一种减少开关电源启动浪涌的控制电路、系统及方法与流程

本发明涉及电路设计领域，具体来说涉及一种减少开关电源启动浪涌的控制电路、系统及方法。

背景技术：

1、开关电源是一种电源转换器，用于将输入电能转换为特定的电压或电流输出。开关电源因其体积小、效率高等优点，广泛应用于计算机、工业控制、通信等领域。现有的开关电源输入端通常设有一个高压大电容用于开关电源的稳压和储能，其存在的问题是，开关电源开机前电容电压为0v，在开机瞬间，电容直接连接到整流后的电压上，电容瞬间充电产生非常大的电流，即浪涌电流。由于浪涌电流以及线路上电感的存在，会产生很高的电流和电压震荡，对整个系统产生干扰，甚至导致系统损坏或降低系统的使用寿命。

2、为解决上述问题，现有技术中，相对小功率的电源系统，通过在输入端串联电阻来减小浪涌电流，但是，电路正常工作时电阻也在一直工作产生电路损耗；相对大功率的电源系统，对应的输入电容比较大，浪涌问题更加严重，若限流电阻一直存在电路损耗也会更大，因此通常在电阻上并联一个继电器，当系统完成启动后，继电器闭合短路限流电阻，高压电容进入正常工作，减少启动浪涌对系统的干扰。但是，由于继电器的触点接触使用寿命不高，因此，如何减少启动浪涌电流仍是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种减少开关电源启动浪涌的控制电路、系统及方法，将开关晶体管与电容串联，通过控制开关晶体管的导通与关断，限制开关电源开启瞬间的浪涌电流，避免开关电源电路震荡。

2、为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

3、本发明一方面提供了一种减少开关电源启动浪涌的控制电路，包括开关晶体管、电容和开关控制模块，所述开关晶体管的控制端与所述开关控制模块的输出端连接，开关晶体管的一端与所述电容的一端连接，所述开关控制模块的第一电压输入端与所述开关电源的电源变压器的一次侧输出端连接用于产生启动工作电压，所述开关控制模块的第二电压输入端与所述电容的另一端连接用于接入整流输入电压；

4、在所述开关电源开始启动时，所述开关控制模块控制所述开关晶体管缓慢导通，所述电容进行缓慢储能；

5、在所述开关电源启动完成后，当所述整流输入电压高于预设值或所述启动工作电压欠压时，所述开关控制模块控制所述开关晶体管快速关断。

6、上述的控制电路，所述开关控制模块包括：

7、电路启动单元，用于在所述开关电源启动及正常工作时产生所述启动工作电压，并输出电路启动信号；

8、过压检测单元，用于检测所述整流输入电压，并当所述整流输入电压高于预设值时，输出高压预警信号；

9、逻辑运算单元，用于接收所述电路启动信号和所述高压预警信号，并经逻辑运算后输出逻辑运算信号；

10、开关控制单元，用于接收所述逻辑运算信号，并基于所述逻辑运算信号向所述开关晶体管输出开关控制信号，包括缓慢输出开启信号或立即输出关断信号。

11、可选地，上述的控制电路，所述电路启动单元包括第一分压电阻、第二分压电阻及第一电压比较器，所述第一分压电阻的一端接入所述启动工作电压，另一端与所述第二分压电阻连接并连接所述第一电压比较器的信号输入端，所述第二分压电阻的另一端接地；

12、当所述启动工作电压在所述第二分压电阻上的分压大于所述第一电压比较器的参考电压时，所述第一电压比较器输出所述电路启动信号。

13、可选地，上述的控制电路，所述过压检测单元包括第三分压电阻、第四分压电阻及第二电压比较器，所述第三分压电阻的一端接入所述整流输入电压，另一端与所述第四分压电阻连接并连接所述第二电压比较器的信号输入端，所述第四分压电阻的另一端接地；

14、当所述整流输入电压在所述第四分压电阻上的分压大于所述第二电压比较器的参考电压时，所述第二电压比较器输出所述高压预警信号

15、可选地，上述的控制电路，所述逻辑运算单元包括逻辑非门和逻辑与门，所述逻辑非门的输入端与所述第二电压比较器的输出端连接，其输出端连接所述逻辑与门的一个输入端，所述逻辑与门的另一个输入端与所述第一电压比较器的输出端连接；

16、所述逻辑非门和所述逻辑与门对所述第一电压比较器输出的电路启动信号和所述第二电压比较器输出的高压预警信号进行逻辑运算，并通过所述逻辑与门输出所述逻辑运算信号。

17、可选地，上述的控制电路，所述开关控制单元包括充电电阻、第一二极管及第一充电电容，所述充电电阻与所述第一二极管并联，所述第一二极管的负极与所述逻辑与门的输出端连接，正极与所述第一充电电容的一端连接并输出所述开关控制信号，所述第一充电电容的另一端接地。

18、可选的，上述的控制电路，所述开关控制单元包括电流源、第二二极管、第二充电电容及稳压二极管，所述稳压二极管与所述第二充电电容并联，所述第二二极管的负极与所述逻辑与门的输出端连接，正极与所述电流源的输出端及所述第二充电电容的一端连接并输出所述开关控制信号，所述第二充电电容的另一端及所述稳压二极管的正极接地。

