專利名稱：大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電源啟動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)裝置及方 法。
背景技術(shù)：
在大功率開關(guān)電源的輸入級(jí)電路中，與整流電路并聯(lián)的濾波電容是大容量的電解 電容而通過整流橋整流出來的電壓也比較高。在上電瞬間，濾波電容兩端電壓為零，此時(shí)如 果整流出來的電壓不經(jīng)過限流電阻而直接加到濾波電容兩端，將會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流， 極容易造成元器件的損壞。因此，我們必須設(shè)計(jì)一種裝置，使得在上電的瞬間電容兩端電壓 緩慢上升，以避免上述的故障出現(xiàn)，這就是我們所說的軟啟動(dòng)問題。常用的軟啟動(dòng)方法有以下四種方案(1)串接熱敏電阻如圖1所示，該軟啟動(dòng)電路包括由二極管1、二極管2、二極管3、二極管4、二極管 5、二極管6構(gòu)成的整流橋以及熱敏電阻7、電容8、絕緣柵晶體管9、絕緣柵晶體管10、絕緣 柵晶體管11、絕緣柵晶體管12和變壓器13，整流橋接交流電源的三條相線99、100、101 ；熱 敏電阻7為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。具有負(fù)溫度系數(shù)特性的熱敏電阻7，室溫電阻大，通電 升溫后熱敏電阻7的電阻急劇下降。利用熱敏電阻7這種特性，可以減少上電瞬間的沖擊 電流，同時(shí)降低電源正常工作時(shí)的功耗。這種方案的缺點(diǎn)在于，隨著輸入電流的增大，熱敏 電阻7上的功耗也增大，從而使得輸入級(jí)電路的效率降低，進(jìn)而制約著整個(gè)開關(guān)電源的總 體效率。而在大功率開關(guān)電源中，輸入電流較大。因此，這種軟啟動(dòng)方案不適用于大功率開 關(guān)電源。(2)限流電阻、接觸器切換如圖2所示，該軟啟動(dòng)電路包括由二極管14、二極管15、二極管16、二極管17、二 極管18、二極管19構(gòu)成的整流橋以及限流電阻20、接觸器觸點(diǎn)21、接觸器線圈22、繼電器 觸點(diǎn)23、繼電器線圈24、電容25、絕緣柵晶體管26、絕緣柵晶體管27、絕緣柵晶體管28、絕 緣柵晶體管29、變壓器30，整流橋接交流電源的三條相線99、100、101 ；上電瞬間，接觸器的 線圈22不導(dǎo)通，接觸器的觸點(diǎn)21處于斷開狀態(tài)，整流電路通過限流電阻20對(duì)電容25充電， 等電容25電壓充到預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，繼電器的線圈24導(dǎo)通，繼電器的觸點(diǎn)23閉合，使接觸器 的線圈22導(dǎo)通，接觸器的觸點(diǎn)21閉合，將限流電阻20短路，使得在電源正常工作時(shí)，限流 電阻20不產(chǎn)生功耗，克服了方案(1)的缺點(diǎn)。這種方案的缺點(diǎn)在于，接觸器的導(dǎo)電部分是 活動(dòng)觸點(diǎn)，不適合通過大電流；繼電器的動(dòng)作電壓會(huì)抖動(dòng)及振蕩，造成工作不可靠。(3)晶閘管三相全橋半控整流如圖3所示，該電路包括由二極管34、二極管35、二極管36、晶閘管31、晶閘管32、 晶閘管33構(gòu)成的半控整流橋以及濾波電容37、絕緣柵晶體管38、絕緣柵晶體管39、絕緣柵 晶體管40、絕緣柵晶體管41和變壓器42，整流橋接交流電源的三條相線99、100、101 ；上電 啟動(dòng)時(shí)，控制晶閘管31、晶閘管32、晶閘管33的導(dǎo)通角，使得濾波電容37上的電壓按設(shè)定的規(guī)律緩慢上升，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。這個(gè)方案的缺點(diǎn)在于，晶間管半控整流橋價(jià)格貴，成本較高， 而且需要對(duì)導(dǎo)通角進(jìn)行控制，不允許無觸發(fā)，觸發(fā)電路設(shè)計(jì)復(fù)雜。(4)限流電阻、晶閘管切換如圖4所示，該電路包括由二極管43、二極管44、二極管45、二極管46、二極管47、 二極管48構(gòu)成的整流橋以及晶閘管49、限流電阻50、濾波電容51、絕緣柵晶體管52、絕緣 柵晶體管53、絕緣柵晶體管54、絕緣柵晶體管55和變壓器56，整流橋接交流電源的三條相 線99、100、101 ；上電啟動(dòng)時(shí)，整流電路通過限流電阻50向?yàn)V波電容51充電，等濾波電容51 電壓充到期望值時(shí)，觸發(fā)晶閘管49。此方案的缺點(diǎn)是不允許無觸發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、合理，能 可靠地保證濾波電容電壓先升到期望電壓后脈沖發(fā)生電路再工作的大功率開關(guān)電源的軟 啟動(dòng)裝置。本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)裝置，包括軟啟動(dòng)充電電路、三相橋式整流串聯(lián)晶閘管 電路、濾波電容電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)切換判決電路、脈沖電源充電電路、脈沖發(fā)生電路 和濾波電容，軟啟動(dòng)充電電路與三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路并聯(lián)連接；濾波電容電壓檢 測(cè)電路與脈沖電源充電電路、三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路連接；電流檢測(cè)切換判決電路 分別與脈沖電源充電電路、脈沖發(fā)生電路、軟啟動(dòng)充電電路連接；所述脈沖電源充電電路與 脈沖發(fā)生電路連接；脈沖發(fā)生電路分別與三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路、軟啟動(dòng)充電電路 連接；所述軟啟動(dòng)充電電路、三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路、濾波電容電壓檢測(cè)電路、電流 檢測(cè)切換判決電路、脈沖電源充電電路、脈沖發(fā)生電路均與濾波電容連接；所述軟啟動(dòng)充電 電路、脈沖電源充電電路、三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路分別外接三相交流電源。