單相整流充電電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種單相交流電源供電的整流電路，具體地，涉及一種通過(guò)檢測(cè)充電電流平均值的單相整流充電電路。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)含有二極管整流電路的交流電源供電電力電子變換設(shè)備，如變頻家電或工業(yè)變頻器，需要考慮軟上電問(wèn)題。否則由于初始電解電容壓為零，在上電階段電力電子變換裝置就會(huì)出現(xiàn)過(guò)流故障，造成后級(jí)變換器過(guò)壓擊穿和空氣開關(guān)動(dòng)作。
[0003]在常用的上電限流措施中，大都采用在交流或直流線路中增加限流電阻的方法，具體包括三種方式:(1)直流側(cè)或交流火線上串聯(lián)限流電阻，上電時(shí)限流，上電結(jié)束后時(shí)利用繼電器自動(dòng)切除；(2)串聯(lián)PTC溫敏電阻，利用其正溫度特性，上電時(shí)限流，上電結(jié)束后利用繼電器自動(dòng)切除；(3)串聯(lián)NTC溫敏電阻，利用其負(fù)溫度特性，在上電時(shí)限流，上電結(jié)束后保留。前兩種方法的問(wèn)題是:在電阻切除時(shí)帶來(lái)了二次電流沖擊問(wèn)題。后一種方法的問(wèn)題是:只適合負(fù)載功率200W以下的應(yīng)用場(chǎng)合。為此，對(duì)于大功率應(yīng)用場(chǎng)合，需要改進(jìn)現(xiàn)有的上電限流方法，徹底解決上電沖擊電流問(wèn)題。
[0004]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，張相軍等在2011年6月的“電機(jī)與控制學(xué)報(bào)”文章中，在總結(jié)了兩種傳統(tǒng)的軟啟動(dòng)電路后，提出了“一種啟動(dòng)沖擊電流抑制電路”，即三級(jí)沖擊電流抑制電路，該電路可有效抑制啟動(dòng)時(shí)的一次沖擊電流和二次沖擊電流。發(fā)明專利“電力變換裝置”(P2001—238459A)公開了一種改變單純二極管整流橋?yàn)楦叨?、低端或全橋?yàn)榫чl管的整流橋，并使得晶閘管并聯(lián)合適的電阻和二極管支路，為此可以實(shí)現(xiàn)軟上電功能，上電結(jié)束后晶閘管導(dǎo)通，觸發(fā)角為零，起到二極管作用。
[0005]綜合以上，對(duì)軟上電的整流電路現(xiàn)有電路結(jié)構(gòu)的檢索發(fā)現(xiàn)，目前階段還沒(méi)有通過(guò)檢測(cè)上電充電電流的軟上電控制方案，仍然需要推出新型集成有驅(qū)動(dòng)單元和軟上電功能的新型整流電路，同時(shí)具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全和成本低廉等優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種單相整流充電電路，同時(shí)具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制容易等優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了單相整流充電電路，可以應(yīng)用于采用三相或單相AC-DC變換器作為前級(jí)電路的應(yīng)用場(chǎng)合，包括整流單元、判斷單元和驅(qū)動(dòng)單元，其中:整流單元用以完成軟上電和整流過(guò)程，判斷單元用以判斷是否滿足限流電阻切除條件，驅(qū)動(dòng)單元用以完成驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通功率MOSFET。
