软启动电路的制作方法

本发明涉及大功率充电电路，尤指一种软启动电路。

背景技术：

在大功率DC-DC充电器中，如果主功率供电采用的市电供电，那么就需要用到整流电路，并且为了保证足够的输出功率，需要的母线滤波电容的容量也会很大，这样就需要一个软起电路来给母线电容充电。常用的整流电路有两种：一种是SCR整流，即可控整流；另一种是二极管整流，即不可控整流，SCR整流电路优点是可以实现母线电压可控，并且实现母线电压的软起，但是缺点是硬件控制电路复杂，需要做隔离驱动，成本较高。二极管整流电路虽然不能实现母线电压可控和软起，但是配合一个简单软起电路，也可以达到母线电压的软起，并且硬件控制电路简单，成本低。

技术实现要素：

基于此，本发明提供一种带互锁的纯硬件控制的软启动电路。

为了实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种软启动电路，与市电连接，所述软启动电路包括主控芯片、主功率电路、连接主功率电路的驱动信号输出电路、及驱动信号输出电路及主控芯片的互锁电路；所述驱动信号输出电路包括降压模组、连接降压模组的调压模组、第一比较器U1、及连接该第一比较器U1的输出端的第一三极管Q4；所述第一比较器U1的第一输入端与降压模组连接，所述第一比较器U1的第二输入端输入固定参考电压；所述第一三极管Q4的基极B与第一比较器U1的输出端及高电平连接；第一三极管Q4的发射极E接地，第一三极管Q4的集电极C输出一驱动信号RLY_DRI；所述互锁电路包括RLY_DRI输入端、连接RLY_DRI输入端的第一变压模组、连接第一变压模组另一端的第二比较器U2、连接第二比较器U2的输出端的电阻R213、及连接电阻R213的另一端的第二三极管Q5；所述第二比较器U2包括二输入端，其中一个输入端连接所述第一变压模组，另一输入端连接一第二变压模组；该第二比较器U2的输出端连接电阻R211后连接高电平；该第二三极管Q5的基极B连接所述电阻R213，该第二三极管Q5的射极E接地，该第二三极管Q5的集极C连接所述主控芯片的封锁脚。

本发明的软启动电路通过驱动信号输出电路控制主功率电路的软起时间的同时，还通过驱动信号输出电路的驱动信号RLY_DRI进入所述互锁电路，输出COMP信号来对主控芯片进行封锁，有效地避免了短时间反复断电时软启动电路没有工作时出现的电流冲击。

在其中一个实施例中，所述第一变压模组包括连接RLY_DRI输入端的电阻R214、连接电阻R214的极性电容C131、及连接电阻R214的电阻R218，该极性电容C131与电阻R218并联后接地。

在其中一个实施例中，所述第二变压模组包括并联的R227及极性电容C133、及电阻R224，该电阻R227及极性电容C133并联后的一端接地，另一端同时接电阻R224及第二输入端D点；该电阻R224的另一端接高电平。

在其中一个实施例中，所述第一变压模组的充电时间常数小于第二变压模组的充电时间常数。

在其中一个实施例中，所述调压模组包括并联的稳压二极管ZD1、电阻R217及电容C132，该稳压二极管ZD1、电阻R217及电容C132串联后一端接地，另一端与所述降压模组及第一比较器U1的输出端的连接处连接。

在其中一个实施例中，所述第一比较器U1的输出端通过一电阻R216与高电平连接，同时第一比较器U1的输出端分别连接一电阻R215及一电容C130的一端；该电阻R215及电容C130的另一端分别接地，第一三极管Q4的发射极E接地并与电阻R215及电容C130连接。

在其中一个实施例中，所述电阻R213与所述第二三极管Q5的基极B之间连接有延时电路，该延时电路包括并联的电阻R212及电容C135，该电阻R212及电容C135并联后的另一端接地。