所述三相橋式整流串聯(lián)晶間管電路包括第八二極管、第九二極管、第十二極管、 第十一二極管、第十二二極管、第十三二極管和晶間管，所述第八二極管、第九二極管、第 十二極管、第十一二極管、第十二二極管和第十三二極管均為功率二極管；第八二極管與第 十一二極管串聯(lián)，第九二極管與第十二二極管串聯(lián)，第十二極管與第十三二極管串聯(lián)；第 八二極管的陰極、第九二極管的陰極和第十二極管的陰極相互連接，且均與晶閘管的陽極 連接；第十一二極管的陽極、第十二二極管的陽極和第十三二極管的陽極相互連接，且均與 濾波電容的負(fù)極連接；晶閘管的陰極與濾波電容的正極連接，其門極與脈沖發(fā)生電路連接； 所述第八二極管的陽極與第十一二極管的陰極之間、第九二極管的陽極與第十二二極管的 陰極之間、第十二極管的陽極與第十三二極管的陰極之間分別通過引出引線外接到三相交 流電源的三條相線上，且第十一二極管的陰極、第十二二極管的陰極、第十三二極管的陰極 分別與軟啟動(dòng)充電電路連接。所述軟啟動(dòng)充電電路包括第四二極管、第六二極管、第七二極管、第十三電阻和第 十四電阻，所述第四二極管、第六二極管和第七二極管均為整流二極管；第十三電阻與第 十四電阻串聯(lián)，第十三電阻的另一端分別與第四二極管的陰極、第六二極管的陰極、第七二 極管的陰極連接，第十四電阻的另一端分別與電流檢測(cè)切換判決電路、濾波電容的正極、脈 沖發(fā)生電路連接；第四二極管的陽極、第六二極管的陽極、第七二極管的陽極分別與三相交流電源的三條相線連接，且分別與三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路中第十一二極管的陰極、 第十二二極管的陰極、第十三二極管的陰極連接。所述電流檢測(cè)切換判決電路包括第五二極管、第三二極管、第四電阻、第六電容、 第九電阻、第十一電阻和第四三極管，所述第六電容為電解電容；第五二極管的陽極連接在 軟啟動(dòng)充電電路中的第十三電阻與第十四電阻之間，第五二極管的陰極分別與第三二極管 的陽極、第六電容的正極連接；第三二極管的陽極與第六電容的正極連接，其陰極分別與第 四電阻的一端、脈沖電源充電電路連接；第四電阻的另一端與第六電容的負(fù)極、脈沖電源充 電電路連接；所述第九電阻的一端與第五二極管的陰極、第三二極管的陽極、第六電容的正 極連接，其另一端與第十一電阻、第四三極管的基極連接；第十一電阻的一端與第四三極管 的基極連接，另一端與第六電容的負(fù)極連接；第四三極管的發(fā)射極與第六電容的負(fù)極連接， 其集電極與脈沖發(fā)生電路連接，第六電容的負(fù)極分別與濾波電容的正極、軟啟動(dòng)充電電路 中的第十四電阻連接。所述脈沖電源充電電路包括變壓器、第一二極管、第一三極管、第二電阻、第二二 極管和第一電容，所述第一電容為電解電容，變壓器的初級(jí)兩端分別與三相交流電源的零 線和一個(gè)相線連接，其次級(jí)一端與濾波電容電壓檢測(cè)電路中第三三極管的集電極連接，其 次級(jí)另一端與第一二極管的陽極連接，第一二極管的陰極與第一三極管的發(fā)射極連接，第 一三極管的基極與第二二極管的陽極連接，第二二極管的陰極與電流檢測(cè)切換判決電路連 接；第一三極管的集電極與第一電容的正極、脈沖發(fā)生電路連接；第一電容的負(fù)極與電流 檢測(cè)切換判決電路、濾波電容的正極連接；所述第二電阻一端連接在第一二極管的陰極與 第一三極管的發(fā)射極之間，另一端連接在第一三極管的基極與第二二極管的陽極之間。所述脈沖發(fā)生電路包括第一電阻、第二三極管、單結(jié)晶體管、第十二電阻、第三電 阻、第二電容、第十電阻、第五電容、第四電容和第八電阻，第一電阻的一端分別與脈沖電源 充電電路連接，另一端與第二三極管的發(fā)射極連接；第二三極管的集電極與單結(jié)晶體管的 門極連接，第二三極管的基極與單結(jié)晶體管的陽極連接；單結(jié)晶體管的陰極與第十二電阻 的一端連接，第十二電阻的另一端與三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路中的晶閘管的門極連 接；第三電阻的一端分別與第一電阻、第二三極管的發(fā)射極連接，另一端分別與第二三極管 的基極、單結(jié)晶體管的陽極、電流檢測(cè)切換判決電路連接；第二電容的一端與單結(jié)晶體管的 陽極連接，另一端與電流檢測(cè)切換判決電路中第六電容的負(fù)極、濾波電容的正極連接；第十 電阻和第五電容的一端均與單結(jié)晶體管的陰極連接，另一端均與電流檢測(cè)切換判決電路中 第六電容的負(fù)極、濾波電容的正極連接；第四電容與第八電阻并聯(lián)，且其一端均與單結(jié)晶體 管的門極、第二三極管的集電極連接，另一端均與電流檢測(cè)切換判決電路中第六電容的負(fù) 極、濾波電容的正極連接；所述第十電阻、第五電容、第四電容和第八電阻均與軟啟動(dòng)充電 電路連接。所述第一電阻的一端分別與脈沖電源充電電路中第一電容的正極、第一三極管的 集電極連接，另一端與第二三極管的發(fā)射極連接；所述第三電阻的一端分別與第一電阻、第 二三極管的發(fā)射極連接，另一端分別與第二三極管的基極、單結(jié)晶體管的陽極、電流檢測(cè)切 換判決電路中第四三極管的集電極連接。所述濾波電容電壓檢測(cè)電路包括第三三極管、第三電容以及依次串聯(lián)的第六電 阻、第七電阻和第五電阻，所述第三電容為電解電容；第五電阻的另一端與濾波電容的正極、第三電容的正極、第三三極管的發(fā)射極連接，第六電阻的另一端與濾波電容的負(fù)極、三 相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路連接；第三電容的負(fù)極連接在第七電阻和第五電阻之間并與第 三三極管的基極連接；第三三極管的基極連接在第七電阻和第五電阻之間，第三三極管的 集電極與脈沖電源充電電路中變壓器次級(jí)的一端連接。