自由啟動的開關電源的製作方法

2023-04-24 04:17:56 2

專利名稱：自由啟動的開關電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種通用的開關電源，具體地說，通過對開關電源浪湧電流的控制使開關電源具備自由啟動的性能，屬於一種新型開關電源。
眾所周知，由市電220V/110V供電的開關電源在啟動時會產生很大的浪湧電流。如果不採取措施，啟動時的浪湧電流可能達到數十甚至一百安培以上。每次啟動時的浪湧電流都會對輸入迴路的通斷器、輸入保險絲、整流器、濾波電容器等造成很大的衝擊甚至不可逆轉的損壞。同時浪湧電流對電網的汙染會對其它電子設備造成惡劣的影響，對供電安全也有一定影響。為了儘可能減少這種影響，一般使用開關電源的場合不允許隨便操縱電源開關頻繁啟動電源。只有將浪湧電流限制在可接受的範圍內才可以自由啟動電源。
背景技術：
現在比較實用的限制浪湧電流的方法有兩類1、NTC熱敏電阻法(見附

圖1)NTC是負溫度係數熱敏電阻，啟動時冷態電阻值大，啟動後有電流通過，其溫度升高，電阻值變小，減小了對電源性能的影響。有些PC機電源就用此法。這種方法的問題是，電源一旦啟動NTC就處於熱態低電阻值狀態，如果此時關斷電源再馬上啟動就會產生很大的浪湧電流。一般來說NTC的恢復時間是幾分鐘至幾十分鐘，功率越大恢復時間越長。也就是說，要間隔幾分鐘至幾十分鐘才能再次啟動電源，否則有可能損壞設備。
2、晶閘管開關法(見附圖2)在直流迴路用R(10Ω)限流，以減小浪湧電流。待電容器充電結束後晶閘管導通，將R短路(產生第二次浪湧電流)，以保持電源的性能。許多開關電源產品用此法。由於存在二次浪湧問題，所以R不能用得很大，也就是說浪湧電流不可能做得很小。同時晶閘管關斷也需要一定的條件和時間。所以電源的啟動也受到一定的限制。
採取上述措施以後，中小功率開關電源的浪湧電流仍然是30A～60A。這樣大的浪湧電流，在較短時間間隔內對電源進行通斷其後果是可以設想的。而且，第一次啟動時可以抑制浪湧電流，後續的再次啟動則因為晶閘管或NTC來不及恢復，不能抑制啟動時的浪湧電流而可能造成設備的損壞。
本實用新型的內容本實用新型針對背景技術中所存在的上述問題，提供了一種降低浪湧電流的的新方法。從本質上說，產生浪湧電流的根本原因在於開關電源的輸入迴路中濾波電容的存在。具體地說，220V市電經整流後其峰值電壓在300V以上，這樣高的電壓給電容器充電的瞬時電流就是引起浪湧電流的根本原因。把這個瞬時充電電流降下來，浪湧電流就降下來了。本實用新型採用的新方法是，在開關電源的輸入迴路中接入一有源電阻(圖3的陰影部分)，電源啟動時該有源電阻同時啟動，此時該有源電阻呈現較大的電阻值，將浪湧電流限制在所希望的值，啟動以後該有源電阻值迅速減小以保證電源正常工作。電源掉電時有源電阻迅速恢復至初始的高阻狀態等待下一次電源啟動。合理接入有源電阻的開關電源允許自由啟動，而不會對電源造成任何損壞。50W--1000W的開關電源浪湧電流僅為幾安培至十幾安培。
本實用新型的上述目的是這樣實現的所述的有源電阻有一輸入端，其特徵在於輸入端的信號與電源啟動和掉電信號同步；兩個輸出端串聯在濾波電容充電電路裡。其特徵在於一個端子為「+」，另一個端子為「-」。其特徵還在於其「+」端與電容的負端和負載的負端連接的公共點相連，而其「-」端與整流橋的負端相連，如圖3。這樣連接後的開關電源就是可以自由啟動的新型開關電源。
依照本發明的較佳實施例所述，該開關電源接入一有源電阻，用來抑制電源啟動時的浪湧電流。還包括一復位電路，用於電源掉電時使有源電阻立即復位至高阻狀態。
依照本發明的較佳實施例所述，其中所述的有源電阻由電阻、電容和電晶體組成的控制電壓產生器和復位電路，以及由一隻(或一組)晶體三極體、場效應功率電晶體或者IGBT之類的功率電晶體器件組成的執行電路。
