專利名稱：自由啟動的開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種通用的開關(guān)電源，具體地說，通過對開關(guān)電源浪涌電流的控制使開關(guān)電源具備自由啟動的性能，屬于一種新型開關(guān)電源。
眾所周知，由市電220V/110V供電的開關(guān)電源在啟動時會產(chǎn)生很大的浪涌電流。如果不采取措施，啟動時的浪涌電流可能達到數(shù)十甚至一百安培以上。每次啟動時的浪涌電流都會對輸入回路的通斷器、輸入保險絲、整流器、濾波電容器等造成很大的沖擊甚至不可逆轉(zhuǎn)的損壞。同時浪涌電流對電網(wǎng)的污染會對其它電子設(shè)備造成惡劣的影響，對供電安全也有一定影響。為了盡可能減少這種影響，一般使用開關(guān)電源的場合不允許隨便操縱電源開關(guān)頻繁啟動電源。只有將浪涌電流限制在可接受的范圍內(nèi)才可以自由啟動電源。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在比較實用的限制浪涌電流的方法有兩類1、NTC熱敏電阻法(見附

圖1)NTC是負溫度系數(shù)熱敏電阻，啟動時冷態(tài)電阻值大，啟動后有電流通過，其溫度升高，電阻值變小，減小了對電源性能的影響。有些PC機電源就用此法。這種方法的問題是，電源一旦啟動NTC就處于熱態(tài)低電阻值狀態(tài)，如果此時關(guān)斷電源再馬上啟動就會產(chǎn)生很大的浪涌電流。一般來說NTC的恢復(fù)時間是幾分鐘至幾十分鐘，功率越大恢復(fù)時間越長。也就是說，要間隔幾分鐘至幾十分鐘才能再次啟動電源，否則有可能損壞設(shè)備。
2、晶閘管開關(guān)法(見附圖2)在直流回路用R(10Ω)限流，以減小浪涌電流。待電容器充電結(jié)束后晶閘管導(dǎo)通，將R短路(產(chǎn)生第二次浪涌電流)，以保持電源的性能。許多開關(guān)電源產(chǎn)品用此法。由于存在二次浪涌問題，所以R不能用得很大，也就是說浪涌電流不可能做得很小。同時晶閘管關(guān)斷也需要一定的條件和時間。所以電源的啟動也受到一定的限制。
采取上述措施以后，中小功率開關(guān)電源的浪涌電流仍然是30A～60A。這樣大的浪涌電流，在較短時間間隔內(nèi)對電源進行通斷其后果是可以設(shè)想的。而且，第一次啟動時可以抑制浪涌電流，后續(xù)的再次啟動則因為晶閘管或NTC來不及恢復(fù)，不能抑制啟動時的浪涌電流而可能造成設(shè)備的損壞。
本實用新型的內(nèi)容本實用新型針對背景技術(shù)中所存在的上述問題，提供了一種降低浪涌電流的的新方法。從本質(zhì)上說，產(chǎn)生浪涌電流的根本原因在于開關(guān)電源的輸入回路中濾波電容的存在。具體地說，220V市電經(jīng)整流后其峰值電壓在300V以上，這樣高的電壓給電容器充電的瞬時電流就是引起浪涌電流的根本原因。把這個瞬時充電電流降下來，浪涌電流就降下來了。本實用新型采用的新方法是，在開關(guān)電源的輸入回路中接入一有源電阻(圖3的陰影部分)，電源啟動時該有源電阻同時啟動，此時該有源電阻呈現(xiàn)較大的電阻值，將浪涌電流限制在所希望的值，啟動以后該有源電阻值迅速減小以保證電源正常工作。電源掉電時有源電阻迅速恢復(fù)至初始的高阻狀態(tài)等待下一次電源啟動。合理接入有源電阻的開關(guān)電源允許自由啟動，而不會對電源造成任何損壞。50W--1000W的開關(guān)電源浪涌電流僅為幾安培至十幾安培。
本實用新型的上述目的是這樣實現(xiàn)的所述的有源電阻有一輸入端，其特征在于輸入端的信號與電源啟動和掉電信號同步；兩個輸出端串聯(lián)在濾波電容充電電路里。其特征在于一個端子為“+”，另一個端子為“-”。其特征還在于其“+”端與電容的負端和負載的負端連接的公共點相連，而其“-”端與整流橋的負端相連，如圖3。這樣連接后的開關(guān)電源就是可以自由啟動的新型開關(guān)電源。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述，該開關(guān)電源接入一有源電阻，用來抑制電源啟動時的浪涌電流。還包括一復(fù)位電路，用于電源掉電時使有源電阻立即復(fù)位至高阻狀態(tài)。
依照本發(fā)明的較佳實施例所述，其中所述的有源電阻由電阻、電容和晶體管組成的控制電壓產(chǎn)生器和復(fù)位電路，以及由一只(或一組)晶體三極管、場效應(yīng)功率晶體管或者IGBT之類的功率晶體管器件組成的執(zhí)行電路。
以下結(jié)合附圖對本實用新型自由啟動開關(guān)電源作進一步詳細描述。
圖1是NTC功率熱敏電阻法抑制浪涌電流的開關(guān)電源電原理示意圖。
