專利名稱：自適應防雷防浪涌控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及浪涌保護領域，尤其涉及一種自適應防雷防浪涌控制電路。
背景技術：
隨著電源技術的快速發(fā)展，開關電源由于具有體積小、效率高的特點，所以相比傳統(tǒng)的線性電源，其應用范圍更加廣泛。尤其在計算機、通訊、工業(yè)控制、儀器儀表、醫(yī)療設備等領域，開關電源已經逐漸取代線性電源，產生著巨大的作用。同時，節(jié)能和環(huán)保已成為全球對耗能設備的基本要求。在通訊電源和工業(yè)電源的實際應用中，電源所工作的環(huán)境條件越來越惡劣， 電源工作的低溫條件由原來的_25°C正常工作要求下降到_40°C或更低仍能正常工作。電源工作的高溫條件由原來的+55°C正常工作要求上升+75°C或更高仍能正常工作。而且，在電源的開機、異常使用或雷擊時均會出現(xiàn)浪涌，這將對電源的正常使用造成極大的影響。因此，一般在設計電源時均會設置防浪涌電路?，F(xiàn)有技術中，防浪涌電路一般使用熱敏電阻、可控硅并聯(lián)電阻或繼電器并聯(lián)功率電阻等。采用單純的熱敏電阻，雖然可以增加電源輸入回路阻抗，有效防止冷開機浪涌、雷擊和操作過電壓，但是其也會降低電源效率，同時導致熱開機的浪涌電流大及功率受損等。采用可控硅并聯(lián)電阻，雖然使得高低溫沖擊性能好，但其控制上必須外加驅動繞組驅動，在中大功率電源里損耗較大；采用繼電器并聯(lián)功率電阻，雖然可以完全地限制開機浪涌電流，但無法防止雷擊和操作過電壓導致的巨大浪涌電流對其功率器件造成損害。綜上所述，現(xiàn)有技術方案均無法滿足既能防雷擊和開機浪涌，又不降低電源效率的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的是提供一種自適應防雷防浪涌控制電路，旨在滿足既能防止雷擊和開機浪涌，又不降低電源效率。本發(fā)明提供了一種自適應防雷防浪涌控制電路，應用于開關電源中，該開關電源包括依次連接的AC輸入電源，濾波整流電路及電源變換電路。該自適應防雷防浪涌控制電路可包括防浪涌單元、開關單元、采樣單元及控制驅動單元；其中，所述防浪涌單元連接在所述濾波整流電路及電源變換電路之間；所述開關單元與防浪涌單元并聯(lián)，調節(jié)開關電源的輸入阻抗；所述采樣單元與濾波整流電路連接，采集濾波整流電路的浪涌信號；所述控制驅動單元與采樣單元連接，根據(jù)所述浪涌信號，產生驅動控制信號，控制所述開關單元的導通或截止。優(yōu)選地，上述采樣單元包括以開關單元的導通阻抗為采樣電阻，與所述濾波整流電路連接，采集濾波整流電路的浪涌信號。優(yōu)選地，上述采樣單元還包括電壓基準，及與電壓基準依次連接的分壓電路和隔離電路；電壓基準與采樣電阻連接，對采樣電阻采集到的負電壓浪涌信號進行電平轉換，經過電平轉換的浪涌信號是從零到基準電壓間變化的電壓信號。優(yōu)選地，上述控制驅動單元包括控制電路及驅動電路；其中控制電路包括參考電源及比較器，所述比較器的輸入端分別與參考電源及所述隔離電路連接，將浪涌信號與參考電源產生的參考信號進行比較，輸出控制信號，控制驅動單元產生驅動電壓；所述驅動電路包括驅動電源、第一開關管及第二開關管，所述第二開關管的基極與所述比較器的輸出端連接，發(fā)射極接地，集電極與所述第一開關管的基極連接，所述第一開關管的發(fā)射極與驅動電源連接，集電極與所述開關單元連接。優(yōu)選地，上述控制電路還包括射隨器，所述射隨器連接在隔離電路與比較器之間。優(yōu)選地，上述開關單元為場效應管或者繼電器。優(yōu)選地，當開關單元為場效應管時，上述自適應防雷放浪涌控制電路還包括驅動保護單元，連接在控制驅動單元與開關單元之間，且還與濾波整流電路連接，根據(jù)濾波整流電路的輸出電壓，調節(jié)控制驅動單元產生的驅動電壓。