由上述裝置實(shí)現(xiàn)的大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)方法，包括如下步驟(1)大功率開關(guān)電源通過接入三相交流電上電；(2)軟啟動(dòng)充電電路對(duì)濾波電容進(jìn)行充電；(3)電流檢測(cè)切換判決電路對(duì)軟啟動(dòng)充電電路的電流進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，濾波電容電 壓檢測(cè)電路對(duì)濾波電容兩端的電壓進(jìn)行檢測(cè)，若軟啟動(dòng)充電電路的電流和濾波電容兩端的 電壓都同時(shí)滿足條件，則脈沖電源充電電路工作；(4)在步驟(3)的基礎(chǔ)上，電流檢測(cè)切換判決電路對(duì)軟啟動(dòng)充電電路的電流進(jìn)行 檢測(cè)，若軟啟動(dòng)充電電路的電流小至使電流檢測(cè)切換判決電路中的第四三極管截止，則脈 沖發(fā)生電路工作；(5)脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生脈沖，觸發(fā)三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路中的晶閘管，切換 為三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路對(duì)濾波電容進(jìn)行充電，完成大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)。所述步驟(2)中軟啟動(dòng)充電電路對(duì)濾波電容進(jìn)行充電的具體步驟包括三相交流 電的三條相線上的電流分別經(jīng)由軟啟動(dòng)充電電路中的第四二極管、第六二極管、第七二極 管與三相橋式整流串聯(lián)晶間管電路中的第十一二極管、第十二二極管、第十三二極管構(gòu)成 三相全橋整流電路輸出，再依次通過第十三電阻、第十四電阻給濾波電容充電；所述步驟(3)中，當(dāng)軟啟動(dòng)充電電路的電流小于設(shè)定值且濾波電容兩端的電壓大 于設(shè)定值時(shí)，則脈沖電源充電電路中的第一三極管導(dǎo)通，以使脈沖電源充電電路工作；三相 交流電通過其零線和相線向變壓器提供電流，電流分別經(jīng)第一二極管、第一三極管、第二電 阻、第二二極管和第一電容，通過第一電容進(jìn)行儲(chǔ)能，為脈沖發(fā)生電路供電；所述步驟(5)中，脈沖發(fā)生電路觸發(fā)三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路中的晶閘管的 具體步驟包括電流檢測(cè)切換判決電路中的第六電容上的電壓隨濾波電容充電電流的不斷 減小而下降至設(shè)定值時(shí)，第四三極管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗}沖發(fā)生電路經(jīng)由第一電阻、第三電 阻及第二三極管給第四電容充電，當(dāng)?shù)诙娙萆系碾妷荷仙两咏}沖電源充電電路中的 第一電容上的電壓時(shí)，第二三極管截止，使得第四電容經(jīng)第八電阻放電，當(dāng)?shù)谒碾娙萆系碾?壓下降到一定值時(shí)單結(jié)晶體管被觸發(fā)，在第十電阻及第五電容上形成一個(gè)脈沖電壓并經(jīng)第 十二電阻觸發(fā)三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路中的晶閘管；晶閘管被觸發(fā)后，由第八二極管、 第九二極管、第十二極管及第十一二極管、第十二二極管、第十三二極管構(gòu)成的三相全橋整 流電路經(jīng)由晶閘管給濾波電容充電，從而完成軟啟動(dòng)充電電路向三相橋式整流串聯(lián)晶閘管 電路的切換。本發(fā)明的原理當(dāng)大功率開關(guān)電源上電時(shí)，軟啟動(dòng)充電電路對(duì)大容量濾波電容進(jìn) 行充電，此時(shí)濾波電容兩端電壓較低，并沒有高于設(shè)定的電壓值，而且此時(shí)充電電流較大， 也沒有小于設(shè)定的電流值，脈沖電源充電電路不能進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。隨著濾波電容兩端電壓 的不斷增加，當(dāng)濾波電容的電壓高于設(shè)定的電壓值，但此時(shí)軟啟動(dòng)充電電流(軟啟動(dòng)充電 電路的電流)仍然高于設(shè)定值，脈沖電源充電電路仍然不能進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。隨著軟啟動(dòng)充 電電流的不斷減少，當(dāng)充電電流低于設(shè)定值，即表明整流電路輸出電壓與濾波電容兩端電壓的差值小于設(shè)定值，此時(shí)脈沖電源充電電路投入運(yùn)行，當(dāng)充電電流進(jìn)一步減小到另一設(shè) 定值時(shí)，脈沖發(fā)生電路投入運(yùn)行，此時(shí)濾波電容的充電電路由軟啟動(dòng)充電電路切換到三相 橋式整流串聯(lián)晶閘管電路，從而實(shí)現(xiàn)了在期望的濾波電容電壓下充電電路的切換。電流檢 測(cè)切換判決電路與濾波電容電壓檢測(cè)電路對(duì)于脈沖電源充電電路的控制是“與”邏輯，即只 有兩個(gè)電路達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)時(shí)，脈沖電源充電電路才會(huì)投入運(yùn)行。第五電阻、第六電阻和第七電阻對(duì)濾波電容兩端電壓進(jìn)行分壓，當(dāng)?shù)谖咫娮璺值?的電壓達(dá)到第三三極管發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓時(shí)，脈沖電源充電電路的變壓器次級(jí)才能輸出電 流。