本申請屬于電力電子，特別涉及一種大電容沖擊電流抑制電路及方法。

背景技術：

1、為了滿足電源的穩(wěn)定性要求和電磁兼容試驗要求，電源設備通常在輸入端并聯設置有大容量的電容進行儲能與濾波，以平抑輸入側的擾動。在電源開機或輸入過壓瞬間，大容量電容會導致回路產生較大的沖擊電流，該沖擊電流過大時會熔斷保險絲，甚至觸發(fā)輸入電源的過流保護，進而影響其他用電設備的正常運行。因此相關標準對沖擊電流均作出明確的規(guī)定，要求沖擊電流峰值不超過額定電流的五倍。

2、現有常見的沖擊電流抑制方法或是在電源母線上串聯功率電阻，或是在電容支路上串聯功率電阻等。直接使用串聯功率電阻抑制沖擊電流，會造成回路上的損耗過大，不適用于大功率場合。而在電容支路上串聯功率電阻，會導致電容濾波效果嚴重變差。

3、因此，現有的沖擊電流抑制技術在解決大電容輸入沖擊電流抑制問題時存在可靠性等方面的局限性。

技術實現思路

1、本申請的目的是提供了一種大電容沖擊電流抑制電路和方法，以解決或減輕背景技術中的至少一個問題。

2、一方面，本申請的技術方案是：一種大電容沖擊電流抑制電路，包括抑制區(qū)電路、電壓控制區(qū)電路和電流控制區(qū)電路，其中：

3、所述抑制區(qū)電路包括第一場效應管q1、第一電阻r1、第二電阻r2、第三電阻r3、第四電阻r4、第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3、第三二極管d3和第四二極管d4，第一電阻r1和第一電容c1的一端與輸入正端vin+和輸出正端vout+相連，第二電阻r2一端、第四二極管d4陽極、第二電容c2一端、第三電容c3一端、第一場效應管q1源級和第三電阻r3一端與輸出負端vout-相連，第二電阻r2另一端、第四二極管d4陰極及第二電容c2另一端與電阻r1另一端連接，第四電阻r4兩端與第三電容c3的兩端連接，第三電阻r3另一端連接至第一電容c1的另一端；

4、所述電壓控制區(qū)電路包括第一三極管v1、第五電阻r5、第六電阻r6、第七電阻r7和第一二極管d1，第一二極管d1陽極與抑制區(qū)電路中的第二電容c2另一端相連，第五電阻r5的一端與抑制區(qū)電路中的第一場效應管q1漏極相連，第一二極管d1陰極與第七電阻r7一端相連，第七電阻r7另一端與第一三極管v1集電極相連，第五電阻r5另一端與第一三極管v1基極及第六電阻r6一端相連，第六電阻r6另一端和第一三極管v1發(fā)射極共同連到輸出負端vout-；

5、所述電流控制區(qū)電路包括第二三極管v2、第八電阻r8、第九電阻r9、第十電阻r10、第十一電阻r11和第二二極管d2，第二二極管d2陽極與抑制區(qū)電路中的第二電容c2另一端相連，第二二極管d2陰極與第十一電阻r11一端相連，第十一電阻r11另一端與第二三極管v2集電極相連，第十電阻r10跨接在第二三極管v2基極與發(fā)射極之間，第八電阻r8跨接在輸入負端vin-與輸出負端vout-之間，第九電阻r9一端與第二三極管v2集電極相連、另一端與輸出負端vout-連接。

6、在本申請優(yōu)選實施方式中，所述第一三極管v1和第二三極管v2均為npn型三極管。

7、在本申請優(yōu)選實施方式中，所述第一場效應管q1為n溝道型mos管。

8、另一方面，本申請?zhí)峁┑募夹g方案是：一種采用如上任一所述的大電容沖擊電流抑制電路實現電流抑制的方法，所述方法包括：

9、步驟s10：電源開機上電時，第一電容c1電壓為零，第三電阻r3兩端電壓高于預定值，經過第五電阻r5、第六電阻r6分壓后導通第一三極管v1，從而拉低第一場效應管q1的柵極電壓，使第一場效應管q1保持關斷狀態(tài)，此時，輸入電源通過第三電阻r3為第一電容c1充電，實現抑制上電沖擊電流；