優(yōu)選地，上述驅動保護單元包括三極管及TVS 二極管，所述三極管的基極與控制驅動單元連接，集電極與濾波整流電路連接，發(fā)射極分別與控制驅動單元及開關單元連接；所述TVS 二極管分別與三極管的發(fā)射極與集電極連接。本發(fā)明自適應防雷防浪涌控制電路，通過檢測濾波整流電路輸出端GND-I的電壓變化，并根據(jù)該電壓變化調整開關電源的輸入阻抗，從而可以在出現(xiàn)浪涌現(xiàn)象時限制浪涌電流的大小，保護電源功率器件等元件的安全與壽命，提高電源效率。


圖I是本發(fā)明自適應防雷防浪涌控制電路一實施例的結構示意圖；圖2是本發(fā)明自適應防雷防浪涌控制電路一實施例中采樣單元及控制驅動單元的電路結構不意圖；圖3是本發(fā)明自適應防雷防浪涌控制電路另一實施例的結構示意圖；圖4是本發(fā)明自適應防雷防浪涌控制電路另一實施例中驅動保護單元的電路結構示意圖。本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施例方式以下結合說明書附圖及具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖I是本發(fā)明自適應防雷防浪涌控制電路一實施例的結構示意圖。本實施例自適應防雷防浪涌控制電路2可應用于開關電源I中，當然也可以應用在其他電源電路中，例如反激變換器、PFC電路等。該開關電源I包括依次連接的AC輸入電源10，濾波整流電路11及電源變換電路12。該自適應防雷防浪涌控制電路2包括防浪涌單元20、開關單元21、采樣單元22及控制驅動單元23。其中，防浪涌單元20連接在濾波整流電路11及電源變換電路12之間；開關單元21與防浪涌單元20并聯(lián)，可調節(jié)開關電源I的輸入阻抗；采樣單元22與濾波整流電路11連接，可采集濾波整流電路11的浪涌信號；控制驅動單元23與采樣單元22連接，可根據(jù)采樣單元22獲取的浪涌信號，產生驅動控制信號，以控制開關單元21的導通或截止。當出現(xiàn)開機浪涌、雷擊或操作過電壓時，濾波整流電路11的輸出端GND_1處的電壓將迅速降低，則控制驅動單元23根據(jù)采樣單元22采集的浪涌信號，可控制開關單元21處于截止狀態(tài)，防浪涌單元20將接入開關電源I的輸入回路中，從而阻抗增加，浪涌電流也獲得了抑制。當浪涌電流減少至額定工作電流時，濾波整流電路11的輸出端GND_1處的電壓將回升，則控制驅動單元23根據(jù)采樣單元22采集的浪涌信號，控制開關單元21處于導通狀態(tài)，防浪涌單元20將與開關電源I的輸入回路分離，從而阻抗減少，可以提高電源轉換效率。本實施例自適應防雷防浪涌控制電路，通過檢測濾波整流電路11輸出端的電壓變化，并根據(jù)該電壓變化調整開關電源I的輸入阻抗，從而可以在出現(xiàn)浪涌現(xiàn)象時限制浪涌電流的大小，保護電源功率器件等元件的安全 與壽命，提高電源效率。圖2是本發(fā)明自適應防雷防浪涌控制電路中采樣單元及控制驅動單元一實施例的電路結構示意圖。本實施例中采樣單元22包括以開關單元21為導通阻抗的采樣電阻及采樣分壓電阻R1，R2，采樣電阻與濾波整流電路11連接，可采集濾波整流電路11的輸出端GND_1處的浪涌信號，采樣分壓電阻Rl、R2與采樣電阻連接，可對浪涌信號進行分壓處理，以保護后級電路?？刂乞寗訂卧?3可包括控制電路及驅動電路，其中控制電路包括參考電源Vl及比較器Ul，比較器Ul的輸入端分別與參考電源Vl及采樣分壓電阻Rl、R2連接，可將采樣電阻(開關單元的導通阻抗)獲取的浪涌信號與參考電源Vl提供的參考信號進行比較，輸出控制信號，以控制驅動電路產生驅動電壓。驅動電路包括驅動電源VCC、第一開關管Ql及第二開關管Q2，第二開關管Q2的基極與比較器Ul的輸出端連接，發(fā)射極接地，集電極與第一開關管Ql的基極連接，第一開關管Ql的發(fā)射極與驅動電源VCC連接，集電極與所述開關單元21連接。