這樣我們可以通過適當(dāng)選取第五電阻、第五電阻和第七電阻這三個(gè)電阻的阻值，來控制 第三三極管在濾波電容兩端電壓達(dá)到期望的值時(shí)才導(dǎo)通，第三電容起濾波作用，防止高頻 干擾電壓致使第三三極管導(dǎo)通。第十三電阻、第十四電阻既充當(dāng)軟啟動(dòng)充電電路的限流電阻，同時(shí)又兼負(fù)檢測(cè)充 電電流的任務(wù)。降在第十四電阻兩端的電壓通過第五二極管對(duì)第六電容充電，使得第六電 容兩端的電壓基本與第十四電阻上的壓降相等。當(dāng)軟啟動(dòng)充電電流較大時(shí)，降在第十三電 阻、第十四電阻上的電壓較高，第六電容上的電壓也較高，變壓器是一個(gè)降壓變壓器，次級(jí) 電壓有效值為9伏，經(jīng)第一二極管輸出的峰值電壓約12伏，因此，當(dāng)?shù)诹娙萆系碾妷焊哂?12伏時(shí)，第二二極管總是處于截止?fàn)顟B(tài)，使得第一三極管因基極電流為零，而處于截止?fàn)?態(tài)，從而不能對(duì)第一電容充電，從而使得以第一電容為電源的脈沖發(fā)生電路不能工作。在濾 波電容兩端電壓高于設(shè)定的電壓值的情況下，當(dāng)軟啟動(dòng)充電電流小到使第六電容上的電壓 低于12伏時(shí)，第二二極管開始導(dǎo)通，使得第一三極管導(dǎo)通，對(duì)第一電容進(jìn)行充電，即脈沖電 源充電電路工作。第九電阻、第十一電阻對(duì)第六電容分壓，適當(dāng)選擇第九電阻、第十一電阻 的阻值，使得第六電容上的電壓大于某個(gè)適當(dāng)?shù)闹禃r(shí)第四三極管飽和導(dǎo)通，導(dǎo)致第二電容 不能被充電，脈沖發(fā)生電路不工作。當(dāng)?shù)诹娙輧啥说碾妷盒∮谀硞€(gè)閾值時(shí)第四三極管截 止，脈沖發(fā)生電路投入工作。脈沖發(fā)生電路是以單結(jié)晶體管為核心的張弛振蕩電路。當(dāng)?shù)诙娙萆想妷罕让}沖 電源充電電路中的第一電容上電壓低至超過第二三極管的發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓時(shí)，第一電容通 過第一電阻、第三電阻及第二三極管的發(fā)射結(jié)給第二電容充電，同時(shí)也通過第二三極管的 集電極給第四電容充電，選擇第八電阻的阻值足夠大，從而保證第四電容的放電速度較充 電速度慢的多，因此第四電容上的電壓能很快充到只比第二三極管發(fā)射極電壓低一個(gè)飽和 壓降的程度，而只要第二三極管是導(dǎo)通的，第二電容上的電壓就比第二三極管的發(fā)射極電 壓低一個(gè)發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓，可見三極管導(dǎo)通時(shí)，第四電容上的電壓要高于第二電容上的電 壓，單結(jié)晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)?shù)诙娙萆系碾妷荷仙恋谌娮枭系膲航敌∮诘诙?極管發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓時(shí)，第二三極管截止，第二電容繼續(xù)通過第三電阻充電，而第四電容 通過第八電阻放電，直至第四電容上的電壓比第二電容上的電壓低到觸發(fā)單結(jié)晶體管，當(dāng) 單結(jié)晶體管被觸發(fā)而導(dǎo)通時(shí)，第二電容及第四電容均通過單結(jié)晶體管快速放電，并通過第 十二電阻產(chǎn)生一脈沖電流觸發(fā)晶閘管，當(dāng)單結(jié)晶體管恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，第二電容及第四電 容上已只有很低的剩余電壓，因此再次開始充電，即脈沖發(fā)生電路開始下一周期的脈沖產(chǎn) 生過程，第十電阻及第五電容起濾波作用，防止高頻干擾電壓誤觸發(fā)晶閘管。當(dāng)大功率開關(guān)電源上電時(shí)，濾波電容電壓為零，第三三極管不導(dǎo)通，此時(shí)軟啟動(dòng)充 電電流較大，第一三極管也不導(dǎo)通，而第四三極管飽和導(dǎo)通，因此脈沖電源充電電路和脈沖發(fā)生電路都不工作。隨著濾波電容電壓不斷的增大，高于電壓設(shè)定值，第三三極管導(dǎo)通。而 另一方面，軟啟動(dòng)充電電流不斷的減小，小于電流設(shè)定值，即整流電路輸出電壓與濾波電容 兩端電壓的差值到達(dá)設(shè)定值。此時(shí)，脈沖電源充電電路投入運(yùn)行狀態(tài)，開始對(duì)第一電容進(jìn)行 充電，等第一電容兩端的電壓上升到合適的值，且軟啟動(dòng)充電電流進(jìn)一步減小使得第六電 容上的電壓降至第四三極管截止，脈沖發(fā)生電路投入運(yùn)行，電路由軟啟動(dòng)充電狀態(tài)切換為 三相橋式整流充電狀態(tài)。電流檢測(cè)與切換判決電路及濾波電容電壓檢測(cè)電路構(gòu)成電路安全 的雙保險(xiǎn)，一旦其中一個(gè)電路因?yàn)楦鞣N原因不能工作，另一個(gè)電路單獨(dú)工作也能使開關(guān)電 源免受很大的沖擊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)本發(fā)明通過設(shè)計(jì)濾波電容電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)切換判決電路以及軟啟動(dòng) 電路等各個(gè)電路的巧妙地相互連接，保證了電路在干擾的情況下，依然能夠在合適的濾波 電容電壓下，從軟啟動(dòng)充電電路切換到三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路對(duì)濾波電容進(jìn)行充 H1^ ο(2)本發(fā)明的裝置簡單，且成本低。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是現(xiàn)有技術(shù)的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是現(xiàn)有技術(shù)的第四種結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。