CN107370354A - 一种交流输入电流浪涌抑制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交流输入电流浪涌抑制系统，包括：抑制电路和控制电路；抑制电路包括一个电阻和晶闸管并联后接入电路中，用于限制浪涌电流的大小，起到对电路器件的保护；控制电路与抑制电路连接，通过控制抑制电路中晶闸管的开闭减小抑制电路在电路中的功率损耗。电流浪涌抑制电阻的存在，有效降低浪涌电流对电路器件的冲击；在电阻两端并联晶闸管，有效解决在电路正常过程中由电阻造成的功率损耗。

Description

一种交流输入电流浪涌抑制系统

技术领域

本发明涉及电路控制技术领域，尤其涉及一种交流输入电流浪涌抑制系统。

背景技术

浪涌电流是交流电源接通瞬间，由于输入储能滤波电容迅速充电，而产生的一种远大于设备稳态工作电流的峰值电流，其对设备内部整流桥、保险丝和EMI滤波器均有一定的冲击作用，最终影响设备的可靠性和寿命。

目前，常用的抑制输入浪涌电流的方法是在整流电路中串入限流电阻，如图1所示，其工作原理是：在整流输出侧串联一个较小的电阻，用于电路电流的限流。在交流输入闭合瞬间，电容C1接近短路状态，电路中产生的冲击电流很大，如有电阻R1存在，因其分压作用，能够限制电路中电流的大小，最终起到保护电路中各器件的作用。

传统的浪涌电流抑制电路可以满足一定的使用场合。但其缺点为：电阻R1电阻值的选择较难把握，若电阻R1阻值过小，则在该电阻上产生的瞬时功率会很大，并且对浪涌电流的抑制作用不明显，不能起到很好的电路保护作用。电阻值增大会起到更好的抑制浪涌电流的作用，但电阻值也不能选的过大，否则电路的功率损耗会较大，电容C1充电会很慢。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种交流输入电流浪涌抑制系统，用以解决传统方案中电阻较大时，在电阻两端消耗功率较大等诸多技术问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

在基于本发明的一个实施例中，提供了一种交流输入电流浪涌抑制系统，包括：抑制电路和控制电路；抑制电路包括一个电阻和晶闸管并联后接入电路中，用于限制浪涌电流的大小，起到对电路器件的保护；控制电路与抑制电路连接，通过控制抑制电路中晶闸管的开闭减小抑制电路在电路中的功率损耗。

在基于本发明系统的另一个实施例中，抑制电路包括电阻R1，电阻R2，电阻R3，电容C1，整流桥V1，晶闸管V2；交流电接入抑制电路后，首先通过整流桥V1整流为直流电，电阻R1的一端、电阻R2的一端、晶闸管V2的阴极与整流桥V1的负输出端相连；电阻R1的另一端、晶闸管V2的阳极与电容C1的阴极连接；整流桥V1的正输出端与电容C1的阳极连接；电阻R2的另一端与电阻R3的一端、晶闸管V2的门极连接；电阻R3的另一端、整流桥V1的正输出端和负输出端分别与控制电路连接，输入控制信号。

在基于本发明系统的另一个实施例中，控制电路包括电阻R4、R5、R6、R7，比较器N1和三极管V3；R6与R7串联后连接整流桥V1的正输出端和负输出端之间，R6和R7的连接处与N1的负输入端连接，N1的正输入端输入基准电压Vref；N1的正电源端与+15V电源连接，N1的接地端与V1的负输出端连接，N1的输出端与R4的一端连接，R4的另一端分别与R5的一端、V3的基极连接，R5的另一端分别与V3的发射极、+15V电源连接，V3的集电极与R3的另一端连接，输出控制信号。