在其中一个实施例中，所述驱动信号输出电路包括用于连接市电INPUT_R的二极管D24，该二极管D24的另外一端连接所述降压模组。

附图说明

图1为本发明的一较佳实施例的软启动电路所在的充电电路中的主功率电路的一部分的电路图；

图2为本发明的软启动电路所在的充电电路中的主功率电路的另一部分的电路图；

图3为本发明的所述软启动电路的驱动信号输出电路的电路图；

图4为本发明的所述软启动电路的互锁电路的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1及图2，为本发明一较佳实施方式的软启动电路的主功率电路，所在软启动电路用于一大功率充电电路中。所述充电电路还包括主控芯片(图未示)；在本实施例中，所述主控芯片为开关电源芯片UC3843。

请参阅图3及图4，所述软启动电路还包括驱动信号输出电路及互锁电路，其中驱动信号输出电路输出驱动信号RLY_DRI，该驱动信号RLY_DRI控制所述主功率电路是否给负载供电；同时，该驱动信号RLY_DRI进入所述互锁电路输出COMP信号，该信号与所述主控芯片的控制脚连接(具体为开关电源芯片UC3843的1脚)，以控制主控芯片的驱动，实现互锁功能。

如图1所示，所述主功率电路中的INPUT_R、INPUT_S、INPUT_T、INPUT_N为输入市电，REC+、REC-、BUS+、GND分别与图2中REC+、REC-、BUS+、GND相连；REC+到BUS+为正母线软起，REC-到GND为负母线软起。当有市电时，REC+通过并联的R220、R219再经过继电器RLY2常闭端给电容C125、C126充电，同时GND通过RLY1的常闭端再经过R222、R221回到REC-给C127、C128充电。当BUS+与GND之间的电压到一定数值时，RLY1、RLY2收到驱动信号RLY_DRI后(即RLY_DRI为低电平时)吸合，R219、R220、R221、R222回路被断开，REC+、BUS+以及REC-、GND通过继电器RLY1、RLY2短接，给负载供电。

如图3所示，所述驱动信号输出电路包括连接市电INPUT_R的二极管D24、连接整流二极管D24的降压模组10、连接降压模组10的调压模组20、连接降压模组10的第一比较器U1、及连接该第一比较器U1的输出端的第一三极管Q4；所述第一比较器U1的第一输入端分别与降压模组10及调压模组20连接，即第一比较器U1的第一输入端的电压与图3中A点电压相同；所述第一比较器U1的第二输入端分别通过R225接高电平、及通过R226接地，从而使得第一比较器U1的第二输入端的输入电压固定，即B点的电压为稳定电压；所述第一比较器U1的输出端通过一电阻R216与高电平连接，同时第一比较器U1的输出端分别连接一电阻R215及一电容C130的一端。该电阻R215及电容C130的另一端分别接地。所述第一三极管Q4的基极B与第一比较器U1的输出端及高电平连接；具体地，第一三极管Q4的基极B分别与电阻R216、R215及电容C130连接。第一三极管Q4的发射极E接地并与电阻R215及电容C130连接，第一三极管Q4的集电极C输出定义为所述驱动信号RLY_DRI。该RLY_DRI同为图2中的驱动信号端的RLY_DRI及图4中的输入端的RLY_DRI。

所述降压模组10包括串联的若干电阻R208、R207、R206、R210、R209；所述调压模组20包括并联的稳压二极管ZD1、电阻R217及电容C132，该稳压二极管ZD1、电阻R217及电容C132串联后一端接地，另一端与所述降压模组10及第一比较器U1的输出端的连接处连接。所述稳压二极管ZD1用于防止市电过高烧坏第一比较器U1。

当有市电时，INPUT_R有市电信号，通过二极管D24，经过降压模组10后给调压模组20的电容C132充电；而B点为参考电平，具体为7.5V；当调压模组20的输出点A点的电压充到参考电平即7.5V时，第一比较器U1的输出端输出高电平，驱动第一三极管Q4饱和开通，从而拉低集极C的驱动信号RLY_DRI，使图2中的继电器RLY1、RLY2开通，软起结束。A点充电到7.5V的这段时间即为母线软起时间。