實(shí)施例如圖5所示，本大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)裝置包括軟啟動(dòng)充電電路、三相橋式整 流串聯(lián)晶閘管電路、濾波電容電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)切換判決電路、脈沖電源充電電路、 脈沖發(fā)生電路和濾波電容97，軟啟動(dòng)充電電路與三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路并聯(lián)連接； 濾波電容電壓檢測(cè)電路與脈沖電源充電電路、三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路連接；電流檢 測(cè)切換判決電路分別與脈沖電源充電電路、脈沖發(fā)生電路、軟啟動(dòng)充電電路連接；所述脈沖 電源充電電路與脈沖發(fā)生電路連接；脈沖發(fā)生電路分別與三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路、 軟啟動(dòng)充電電路連接；所述軟啟動(dòng)充電電路、三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路、濾波電容電壓 檢測(cè)電路、電流檢測(cè)切換判決電路、脈沖電源充電電路、脈沖發(fā)生電路均與濾波電容97連 接；所述軟啟動(dòng)充電電路、脈沖電源充電電路、三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路分別外接三相 交流電源。所述三相橋式整流串聯(lián)晶間管電路包括第八二極管90、第九二極管91、第十二極 管92、第十一二極管93、第十二二極管94、第十三二極管95和晶間管96，所述第八二極管 90、第九二極管91、第十二極管92、第十一二極管93、第十二二極管94和第十三二極管95均為功率二極管；第八二極管90與第十一二極管93串聯(lián)，第九二極管91與第十二二極管 94串聯(lián)，第十二極管92與第十三二極管95串聯(lián)；第八二極管90的陰極、第九二極管91的 陰極和第十二極管92的陰極相互連接，且均與晶間管96的陽極連接；第十一二極管93的 陽極、第十二二極管94的陽極和第十三二極管95的陽極相互連接，且均與濾波電容97的 負(fù)極連接；晶閘管96的陰極與濾波電容97的正極連接，其門極與脈沖發(fā)生電路中的第十二 電阻84連接；所述第八二極管90的陽極與第十一二極管93的陰極之間、第九二極管91的 陽極與第十二二極管94的陰極之間、第十二極管92的陽極與第十三二極管95的陰極之間 分別通過引出引線外接到三相交流電源的三條相線99、100、101上，且第十一二極管93的 陰極、第十二二極管94的陰極、第十三二極管95的陰極分別與軟啟動(dòng)充電電路連接。所述軟啟動(dòng)充電電路包括第四二極管85、第六二極管86、第七二極管87、第十三 電阻88和第十四電阻89，所述第四二極管85、第六二極管86和第七二極管87均為整流二 極管；第十三電阻88與第十四電阻89串聯(lián)，第十三電阻88的另一端分別與第四二極管85 的陰極、第六二極管86的陰極、第七二極管87的陰極連接，第十四電阻89的另一端分別與 電流檢測(cè)切換判決電路中第六電容70的負(fù)極、濾波電容97的正極、脈沖發(fā)生電路中的第十 電阻80、第五電容81、第四電容82和第八電阻83連接；第四二極管85的陽極、第六二極管 86的陽極、第七二極管87的陽極分別與三相交流電源的三條相線99、100、101連接，且分 別與三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路中第十一二極管93的陰極、第十二二極管94的陰極、第 十三二極管95的陰極連接。所述電流檢測(cè)切換判決電路包括第五二極管69、第三二極管71、第四電阻67、第 六電容70、第九電阻72、第十一電阻73和第四三極管74，所述第六電容70為電解電容；第 五二極管69的陽極連接在軟啟動(dòng)充電電路中的第十三電阻88與第十四電阻89之間，第 五二極管69的陰極分別與第三二極管71的陽極、第六電容70的正極連接；第三二極管71 的陽極與第六電容70的正極連接，其陰極分別與第四電阻67的一端、脈沖電源充電電路中 第二二極管66的陰極連接；第四電阻67的另一端與第六電容70的負(fù)極、脈沖電源充電電 路中的第一電容68的負(fù)極連接；所述第九電阻72的一端與第五二極管69的陰極、第三二 極管71的陽極、第六電容70的正極連接，其另一端與第十一電阻73、第四三極管74的基極 連接；第十一電阻73的一端與第四三極管74的基極連接，另一端與第六電容70的負(fù)極連 接；第四三極管74的發(fā)射極與第六電容70的負(fù)極連接，其集電極與脈沖發(fā)生電路中的單結(jié) 晶體管79的陽極連接，第六電容70的負(fù)極分別與濾波電容97的正極、軟啟動(dòng)充電電路中 的第十四電阻89連接。所述脈沖電源充電電路包括變壓器62、第一二極管63、第一三極管64、第二電阻 65、第二二極管66和第一電容68，所述第一電容68為電解電容，變壓器62的初級(jí)兩端分別 與三相交流電源的零線98和一條相線99連接，其次級(jí)一端與濾波電容電壓檢測(cè)電路中第 三三極管61的集電極連接，其次級(jí)另一端與第一二極管63的陽極連接，第一二極管63的 陰極與第一三極管64的發(fā)射極連接，第一三極管64的基極與第二二極管66的陽極連接， 第二二極管66的陰極與電流檢測(cè)切換判決電路中第四電阻67的一端、第三二極管71的陰 極連接；第一三極管64的集電極與第一電容68的正極、脈沖發(fā)生電路中的第一電阻75 — 端連接；第一電容68的負(fù)極與電流檢測(cè)切換判決電路中第六電容70的負(fù)極、濾波電容97 的正極連接；所述第二電阻65 —端連接在第一二極管63的陰極與第一三極管64的發(fā)射極之間，另一端連接在第一三極管64的基極與第二二極管66的陽極之間。