當濾波整流電路11的輸出端GND_1的電壓小于或等于參考電源Vl提供的參考電壓時，則比較器Ul輸出低電平，驅動第二開關管Q2及第一開關管Ql截止，因此驅動電源VCC無法經第一開關管Ql產生驅動電壓，開關單元21將處于截止狀態(tài)，從而可將防浪涌單元20接入開關電源I的輸入回路，以限制浪涌電流直至其消退；當濾波整流電路11的輸出端GND_1的電壓大于參考電源Vl提供的參考電壓時，則比較器Ul輸出高電平，驅動第二開關管Q2及第一開關管Ql導通，因此驅動電源VCC則可以經第一開關管Ql產生驅動電壓，驅動開關單元21處于導通狀態(tài)，從而可將防浪涌單元20與開關電源I的輸入回路分離，開關電源I恢復正常工作。上述采樣單元22還包括電壓基準Verf、分壓電阻R3、R6及隔離二極管D1。整流濾波電路11的GND-I處與采樣分壓電阻Rl、R2連接，采樣分壓電阻R2的一端與電壓基準Verf連接；分壓電阻R3的一端與采樣分壓電阻Rl連接，另一端與隔離二極管Dl的一端連接；隔離二極管Dl的另一端分別與分壓電阻R6及控制驅動單元23連接，該隔離二極管Dl構成隔離電路；當隔離二極管Dl正向導通時，分壓電阻R3、R6構成二次分壓電路。電壓基準Verf是一個恒定的正電壓，GND-I處是浮動的負電壓，采樣分壓電阻Rl、R2對Verf_GND_l處的電壓信號進行分壓；當浪涌電流消退時，經分壓電阻R3至隔離二極管Dl的輸入電壓大于零，隔離二極管Dl導通；當浪涌電流經過時，經分壓電阻R3至隔離二極管Dl的輸入電壓小于零，隔離二極管Dl截止。在本實施例中電壓基準可對浪涌信號進行電平轉換，從而使得經過隔離二極管Dl的電壓為O至Verf之間的變化值，以滿足比較器Ul輸入電壓大于零的要求。另外，上述控制驅動單元23還可以包括射隨器U2，連接在隔離二極管Dl與比較器Ul之間，該射隨器U2的同相輸入端通過電阻R4與隔離二極管Dl連接；射隨器U2的反相輸入端通過電阻R5與射隨器U2的輸出端連接，且該射隨器U2的輸出端與比較器Ul的一輸入端連接。該射隨器U2起到隔離作用，避免后級電路對前級電路的影響。上述比較器Ul與第二開關管Q2的基極之間還連接有電阻R7、R8，第二開關管Q2的集電極與第一開關管Ql的基極之間還連接有電阻R9，第一開關管Ql的發(fā)射極與基極之間還連接有電阻R10，第一開關管Ql的集電極與開關單元21之間還連接有電阻R11。電阻R7、R8是第二開關管Q2的驅動分壓電阻；電阻R9、R10是第一開關管Ql的驅動電阻；R11是開關單元21的驅動電阻。本實施例中，防浪涌單元20優(yōu)選為電阻器件，也可以為其他防浪涌器件。開關單元21優(yōu)選為場效應管M0SFET，也可以為繼電器。當開關單元21為繼電器時，控制驅動單元 23產生的驅動信號為與電源變換電路12共地的驅動信號，與繼電器的驅動繞組連接。圖3是本發(fā)明自適應防雷防浪涌控制電路另一實施例的結構示意圖。在上述實施例的基礎上，當開關單元21為場效應管MOSFET時，本實施例自適應防雷防浪涌控制電路還包括驅動保護單元24，該驅動保護單元24分別與控制驅動單元23及濾波整流電路11連接，根據(jù)濾波整流電路11的輸出電壓，調節(jié)控制驅動單元23產生的驅動電壓。參照圖4，上述驅動保護單元24包括三極管Q3及TVS 二極管VARl，三極管Q3的基極與控制驅動單元23連接，集電極與濾波整流電路11連接，發(fā)射極分別與控制驅動單元23及開關單元21連接；所述TVS 二極管VARl分別與三極管Q3的發(fā)射極與集電極連接。當濾波整流電路11的輸出端GND_1快速變化時，TVS 二極管VARl可將開關單元21的驅動電壓嵌位在安全范圍內，而當控制驅動單元23產生使開關單元21處于截止狀態(tài)的驅動信號時，三極管Q3可以加快該驅動信號的傳遞，使得開關單元21加快關斷。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制其專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。