10、步驟s20：隨著第一電容c1電壓的上升，第三電阻r3兩端電壓逐漸下降，當第三電阻r3的分壓低于第一三極管v1導通門限電壓時，第一三極管v1將截止，電源通過第一電阻r1為第二電容c2充電，第一場效應管q1的柵極電壓上升，實現第一場效應管q1的延遲導通，完成電源上電過程，上電啟動完成后，第一電容c1與導通的第一場效應管q1串聯接入電源回路；

11、步驟s30：當電源輸入發(fā)生故障時，第一場效應管q1漏源極間電壓大于預定值，經過第五電阻r5、第六電阻r6分壓后導通第一三極管v1，通過第一二極管d1將第二電容c2迅速放電，拉低第一場效應管q1的柵極電壓，使第一場效應管q1迅速恢復關斷狀態(tài)；同時，通過第三二極管d3迅速將第一場效應管q1寄生電容上的電荷放完，保證第一場效應管q1保持關斷狀態(tài)，輸入電壓差通過第三電阻r3為第一電容c1充電，實現抑制瞬態(tài)沖擊電流，隨即返回步驟s20的狀態(tài)；

12、步驟s40：當電源回路存在沖擊電流時，第八電阻r8兩端電壓差上升，若超過設定的門限值，電壓差經過第九電阻r9、第十電阻r10分壓后導通第二三極管v2，通過第二二極管d2將第二電容c2迅速放電，拉低第一場效應管q1的柵極電壓，使第一場效應管q1迅速恢復關斷狀態(tài)，同時，通過第三二極管d3迅速將第一場效應管q1寄生電容上的電荷放完，保證第一場效應管q1保持關斷狀態(tài)，輸入電壓差通過第三電阻r3為第一電容c1充電，實現抑制瞬態(tài)沖擊電流，隨即返回步驟s20的狀態(tài)。

13、在本申請可選實施方式中，所述故障包括電源過壓、掉電重啟或者反復開機。

14、本申請?zhí)峁┑拇箅娙輿_擊電流抑制電路及方法克服了現有的沖擊電流抑制電路只能抑制開機沖擊電流的固有缺陷，使得抑制電路能對短時反復開機或電壓瞬變、掉電重啟等供電兼容性試驗導致的沖擊電流均能產生抑制效果。同時，本申請的大電容沖擊電流抑制電路監(jiān)測輸入電壓和電流，保證有一個量發(fā)生突變時及時有效地關斷場效應管，切入功率電阻，實現對沖擊電流的抑制。

技術特征：

1.一種大電容沖擊電流抑制電路，其特征在于，包括抑制區(qū)電路、電壓控制區(qū)電路和電流控制區(qū)電路，其中：

2.如權利要求1所述的大電容沖擊電流抑制電路，其特征在于，所述第一三極管v1和第二三極管v2均為npn型三極管。

3.如權利要求1或2所述的大電容沖擊電流抑制電路，其特征在于，所述第一場效應管q1為n溝道型mos管。

4.一種采用如權利要求1至3任一所述的大電容沖擊電流抑制電路實現電流抑制的方法，其特征在于，所述方法包括：

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述故障包括電源過壓、掉電重啟或者反復開機。

技術總結
本申請?zhí)峁┝艘环N大電容沖擊電流抑制電路，屬于電力電子技術領域，該大電容沖擊電流抑制電路包括抑制區(qū)電路、電壓控制區(qū)電路和電流控制區(qū)電路，其中，抑制區(qū)電路包括第一場效應管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第三二極管和第四二極管，電壓控制區(qū)電路包括第一三極管、第五電阻、第六電阻、第七電阻和第一二極管，電流控制區(qū)電路包括第二三極管、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻和第二二極管。本申請電路克服了現有的沖擊電流抑制電路只能抑制開機沖擊電流的固有缺陷，使得抑制電路能對短時反復開機或電壓瞬變、掉電重啟等供電兼容性試驗導致的沖擊電流均能產生抑制效果。

技術研發(fā)人員：許政,龔坤珊,彭蒙
受保護的技術使用者：中國航空工業(yè)集團公司雷華電子技術研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2