所述脈沖發(fā)生電路包括第一電阻75、第二三極管77、單結(jié)晶體管79、第十二電阻 84、第三電阻76、第二電容78、第十電阻80、第五電容81、第四電容82和第八電阻83，第一 電阻75的一端分別與脈沖電源充電電路的第一電容68的正極連接，另一端與第二三極管 77的發(fā)射極連接；第二三極管77的集電極與單結(jié)晶體管79的門極連接，第二三極管77的 基極與單結(jié)晶體管79的陽極連接；單結(jié)晶體管79的陰極與第十二電阻84的一端連接，第 十二電阻84的另一端與三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路中晶閘管96的門極連接；第三電阻 76的一端分別與第一電阻75、第二三極管77的發(fā)射極連接，另一端分別與第二三極管77 的基極、單結(jié)晶體管79的陽極、電流檢測(cè)切換判決電路的第四三極管74集電極連接；第二 電容78的一端與單結(jié)晶體管79的陽極連接，另一端與電流檢測(cè)切換判決電路中第六電容 70的負(fù)極、濾波電容97的正極連接；第十電阻80和第五電容81的一端均與單結(jié)晶體管79 的陰極連接，另一端均與電流檢測(cè)切換判決電路中第六電容70的負(fù)極、濾波電容97的正極 連接；第四電容82與第八電阻83并聯(lián)，且其一端均與單結(jié)晶體管79的門極、第二三極管77 的集電極連接，另一端均與電流檢測(cè)切換判決電路中第六電容70的負(fù)極、濾波電容97的正 極連接；所述第十電阻80、第五電容81、第四電容82和第八電阻83均與軟啟動(dòng)充電電路中 的第十四電阻89連接。所述第一電阻75的一端分別與脈沖電源充電電路中第一電容68的正極、第一三 極管64的集電極連接，另一端與第二三極管77的發(fā)射極連接；所述第三電阻76的一端分別與第一電阻75、第二三極管77的發(fā)射極連接，另一端 分別與第二三極管77的基極、單結(jié)晶體管79的陽極、電流檢測(cè)切換判決電路中第四三極管 74的集電極連接。所述濾波電容電壓檢測(cè)電路包括第三三極管61、第三電容59以及依次串聯(lián)的第 六電阻57、第七電阻58和第五電阻60，所述第三電容59為電解電容；第五電阻60的另一 端與濾波電容97的正極、第三電容59的正極、第三三極管61的發(fā)射極連接，第六電阻57 的另一端與濾波電容97的負(fù)極連接；第三電容59的負(fù)極連接在第七電阻58和第五電阻60 之間并與第三三極管61的基極連接；第三三極管61的基極連接在第七電阻58和第五電阻 60之間，第三三極管61的集電極與脈沖電源充電電路的變壓器62的次級(jí)一端連接。軟啟動(dòng)充電電路用于大功率開關(guān)電源上電時(shí)，對(duì)大容量濾波電容97充電；三相橋 式整流串聯(lián)晶閘管電路用于大功率開關(guān)電源正常工作時(shí)，對(duì)大容量濾波電容97充電；電流 檢測(cè)切換判決電路用于檢測(cè)軟啟動(dòng)充電電流，并判斷是否讓脈沖電源充電電路和脈沖發(fā)生 電路投入運(yùn)行，脈沖電源充電電路和脈沖發(fā)生電路投入運(yùn)行的條件是濾波電容97上的電 壓高于設(shè)定值，且軟啟動(dòng)充電電流要小于設(shè)定值，需要指出的是，充電電流最終反映的是整 流電路輸出電壓與濾波電容97兩端電壓的差值；濾波電容電壓檢測(cè)電路是對(duì)濾波電容97 兩端電壓進(jìn)行檢測(cè)，并判斷是否讓脈沖電源充電電路投入運(yùn)行，脈沖電源充電電路投入運(yùn) 行的條件是濾波電容97兩端電壓要大于設(shè)定值且軟起動(dòng)充電電流小于設(shè)定值；脈沖電源 充電電路是為脈沖發(fā)生電路提供一個(gè)較為穩(wěn)定的直流壓；脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生頻率較高的可 以讓晶閘管觸發(fā)的脈沖。由上述裝置實(shí)現(xiàn)的大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)方法，包括如下步驟(1)大功率開關(guān)電源通過接入三相交流電上電；
(2)軟啟動(dòng)充電電路對(duì)濾波電容97進(jìn)行充電；(3)電流檢測(cè)切換判決電路對(duì)軟啟動(dòng)充電電路的電流進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，濾波電容電 壓檢測(cè)電路對(duì)濾波電容97兩端的電壓進(jìn)行檢測(cè)，若軟啟動(dòng)充電電路的電流和濾波電容97 兩端的電壓都同時(shí)滿足條件，則脈沖電源充電電路工作；(4)在步驟(3)的基礎(chǔ)上，電流檢測(cè)切換判決電路對(duì)軟啟動(dòng)充電電路的電流進(jìn)行 檢測(cè)，若軟啟動(dòng)充電電路的電流小至使電流檢測(cè)切換判決電路中的第四三極管74截止，則 脈沖發(fā)生電路工作；(5)脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生脈沖，觸發(fā)三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路中的晶閘管，切換 為三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路對(duì)濾波電容97進(jìn)行充電，完成大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)。