[發(fā)明專利]浪涌電流防止電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580065502.5
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN107027334A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 濱田芳隆
• 申請（專利權(quán)）人: 富士電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H02H9/02
• 分類號(hào): H02H9/02;H02J1/00
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抑制在對電子電路接通電源時(shí)流動(dòng)的浪涌電流的浪涌電流防止電路。

背景技術(shù)

當(dāng)對包含電容器的電子電路接通電源時(shí)，緊接著會(huì)過渡性地流過非常大的電流即浪涌電流，以對電容器進(jìn)行充電。當(dāng)過大的浪涌電流流過時(shí)，存在以下?lián)鷳n：不僅對電容器、負(fù)載造成損傷，對電源也會(huì)造成嚴(yán)重的損傷。

因此，眾所周知如下一種浪涌電流防止電路：在電源接通時(shí)，將電流限制電阻等高電阻元件插入到電路中來抑制浪涌電流，在浪涌電流收斂之后利用低電阻的旁路元件對高電阻元件進(jìn)行旁路，由此抑制因高電阻元件產(chǎn)生的無用的電力消耗。

在上述浪涌電流防止電路中，若在浪涌電流充分收斂之前利用旁路元件進(jìn)行旁路，則浪涌電流會(huì)再次流過，因此要求適當(dāng)?shù)乜刂茖Ω唠娮柙M(jìn)行旁路的時(shí)機(jī)。

為了判斷浪涌電流是否已充分收斂，只要檢測電容器的充電電壓即可。即，只要檢測電容器的充電電壓并在該充電電壓的值超過規(guī)定值的時(shí)機(jī)進(jìn)行旁路動(dòng)作，就不存在大的浪涌電流再次流入的擔(dān)憂。

基于這種原理的浪涌電流防止電路例如被記載在專利文獻(xiàn)1中。

圖4示出了專利文獻(xiàn)1所記載的浪涌電流防止電路。

在圖4中，101是直流電源，102是連接器，103是作為旁路元件的FET，104是作為高電阻元件的充電電阻(電流限制電阻)，105、106是分壓電阻，107、109是電容器，108是FET 103的柵極電壓控制用的晶體管，110是控制電路，111是比較器，112是基準(zhǔn)電源，113、114是輸出電壓的分壓電阻，120是負(fù)載。

在該現(xiàn)有技術(shù)中，在將連接器102連接來接通電源時(shí)，在電容器109被充分充電之前的期間，F(xiàn)ET 103處于截止?fàn)顟B(tài)(非導(dǎo)通)，流入電容器109的充電電流(浪涌電流)經(jīng)由充電電阻104流動(dòng)，因此浪涌電流得到抑制。

電容器109利用通過上述動(dòng)作抑制后的電流來逐漸充電，當(dāng)分壓電阻113、114的分壓值超過充電閾值(基準(zhǔn)電源112的基準(zhǔn)電壓)時(shí)比較器111的輸出反轉(zhuǎn)，晶體管108和FET 103變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)(導(dǎo)通)來對充電電阻104進(jìn)行旁路。

該現(xiàn)有技術(shù)的特征在于，通過與電容器109的電壓相當(dāng)?shù)姆謮褐党^充電閾值，來執(zhí)行利用FET 103進(jìn)行的旁路動(dòng)作。

另外，在圖4的電路中，需要根據(jù)額定輸入電壓范圍的下限側(cè)來唯一地設(shè)定基于基準(zhǔn)電源112的充電閾值，因此存在如下問題：在電路的額定輸入電壓范圍大的情況下，無法充分地抑制FET 103從截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)時(shí)的浪涌電流。

例如，在額定輸入電壓范圍為5[V]～6[V]的情況下，如果將充電閾值設(shè)定為4.5[V]左右，則即使輸入電壓為最大額定電壓6[V]，由于在FET 103從截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)來對充電電阻104進(jìn)行旁路時(shí)的該電阻104的兩端電位差(FET 103的漏極-源極間電壓)為1.5[V]，因此也可以說在FET 103變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過大的浪涌電流。

然而，例如在額定輸入電壓范圍為5[V]～15[V]的情況下，也必須將充電閾值設(shè)定為4.5[V]左右，因此在輸入電壓為最大額定電壓15[V]時(shí)，在FET 103從截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)來對充電電阻104進(jìn)行旁路時(shí)的FET 103的漏極-源極間電壓為10.5[V]，從而存在過大的浪涌電流經(jīng)由FET 103流入這樣的問題。

另一方面，在專利文獻(xiàn)2中公開了以下技術(shù)：在利用轉(zhuǎn)換器將直流電源電壓升壓后輸出的升壓電源裝置中，在輸入電壓高的情況下對流過升壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)元件的電流進(jìn)行限制來抑制浪涌電流。

圖5是專利文獻(xiàn)2所記載的升壓電源裝置的電路圖，在升壓轉(zhuǎn)換器150的輸出電壓V_o為比較器161的閾值V_r以下的啟動(dòng)時(shí)(V_o≤V_r)，比較器161的“低(Low)”水平的輸出信號(hào)被反轉(zhuǎn)電路162反轉(zhuǎn)為“高(High)”水平后被輸入到啟動(dòng)電路140。在啟動(dòng)電路140中，通過驅(qū)動(dòng)電路142來控制FET 151的動(dòng)作以避免升壓轉(zhuǎn)換器150內(nèi)的FET 151的漏極電壓V_x超過比較器141的閾值V_th，由此抑制浪涌電流。

另外，在變?yōu)閂_o>V_r的情況下，比較器161的“高”水平的輸出信號(hào)經(jīng)由延遲電路163被輸入到控制電路164，因此由控制電路164取代上述的啟動(dòng)電路140來控制FET 151的動(dòng)作。