当市电断开后，INPUT_R的市电信号撤销，此时调压模组20的电容C132开始通过电阻R217放电，当放电至小于B点电压7.5V时，比较器U1的1脚输出低电平，第一三极管Q4截止，继电器失电，软起电阻重新接入主路中，同时COMP信号拉低封锁驱动；在本实施例中，通过计算，A点放电到低于B电压所需要的时间约为200ms，而在200ms内母线电压仅下降了几伏，如果发生市电断开一小段时间后又恢复的情况，其产生冲击电流是很小的。

如图4，所述互锁电路包括RLY_DRI输入端、连接RLY_DRI输入端的第一变压模组30、连接第一变压模组30另一端的第二比较器U2、连接第二比较器U2的输出端的电阻R213、及连接电阻R213的另一端的第二三极管Q5。该第一变压模组30包括连接RLY_DRI输入端的电阻R214、连接电阻R214的极性电容C131、及连接电阻R214的电阻R218，该极性电容C131与电阻R218并联后接地。第二比较器U2的输出端C点与电阻R214及极性电容C131的连接处、电阻R214及电阻R218的连接处连接。所述第二比较器U2的另一输入端D点连接有第二变压模组40；该第二变压模组40包括并联的R227及极性电容C133、及电阻R224，该电阻R227及极性电容C133并联后的一端接地，另一端同时接电阻R224及第二输入端D点；该电阻R224的另一端接高电平，在本实施例中该高电平为15V。所述第二比较器U2的接地端接地，电源端接15V电压。所述第二比较器U2的输出端分别连接电阻R211后连接高电平、及连接电容C134后接地。所述电阻R213与所述第二三极管Q5的基极B之间连接有延时电路50。该延时电路50包括并联的电阻R212及电容C135，该电阻R212及电容C135并联后的另一端接地。所述第二三极管Q5的基极B连接所述电阻R213，该第二三极管Q5的射极E接地，该第二三极管Q5的集极C连接所述主控芯片的封锁脚，本发明中，第二三极管Q5的集极C设定为COMP端。

当RLY_DRI为高电平时(图2的继电器RLY1、RLY2不动作，软起电路工作)，C点电压高于D点电压，具体的，C点电压约为13.5V，D点为3V参考电平；因此第二比较器U2的输出端输出高电平，第二三极管Q5饱和开通，把COMP端拉低，COMP端连接至主控芯片3843的1脚，从而封锁3843的驱动，进而封锁充电器输出。

当RLY_DRI为低电平时(即图3中的母线软起时间完成，继电器RLY1、RLY2得电动作，软起电路不再工作)，第二比较器U2翻转，第二比较器U2输出端输出低电平，第二三极管Q5截止，3843驱动封锁撤销，充电器重新输出。

其中，上述第一变压模组30的充电时间常数小于第二变压模组30的充电时间常数，从而C点电压比D点电压上升快。具体地，所述电阻R214取值10Kohm，电容C131取值100uF，电阻R224取值20Kohm，电容C133取值220uF，第一变压模组30的充电时间常数为1s，第二变压模组30的充电时间常数为4.4s。

另外，第一变压模组30还具有另一个作用：当RLY_DRI信号变为低电平时(即继电器RLY1、RLY2得电动作)，第一变压模组30的电容C131通过R214和图3中已经饱和开通的Q4放电，当放电到低于D点电压时(3V)，驱动封锁信号COMP才撤销，这样可以保证充电器的输出稳定，避免出现继电器驱动信号RLY_DRI和驱动封锁撤销信号COMP同时触发，导致充电器输出所需要的能量完全由负载提供、导致母线电压迅速拉到一个很低的电压的情况。通过计算可得D点放电到3V的时间约为1.6s。

本发明的软启动电路通过驱动信号输出电路控制主功率电路的软起时间的同时，还通过驱动信号输出电路的驱动信号RLY_DRI进入所述互锁电路，输出COMP信号来对主控芯片进行封锁，有效地避免了短时间反复断电时软启动电路没有工作时出现的电流冲击。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。