[0008]所述整流單元，包括四只功率二極管roi — TO4、一只功率MOSFET(含有反并聯(lián)的續(xù)流二極管)PS 1、一只溫敏電阻PTC1、一只電解電容EC1、一只分流電阻RS13，一只電阻R1、一只電容C1和一只穩(wěn)壓二極管ZD1，其中，第一只功率二極管roi的陰極與第三只功率二極管PD3的陰極相連后，形成直流回路正極，并與電解電容EC1的正極和第一只電容C1的一端相連，第一只功率二極管PD1的陽(yáng)極與第二只功率二極管TO2的陰極相連后，與單相交流電源的一端相連，第三只功率二極管TO3的陽(yáng)極與第四只功率二極管PD4的陰極相連后，與單相交流電源的另一端相連，第二只功率二極管TO2的陽(yáng)極與第四只功率二極管TO4的陽(yáng)極相連后，與分流電阻RS13的一端相連，并與判斷單元中第七只電阻R7的一端相連，分流電阻RS13的另一端與功率MOSFET PS1的源極、溫敏電阻PTC1的一端、第一只電容C1的一端、穩(wěn)壓二極管ZD1的陽(yáng)極、第二只電容C2的一端相連，并與判斷單元中第六只電阻R6的一端相連，形成直流回路負(fù)極，功率MOSFET PS1的門極與驅(qū)動(dòng)電路中第一只電阻R1的一端、第一只電容C1的另一端、穩(wěn)壓二極管ZD1的陰極相連，第一只電阻R1的另一端與驅(qū)動(dòng)電路中第五只電阻R5的一端、第四只電容C4的一端、光電親合器0C1的第三引腳相連。
[0009]所述判斷單元，包括兩只運(yùn)算放大器A1-A2、五只電容C5-C9、一只D觸發(fā)器DFF1和十只電阻R6-R15;其中，第六只電阻R6的另一端與第六只電容C6的一端、第九只電阻R9的一端、第一只運(yùn)算放大器A1的非反相輸入端相連，第六只電容C6的另一端、第九只電阻R9的另一端與功率地相連，第七只電阻R7的另一端與第五只電容C5的一端、第八只電阻R8的一端、第一只運(yùn)算放大器A1的反相輸入端相連，第五只電容C5的另一端、第八只電阻R8的另一端與第一只運(yùn)算放大器A1的輸出端、第十只電阻R10的一端相連，第十只電阻R10的另一端與第七只電容C7的一端、第^ 只電阻R11的一端相連，第i 只電阻R11的另一端與第八只電容C8的一端、第十二只電阻R12的一端、第二只運(yùn)算放大器A2的反相輸入端相連，第十二只電阻R12的另一端與功率地相連，第二只運(yùn)算放大器A2的非反相輸入端與第十三只電阻R13的一端、第十四只電阻R14的一端相連，第十三只電阻R13的另一端與驅(qū)動(dòng)電源+15V相連，第十四只電阻R14的一端與功率地相連，第二只運(yùn)算放大器A2的輸出端與第十五只電阻R15的一端相連，第十五只電阻R15的另一端與第九只電阻R9的一端、第一只D觸發(fā)器DFF1的時(shí)鐘端相連，第一只D觸發(fā)器DFF1的Q端與驅(qū)動(dòng)電路中第二只電阻R2的一端相連；
[0010]所述驅(qū)動(dòng)單元，包括四只電阻R2-R5、一只光電耦合器0C1、二只電容C3-C4和一只晶體管TR1，其中，第二只電阻R2的另一端與第三只電阻R3的一端、第三只電容C3的一端、晶體管TR1的基極相連，晶體管TR1的集電極與光電耦合器0C1的第二引腳相連，光電耦合器0C1的第一引腳與+15V驅(qū)動(dòng)電源相連，光電耦合器0C1的第四引腳與+15V驅(qū)動(dòng)電源相連，光電耦合器0C1的第三引腳與第四只電容C4的一端、第五只電阻R5的一端、整流單元中第一只電阻R1的另一端相連，第三只電阻R3的另一端、第三只電容C3的另一端、晶體管TR1的發(fā)射極與功率地相連。
[0011]本發(fā)明提供的單相整流充電電路中，判斷單元用以判斷是否滿足限流電阻切除條件，屬于關(guān)鍵電路。當(dāng)單相電壓為220V時(shí)，在上電過(guò)程中，整流單元是通過(guò)溫敏電阻上電的，直流回路電壓按照近似指數(shù)規(guī)律上升，不能引起突波電流。在直流回路電壓處于零伏一140V范圍內(nèi)，整流單元的充電電流較大。在直流回路電壓140—311V范圍內(nèi)，直流單元的充電電流仍然足夠大。由于開關(guān)電源建立的直流回路電壓為140V左右，因此判斷單元和驅(qū)動(dòng)電路中的工作電源+15V建立的時(shí)間較晚。整流電路中分流電阻RS1的壓降，送入判斷單元。判斷單元中第一只運(yùn)算放大器A1與外圍電路構(gòu)成差放電路，可以提高抗擾能力，輸出放大后的直流電壓，經(jīng)過(guò)其后兩級(jí)RC濾波電路。當(dāng)直流回路充電電壓接近單相交流電源電壓幅值時(shí)，第二只運(yùn)算放大器A2與外圍電路構(gòu)成的比較器輸出由低到高的電平，迫使后面的D型觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，并使得驅(qū)動(dòng)電路生效，輸出高電平，驅(qū)動(dòng)整流單元中的功率MOSFET PS1導(dǎo)通，從而短接溫敏電阻，完成軟上電過(guò)程。