所述步驟(2)中軟啟動(dòng)充電電路對(duì)濾波電容進(jìn)行充電的具體步驟包括三相交 流電的三條相線上的電流分別經(jīng)由軟啟動(dòng)充電電路中的第四二極管85、第六二極管86、第 七二極管87與三相橋式整流串聯(lián)晶間管電路中的第十一二極管93、第十二二極管94、第 十三二極管95構(gòu)成三相全橋整流電路輸出，再依次通過第十三電阻88、第十四電阻89給濾 波電容97充電；所述步驟(3)中，當(dāng)軟啟動(dòng)充電電路的電流小于設(shè)定值且濾波電容97兩端的電 壓大于設(shè)定值時(shí)，則脈沖電源充電電路中的第一三極管64導(dǎo)通，以使脈沖電源充電電路工 作；三相交流電通過其零線和相線向變壓器提供電流，電流分別經(jīng)第一二極管63、第一三 極管64、第二電阻65、第二二極管66和第一電容68，通過第一電容68進(jìn)行儲(chǔ)能，為脈沖發(fā) 生電路供電；所述步驟(5)中，脈沖發(fā)生電路觸發(fā)三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路中的晶閘管的 具體步驟包括電流檢測(cè)切換判決電路中的第六電容70上的電壓隨濾波電容充電電流的 不斷減小而下降至設(shè)定值時(shí)，第四三極管74由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，脈沖發(fā)生電路經(jīng)由第一電阻 75、第三電阻76及第二三極管77給第二電容78充電，同時(shí)，脈沖電源充電電路也經(jīng)由第一 電阻75及第二三極管77給第四電容82充電，當(dāng)?shù)诙娙?8上的電壓上升至接近脈沖電 源充電電路中的第一電容68上的電壓時(shí)，第二三極管77截止，使得第四電容82經(jīng)第八電 阻83放電，當(dāng)?shù)谒碾娙?2上的電壓下降到一定值時(shí)單結(jié)晶體管79被觸發(fā)，在第十電阻80 及第五電容81上形成一個(gè)脈沖電壓并經(jīng)第十二電阻84觸發(fā)三相橋式整流串聯(lián)晶間管電 路中的晶間管96 ；晶間管被觸發(fā)后，由第八二極管90、第九二極管91、第十二極管92及第 十一二極管93、第十二二極管94、第十三二極管95構(gòu)成的三相全橋整流電路經(jīng)由晶間管給 濾波電容97充電，從而完成軟啟動(dòng)充電電路向三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路的切換。本發(fā)明的原理當(dāng)大功率開關(guān)電源上電時(shí)，軟啟動(dòng)充電電路對(duì)大容量濾波電容97 進(jìn)行充電，此時(shí)濾波電容97兩端電壓較低，并沒有高于設(shè)定的電壓值，而且此時(shí)充電電流 較大，也沒有小于設(shè)定的電流值，脈沖電源充電電路不能投入運(yùn)行狀態(tài)。隨著濾波電容97 兩端電壓的不斷增加，當(dāng)濾波電容97的電壓先高于設(shè)定的電壓值，但此時(shí)軟啟動(dòng)充電電流 (軟啟動(dòng)充電電路的電流)仍然高于設(shè)定值，脈沖電源充電電路仍然不能投入運(yùn)行狀態(tài)。隨 著軟啟動(dòng)充電電流的不斷減少，當(dāng)充電電流低于設(shè)定值，此時(shí)脈沖電源充電電路投入運(yùn)行 狀態(tài)，當(dāng)軟啟動(dòng)充電電流進(jìn)一步減小至第四三極管74截止的時(shí)候，脈沖發(fā)生電路也投入運(yùn) 行，此時(shí)濾波電容97的充電電路由軟啟動(dòng)充電電路切換到三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路， 從而實(shí)現(xiàn)了在適當(dāng)?shù)臑V波電容97電壓下充電電路的切換。電流檢測(cè)切換判決電路與濾波電容電壓檢測(cè)電路對(duì)于脈沖電源充電電路的控制是“與”邏輯，即只有兩個(gè)電路達(dá)到設(shè)定的 目標(biāo)時(shí)，脈沖電源充電電路才會(huì)投入運(yùn)行。第五電阻60、第六電阻57和第七電阻58對(duì)濾波電容97兩端電壓分壓，當(dāng)?shù)谖咫?阻60分得的電壓達(dá)到第三三極管61發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓時(shí)，脈沖電源充電電路的變壓器62 的次級(jí)才能輸出電流。這樣我們可以通過適當(dāng)選取第五電阻60、第六電阻57和第七電阻58 這三個(gè)電阻的阻值，來控制第三三極管61在濾波電容97兩端電壓在取適當(dāng)?shù)闹禃r(shí)才導(dǎo)通， 從而保證了在干擾之下，只有濾波電容97兩端電壓高于某個(gè)適當(dāng)?shù)拈撝禃r(shí)，才有可能由軟 啟動(dòng)充電電路切換到三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路，。第十三電阻88、第十四電阻89既充當(dāng)軟啟動(dòng)充電電路的限流電阻，同時(shí)又兼負(fù)檢 測(cè)充電電流的任務(wù)。降在第十四電阻89兩端的電壓通過第五二極管69對(duì)第六電容70充 電，使得第六電容70兩端的電壓基本與第十四電阻89上的壓降相等。當(dāng)軟啟動(dòng)充電電流 較大時(shí)，降在第十三電阻88、第十四電阻89上的電壓較高，第六電容70上的電壓也較高， 變壓器62是一個(gè)降壓變壓器，次級(jí)電壓有效值為9伏，經(jīng)第一二極管63輸出的峰值電壓約 12伏，因此，當(dāng)?shù)诹娙?0上的電壓高于12伏時(shí)，第二二極管66總是處于截止?fàn)顟B(tài)，使得 第一三極管64因基極電流為零，而處于截止?fàn)顟B(tài)，從而不能對(duì)第一電容68充電，從而使得 以第一電容68為電源的脈沖發(fā)生電路不能工作。在濾波電容兩端電壓高于設(shè)定的電壓值 的情況下，當(dāng)軟啟動(dòng)充電電流小到使第六電容70上的電壓低于12伏時(shí)，第二二極管66開 始導(dǎo)通，使得第一三極管64導(dǎo)通，對(duì)第一電容68進(jìn)行充電。第九電阻72、第十一電阻73對(duì) 第六電容70分壓，適當(dāng)選擇第九電阻72、第十一電阻73的阻值，使得第六電容70上的電壓 大于某個(gè)適當(dāng)?shù)闹禃r(shí)第四三極管74飽和導(dǎo)通，導(dǎo)致第二電容78不能被充電，脈沖發(fā)生電路 不工作。當(dāng)?shù)诹娙?0兩端的電壓小于某個(gè)閾值時(shí)第四三極管74截止，脈沖發(fā)生電路投 入工作。脈沖發(fā)生電路是以單結(jié)晶體管79為核心的張弛振蕩電路。