单相整流宽范围电源上电电路制造技术

本发明专利技术提供了一种单相整流宽范围电源上电电路，包括整流单元和判断单元，整流单元包括功率MOSFET；判断单元含有四个电路完全相同的子单元，每个子单元包括两个电压比较器，第一个电压比较器反相输入端连接第一分压支路以获得，非反相输入端连接整流单元，第一个电压比较器的输出端连接RC支路输入端；第二个电压比较器的非反相输入端连接RC支路的输出端，第二个电压比较器的反相输入端连接第二分压支路以获得第二参考电压，第二个电压比较器的输出端连接一二极管，该二极管的另一端连接整流单元，用于驱动功率MOSFET，完成软上电。本发明专利技术能实现宽范围输入电压内单相整流器软上电，电路简单、功能齐全和成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子变换
的一种单相整流电路上电电路，具体地，涉及一种单相整流宽范围电源上电电路，可以应用于采用单相或三相AC-DC变换器作为前级电路的应用领域。
技术介绍
对含有二极管整流电路的交流电源供电电力电子变换设备，如变频家电和工业变频器，需要考虑软上电问题。否则由于初始电解电容压为零，在上电阶段电力电子变换装置就会出现过流故障，造成后级变换器过压击穿和空气开关动作。在常用的上电限流措施中，大都采用在交流或直流线路中增加限流电阻的方法，具体包括三种方式:(I)直流侧或交流火线上串联限流电阻，上电时限流，上电结束后时利用继电器自动切除；(2)串联PTC温敏电阻，利用其正温度特性，上电时限流，上电结束后利用继电器自动切除；(3)串联NTC温敏电阻，利用其负温度特性，在上电时限流，上电结束后保留。前两种方法的问题是:在电阻切除时带来了二次电流冲击问题。后一种方法的问题是:只适合负载功率200W以下的应用场合。为此，对于大功率应用场合，需要改进现有的上电限流方法，彻底解决上电冲击电流问题。经过对现有技术的检索发现，张相军等在2011年6月的“电机与控制学报”文章中，在总结了两种传统的软启动电路后，提出了“一种启动冲击电流抑制电路”，即三级冲击电流抑制电路，该电路可有效抑制启动时的一次冲击电流和二次冲击电流。专利技术专利“电力变换装置”(P2001—238459A)公开了一种改变单纯二极管整流桥为高端、低端或全桥为晶闸管的整流桥，并使得晶闸管并联合适的电阻和二极管支路，为此可以实现软上电功能，上电结束后晶闸管导通，触发角为零，起到二极管作用。为了减少体积，往往上电功率电阻常用温敏电阻PTC代替。对于频繁启停的电力电子变换装置而言，PTC温敏电阻会因发热失去限流作用，严重时造成整流桥后级接入的开关电源失电，由此造成控制电路失电，整个设备无法工作。对于采用模拟手段的上电控制策略，都会存在二次上电冲击问题，尤其当输入电压在宽范围可调时，更是如此，会出现高低压下二次充电不一致情况，除非延长上电时间。综合以上，对软上电的整流电路现有电路结构的检索发现，目前阶段仍然需要推出集成有驱动单元和软上电功能的新型整流电路和相应的适应款范围输入电压的上电控制策略，同时具备结构简单、功能齐全和成本低廉等优势。本专利技术正是基于该需要产生的。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种单相整流宽范围电源上电电路，同时具有电路结构简单、控制容易等优点。为实现以上目的，本专利技术提供了一种单相整流宽范围电源上电电路，包括整流单元以及与整流单元连接的判断单元，所述整流单元用以完成功率器件驱动和单相二极管整流;所述判断单元用以判断单相输入电压供电范围和延时后产生最终功率器件的驱动信号；所述整流单元包括功率MOSFET;所述判断单元包括四个电路完全相同的子单元，每个子单元包括两个电压比较器，每个子单元的第一个电压比较器的两个输入端:反相输入端连接第一分压支路以获得第一参考电压，非反相输入端连接整流单元，第一个电压比较器的输出端连接RC支路输入端;每个子单元中的第二个电压比较器的非反相输入端连接RC支路的输出端，第二个电压比较器的反相输入端连接第二分压支路以获得第二参考电压，第二个电压比较器的输出端连接一二极管，该二极管的另一端连接整流单元，用于驱动整流单元中的功率M0SFET，完成软上电；四个子单元中的第一参考电压都相同，四个子单元中的第二参考电压也都相同，唯一不同的是四个子单元中的四个RC时间常数不同；将可能出现的单相电网电压分成的四个等级:最高交流电压、次高交流电压、次低交流电压、最低交流电压，当输入不同的单相电网电压时，整流单元的直流电压幅值的高低不同和用时不同，与RC支路的RC时间常数相对应，单相电网电压越高，RC时间常数越短；单相交流输入电压大于设定的最高交流电压，只有第一个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；单相交流输入电压大于设定的次高交流电压而小于设定的最高交流电压，只有第二个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；单相交流输入电压大于设定的次低交流电压而小于设定的次高交流电压，只有第三个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；单相交流输入电压大于设定的最低交流电压而小于设定的次低交流电压，只有第四个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；单相交流输入电压小于设定的最低交流电压，第一、第二、第三与第四子单元均不输出高电平，不能驱动整流单元中的功率MOSFET导通，属于供电异常情况。