專利名稱：突波電流抑制電路及使用其的電源供應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種突波電流抑制電路，尤其涉及一種具有短路保護(hù)的突波電流抑制電路，及使用其的電源供應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，例如非對稱數(shù)字用戶環(huán)路調(diào)制解調(diào)器(ADSLModem)、纜線調(diào)制解調(diào)器(Cable Modem)、數(shù)字機(jī)上盒(Set-top Box)應(yīng)用越來越廣泛。這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都需要電源供應(yīng)裝置，用于將市電電源交流電壓(例如中國大陸地區(qū)為220V，北美地區(qū)為110V。)轉(zhuǎn)換為適于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工作的直流電壓。然，在電源供應(yīng)裝置最初導(dǎo)通時(shí)，電路中的電容效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)期的瞬間電流，即突波電流(inrush current)。突波電流瞬間最大值可造成保險(xiǎn)絲、開關(guān)等元件的損壞，進(jìn)而降低元件的使用壽命，亦降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，需提供一種突波電流抑制電路，其具有短路保護(hù)功能，在抑制突波電流的同時(shí)還可對負(fù)載提供短路保護(hù)，維持負(fù)載正常工作。
此外，還需提供一種電源供應(yīng)裝置，其采用具有短路保護(hù)的突波電流抑制電路，不僅抑制電源供應(yīng)裝置中所產(chǎn)生的突波電流，還可對負(fù)載提供短路保護(hù)，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電的穩(wěn)定性。
一種突波電流抑制電路，包括晶體管、開關(guān)元件以及短路保護(hù)電路。其中，晶體管的發(fā)射極作為突波電流抑制電路的輸入端。開關(guān)元件具有輸入端、第一輸出端及第二輸出端，其中，輸入端連接于晶體管的集電極，第二輸出端作為突波電流抑制電路的輸出端。短路保護(hù)電路具有第一端、第二端及第三端，其中，短路保護(hù)電路的第一端連接于開關(guān)元件的第一輸出端，其第二端連接于晶體管的基極，其第三端連接于開關(guān)元件的第二輸出端。
一種電源供應(yīng)裝置，用于將接收到的信號轉(zhuǎn)換為適于負(fù)載工作的直流信號，電源供應(yīng)裝置包括變壓電路、整流濾波電路以及突波電流抑制電路。其中，變壓電路用于將接收到的信號轉(zhuǎn)換為交流信號。整流濾波電路連接于變壓電路，用于將交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號。突波電流抑制電路連接于整流濾波電路，用于抑制電源供應(yīng)裝置中所產(chǎn)生的突波電流，并對負(fù)載提供短路保護(hù)，突波電流抑制電路包括晶體管、開關(guān)元件以及短路保護(hù)電路。其中，晶體管的發(fā)射極作為突波電流抑制電路的輸入端。開關(guān)元件具有輸入端、第一輸出端及第二輸出端，其中，輸入端連接于晶體管的集電極，第二輸出端作為突波電流抑制電路的輸出端。短路保護(hù)電路具有第一端、第二端及第三端，其中，短路保護(hù)電路的第一端連接于開關(guān)元件的第一輸出端，其第二端連接于晶體管的基極，其第三端連接于開關(guān)元件的第二輸出端。
本發(fā)明的電源供應(yīng)裝置采用突波電流抑制電路，抑制電路中產(chǎn)生的突波電流，并對負(fù)載提供短路保護(hù)。


圖1為本發(fā)明電源供應(yīng)裝置的電路圖。
圖2為本發(fā)明圖1中突波電流抑制電路的具體電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為本發(fā)明電源供應(yīng)裝置1的電路圖。電源供應(yīng)裝置1包括變壓電路10、整流濾波電路11以及突波電流抑制電路12。