以下結合附圖對本實用新型自由啟動開關電源作進一步詳細描述。
圖1是NTC功率熱敏電阻法抑制浪湧電流的開關電源電原理示意圖。
圖2是用晶閘管開關抑制浪湧電流的開關電源電原理示意圖。
圖3是本實用新型自由啟動開關電源電原理示意圖。
具體實施例的詳細說明圖3所示為本實用新型的實施例，從而實現了啟動時濾波電容充電迴路電阻值大，限制啟動時過大的浪湧電流，穩態時迴路電阻值小保證了電源的性能。
結合圖3具體說明實施例自由啟動開關電源的工作過程當開關K接通時電源開始啟動，有源電阻輸入端同時得電，啟動控制電壓產生器(在本實施例中是由R1、R2和C1組成的充放電電路)，輸入電壓+V(可以用最方便的方法直接從整流橋取得)通過R1給積分電容C1充電，初始時刻電容C1上電壓為0V，輸出級處於高阻狀態，在濾波電容C的充電迴路中呈現較大的電阻值R啟動。隨著積分電容C1充電，其上電壓按設計的速率逐漸提高，晶體三極體T逐漸導通直至飽和。輸出級在濾波電容C充電迴路中呈現的電阻值R逐漸減小，直至過渡到較小的電阻值R工作，保證了電源的性能。當開關K斷開時，有源電阻輸入端掉電，積分電容C1立即通過R2放電，因為R2的電阻值遠小於R1，所以C1放電很快，輸出電晶體T立即關斷，電路恢復到初始狀態，等待再次啟動。
所述有源電阻可以封裝在金屬或塑料外殼內，有一個(或兩個)輸入端和兩個輸出端「+」、「-」；或者將有源電阻零件直接布在印刷電路板上與其它零部件一起構成自由啟動開關電源。
本實用新型的優點在於1、電路簡單，工作可靠。只要在普通開關電源裡增加幾個零件就可以解決開關電源重複啟動的問題。避免了由於開關抖動或誤操作造成的損壞，提高了開關電源的可靠性。
2、由於自由啟動開關電源降低了啟動時的浪湧電流，減少了對電網的汙染和對其它設備的幹擾，提高了供電系統的安全性。從而使開關電源升級換代。
權利要求1.一種自由啟動開關電源，其特徵在於其內部接入一有源電阻，該有源電阻與電源啟動和掉電信號同步工作；控制電壓產生器接收來自輸入端信號+V，並根據設於其內的預定程序發出控制信號驅動輸出器件依序工作，在「+」端和「-」端之間呈現所要求的電阻值。
2.如權利要求1所述的自由啟動開關電源，其特徵在於包括一控制電壓產生器是由電阻、電容和電晶體組成，在輸入端電壓+V的控制下，控制電壓產生器控制輸出器件的工作狀態，與電源同步工作；電源啟動時輸出器件電流逐漸增加，電源掉電時輸出器件電流迅速減小。
3.如權利要求1所述的自由啟動開關電源，其特徵在於所述的輸出器件是功率三極體、功率場效應管或IGBT等功率器件及其附屬元件。
4.如權利要求1所述的自由啟動開關電源，其特徵在於所述的有源電阻連接在濾波電容C的負端和整流橋的負端之間。
5.如權利要求1所述的自由啟動開關電源，其特徵在於所述的有源電阻在電源啟動的瞬間具有一定的電阻值，給濾波電容提供電流通路和縮短電源啟動時間。
6.如權利要求1所述的自由啟動開關電源，其特徵在於將所述有源電阻封裝在金屬或塑料外殼內，有一個 或兩個輸入端和兩個輸出端「+」、「-」；或者將有源電阻零件直接布在印刷電路板上。
7.如權利要求1所述的自由啟動開關電源，其特徵在於控制電壓+V直接從整流橋取得。
專利摘要一種可自由啟動開關電源，其特徵在於，在普通開關電源裡接入有源電阻降低開關電源啟動時的浪湧電流，從而改善了開關電源的啟動性能。其特徵還在於有源電阻僅由少數幾個元件構成，能夠實現與電源啟動和掉電同步工作而不影響開關電源的正常工作。採用該技術的50W－1000W開關電源浪湧電流僅為幾安培至十幾安培，克服了現有的採用晶閘管、NTC等抑制浪湧電流的開關電源浪湧電流大和不能重複啟動的弊端。實現了開關電源啟動性能的升級換代。
文檔編號H02H9/02GK2710245SQ20042005974
公開日2005年7月13日 申請日期2004年5月20日 優先權日2004年5月20日
發明者崔華昌 申請人:崔華昌