一种高压直流输入开关电源及启动辅源封锁方法技术

本发明专利技术涉及一种高压直流输入开关电源及启动辅源封锁方法，以解决现有高压直流输入开关电源在主电源故障保护时，存在因启动辅源不能完全封锁使主电源反复重启导致元器件损毁，进而导致电源失效的技术问题。本发明专利技术高压直流输入开关电源包括高压直流输入、DC/DC或DC/AC、控制和驱动单元、工作辅源以及启动辅源，启动辅源包括第一开关管Q3、第一充电电阻R2、第一充电电容C1、第一稳压管Z1、第二开关管Q5、第一分压电阻R3、第二分压电阻R4、第二稳压管Z2、第二充电电阻R7以及第二充电电容C3。同时本发明专利技术还提出了上述高压直流输入开关电源的启动辅源封锁方法，使主电源故障导致工作辅源掉电时，启动辅源保持封锁状态，使故障电源保持封锁状态。锁状态。锁状态。

【技术实现步骤摘要】
一种高压直流输入开关电源及启动辅源封锁方法


[0001]本专利技术涉及一种开关电源的启动技术，具体涉及一种高压直流输入开关电源及启动辅源封锁方法。

技术介绍

[0002]通常直流输入开关电源上电时都需要一个启动辅源，用于启动主电源，如图1虚线框部分所示。直流输入上电后，第一开关管Q3导通，输入直流电源通过第一充电电阻R2给第一充电电容C1充电，在第一充电电容C1上形成启动电压U1，给控制和驱动单元供电。待主电源启动后，由副边工作辅源产生的控制电压U2给控制和驱动单元供电，同时通过工作辅源产生的封锁电压U3封锁启动辅源，关断第一开关管Q3，使流经第一充电电阻R2的充电电流关断，在第一充电电阻R2上不再产生功率损耗。该启动过程中，第一充电电阻R2上的充电瞬时功耗是额定功耗的几十至几百倍，但工作辅源提供的控制电压U2和封锁电压U3在启动后一直存在。因启动时间很短，一般为几十到几百毫秒，因此第一充电电阻R2的工作时间很短，不致使电阻烧毁。
[0003]在常规低压输入电源中，正常工作时，工作辅源可以从直流输入电源端直接取电，即使主电源因为各种故障导致主回路输出封锁，只要不影响直流输入电源的电压，工作辅源仍会正常工作，控制和驱动单元不掉电，封锁电压U3仍然可以封锁第一开关管Q3，第一充电电阻R2不工作。
[0004]但是在高压直流输入(比如几千伏电压)电源应用中，如果采用上述方案，工作辅源直接从直流输入高压侧取电，由于绝缘问题，该工作辅源很难设计，并且由于高压绝缘设计导致该辅源的体积非常大。如图1所示，一般选择从电源的输出低压侧取电，经过变压器隔离后，给控制和驱动单元供电。
[0005]在图1所示的高压直流输入开关电源辅助供电方案中，主电源发生故障时，一般情况下，为了保护主电源的元器件不被损毁，电源输出端被封锁掉电，导致工作辅源掉电，则控制电压U2和封锁电压U3掉电，启动辅源的第一开关管Q3重新打开，第一充电电阻R2重新参与充电过程。该方案有如下两个缺点：
[0006]1)主电源故障时，电源输出端不能完全被封锁，进入打嗝模式，长时间反复重启电源会导致元器件损毁，从而导致该电源失效，并且有可能造成客户负载损坏；
[0007]2)主电源故障无法及时解除时，第一充电电阻R2反复参与充电过程，电阻因功耗非常大而很快烧毁，导致该电源失效。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是解决现有高压直流输入开关电源在主电源故障保护时，存在因启动辅源不能完全封锁使主电源反复重启导致元器件损毁，进而导致电源失效的技术问题，提出一种高压直流输入开关电源及启动辅源封锁方法，可应用于千伏以上高压直流输入的电源系统中。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0010]一种高压直流输入开关电源，包括高压直流输入、DC/DC或DC/AC、控制和驱动单元、工作辅源以及启动辅源，其特殊之处在于：
[0011]所述启动辅源包括第一开关管Q3、第一充电电阻R2、第一充电电容C1、第一稳压管Z1、第二开关管Q5、第一分压电阻R3、第二分压电阻R4、第二稳压管Z2、第二充电电阻R7以及第二充电电容C3；
[0012]所述第一开关管Q3的漏极通过第一充电电阻R2连接高压直流输入高端，其栅极与第一分压电阻R3和第二分压电阻R4的连接端相连，同时与第二开关管Q5的漏极连接；所述第一开关管Q3的源极与第一稳压管Z1的阴极连接，同时连接到所述控制和驱动单元的供电输入端；
[0013]所述第一分压电阻R3的另一端接地；所述第二分压电阻R4的另一端连接高压直流输入高端；所述第一稳压管Z1的阳极接地；所述第一充电电容C1与第一稳压管Z1并联；
[0014]所述第二开关管Q5的源极接地，其栅极与第二稳压管Z2的阴极以及第二充电电阻R7的一端连接，同时连接到所述工作辅源的封锁电压U3输出端；
[0015]所述第二充电电阻R7的另一端连接高压直流输入高端；所述第二稳压管Z2的阳极接地；所述第二充电电容C3与第二稳压管Z2并联；
[0016]所述第一充电电阻R2、第一充电电容C1、第二充电电阻R7以及第二充电电容C3的选择满足以下要求：
