征在于：降压限压电路可以是无源电路，也可以是有源电路。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的上电浪涌电流抑制电路，其特征在于：所述降压限压电路、第一端电压取样电阻、第二端电压取样电阻、参考电压源、比较器和低导通电阻N沟功率MOS管可以是相互独立的元器件，也可以是部分或整体集成在一起的部件。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的上电浪涌电流抑制电路，其特征在于：浪涌电流限制电阻为无感通用功率电阻或者NTC热敏电阻。