一種開關電源輸入啟動限流電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種開關電源輸入啟動限流電路，場效應管通斷控制電路并聯在輸入正極和輸入負極之間；場效應管驅動電路并聯在輸入正極和輸入負極之間并且串聯在場效應管通斷控制電路和場效應管之間；電容電壓檢測電路串聯于輸入正極與所述場效應管通斷控制電路之間；輸入負極與輸出負極之間串聯有一場效應管；限流電阻R3并聯于該場效應管的兩端；第一電容C1并聯于輸入正極和輸入負極的兩端；第二電容C2并聯于輸出正極和輸出負極的兩端?？梢暂^好的限制開關電源的輸入啟動沖擊電流，而且具有成本低、功耗小、壽命長、可靠性高以及體積重量小的優(yōu)點。
【專利說明】—種開關電源輸入啟動限流電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造涉及集成電路制造【技術領域】，特別是一種為限制輸入啟動沖擊電流而改進的開關電源輸入啟動限流電路。
【背景技術】
[0002]開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調制控制MOSFET等電子器件構成。開關電源產品以其體積小、重量輕、電能轉換效率高等特點而被廣泛應用于工業(yè)自動化、儀器儀表、醫(yī)療設備、液晶顯示、通訊設備、視聽產品、數碼產品等諸多領域。
[0003]但是，開關電源中輸入端一般都會有一個大容值的電容做低頻濾波用，因此，開關電源在啟動時要給這個電容充電，就會在輸入端會產生一個較大的沖擊電流，這個電容對開關電源的前級器件以及輸入源都會產生危害，一般都需要加以限制。傳統(tǒng)的限流措施主要有兩種:一種是采用熱敏電阻串接在輸入端正極與電容正極或是輸入端負極與電容負極之間，這種方法最簡潔，但受限于熱敏電阻熱容量及功耗很難在中大功率電源中應用；另一種方法是在輸入端和電容之間串入限流電阻限制啟動沖擊電流，當啟動過程結束后用繼電器或是接觸器將限流電阻旁路掉，這種方法不受穩(wěn)態(tài)功耗限制，但是繼電器或接觸器體積重量較大，壽命低，成本較高，且繼電器或接觸器繞組一般需要輔助供電，且切換控制較為復雜?；谝陨系姆治觯陂_關電源應用特別是中大功率應用中，對于輸入啟動沖擊電流的限制電路的改進成為開關電源研發(fā)領域一個亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明創(chuàng)造要解決的問題是提供一種開關電源輸入啟動限流電路，該限流電路可以較好的限制開關電源的輸入啟動沖擊電流，保障了輸入源和開關電源的前級器件的安全使用。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術方案是:一種開關電源輸入啟動限流電路，包括場效應管、場效應管驅動電路、場效應管通斷控制電路、電容電壓檢測電路、限流電阻R3、第一電容Cl、第二電容C2和電感LI ;所述場效應管通斷控制電路并聯在輸入正極和輸入負極之間；場效應管驅動電路并聯在輸入正極和輸入負極之間并且串聯在場效應管通斷控制電路和場效應管之間；電容電壓檢測電路串聯于輸入正極與所述場效應管通斷控制電路之間；輸入負極與輸出負極之間串聯有一場效應管；限流電阻R3并聯于該場效應管的兩端；第一電容Cl并聯于輸入正極和輸入負極的兩端；第二電容C2并聯于輸出正極和輸出負極的兩端。
[0006]進一步，所述場效應管是MOS管Ql。
[0007]進一步，所述場效應管驅動電路包括第二電阻R2、第一穩(wěn)壓管ZD1、第三電容C3和第五電阻R5 ;第二電阻R2并聯于輸入正極與場效應管通斷控制電路之間；第一穩(wěn)壓管ZD1、第三電容C3和第五電阻R5均并聯于輸入負極與場效應管通斷控制電路之間。[0008]進一步，所述場效應管通斷控制電路包括第一電阻R1、第四電阻R4、三極管Q2和光電稱合器Ul的副邊；第一電阻Rl和光電稱合器Ul的副邊并聯于輸入正極和輸入負極之間且光電耦合器的副邊的c端接電阻、e端接輸入負極；第四電阻R4與三極管Q2串聯后并聯于光電耦合器的副邊的c端和e端；三極管Q2的集電極接場效應管的柵極。