进一步的，第一个子单元负责最高交流电压供电和相应的最高直流电压输入，当输入电流电压大于设定的最高交流电压时，第一个子单元的第一个电压比较器输出高电平，经过RC支路(滤波电路)限流后，RC时间常数最低，得到一个电压，提供到第一个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端，第二个电压比较器的反相输入端设定动作电压。如果2—3个时间常数后，第一个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端的电压大于其反相输入端设定动作电压，则第二个电压比较器输出高电平，经过第二个电压比较器连接的二极管传送至整流单元，驱动功率MOSFET导通，短接温敏电阻完成最高输入电压情况下的软上电过程。进一步的，第二个子单元负责次高交流电压供电和相应的次高直流电压输入，当输入电流电压大于设定的次高交流电压时，第二个子单元的第一个电压比较器输出高电平，经过RC支路(滤波电路)滤波限流后，RC时间常数次低，得到一个电压，提供到第二个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端，第二个电压比较器的反相输入端设定动作电压。如果2—3个时间常数后，第二个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端的电压大于其反相输入端设定动作电压，则其第二个电压比较器输出高电平，经过与第二个电压比较器连接的二极管传送至整流单元，驱动功率MOSFET导通，短接温敏电阻完成次高输入电压情况下的软上电过程。进一步的，第三个子单元负责次高交流电压供电和相应的次低直流电压输入，当输入电流电压大于设定的次低交流电压时，第三个子单元的第一个电压比较器输出高电平，经过RC支路(滤波电路)滤波限流后，RC时间常数次高，得到一个电压，提供到第三个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端，第二个电压比较器的反相输入端设定动作电压。如果2—3个时间常数后，第三个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端的电压大于反相输入端设定动作电压，则第二个电压比较器输出高电平，经过与第二个电压比较器连接的二极管传送至整流单元，驱动功率MOSFET导通，短接温敏电阻完成次高输入电压情况下的软上电过程。进一步的，第四个子单元负责次高交流电压供电和相应的最低直流电压输入，当输入电流电压大于设定的最低交流电压时，第四个子单元的第一个电压比较器输出高电平，经过RC支路(滤波电路)滤波限流后，RC时间常数最高，得到一个电压，提供到第四个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端，第二个电压比较器的反相输入端设定动作电压。如果2—3个时间常数后，第四个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单相整流宽范围电源上电电路，其特征在于包括整流单元以及与整流单元连接的判断单元，所述整流单元用以完成功率器件驱动和单相二极管整流；所述判断单元用以判断单相输入电压供电范围和延时后产生最终功率器件的驱动信号；所述整流单元包括功率MOSFET；所述判断单元包括四个电路完全相同的子单元，每个子单元包括两个电压比较器，每个子单元的第一个电压比较器的两个输入端：反相输入端连接第一分压支路以获得第一参考电压，非反相输入端连接整流单元，第一个电压比较器的输出端连接RC支路输入端；每个子单元的第二个电压比较器的非反相输入端连接RC支路的输出端，第二个电压比较器的反相输入端连接第二分压支路以获得第二参考电压，第二个电压比较器的输出端连接一二极管，该二极管的另一端连接整流单元，用于驱动整流单元中的功率MOSFET，完成软上电；四个子单元中的第一参考电压都相同，四个子单元中的第二参考电压也都相同，唯一不同的是四个子单元中的四个RC时间常数不同；将可能出现的单相电网电压分成的四个等级：最高交流电压、次高交流电压、次低交流电压、最低交流电压，当输入不同的单相电网电压时，整流单元的直流电压幅值的高低不同和用时不同，与RC支路的RC时间常数相对应，单相电网电压越高，RC时间常数越短；单相交流输入电压大于设定的最高交流电压，只有第一个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；单相交流输入电压大于设定的次高交流电压而小于设定的最高交流电压，只有第二个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；单相交流输入电压大于设定的次低交流电压而小于设定的次高交流电压，只有第三个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；单相交流输入电压大于设定的最低交流电压而小于设定的次低交流电压，只有第四个子单元的两个比较器起作用，最终输出高电平，驱动整流单元中的功率MOSFET导通；单相交流输入电压小于设定的最低交流电压，第一、第二、第三与第四子单元均不输出高电平，不能驱动整流单元中的功率MOSFET导通，属于供电异常情况。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：渠浩，董娅韵，赵维娜，唐厚君，杨喜军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31