一種輔助電源啟動及電壓檢測電路及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輔助電源啟動及電壓檢測電路及其控制方法。所述電路包括DC/DC功率模塊、電源管理芯片、第一電容、第一MOS管、第一二極管、第二二極管、功率電阻模塊、第三電阻和第四電阻。本發(fā)明只使用一組功率電阻模塊同時實現(xiàn)了輔助電源啟動和母線電壓檢測功能，減小了使用功率電阻的數(shù)量，降低了系統(tǒng)功耗和電路成本，減少了占用PCB電路板的面積，降低了技術人員的布線難度，提到了系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】—種輔助電源啟動及電壓檢測電路及控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測電路【技術領域】，更具體地說，特別涉及一種輔助電源啟動及電壓檢測電路及其控制方法。
【背景技術】
[0002]通常在完整的電源系統(tǒng)中都存在直流儲能濾波模塊和輔助電源模塊，如變頻器、UPS等。為了簡化電路，輔助電源通常直接從直流母線取電，轉(zhuǎn)換得到控制系統(tǒng)所需的各路電壓。所以輔助電源的啟動電阻是直接連接到直流母線的正端的。另外為了控制算法和過壓、欠壓保護的需要，在這些系統(tǒng)中往往還需要對直流母線的電壓進行檢測。圖1所示即為典型的輔助電源啟動及電壓檢測方式。下面簡單的介紹一下圖1的工作原理。
[0003]Vbus為輸入的直流母線電壓，該電壓可以是外部輸入的直流高壓電源或交流高壓電源通過整流濾波模塊轉(zhuǎn)換得到的直流高壓電源。
[0004]功率轉(zhuǎn)換模塊Ul、電源管理芯片U2、二極管D1、電容Cl、功率電阻Rl和R2構成完成的輔助電源。直流母線上電時，直流母線電壓Vbus通過Rl、R2對Cl充電，Cl的電壓從零開始上升。當Cl的電壓上升到UC284X的啟動電壓后，UC284X開始工作，輸出驅(qū)動信號到DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的各路輸出電壓逐步建立起來(其中一路輸出電壓Vau在給系統(tǒng)其它電路供電的同時，也對UC284X進行供電，因此Vau的電壓高于UC284X的欠壓門檻)。即Vau的電壓逐步上升，同時Cl的電壓開始下降，通過對Cl選擇合適的電容值，可保證在Cl上的電壓下降到UC284X欠電壓門檻之前，Vau的電壓已經(jīng)建立完成。這時Cl上消耗的電荷由Ul的其中一路輸出電壓Vau進行補充,Cl電壓不再下降,穩(wěn)定在比Vau低一個二極管正向壓降的電位。二極管Dl的作用是防止在輔助電源啟動過程中，Rl、R2對Cl的充電電流被其它電路分流，使電源管理芯片UC284X無法正常啟動。
[0005]直流母線電壓的采集技術是實現(xiàn)電源變換算法的必要條件之一，同時直流母線的過電壓和欠電壓保護也是系統(tǒng)非常重要的保護功能，因此必須對直流母線的電壓進行檢測，最簡單的檢測方式是直接在直流母線上并聯(lián)分壓電阻網(wǎng)絡，并將分壓得到的小信號送至系統(tǒng)的控制單元。圖1中的電阻R3、R4、R5即構成了完整的母線電壓檢測電路，Vsense即為采集到的母線電壓信號。通過調(diào)整R3+R4與R5的比值，就可調(diào)整Vsense與母線電壓的比值。
[0006]由于輔助電源的啟動電路和母線電壓的檢測電路是相互獨立的，需要使用兩種體積較大和成本較高的功率電阻。因此圖1所示的電路存在著以下缺點:首先大量使用功率電阻增加了電路成本；其次功率電阻要耗費較大的功率，使電路效率降低；最后功率電阻體積較大，而且功率電阻與高電壓相連，在PCB板上必須留較大的安規(guī)距離，占用了大量的PCB電路板空間，增加了 PCB布線難度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種輔助電源啟動及電壓檢測電路，使其具有降低系統(tǒng)功耗和電路成本，減少了占用PCB電路板的面積，降低了技術人員的布線難度，提到了系統(tǒng)可靠性的功能。
[0008]為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0009]一種輔助電源啟動及電壓檢測電路，包括DC/DC功率模塊、電源管理芯片、第一電容、第一 MOS管、第一二極管、第二二極管、功率電阻模塊、第三電阻和第四電阻；
[0010]所述DC/DC功率模塊的輸入端與直流母線的第一端連接，其控制極與電源管理芯片的VO端連接，其任意一路輸出端與第一二極管的陽極連接；所述第一二極管的陰極與電源管理芯片的VCC端連接，第一二極管的陰極還經(jīng)過第一電容接地；所述電源管理芯片的GND端還與直流母線的第二端連接；