變壓電路10用于接收輸入信號Vin，并將輸入信號Vin轉(zhuǎn)換為交流信號V1。在本實(shí)施方式中，輸入信號Vin是市電源信號。整流濾波電路11連接于變壓電路10，用于將變壓電路10輸出的交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號。突波電流抑制電路12連接于整流濾波電路11，用于抑制電源供應(yīng)裝置1中所產(chǎn)生的突波電流，且輸出另一種直流信號Vout至負(fù)載(圖中未給出)。在本實(shí)施方式中，突波電流抑制電路12還具有短路保護(hù)功能，其在抑制突波電流的同時(shí)，亦可對負(fù)載提供短路保護(hù)，維持負(fù)載正常工作。其中，負(fù)載可以是非對稱數(shù)字用戶環(huán)路調(diào)制解調(diào)器、纜線調(diào)制解調(diào)器、數(shù)字機(jī)上盒等等。
變壓電路10主要包括變壓器T，其包括一次側(cè)繞組與二次側(cè)繞組。一次側(cè)繞組作為電源供應(yīng)裝置1的輸入端，用于接收市電電源的弦波信號。二次側(cè)繞組連接于整流濾波電路11。在本實(shí)施方式中，變壓器T的二次側(cè)繞組的線圈匝數(shù)小于一次側(cè)繞組的線圈匝數(shù)。當(dāng)一次側(cè)繞組接收市電電源的弦波信號Vin時(shí)，流通電流所產(chǎn)生的磁場亦會(huì)流過二次側(cè)繞組，產(chǎn)生低壓交流信號V1，并輸出至整流濾波電路11。
整流濾波電路11包括濾波電容C1與二極管D1、D2、D3及D4。其中，二極管D1的陰極與二極管D2的陽極共同連接至變壓器T的二次側(cè)繞組的高壓端。二極管D3的陽極與二極管D4的陰極共同連接至變壓器T的二次側(cè)繞組的低壓端。且，二極管D2的陰極與二極管D3的陰極相連，二極管D1的陽極與二極管D4的陽極相連。濾波電容C1連接于二極管D1的陽極與二極管D2的陰極之間。這樣，濾波電容C1、二極管D1、D2、D3及D4構(gòu)成橋式全波整流濾波電路。在本實(shí)施方式中，整流濾波電路11將變壓電路10輸出的低壓交流信號V1整流濾波后輸出至突波電流抑制電路12。在本發(fā)明其它實(shí)施方式中，整流濾波電路11亦可為半波整流濾波電路。
圖2所示為本發(fā)明突波電流抑制電路12的具體電路圖。突波電流抑制電路12包括偏壓電阻R1、可調(diào)電阻R、PNP晶體管Q及開關(guān)元件M。其中，PNP晶體管Q的發(fā)射極作為突波電流抑制電路12的輸入端。開關(guān)元件M是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)，其具有輸入端、第一輸出端及第二輸出端。本實(shí)施方式中，MOSFET M的輸入端為柵極，其第一輸出端為源極，其第二輸出端為漏極。
MOSFET M的柵極連接于PNP晶體管Q的集電極，其漏極作為突波電流抑制電路12的輸出端?？烧{(diào)電阻R連接于PNP晶體管的發(fā)射極與MOSFET M的源極之間，用于給PNP晶體管Q的基極與發(fā)射極提供偏置電壓。偏壓電阻R1連接于MOSFET M的柵極與地之間，用于給MOSFET M提供偏置電壓。
在本實(shí)施方式中，突波電流抑制電路12還包括短路保護(hù)電路121，其包括延時(shí)電容C2、第一分壓電阻R2以及第二分壓電阻R3。且，短路保護(hù)電路121具有第一端、第二端及第三端。其中，短路保護(hù)電路121的第一端連接于MOSFET M的源極，其第二端連接于PNP晶體管的基極，其第三端連接于MOSFET M的漏極。第一分壓電阻R2連接于短路保護(hù)電路121的第一端與第二端之間，延時(shí)電容C2與第一分壓電阻R2并行連接。第二分壓電阻R3連接于短路保護(hù)電路121的第二端與第三端之間，其與第一分壓電阻R2構(gòu)成分壓電路，用于加速PNP晶體管Q的導(dǎo)通。同時(shí)，第二分壓電阻R3與延時(shí)電容C2構(gòu)成延遲電路，用于在負(fù)載初接通時(shí)阻止PNP晶體管Q導(dǎo)通，維持負(fù)載的正常工作。