[0009]進一步，所述電容電壓檢測電路包括第二穩(wěn)壓管ZD2、第六電阻R6和光電耦合器Ul的原邊；第二穩(wěn)壓管ZD2、第六電阻R6和光電I禹合器Ul的原邊串聯后并聯于輸出正極與輸出負極之間。
[0010]進一步，所述第一電容Cl是電解電容,第一電容Cl的正極接輸入正極,第一電容Cl的負極接場效應管的漏極。
[0011]進一步，所述第一電容Cl與輸出正極之間串接一電感LI。
[0012]本發(fā)明創(chuàng)造具有的優(yōu)點和積極效果是:本發(fā)明的開關電源輸入啟動限流電路，包括場效應管、場效應管驅動電路、場效應管通斷控制電路、電容電壓檢測電路、限流電阻R3、第一電容、第二電容和電感；所述場效應管通斷控制電路并聯在輸入正極和輸入負極之間；場效應管驅動電路并聯在輸入正極和輸入負極之間并且串聯在場效應管通斷控制電路和場效應管之間；電容電壓檢測電路串聯于輸入正極與所述場效應管通斷控制電路之間；輸入負極與輸出負極之間串聯有一場效應管；限流電阻R3并聯于該場效應管的兩端；第一電容Cl并聯于輸入正極和輸入負極的兩端；第二電容C2并聯于輸出正極和輸出負極的兩端。本發(fā)明的創(chuàng)新點如下:
[0013]一是采用MOS管代替繼電器或接觸器與限流電阻并聯作為旁路開關，可以降低成本以及重量和體積；
[0014]二是采用直流輸入驅動旁路MOS管，無需額外的輔助電源；
[0015]三是采用光電耦合器、穩(wěn)壓管以及三極管構成無源的電容電壓檢測及MOS管通斷控制電路，控制電路極為簡潔?？梢暂^好的限制開關電源的輸入啟動沖擊電流，而且具有成本低、功耗小、壽命長、可靠性高以及體積重量小的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明開關電源輸入啟動限流電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0017]結合附圖和實施例對本發(fā)明的技術方案做詳細的說明。
[0018]如圖1所示，一種開關電源輸入啟動限流電路，包括場效應管、場效應管驅動電路、場效應管通斷控制電路、電容電壓檢測電路、限流電阻R3、第一電容Cl、第二電容C2和電感LI ;所述場效應管通斷控制電路并聯在輸入正極和輸入負極之間；場效應管驅動電路并聯在輸入正極和輸入負極之間并且串聯在場效應管通斷控制電路和場效應管之間；電容電壓檢測電路串聯于輸入正極與所述場效應管通斷控制電路之間；輸入負極與輸出負極之間串聯有一場效應管；限流電阻R3并聯于該場效應管的兩端；第一電容Cl并聯于輸入正極和輸入負極的兩端；第二電容C2并聯于輸出正極和輸出負極的兩端。所述場效應管是MOS管Q1。所述場效應管驅動電路包括第二電阻R2、第一穩(wěn)壓管ZD1、第三電容C3和第五電阻R5 ;第二電阻R2并聯于輸入正極與場效應管通斷控制電路之間；第一穩(wěn)壓管ZD1、第三電容C3和第五電阻R5均并聯于輸入負極與場效應管通斷控制電路之間。所述場效應管通斷控制電路包括第一電阻R1、第四電阻R4、三極管Q2和光電耦合器Ul的副邊；第一電阻Rl和光電稱合器Ul的副邊并聯于輸入正極和輸入負極之間且光電稱合器的副邊的c端接電阻、e端接輸入負極；第四電阻R4與三極管Q2串聯后并聯于光電耦合器的副邊的c端和e端；三極管Q2的集電極接場效應管的柵極。所述電容電壓檢測電路包括第二穩(wěn)壓管ZD2、第六電阻R6和光電稱合器Ul的原邊；第二穩(wěn)壓管ZD2、第六電阻R6和光電稱合器Ul的原邊串聯后并聯于輸出正極與輸出負極之間。所述第一電容Cl是電解電容,第一電容Cl的正極接輸入正極，第一電容Cl的負極接場效應管的漏極。所述第一電容Cl與輸出正極之間串接一電感LI。
[0019]圖1中R5為MOS管Ql的GS下拉電阻，為GS結電容提供放電回路，第一穩(wěn)壓管ZDl保護MOS管Ql的GS端不被擊穿，第三電容C3為MOS管Ql導通延時電容，防止MOS管Ql誤導通。第二電阻R2為MOS管Ql的驅動電阻，三極管Q2關斷時輸入電壓通過第二電阻R2驅動MOS管Ql導通。三極管Q2控制MOS管Ql的通斷，當三極管Q2導通時，MOS管Ql關斷，三極管Q2關斷時，MOS管Ql導通。