[0017]所述高压直流输入高端通过第一充电电阻R2给第一充电电容C1充电，定义该电压达到控制和驱动单元启动电压U1的时间为t1；定义控制和驱动单元从启动到完全由工作辅源输出控制电压U2供电的转换时间为t2；所述高压直流输入高端通过第二充电电阻R7给第二充电电容C3充电，定义该电压达到第二开关管Q5门极开通电压的时间为t3；则所述t1、t2及t3满足：
[0018]t3>(t1+t2)。
[0019]进一步地，为了使启动辅源能够被可靠封锁，还包括电阻R8，所述电阻R8与第二充电电容C3并联。
[0020]进一步地，所述第一稳压管Z1及第二稳压管Z2的稳压范围均为10V～15V。在电源启动时，可使启动辅源的输出电压稳定在控制和驱动单元的工作电压范围内，使得控制和驱动单元工作稳定可靠；在封锁启动辅源时，可使第二充电电容C3上的电压稳定在10V～15V，使得第二开关管Q5工作在开关状态，可靠封锁启动辅源。
[0021]进一步地，所述高压直流输入高端的电压为4000V；所述第二充电电阻R7阻值为200MΩ，第二充电电容C3取值为76μF；所述第一充电电阻R2阻值为50kΩ，第一充电电容C1取值为2200μF。
[0022]同时，本专利技术还提出一种高压直流输入开关电源的启动辅源封锁方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0023]1)高压直流输入上电时，第二分压电阻R4和第一分压电阻R3的分压电压立即达到第一开关管Q3的门极开通电压，第一开关管Q3导通，高压直流输入高端通过第一充电电阻R2给第一充电电容C1充电，第一充电电容C1的电压为启动辅源的输出电压；
[0024]同时，高压直流输入高端通过第二充电电阻R7给第二充电电容C3充电；
[0025]2)第一充电电容C1的电压逐渐上升，启动辅源的输出电压逐渐上升，当该电压达到控制和驱动单元的启动电压U1时，控制和驱动单元驱动DC/DC或DC/AC工作，主电源启动；
[0026]第二充电电容C3的电压缓慢上升，当主电源启动时，该电压尚未达到第二开关管Q5的门极开通电压U
thQ5
，第二开关管Q5处于关断状态；
[0027]3)主电源启动后，工作辅源输出控制电压U2和封锁电压U3；所述控制电压U2为控制和驱动单元提供工作电压；
[0028]所述封锁电压U3为第二充电电容C3提供充电电流，当第二充电电容C3的电压上升到第二开关管Q5的门极开通电压U
thQ5
时，第二开关管Q5导通，则第一开关管Q3的门极电压被拉低到0V，第一开关管Q3关断，第一充电电阻R2停止向第一充电电容C1充电，启动辅源无电压输出；
[0029]4)当主电源发生故障保护时，主电源输出封锁，DC/DC或DC/A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压直流输入开关电源，包括高压直流输入、DC/DC或DC/AC、控制和驱动单元、工作辅源以及启动辅源，其特征在于：所述启动辅源包括第一开关管Q3、第一充电电阻R2、第一充电电容C1、第一稳压管Z1、第二开关管Q5、第一分压电阻R3、第二分压电阻R4、第二稳压管Z2、第二充电电阻R7以及第二充电电容C3；所述第一开关管Q3的漏极通过第一充电电阻R2连接高压直流输入高端，其栅极与第一分压电阻R3和第二分压电阻R4的连接端相连，同时与第二开关管Q5的漏极连接；所述第一开关管Q3的源极与第一稳压管Z1的阴极连接，同时连接到所述控制和驱动单元的供电输入端；所述第一分压电阻R3的另一端接地；所述第二分压电阻R4的另一端连接高压直流输入高端；所述第一稳压管Z1的阳极接地；所述第一充电电容C1与第一稳压管Z1并联；所述第二开关管Q5的源极接地，其栅极与第二稳压管Z2的阴极以及第二充电电阻R7的一端连接，同时连接到所述工作辅源的封锁电压U3输出端；所述第二充电电阻R7的另一端连接高压直流输入高端；所述第二稳压管Z2的阳极接地；所述第二充电电容C3与第二稳压管Z2并联；所述第一充电电阻R2、第一充电电容C1、第二充电电阻R7以及第二充电电容C3的选择满足以下要求：所述高压直流输入高端通过第一充电电阻R2给第一充电电容C1充电，定义该电压达到控制和驱动单元启动电压U1的时间为t1；定义控制和驱动单元从启动到完全由工作辅源控制电压U2供电的转换时间为t2；所述高压直流输入高端通过第二充电电阻R7给第二充电电容C3充电，定义该电压达到第二开关管Q5门极开通电压的时间为t3；则所述t1、t2及t3满足：t3>(t1+t2)。2.根据权利要求1所述一种高压直流输入开关电源，其特征在于：还包括电阻R8，所述电阻R8与第二充电电容C3并联。3.根据权利要求1或2所述一种高压直流输入开关电源，其特征在于：所述第一稳压管Z1及第二稳压管Z2的稳压范围均为10V～15V。4.根据权利要求3所述一种高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海波，高磊，
申请(专利权)人：西安爱科赛博电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：