在本實(shí)施方式中，濾波電容C1根據(jù)公式i(t)＝V/R′×e-t/R′C(其中，R′為整流濾波電路11的等效電阻)向負(fù)載放電。當(dāng)t＝0時(shí)，即濾波電容C1對突波電流抑制電路12進(jìn)行初供電的瞬間，i(0)＝V/R′。此時(shí)，電阻R′為濾波電容C1的等效阻抗，由于等效阻抗很小，可忽略不計(jì)。故，電源供應(yīng)裝置產(chǎn)生的電流值i(0)無限大，這個(gè)瞬時(shí)電流i(0)即為突波電流。
當(dāng)突波電流流經(jīng)突波電流抑制電路12時(shí)，延時(shí)電容C2可看做短路。同時(shí)，可調(diào)電阻R提供偏置電壓至PNP晶體管Q的基極，例如0.7V時(shí)，使得PNP晶體管Q導(dǎo)通。當(dāng)PNP晶體管Q導(dǎo)通后，加載在可調(diào)電阻R上的電壓持續(xù)增大，PNP晶體管Q導(dǎo)通后工作在飽和狀態(tài)，使得MOSFET M截止，進(jìn)而避免電源供應(yīng)裝置1的突波電流通過可調(diào)電阻R、MOSFET M流入負(fù)載，對負(fù)載造成損害。
當(dāng)瞬時(shí)電流轉(zhuǎn)化為穩(wěn)態(tài)電流時(shí)，且穩(wěn)態(tài)電流加載于可調(diào)電阻R的電壓小于PNP晶體管Q的導(dǎo)通電壓時(shí)，即小于0.7V時(shí)，PNP晶體管Q截止，MOSFET M導(dǎo)通。此時(shí)，穩(wěn)態(tài)電流經(jīng)由可調(diào)電阻R與MOSFET M對負(fù)載進(jìn)行供電，維持負(fù)載正常工作。
此外，當(dāng)負(fù)載內(nèi)部真正發(fā)生短路時(shí)，電源供應(yīng)裝置1中流經(jīng)突波電流抑制電路12的電流增大，使得電流在第一分壓電阻R2上形成的分壓亦增大，從而增大PNP晶體管Q的基極偏置電壓，加速PNP晶體管Q的導(dǎo)通。因此，PNP晶體管Q導(dǎo)通后會(huì)迅速工作在飽和區(qū)促使MOSFET M截止，限制電流流入負(fù)載。本實(shí)施方式中，第一分壓電阻R2還可用于保護(hù)PNP晶體管Q，避免過大電流流入PNP晶體管Q。
當(dāng)電源供應(yīng)裝置1初接通負(fù)載時(shí)，與負(fù)載并聯(lián)的儲(chǔ)能電容(未標(biāo)示于圖中)可視為短路，電源供應(yīng)裝置1中流經(jīng)突波電流抑制電路12的電流亦會(huì)增大。此時(shí)，MOSFET M的源極與漏極之間存在壓降，使得突波電流抑制電路12輸入電流通過可調(diào)電阻R同時(shí)對延時(shí)電容C2以及儲(chǔ)能電容充電。本實(shí)施方式中，延時(shí)電容C2的充電時(shí)間大于儲(chǔ)能電容的充電時(shí)間，即當(dāng)儲(chǔ)能電容充電完成時(shí)，延時(shí)電容C2還處于充電狀態(tài)。由于在延時(shí)電容C2充電期間，電流不會(huì)流經(jīng)第一分壓電阻R2，使得PNP晶體管Q無法導(dǎo)通。因此，在電源供應(yīng)裝置1初接通負(fù)載時(shí)對儲(chǔ)能電容充電過程中，PNP晶體管Q截止，MOSFET M導(dǎo)通，仍然維持負(fù)載的正常工作。
本發(fā)明的突波電流抑制電路12利用調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R的電阻值，控制PNP晶體管Q與MOSFET M的導(dǎo)通與截止，從而抑制流入負(fù)載的突波電流；其次，本發(fā)明的突波電流抑制電路12利用第一分壓電阻R2與第二分壓電阻R3組成的分壓電路，在負(fù)載短路時(shí)，通過加速PNP晶體管Q的導(dǎo)通以達(dá)到MOSFET M的迅速截止；再次，利用第二分壓電阻R3與延時(shí)電容C2構(gòu)成的延遲電路，用于在負(fù)載初接通時(shí)阻止PNP晶體管Q導(dǎo)通，維持負(fù)載的正常工作。
權(quán)利要求