[0011]所述功率電阻模塊的一端與直流母線的第一端連接，其另一端與第二二極管的陽極連接，第二二極管的陰極與第一二極管的陰極連接；
[0012]所述第一 MOS管的源極經(jīng)過第四電阻后與第一二極管的陽極連接，其漏極與第二二極管的陽極連接，其柵極經(jīng)過第三電阻后與直流母線的第二端連接。
[0013]優(yōu)選地，所述功率電阻模塊包括依次串聯(lián)的第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端與直流母線的第一端連接，其另一端通過第二電阻后與第二二極管的陽極連接。
[0014]優(yōu)選地，所述第一電阻和第二電阻為功率電阻，所述第三電阻為小信號電阻。
[0015]優(yōu)選地，所述電源管理芯片的型號為UC284X。
[0016]本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述的輔助電源啟動及電壓檢測電路的控制方法，包括以下步驟，
[0017]第一步、直流母線上電時，直流母線電壓通過功率電阻模塊和第二二極管構成的串聯(lián)回路對第一電容充電；
[0018]第二步、當?shù)谝浑娙莸碾妷荷仙诫娫垂芾硇酒膯与妷汉?，電源管理芯片開始工作，輸出驅(qū)動信號到DC/DC功率模塊，DC/DC功率模塊的各路輸出電壓逐步建立起來，其中一路輸出電壓在給系統(tǒng)其它電路供電的同時，也對電源管理芯片進行供電；
[0019]第三步、當其中一路輸出電壓達到第一 MOS管的開啟電壓時，第一 MOS管開啟，第二二極管反偏截止，功率電阻模塊上的電流全部流過第一 MOS管和第三電阻，使第三電阻產(chǎn)生與母線電壓成比例的信號。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明只使用一組功率電阻模塊同時實現(xiàn)了輔助電源啟動和母線電壓檢測功能，減小了使用功率電阻的數(shù)量，降低了系統(tǒng)功耗和電路成本，減少了占用PCB電路板的面積，降低了技術人員的布線難度，提到了系統(tǒng)的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為現(xiàn)有的電源系統(tǒng)輔助電源啟動及電壓檢測電路的電氣原理圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的電源系統(tǒng)輔助電源啟動及電壓檢測電路的電氣原理圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0025]參閱圖2所示，本發(fā)明提供一種輔助電源啟動及電壓檢測電路，包括DC/DC功率模塊U1、電源管理芯片U2、第一電容Cl、第一 MOS管S1、第一二極管D1、第二二極管D2、功率電阻模塊、第三電阻R3和第四電阻R4。
[0026]所述DC/DC功率模塊Ul的輸入端與直流母線的第一端連接，其控制極與電源管理芯片U2的VO端連接，其任意一路輸出端與第一二極管Dl的陽極連接；所述第一二極管Dl的陰極與電源管理芯片U2的VCC端連接，第一二極管Dl的陰極還經(jīng)過第一電容Cl接地；所述電源管理芯片U2的GND端還與直流母線的第二端連接；所述功率電阻模塊的一端與直流母線的第一端連接，其另一端與第二二極管D2的陽極連接，第二二極管D2的陰極與第一二極管Dl的陰極連接；所述第一 MOS管SI的源極經(jīng)過第四電阻R4后與第一二極管Dl的陽極連接，其漏極與第二二極管D2的陽極連接，其柵極經(jīng)過第三電阻R3后與直流母線的第二端連接。
[0027]作為優(yōu)選，本實施例中的功率電阻模塊包括依次串聯(lián)的第一電阻Rl和第二電阻R2，所述第一電阻Rl的一端與直流母線的第一端連接，其另一端通過第二電阻R2后與第二二極管D2的陽極連接。并且，功率電阻模塊根據(jù)實際電路可為若干功率電阻的串聯(lián)或并聯(lián)而成。
[0028]下面對本發(fā)明的原理作進一步介紹:
[0029]Vbus為輸入的直流母線電壓，該電壓可以是外部輸入的直流高壓電源或交流高壓電源通過整流濾波模塊轉(zhuǎn)換得到的直流高壓電源。