此后，如果負(fù)載投入，分流電阻RSI電流增加，運(yùn)算放大器A1與外圍電路輸出較高電壓，運(yùn)算放大器A2與外圍電路輸出較低電壓，D型觸發(fā)器輸出高電平保持不變。功率MOSFET PS1導(dǎo)通狀態(tài)和溫敏電阻PTC1被切除狀態(tài)不變。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0013](1)整流單元可以支持整周波的軟上電功能，在軟上電中，當(dāng)直流電壓接近網(wǎng)壓峰值時(shí)，充電電流由高變低。當(dāng)判斷充電電流較低時(shí)，判斷單元能夠自動(dòng)檢測(cè)，驅(qū)動(dòng)單元提供功率MOSFET驅(qū)動(dòng)功能，自動(dòng)短接上電溫敏電阻，該狀態(tài)不受負(fù)載起動(dòng)影響；
[0014](2)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制容易，成本低廉。
【附圖說(shuō)明】
[0015]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0016]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0018]如圖1所示，一種單相整流充電電路，可以應(yīng)用于采用三相或單相AC-DC變換器作為前級(jí)電路的應(yīng)用場(chǎng)合，包括整流單元1、判斷單元3和驅(qū)動(dòng)單元2，其中:整流單元用以完成軟上電和整流過(guò)程，判斷單元用以判斷是否滿足限流電阻切除條件，驅(qū)動(dòng)單元用以完成驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通功率MOSFET。
[0019]本實(shí)施例中，所述整流單元，包括四只功率二極管PD1 — PD4、一只功率MOSFET(含有反并聯(lián)的續(xù)流二極管)PS 1、一只溫敏電阻PTC1、一只電解電容EC1、一只分流電阻RS 13，一只電阻R1、一只電容C1和一只穩(wěn)壓二極管ZD1，其中，第一只功率二極管roi的陰極與第三只功率二極管TO3的陰極相連后，形成直流回路正極，并與電解電容EC1的正極和第一只電容C1的一端相連，第一只功率二極管PD1的陽(yáng)極與第二只功率二極管PD2的陰極相連后，與單相交流電源的一端相連，第三只功率二極管ro3的陽(yáng)極與第四只功率二極管TO4的陰極相連后，與單相交流電源的另一端相連，第二只功率二極管TO2的陽(yáng)極與第四只功率二極管PD4的陽(yáng)極相連后，與分流電阻RS13的一端相連，并與判斷單元中第七只電阻R7的一端相連，分流電阻RS 13的另一端與功率MOSFET PS 1的源極、溫敏電阻PTC1的一端、第一只電容C1的一端、穩(wěn)壓二極管ZD1的陽(yáng)極、第二只電容C2的一端相連，并與判斷單元中第六只電阻R6的一端相連，形成直流回路負(fù)極，功率MOSFET PS1的門極與驅(qū)動(dòng)電路中第一只電阻R1的一端、第一只電容C1的另一端、穩(wěn)壓二極管ZD1的陰極相連，第一只電阻R1的另一端與驅(qū)動(dòng)電路中第五只電阻R5的一端、第四只電容C4的一端、光電親合器0C1的第三引腳相連。
[0020]所述判斷單元，包括兩只運(yùn)算放大器A1-A2、五只電容C5-C9、一只D觸發(fā)器DFF1和十只電阻R6-R15;其中，第六只電阻R6的另一端與第六只電容C6的一端、第九只電阻R9的一端、第一只運(yùn)算放大器A1的非反相輸入端相連，第六只電容C6的另一端、第九只電阻R9的另一端與功率地相連，第七只電阻R7的另一端與第五只電容C5的一端、第八只電阻R8的一端、第一只運(yùn)算放大器A1的反相輸入端相連，第五只電容C5的另一端、第八只電阻R8的另一端與第一只運(yùn)算放大器A1的輸出端、第十只電阻R10的一端相連，第十只電阻R10的另一端與第七只電容C7的一端、第^ 只電阻R11的一端相連，第i 只電阻R11的另一端與第八只電容C8的一端、第十二只電阻R12的一端、第二只運(yùn)算放大器A2的反相輸