在基于本发明系统的另一个实施例中，通过R2和R3阻值的比例关系控制通过晶闸管V2的驱动电流。

在基于本发明系统的另一个实施例中，输入整流桥为380V交流电，整合输出540V直流电时，R6取7.5KΩ，R7取820KΩ。

在基于本发明系统的另一个实施例中，刚启动工作时，比较器N1的反向输入端电压低于3脚电压，N1的输出端输出为高电平，三极管V3不导通，则晶闸管V2无门极驱动信号，处于阻断状态，电路通过电阻R1为电容C1充电；随着母线电压的上升，比较器N1的反向输入端的电压最终高于3脚电压，1脚输出为低，三极管V3导通，产生晶闸管V2的门极驱动信号，在该信号的作用下，晶闸管V2导通，电阻R1在电路中被短路，电流通过晶闸管V2为电容C1充电。

在基于本发明系统的另一个实施例中，晶闸管的具体型号为30TPS08。

本发明有益效果如下：

电流浪涌抑制电阻的存在，有效降低浪涌电流对电路器件的冲击；在电阻两端并联晶闸管，有效解决在电路正常过程中由电阻造成的功率损耗。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为传统浪涌电流抑制电路；

图2为本发明一个实施例中的浪涌电流抑制系统。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本申请实施例提供了一种交流输入电流浪涌抑制系统，交流输入整流后直流电压对后级滤波电容充电，由于电容两端电压无法突变，突加直流电压，会产生浪涌电流。为了抑制浪涌电流，增加电阻R1，直流电压通过R1向电容C1充电，可有效抑制浪涌电流。通过检测C1充电电压到达所需电压值，与预先设定基准电压值比较，通过晶闸管V2的驱动电阻R2和R3控制晶闸管V2开通，短路R1，避免电路正常工作后主回路产生损耗。

一种交流输入电流浪涌抑制系统，如图2所示，包括：抑制电路和控制电路；抑制电路用于限制浪涌电流的大小，起到对电路器件的保护；控制电路与抑制电路连接，用于减小抑制电路在电路中的功率损耗。

其中抑制电路包括电阻R1，电阻R2，电阻R3，电容C1，整流桥V1，晶闸管V2，如附图2所示；交流电接入抑制电路后，首先通过整流桥V1整流为直流电，电阻R1的一端、电阻R2的一端、晶闸管V2的阴极与整流桥V1的负输出端相连；电阻R1的另一端、晶闸管V2的阳极与电容C1的阴极导线连接；整流桥V1的正输出端与电容C1的阳极连接；电阻R2的另一端与电阻R3的一端、晶闸管V2的门极连接；电阻R3的另一端、整流桥V1的正输出端和负输出端分别与控制电路连接，输入控制信号。通过R2和R3的比例关系控制通过晶闸管V2的驱动电流用于保护电路元器件。

控制电路包括电阻R4、R5、R6、R7，比较器N1和三极管V3；R6与R7串联后连接整流桥V1的正输出端和负输出端之间，R6和R7的连接处与N1的负输入端连接，N1的正输入端输入基准电压Vref，在本发明的一个具体实施例中，Vref预先设定为5.1V；N1的正电源端与+15V电源连接，N1的接地端与V1的负输出端连接，N1的输出端与R4的一端连接，R4的另一端分别与R5的一端、V3的基极连接，R5的另一端分别与V3的发射极、+15V电源连接，V3的集电极与R3的另一端连接，输出控制信号。

在本发明的一个具体实施例中，R1为280Ω，R2为75Ω，R3为130Ω，C1为660μF，V1为FUO 22-16N，V2为30TPS08，R4为2KΩ、R5为3KΩ、R6为7.5KΩ(适用于380V交流整流为540V直流的要求)、R7为820KΩ，N1为LM193，V3为S8550。