[0030]DC/DC功率模塊Ul、電源管理芯片U2、第一二極管Dl、第二二極管D2、電容Cl、功率電阻Rl和R2構成完整的輔助電源。直流母線上電時，直流母線電壓Vbus通過由R1、R2及第二二極管D2構成的串聯(lián)回路對電容Cl充電，Cl的電壓從零開始上升。當Cl的電壓上升到電源管理芯片U2的啟動電壓后，電源管理芯片U2開始工作，輸出驅(qū)動信號到DC/DC功率模塊U1，DC/DC功率模塊Ul的各路輸出電壓逐步建立起來(其中一路輸出電壓Vau在給系統(tǒng)其它電路供電的同時，也對電源管理芯片U2進行供電，因此Vau的電壓高于電源管理芯片U2的欠壓門檻)。即Vau的電壓逐步上升，同時Cl的電壓開始下降，通過對電容Cl選擇合適的電容值，可保證在Cl上的電壓下降到電源管理芯片U2欠電壓門檻之前，Vau的電壓已經(jīng)建立完成。這時Cl上消耗的電荷由Ul的其中一路輸出電壓Vau進行補充，Cl電壓不再下降，穩(wěn)定在比Vau低一個二極管正向壓降的電位。Dl的作用是防止在輔助電源啟動過程中，Rl、R2對Cl的充電電流被其它電路分流，使電源管理芯片U2無法正常啟動。
[0031]當電源管理芯片U2開始工作后，功率電阻Rl、R2已經(jīng)完成了啟動任務，這時電源管理芯片U2工作所需的電流都由電容Cl存儲的能量提供。因此，當Vau的電壓達到第一MOS管SI的開啟電壓時，第一 MOS管SI開通。由于電源管理芯片U2的工作電壓高于5V，而Vsense為送入控制系統(tǒng)的信號，為小于5V的電壓，因此第二二極管D2反偏截止。電阻RU R2上的電流全部流過第一 MOS管SI和第三電阻R3，使第三電阻R3產(chǎn)生與母線電壓成比例的信號，功率電阻Rl、R2由電源啟動的作用過渡為電壓檢測的作用。此時，功率電阻R1、R2，小信號電阻R3構成電壓檢測電路(MOS管SI的通態(tài)電阻非常小，對母線電壓檢測的影響可以忽略)。Vsense即為所需要的母線電壓檢測信號，即為送入系統(tǒng)控制單元的信號。而通過調(diào)整R1+R2與R3的比值，就可調(diào)整Vsense與母線電壓的比值，通常R1+R2遠遠大于R3, Vsense為小于5V的電壓信號。
[0032]作為優(yōu)選，本發(fā)明中的第一電阻Rl和第二電阻R2為功率電阻，第三電阻R3為小信號電阻。電源管理芯片U2的型號為UC284X。
[0033]以上對本發(fā)明所提供的一種輔助電源啟動及電壓檢測電路進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【權利要求】
1.一種輔助電源啟動及電壓檢測電路，其特征在于:包括DC/DC功率模塊、電源管理芯片、第一電容、第一 MOS管、第一二極管、第二二極管、功率電阻模塊、第三電阻和第四電阻； 所述DC/DC功率模塊的輸入端與直流母線的第一端連接，其控制極與電源管理芯片的VO端連接，其任意一路輸出端與第一二極管的陽極連接；所述第一二極管的陰極與電源管理芯片的VCC端連接，第一二極管的陰極還經(jīng)過第一電容接地；所述電源管理芯片的GND端還與直流母線的第二端連接； 所述功率電阻模塊的一端與直流母線的第一端連接，其另一端與第二二極管的陽極連接，第二二極管的陰極與第一二極管的陰極連接； 所述第一 MOS管的源極經(jīng)過第四電阻后與第一二極管的陽極連接，其漏極與第二二極管的陽極連接，其柵極經(jīng)過第三電阻后與直流母線的第二端連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的輔助電源啟動及電壓檢測電路，其特征在于:所述功率電阻模塊包括依次串聯(lián)的第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端與直流母線的第一端連接，其另一端通過第二電阻后與第二二極管的陽極連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的輔助電源啟動及電壓檢測電路，其特征在于:所述第一電阻和第二電阻為功率電阻，所述第三電阻為小信號電阻。
4.根據(jù)權利要求2所述的輔助電源啟動及電壓檢測電路，其特征在于:所述電源管理芯片的型號為UC284X。
5.一種根據(jù)權利要求1至4任意一項所述的輔助電源啟動及電壓檢測電路的控制方法，其特征在于:包括以下步驟， 第一步、直流母線上電時，直流母線電壓通過功率電阻模塊和第二二極管構成的串聯(lián)回路對第一電容充電； 第二步、當?shù)谝浑娙莸碾妷荷仙诫娫垂芾硇酒膯与妷汉?，電源管理芯片開始工作，輸出驅(qū)動信號到DC/DC功率模塊，DC/DC功率模塊的各路輸出電壓逐步建立起來，其中一路輸出電壓在給系統(tǒng)其它電路供電的同時，也對電源管理芯片進行供電； 第三步、當其中一路輸出電壓達到第一 MOS管的開啟電壓時，第一 MOS管開啟，第二二極管反偏截止，功率電阻模塊上的電流全部流過第一 MOS管和第三電阻，使第三電阻產(chǎn)生與母線電壓成比例的信號。
【文檔編號】H02M1/36GK104467394SQ201410704749
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權日:2014年11月28日
【發(fā)明者】李景志, 盧雪明 申請人:廣州三晶電氣有限公司