權利要求
1.一種自適應防雷防浪涌控制電路，應用于開關電源中，該開關電源包括依次連接的AC輸入電源，濾波整流電路及電源變換電路，其特征在于，包括防浪涌單元、開關單元、采樣單元及控制驅動單元；其中，所述防浪涌單元連接在所述濾波整流電路及電源變換電路之間；所述開關單元與防浪涌單元并聯(lián)，調節(jié)開關電源的輸入阻抗；所述采樣單元與濾波整流電路連接，采集濾波整流電路的浪涌信號；所述控制驅動單元與采樣單元連接，根據(jù)所述浪涌信號，產生驅動控制信號，控制所述開關單元的導通或截止。
2.根據(jù)權利要求I所述的自適應防雷防浪涌控制電路，其特征在于，所述采樣單元包括以開關單元的導通阻抗為采樣電阻，與所述濾波整流電路連接，采集濾波整流電路的浪涌信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的自適應防雷防浪涌控制電路，其特征在于，所述采樣單元還包括電壓基準，及與電壓基準依次連接的分壓電路和隔離電路；電壓基準與采樣電阻連接，對采樣電阻采集到的負電壓浪涌信號進行電平轉換，經過電平轉換的浪涌信號是從零到基準電壓間變化的電壓信號。
4.根據(jù)權利要求3所述的自適應防雷防浪涌控制電路，其特征在于，所述控制驅動單元包括控制電路及驅動電路；其中控制電路包括參考電源及比較器，所述比較器的輸入端分別與參考電源及所述隔離電路連接，將浪涌信號與參考電源產生的參考信號進行比較，輸出控制信號，控制驅動單元產生驅動電壓；所述驅動電路包括驅動電源、第一開關管及第二開關管，所述第二開關管的基極與所述比較器的輸出端連接，發(fā)射極接地，集電極與所述第一開關管的基極連接，所述第一開關管的發(fā)射極與驅動電源連接，集電極與所述開關單元連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的自適應防雷防浪涌控制電路，其特征在于，所述控制電路還包括射隨器，所述射隨器連接在隔離電路與比較器之間。
6.根據(jù)權利要求I至5中任一項所述的自適應防雷防浪涌控制電路，其特征在于，所述開關單元為場效應管或者繼電器。
7.根據(jù)權利要求6所述的自適應防雷防浪涌控制電路，其特征在于，當開關單元為場效應管時，還包括驅動保護單元，連接在控制驅動單元與開關單元之間，且還與濾波整流電路連接，根據(jù)濾波整流電路的輸出電壓，調節(jié)控制驅動單元產生的驅動電壓。
8.根據(jù)權利要求7所述的自適應防雷防浪涌控制電路，其特征在于，所述驅動保護單元包括三極管及TVS 二極管，所述三極管的基極與控制驅動單元連接，集電極與濾波整流電路連接，發(fā)射極分別與控制驅動單元及開關單元連接；所述TVS 二極管分別與三極管的發(fā)射極與集電極連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自適應防雷防浪涌控制電路，應用于開關電源中，包括防浪涌單元、開關單元、采樣單元及控制驅動單元；其中，防浪涌單元連接在濾波整流電路及電源變換電路之間；開關單元與防浪涌單元并聯(lián)，調節(jié)開關電源的輸入阻抗；采樣單元與濾波整流電路連接，采集濾波整流電路的浪涌信號；控制驅動單元與采樣單元連接，根據(jù)浪涌信號，產生驅動控制信號，控制開關單元的導通或截止。本發(fā)明自適應防雷防浪涌控制電路，通過檢測濾波整流電路輸出端的電壓變化，并根據(jù)該電壓變化調整開關電源的輸入阻抗，從而可以在出現(xiàn)浪涌現(xiàn)象時限制浪涌電流的大小，保護電源功率器件等元件的安全與壽命，提高電源效率。
文檔編號H02H3/22GK102623962SQ201110033548
公開日2012年8月1日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權日2011年1月30日
發(fā)明者劉利雄, 段衛(wèi)垠 申請人:深圳市航嘉馳源電氣股份有限公司