1.一種突波電流抑制電路，其特征在于包括晶體管，其發(fā)射極作為突波電流抑制電路的輸入端；開關(guān)元件，具有輸入端、第一輸出端及第二輸出端，其中，輸入端連接于晶體管的集電極，第二輸出端作為突波電流抑制電路的輸出端；以及短路保護(hù)電路，具有第一端、第二端及第三端，其中，短路保護(hù)電路的第一端連接于開關(guān)元件的第一輸出端，其第二端連接于晶體管的基極，其第三端連接于開關(guān)元件的第二輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的突波電流抑制電路，其特征在于，所述短路保護(hù)電路包括第一分壓電阻，連接于短路保護(hù)電路的第一端與第二端之間；以及第二分壓電阻，連接于短路保護(hù)電路的第二端與第三端之間，其與第一分壓電阻構(gòu)成分壓電路，用于加速晶體管的導(dǎo)通。
3.如權(quán)利要求2所述的突波電流抑制電路，其特征在于，所述短路保護(hù)電路還包括延時(shí)電容，其與第一分壓電阻并行連接，且與第二分壓電阻構(gòu)成延遲電路。
4.如權(quán)利要求1所述的突波電流抑制電路，其特征在于，還包括可調(diào)電阻，連接于晶體管的發(fā)射極與開關(guān)元件的第一輸出端之間，用于給晶體管的基極與發(fā)射極提供偏置電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的突波電流抑制電路，其特征在于，還包括偏壓電阻，連接于開關(guān)元件的輸入端與地之間，用于給開關(guān)元件提供偏置電壓。
6.一種電源供應(yīng)裝置，用于將接收到的信號轉(zhuǎn)換為適于負(fù)載工作的直流信號，其特征在于，所述電源供應(yīng)裝置包括變壓電路，用于將接收到的信號轉(zhuǎn)換為交流信號；整流濾波電路，連接于變壓電路，用于將交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號；以及如權(quán)利要求1至5項(xiàng)任一項(xiàng)所述的突波電流抑制電路，連接于整流濾波電路，用于抑制電源供應(yīng)裝置中所產(chǎn)生的突波電流，并對負(fù)載提供短路保護(hù)。
7.如權(quán)利要求6所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述變壓電路包括變壓器，其包括一次側(cè)繞組與二次側(cè)繞組。
8.如權(quán)利要求7所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述整流濾波電路包括第一二極管；第二二極管，其陽極與第一二極管的陰極相連，且共同連接至變壓器二次側(cè)繞組的高壓端；第三二極管，其陰極與第二二極管的陰極相連；以及第四二極管，其陰極與第三二極管的陽極相連，且共同連接至變壓器二次側(cè)繞組的低壓端，其陽極與第一二極管的陽極相連。
9.如權(quán)利要求8所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述濾波電容連接于第一二極管的陽極與第二二極管的陰極之間。
10.如權(quán)利要求6所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述整流濾波電路為全波整流濾波電路或半波整流濾波電路。
全文摘要
一種突波電流抑制電路，包括晶體管、開關(guān)元件以及短路保護(hù)電路。其中，晶體管的發(fā)射極作為突波電流抑制電路的輸入端。開關(guān)元件具有輸入端、第一輸出端及第二輸出端，其中，輸入端連接于晶體管的集電極，第二輸出端作為突波電流抑制電路的輸出端。短路保護(hù)電路具有第一端、第二端及第三端，其中，短路保護(hù)電路的第一端連接于開關(guān)元件的第一輸出端，其第二端連接于晶體管的基極，其第三端連接于開關(guān)元件的第二輸出端。本發(fā)明采用的突波電流抑制電路，具有短路保護(hù)功能，在抑制突波電流的同時(shí)還可對負(fù)載提供短路保護(hù)，維持負(fù)載正常工作。
文檔編號H02H9/02GK101064429SQ20061006051
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者王信雄, 楊舜丞, 江國維 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司