[0020]具體的工作過程如下:輸入啟動時，第一電容Cl兩端電壓為零，此時光電耦合器Ul原邊發(fā)光二極管沒有電流流過，因此光電耦合器Ul副邊截止，輸入電壓Vin通過第一電阻R1、第四電阻R4驅動三極管Q2飽和導通，MOS管Ql的GS端被三極管Q2短路，MOS管Ql截止，限流電阻R3串接在第一電容負極與輸入負極之間，限制啟動電流；隨著第一電容Cl被充電，第一電容Cl兩端電壓逐步上升，但是只要第一電容Cl兩端電壓低于第二穩(wěn)壓管ZD2的擊穿電壓，就不足以導通第二穩(wěn)壓管ZD2，則光電耦合器Ul原邊發(fā)光二極管始終沒有電流通過，其副邊維持截止狀態(tài)，因此三極管Q2將維持導通狀態(tài)，使得MOS管Ql保持截止狀態(tài)，限流電阻R3 —直起作用；當第一電容Cl兩端電壓足夠高，使得第二穩(wěn)壓管ZD2擊穿導通，光電耦合器Ul原邊發(fā)光二極管開始流過電流，光電耦合器Ul副邊開始導通，對三極管Q2基極電流分流，三極管Q2逐漸退出飽和導通狀態(tài)，輸入電壓Vin對第三電容C3開始充電，MOS管Ql的GS電壓逐步上升，隨著第一電容Cl端電壓逐步上升，MOS管Ql的GS電壓也隨之升高，先進入線性放大狀態(tài)，分流限流電阻R3的電流，共同限制電容CI充電電流。當第一電容Cl端電壓足夠高，使得光電耦合器Ul原邊發(fā)光二極管導通電流足夠大，則光電耦合器Ul副邊飽和導通，三極管Q2基極電流被完全旁路掉，三極管Q2完全截止，輸入電壓Vin通過第二電阻R2驅動MOS管Ql完全導通，第三電阻R3被旁路掉，此時電容端電壓Cl已經基本等于輸入電壓，輸入電流接近0，啟動過程結束，輸入電流將完全通過MOS管Ql流通。
[0021]以上對本發(fā)明創(chuàng)造的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內。
【權利要求】
1.一種開關電源輸入啟動限流電路，其特征在于:包括場效應管、場效應管驅動電路、場效應管通斷控制電路、電容電壓檢測電路、限流電阻R3、第一電容Cl、第二電容C2和電感LI ;所述場效應管通斷控制電路并聯在輸入正極和輸入負極之間；場效應管驅動電路并聯在輸入正極和輸入負極之間并且串聯在場效應管通斷控制電路和場效應管之間；電容電壓檢測電路串聯于輸入正極與所述場效應管通斷控制電路之間；輸入負極與輸出負極之間串聯有一場效應管；限流電阻R3并聯于該場效應管的兩端；第一電容Cl并聯于輸入正極和輸入負極的兩端；第二電容C2并聯于輸出正極和輸出負極的兩端。
2.根據權利要求1所述的開關電源輸入啟動限流電路，其特征在于:所述場效應管是MOS 管 Ql0
3.根據權利要求1或2所述的開關電源輸入啟動限流電路，其特征在于:所述場效應管驅動電路包括第二電阻R2、第一穩(wěn)壓管ZDl、第三電容C3和第五電阻R5 ;第二電阻R2并聯于輸入正極與場效應管通斷控制電路之間；第一穩(wěn)壓管ZD1、第三電容C3和第五電阻R5均并聯于輸入負極與場效應管通斷控制電路之間。
4.根據權利要求3所述的開關電源輸入啟動限流電路，其特征在于:所述場效應管通斷控制電路包括第一電阻R1、第四電阻R4、三極管Q2和光電耦合器Ul的副邊；第一電阻Rl和光電稱合器Ul的副邊并聯于輸入正極和輸入負極之間且光電稱合器的副邊的C端接電阻、e端接輸入負極；第四電阻R4與三極管Q2串聯后并聯于光電耦合器的副邊的c端和e端；三極管Q2的集電極接場效應管的柵極。
5.根據權利要求4所述的開關電源輸入啟動限流電路，其特征在于:所述電容電壓檢測電路包括第二穩(wěn)壓管ZD2、第六電阻R6和光電稱合器Ul的原邊；第二穩(wěn)壓管ZD2、第六電阻R6和光電I禹合器Ul的原邊串聯后并聯于輸出正極與輸出負極之間。
6.根據權利要求1、2、4或5所述的開關電源輸入啟動限流電路，其特征在于:所述第一電容Cl是電解電容，第一電容Cl的正極接輸入正極，第一電容Cl的負極接場效應管的漏極。
7.根據權利要求6所述的開關電源輸入啟動限流電路，其特征在于:所述第一電容Cl與輸出正極之間串接一電感LI。
【文檔編號】H02M1/32GK103683882SQ201310642513
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權日:2013年12月3日
【發(fā)明者】楊新璇, 牛志偉, 王健, 陳建新 申請人:天津航空機電有限公司