19、优选地，上述的控制电路，所述开关晶体管为nmos管，所述nmos管的栅极与所述开关控制模块的输出端连接，漏极与所述电容的一端连接，源极接地。

20、本发明另一方面还提供了一种减少开关电源启动浪涌的控制系统，所述控制系统包括整流桥、开关电源电路以及如上述的控制电路，电网电压经过所述整流桥后成为整流输入电压接入所述控制电路的第二电压输入端，所述控制电路的第一电压输入端与所述开关电源电路的电源变压器的一次侧输出端连接。

21、此外，本发明还提供一种减少开关电源启动浪涌的控制方法，所述控制方法应用于如上所述的控制电路，所述方法包括：

22、在所述开关电源开始启动时，控制所述开关晶体管缓慢导通，所述电容进行缓慢储能以限制浪涌电流；

23、在所述开关电源启动完成后，当所述整流输入电压高于预设值或所述启动工作电压欠压时，控制所述开关晶体管快速关断以稳定系统。

24、技术实现要素：中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

25、本申请所提供的一种减少开关电源启动浪涌的控制电路，采用将开关晶体管与电容串联，在开关电源开始启动时，通过开关控制模块控制开关晶体管的导通强度进行电容充电，从而限制开关电源开机瞬间的浪涌电流，避免电源系统震荡；在整流输入电压高于预设值或启动工作电压欠压保护时，通过开关控制模块控制开关晶体管快速关断，避免电源系统震荡，延长开关电源的使用寿命。

技术特征：

1.一种减少开关电源启动浪涌的控制电路，其特征在于，包括开关晶体管、电容和开关控制模块，所述开关晶体管的控制端与所述开关控制模块的输出端连接，所述开关晶体管的一端与所述电容的一端连接，所述开关控制模块的第一电压输入端与所述开关电源的电源变压器的一次侧输出端连接用于产生启动工作电压，所述开关控制模块的第二电压输入端与所述电容的另一端连接用于接入整流输入电压；

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述开关控制模块包括：

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述电路启动单元包括第一分压电阻、第二分压电阻及第一电压比较器，所述第一分压电阻的一端接入所述启动工作电压，另一端与所述第二分压电阻连接并连接所述第一电压比较器的信号输入端，所述第二分压电阻的另一端接地；

4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述过压检测单元包括第三分压电阻、第四分压电阻及第二电压比较器，所述第三分压电阻的一端接入所述整流输入电压，另一端与所述第四分压电阻连接并连接所述第二电压比较器的信号输入端，所述第四分压电阻的另一端接地；

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述逻辑运算单元包括逻辑非门和逻辑与门，所述逻辑非门的输入端与所述第二电压比较器的输出端连接，其输出端连接所述逻辑与门的一个输入端，所述逻辑与门的另一个输入端与所述第一电压比较器的输出端连接；

6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述开关控制单元包括充电电阻、第一二极管及第一充电电容，所述充电电阻与所述第一二极管并联，所述第一二极管的负极与所述逻辑与门的输出端连接，正极与所述第一充电电容的一端连接并输出所述开关控制信号，所述第一充电电容的另一端接地。

7.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述开关控制单元包括电流源、第二二极管、第二充电电容及稳压二极管，所述稳压二极管与所述第二充电电容并联，所述第二二极管的负极与所述逻辑与门的输出端连接，正极与所述电流源的输出端及所述第二充电电容的一端连接并输出所述开关控制信号，所述第二充电电容的另一端及所述稳压二极管的正极接地。

8.根据权利要求1至7任一项所述的控制电路，其特征在于，所述开关晶体管为nmos管，所述nmos管的栅极与所述开关控制模块的输出端连接，漏极与所述电容的一端连接，源极接地。

9.一种减少开关电源启动浪涌的控制系统，其特征在于，包括整流桥、开关电源电路以及如权利要求1至8任一项所述的控制电路，电网电压经过所述整流桥后成为整流输入电压接入所述控制电路的第二电压输入端，所述控制电路的第一电压输入端与所述开关电源电路的电源变压器的一次侧输出端连接。

10.一种减少开关电源启动浪涌的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8任一项所述的控制电路，所述方法包括：

技术总结本申请公开了一种减少开关电源启动浪涌的控制电路、系统及方法，涉及电路设计领域。其中，控制电路包括开关晶体管、电容和开关控制模块，所述开关晶体管的控制端与开关控制模块的输出端连接，其一端与电容的一端连接，所述开关控制模块的第一电压输入端与开关电源变压器的一次侧输出端连接产生启动工作电压，所述开关控制模块的第二电压输入端与电容的另一端连接接入整流输入电压；在开关电源开始启动时，开关控制模块控制开关晶体管缓慢导通，从而限制开关电源开机瞬间的浪涌电流；在开关电源启动完成后，当整流输入电压高于预设值或启动工作电压欠压时，开关控制模块控制开关晶体管快速关断，避免电路震荡，延长开关电源的使用寿命。技术研发人员：郑凌波,周勇,张峰受保护的技术使用者：深圳市力生美半导体股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1