圖2是用晶閘管開關(guān)抑制浪涌電流的開關(guān)電源電原理示意圖。
圖3是本實用新型自由啟動開關(guān)電源電原理示意圖。
具體實施例的詳細說明圖3所示為本實用新型的實施例，從而實現(xiàn)了啟動時濾波電容充電回路電阻值大，限制啟動時過大的浪涌電流，穩(wěn)態(tài)時回路電阻值小保證了電源的性能。
結(jié)合圖3具體說明實施例自由啟動開關(guān)電源的工作過程當(dāng)開關(guān)K接通時電源開始啟動，有源電阻輸入端同時得電，啟動控制電壓產(chǎn)生器(在本實施例中是由R1、R2和C1組成的充放電電路)，輸入電壓+V(可以用最方便的方法直接從整流橋取得)通過R1給積分電容C1充電，初始時刻電容C1上電壓為0V，輸出級處于高阻狀態(tài)，在濾波電容C的充電回路中呈現(xiàn)較大的電阻值R啟動。隨著積分電容C1充電，其上電壓按設(shè)計的速率逐漸提高，晶體三極管T逐漸導(dǎo)通直至飽和。輸出級在濾波電容C充電回路中呈現(xiàn)的電阻值R逐漸減小，直至過渡到較小的電阻值R工作，保證了電源的性能。當(dāng)開關(guān)K斷開時，有源電阻輸入端掉電，積分電容C1立即通過R2放電，因為R2的電阻值遠小于R1，所以C1放電很快，輸出晶體管T立即關(guān)斷，電路恢復(fù)到初始狀態(tài)，等待再次啟動。
所述有源電阻可以封裝在金屬或塑料外殼內(nèi)，有一個(或兩個)輸入端和兩個輸出端“+”、“-”；或者將有源電阻零件直接布在印刷電路板上與其它零部件一起構(gòu)成自由啟動開關(guān)電源。
本實用新型的優(yōu)點在于1、電路簡單，工作可靠。只要在普通開關(guān)電源里增加幾個零件就可以解決開關(guān)電源重復(fù)啟動的問題。避免了由于開關(guān)抖動或誤操作造成的損壞，提高了開關(guān)電源的可靠性。
2、由于自由啟動開關(guān)電源降低了啟動時的浪涌電流，減少了對電網(wǎng)的污染和對其它設(shè)備的干擾，提高了供電系統(tǒng)的安全性。從而使開關(guān)電源升級換代。
權(quán)利要求1.一種自由啟動開關(guān)電源，其特征在于其內(nèi)部接入一有源電阻，該有源電阻與電源啟動和掉電信號同步工作；控制電壓產(chǎn)生器接收來自輸入端信號+V，并根據(jù)設(shè)于其內(nèi)的預(yù)定程序發(fā)出控制信號驅(qū)動輸出器件依序工作，在“+”端和“-”端之間呈現(xiàn)所要求的電阻值。
2.如權(quán)利要求1所述的自由啟動開關(guān)電源，其特征在于包括一控制電壓產(chǎn)生器是由電阻、電容和晶體管組成，在輸入端電壓+V的控制下，控制電壓產(chǎn)生器控制輸出器件的工作狀態(tài)，與電源同步工作；電源啟動時輸出器件電流逐漸增加，電源掉電時輸出器件電流迅速減小。
3.如權(quán)利要求1所述的自由啟動開關(guān)電源，其特征在于所述的輸出器件是功率三極管、功率場效應(yīng)管或IGBT等功率器件及其附屬元件。
4.如權(quán)利要求1所述的自由啟動開關(guān)電源，其特征在于所述的有源電阻連接在濾波電容C的負端和整流橋的負端之間。
5.如權(quán)利要求1所述的自由啟動開關(guān)電源，其特征在于所述的有源電阻在電源啟動的瞬間具有一定的電阻值，給濾波電容提供電流通路和縮短電源啟動時間。
6.如權(quán)利要求1所述的自由啟動開關(guān)電源，其特征在于將所述有源電阻封裝在金屬或塑料外殼內(nèi)，有一個 或兩個輸入端和兩個輸出端“+”、“-”；或者將有源電阻零件直接布在印刷電路板上。
7.如權(quán)利要求1所述的自由啟動開關(guān)電源，其特征在于控制電壓+V直接從整流橋取得。
專利摘要一種可自由啟動開關(guān)電源，其特征在于，在普通開關(guān)電源里接入有源電阻降低開關(guān)電源啟動時的浪涌電流，從而改善了開關(guān)電源的啟動性能。其特征還在于有源電阻僅由少數(shù)幾個元件構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)與電源啟動和掉電同步工作而不影響開關(guān)電源的正常工作。采用該技術(shù)的50W－1000W開關(guān)電源浪涌電流僅為幾安培至十幾安培，克服了現(xiàn)有的采用晶閘管、NTC等抑制浪涌電流的開關(guān)電源浪涌電流大和不能重復(fù)啟動的弊端。實現(xiàn)了開關(guān)電源啟動性能的升級換代。
文檔編號H02H9/02GK2710245SQ20042005974
公開日2005年7月13日 申請日期2004年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月20日
發(fā)明者崔華昌 申請人:崔華昌