交流电接通后，经过整流桥V1整流为直流电，整流桥V1整流后的V+电压通过电阻R6和R7分压后送到比较器N1的负端，与比较器N1的正向输入端的Vref基准电压相比较，刚启动工作时，比较器N1的反向输入端电压低于3脚电压，N1的输出端输出为高电平，三极管V3不导通，则晶闸管V2无门极驱动信号，晶闸管V2处于阻断状态，电路通过电阻R1为电容C1充电。电阻R1在该过程中起到抑制交流输入浪涌电流的作用，但其电阻上会产生一定的功率损耗。随着母线电压的上升，比较器N1的反向输入端的电压最终高于3脚电压，1脚输出为低，三极管V3导通，产生晶闸管V2的门极驱动信号，在该信号的作用下，晶闸管V2导通，电阻R1在电路中被短路，切除。电流通过晶闸管V2为电容C1充电。因晶闸管导通电阻极低，在其上产生的功率损耗也极低，并且在电路启动初期，由于电阻R1的存在，起到了抑制浪涌电流的作用。

综上所述，交流输入电流浪涌抑制电路的工作原理为：在交流电接通初期，通过电路中的限流电阻限制浪涌电流的大小，起到对电路器件的保护。为减小该电阻在电路中的功率损耗，通过电阻并联晶闸管的方式，在电路启动后，通过给予门极信号实现晶闸管的导通，从而短路电阻，开始电路的正常工作。该电路即解决了浪涌电流的冲击问题，也解决了因电阻的存在而造成的功率损耗问题。本发明电路形式新颖，结构简单，成本低，可以满足大部分输入电路的需求，可以运用到各类电气设备中。

本发明有益效果如下：电流浪涌抑制电阻的存在，有效降低浪涌电流对电路器件的冲击；在电阻两端并联晶闸管，有效解决在电路正常过程中由电阻造成的功率损耗。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种交流输入电流浪涌抑制系统，其特征在于，包括：抑制电路和控制电路；抑制电路包括一个电阻和晶闸管并联后接入电路中，用于限制浪涌电流的大小，起到对电路器件的保护；控制电路与抑制电路连接，通过控制抑制电路中晶闸管的开闭减小抑制电路在电路中的功率损耗。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，抑制电路包括电阻R1，电阻R2，电阻R3，电容C1，整流桥V1，晶闸管V2；交流电接入抑制电路后，首先通过整流桥V1整流为直流电，电阻R1的一端、电阻R2的一端、晶闸管V2的阴极与整流桥V1的负输出端相连；电阻R1的另一端、晶闸管V2的阳极与电容C1的阴极连接；整流桥V1的正输出端与电容C1的阳极连接；电阻R2的另一端与电阻R3的一端、晶闸管V2的门极连接；电阻R3的另一端、整流桥V1的正输出端和负输出端分别与控制电路连接，输入控制信号。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，控制电路包括电阻R4、R5、R6、R7，比较器N1和三极管V3；R6与R7串联后连接整流桥V1的正输出端和负输出端之间，R6和R7的连接处与N1的负输入端连接，N1的正输入端输入基准电压Vref；N1的正电源端与+15V电源连接，N1的接地端与V1的负输出端连接，N1的输出端与R4的一端连接，R4的另一端分别与R5的一端、V3的基极连接，R5的另一端分别与V3的发射极、+15V电源连接，V3的集电极与R3的另一端连接，输出控制信号。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，通过R2和R3阻值的比例关系控制通过晶闸管V2的驱动电流。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，输入整流桥为380V交流电，整合输出540V直流电时，R6取7.5KΩ，R7取820KΩ。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，刚启动工作时，比较器N1的反向输入端电压低于3脚电压，N1的输出端输出为高电平，三极管V3不导通，则晶闸管V2无门极驱动信号，处于阻断状态，电路通过电阻R1为电容C1充电；随着母线电压的上升，比较器N1的反向输入端的电压最终高于3脚电压，1脚输出为低，三极管V3导通，产生晶闸管V2的门极驱动信号，在该信号的作用下，晶闸管V2导通，电阻R1在电路中被短路，电流通过晶闸管V2为电容C1充电。

7.如权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述晶闸管的具体型号为30TPS08。