[发明专利]直流电源的浪涌电流抑制方法及电路

说明书

技术领域

本发明涉及通讯电源设备领域，特别是涉及一种直流电源的浪涌电流抑制方法及电路。

背景技术

在通信设备中，供电电源是以不同的方式为二次电源供电的系统设备，在二次电源与供电电源之间会有接入的储能单元，该储能单元接入供电电路中，在系统上电过程中会瞬态产生冲击电流，此电流的瞬态变化会造成输入电源电压的跌落，或者二次设备接入供电电源时出现电弧现象，对于电源内部器件造成冲击，例如缓启动开关的瞬态功率过大。电源输入的冲击电流拟制电路在通信设备中应用广泛。

电源输入启动容性负载电流的抑制电路是电源前端电路的重要组成部分，冲击电流抑制电路可以减缓电源上电对输入端口及内部电路的冲击，输入缓启动开关瞬态功率抑制，尽可能使电流缓慢上升，使其得到保护。

在现有技术中，抑制的方案常用的有三种：

方案一：在输入小功率的电路中，串入负温度系数的热敏电阻来抑制冲击电流，使输入电流随热敏电阻温度升高，阻值下降的变化而变化，但此方案应用范围太小，热敏的电阻的热耗较大，而且对系统的效率影响较大。如图1所示，在开关K1闭合瞬间，电路中的NTC(负温度系数的热敏电阻，一般几欧姆～十几欧姆)抑制在开关闭合瞬间的冲击电流，此方案对冲击电流的抑制效果很好，但是在系统正常负载时，随温度升高，NTC的阻值下降到1欧姆左右(温度低于100度)，此电阻的功耗随负载电流的增大而上升，电阻的热应力非常大，因此只限于小功率电路应用，而且NTC对线路的效率影响较大。

方案二：在二次输入的-48V线路中串入金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，简称为MOSFET)，通过控制MOSFET的门极电压上升时间，使MOSFET从高阻区缓慢变化到开关状态，该方案MOSFET在开启瞬态产生大量的热耗，从而使MOSFET的应力瞬态增加，甚至超过器件的雪崩能量而损坏。如图2所示，当V1的电压通过K1闭合加到电路中时，电阻R1，R2，C2组成的延时充电电路，使Q1的Vgs缓慢上升，Vgs大于MOSFET的Vth(开关门限电压)电压时进入开关状态，在此过程中对储能电容C1进行充电，在Vgs上升到Vth前，MOSFET经过放大区，由于半导体器件的米勒电容会在Vgs上升过程中米勒平台，在此期间MOSFET经过一个很短时间的大电流(最大冲击电流)和最大电压(基本和输入电源电压相等)的电流电压同时存在，MOSFET这个时间的瞬态功率有可能会超出安全工作区或雪崩能量，极大降低了电路的可靠性。

方案三：在方案二的基础上的一种方案，在Q1的D-S并接分流电阻R3,如图3所示，在K1闭合瞬间，Q1的在Vgs上升到Vth前，Q1呈现高阻抗，大部分充电电流由R3为C1充电，当Q1的在Vgs上升到Vth后，Q1完全导通，Q1继续大电流为C1充电，Q1的直流导通电阻毫欧级，实际充电电流基本均通过Q1开关。此过程很好的降低输入的冲击电流，Q1启动是瞬态的电压还是和输入电源电压基本一致，使得冲击电流降低，管子的瞬态功率也降低。但是Q1的G-S并接的电阻在系统正常负载电流时，在Q1受到意外的损伤，Vgs电压变化时，Q1出现高阻抗，而负载电流通过电阻提供，此时并接的电阻热耗非常大，出现电阻本体被烧坏和PCB被烧的严重故障。

作为输入电源和二次电源之间的冲击电流抑制电路和降低开关瞬态功率，首先要满足输入电流能够缓慢变化，降低对接口及电路其他的器件的冲击、误动作，提供电路工作的可靠性。其次在正常工作时，系统的大电流工作时，尽量降低热耗，如果采用上述方案，都无法满足大电流电路的需求，而且严重影响系统效率，降低系统的可靠性，并且不能满足系统的节能需求。

发明内容

为了解决现有技术中输入电源和二次电源之间的冲击电流和开关瞬态功率过大导致的对电源内部器件造成冲击的问题，提出了一种直流电源的浪涌电流抑制方法及电路。

本发明提供一种直流电源的浪涌电流抑制方法，包括：

二次电源接入供电电源，并通过恒流源电路为储能单元充电；

电压检测电路在检测到储能单元中储能电容的电压达到预定电压值后，驱动延时电路；

延时电路驱动开关单元缓慢打开，直到完全导通开关单元；

开关单元将恒流源电路旁路，并为储能单元进行充电。

优选地，二次电源接入供电电源具体包括：二次电源直接接入供电电源，或者，二次电源通过开关的控制接入供电电源。