[实用新型]一种浪涌抑制电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电源保护电路，特别涉及电容滤波电路的浪涌抑制。

背景技术

目前的各种电器中，大量存在整流电路，如市电经整流、电容滤波，再给开关电源的变换电路供电；再如传统电源，市电经变压器降压后，经整流、电容滤波后给其他电路供电，这类电器在电源开关接通瞬间，由于滤波电容的存在，滤波电容两端电压瞬间从0V充电至额定工作电压，会产生很大的浪涌电压以及浪涌电流，浪涌电流不仅缩短了滤波电容的寿命，同时也对整流电路中的二极管、保险丝、电源中布线、走线都有较大冲击。

传统的抑制浪涌电流的方法是在整流电路的回路中，串入合适的负温度系数的热敏电阻(NTC)，热敏电阻在常态下其阻值较大，电源开关接通瞬间，热敏电阻阻值较大，限制了对电容的充电电流，从而抑制了浪涌电流，热敏电阻由于发热，其阻值因发热而减少，以减少电阻自身功耗和降低对电路效率的影响。这种方法简单可行，但若短时断电，由于热敏电阻冷却时间较长，在热敏电阻未冷却时，若电源开关再次接通或电路重新上电，这时产生的浪涌会很大，热敏电阻的保护作用会下降，甚至完全失去作用。电路正常工作时热敏电阻串入电路回路会产生很大损耗，减低电源效率，而且不适用于抑制连续脉冲。

在现有技术中，比较有效的一种解决方法，参见图1，该电路包括电压输入端Vin-、电压输出端Vout-、MOS管Q1、三极管Q2、电容C、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，电压输入端Vin-分别与MOS管Q1的源极及三极管Q2的发射极连接，上述的电压输入端还通过第一电阻R1与MOS管Q1的漏极相连，三极管Q2的集电极连接MOS管Q1的栅极并通过第三电阻R3接地，三极管Q2的基极通过第二电阻R2与MOS管Q1的漏极相连，MOS管Q1的漏极通过电容C接地，MOS管Q1的漏极还与电压输出端Vout-连接。

上述电路还有另外一种等同变换，即将和外部电源连接的关系进行更改：把电源的输入端改为外部电源地线接入，原地线改为外部电源正输入；输出地线改为输出正，输出端口更改为输出地线；输出地线和外部电源地线是两个不同的网络。

上述方案的工作原理是，当Vin接外部电源时，该电源为负压，若电源开关闭合，由于电容两端电压初始为0V或较低的电压值，外部电源通过地线，经过电容C分两路回到Vin-。一路经过电阻R1回到Vin-，另一路经过电阻R2以及三极管Q2的基极、发射极回到Vin-，这时三极管Q2由于基极到发射极有电流流过，三极管Q2工作，由于Q1为MOS管，其栅极偏执电阻R3取值较大，一般在兆欧姆级左右，三极管Q2的集电极负载R3由于取值大，三极管Q2直接进入饱和工作状态，使得N沟道MOS管Q1的栅极到源极的电压很低，为三极管Q2的饱和压降，一般在0.7V至0.1V之间，这个电压达不到N沟道MOS管Q1的开启电压，MOS管Q1处于关断状态。这时，该电路从外部电源吸收的最大电流发生在电容C两端电压为0的瞬间，该电流最大值为：

Ipmax=|Vin|R1+|Vin|-0.7VR2]]>

从上述公式可以看出，该电路在外部电源闭合式，不对外部电源产生难以控制的充电电流，该电流仅与电阻R1和R2的取值有关，对电容C充电的电流，随着电容C两端的电压升高而逐步下降，电容C两端的电压升高而Vout的数值进一步下降，即输出电压Vout的绝对值增加，当满足：

Vout-Vin＜＝0.7V

当满足上述公式时，即三极管Q2的基极、发射极之间的电压也会低于0.7V，三极管Q2截止，这时外部电源通过R3把电压加到Q1的栅极上，相对而言，栅极电压高于源极电压，MOS管Q1开启，处于导通状态，由于MOS管的内阻很低，这时Vin和Vout电压差极低，电阻R1和R2两端电压极低，发热功率很小；而电阻R3由于取值较大，发热量也极低；实现了电路进入稳态时，降低了该电路的功率损耗。