當(dāng)?shù)诙娙?8上電壓 比第一電容68上電壓低至超過第二三極管77的發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓時(shí)，第一電容68通過第一 電阻75、第三電阻76及第二三極管77的發(fā)射結(jié)給第二電容78充電，同時(shí)也通過第二三極 管77的集電極給第四電容82充電，選擇第八電阻83的阻值足夠大，從而保證第四電容82 的放電速度較充電速度慢的多，因此第四電容82上的電壓能很快充到只比第二三極管77 發(fā)射極電壓低一個(gè)飽和壓降的程度，而只要第二三極管77是導(dǎo)通的，第二電容78上的電壓 就比第二三極管77的發(fā)射極電壓低一個(gè)發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓，可見三極管導(dǎo)通時(shí)，第四電容82 上的電壓要高于第二電容78上的電壓，單結(jié)晶體管79處于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)?shù)诙娙?8上的 電壓上升至第三電阻76上的壓降小于第二三極管77發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通電壓時(shí)，第二三極管77 截止，第二電容78繼續(xù)通過第三電阻76充電，而第四電容82通過第八電阻83放電，直至 第四電容82上的電壓比第二電容78上的電壓低到觸發(fā)單結(jié)晶體管79，當(dāng)單結(jié)晶體管79被 觸發(fā)而導(dǎo)通時(shí)，第二電容78及第四電容82均通過單結(jié)晶體管79快速放電，并通過第十二 電阻84產(chǎn)生一脈沖電流觸發(fā)晶閘管96，當(dāng)單結(jié)晶體管79恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，第二電容78及 第四電容82上已只有很低的剩余電壓，因此再次開始充電，即脈沖發(fā)生電路開始下一周期 的脈沖產(chǎn)生過程，第十電阻80及第五電容81起濾波作用，防止高頻干擾電壓誤觸發(fā)晶閘管 96。當(dāng)大功率開關(guān)電源上電時(shí)，濾波電容97電壓為零，第三三極管61不導(dǎo)通，此時(shí)軟啟動(dòng)充電電流較大，第一三極管64也不導(dǎo)通，而第四三極管74飽和導(dǎo)通，因此脈沖電源充 電電路和脈沖發(fā)生電路都不工作。隨著濾波電容97電壓不斷的增大，高于電壓設(shè)定值，第 三三極管61導(dǎo)通。而另一方面，軟啟動(dòng)充電電流不斷的減小，小于電流設(shè)定值，即整流電路 輸出電壓與濾波電容97兩端電壓的差值到達(dá)設(shè)定值。此時(shí)，脈沖電源充電電路投入運(yùn)行 狀態(tài)，開始對(duì)第一電容68進(jìn)行充電，等第一電容68兩端的電壓上升到合適的值，且軟啟動(dòng) 充電電流進(jìn)一步減小使得第六電容70上的電壓降至第四三極管74截止，脈沖發(fā)生電路投 入運(yùn)行，電路由軟啟動(dòng)充電狀態(tài)切換為三相橋式整流充電狀態(tài)。電流檢測(cè)與切換判決電路 及濾波電容電壓檢測(cè)電路構(gòu)成電路安全的雙保險(xiǎn)，一旦其中一個(gè)電路因?yàn)楦鞣N原因不能工 作，另一個(gè)電路單獨(dú)工作也能使開關(guān)電源免受很大的沖擊。 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)裝置，其特征在于包括軟啟動(dòng)充電電路、三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路、濾波電容電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)切換判決電路、脈沖電源充電電路、脈沖發(fā)生電路和濾波電容，軟啟動(dòng)充電電路與三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路并聯(lián)連接；濾波電容電壓檢測(cè)電路與脈沖電源充電電路、三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路連接；電流檢測(cè)切換判決電路分別與脈沖電源充電電路、脈沖發(fā)生電路、軟啟動(dòng)充電電路連接；所述脈沖電源充電電路與脈沖發(fā)生電路連接；脈沖發(fā)生電路分別與三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路、軟啟動(dòng)充電電路連接；所述軟啟動(dòng)充電電路、三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路、濾波電容電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)切換判決電路、脈沖電源充電電路、脈沖發(fā)生電路均與濾波電容連接；所述軟啟動(dòng)充電電路、脈沖電源充電電路、三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路分別外接三相交流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)裝置，其特征在于所述三相橋式 整流串聯(lián)晶間管電路包括第八二極管、第九二極管、第十二極管、第十一二極管、第十二二 極管、第十三二極管和晶間管，所述第八二極管、第九二極管、第十二極管、第十二極管、第 十二二極管和第十三二極管均為功率二極管；第八二極管與第十一二極管串聯(lián)，第九二極 管與第十二二極管串聯(lián)，第十二極管與第十三二極管串聯(lián)；第八二極管的陰極、第九二極管 的陰極和第十二極管的陰極相互連接，且均與晶閘管的陽極連接；第十一二極管的陽極、第 十二二極管的陽極和第十三二極管的陽極相互連接，且均與濾波電容的負(fù)極連接；晶閘管 的陰極與濾波電容的正極連接，其門極與脈沖發(fā)生電路連接；所述第八二極管的陽極與第 十一二極管的陰極之間、第九二極管的陽極與第十二二極管的陰極之間、第十二極管的陽 極與第十三二極管的陰極之間分別通過引出引線外接到三相交流電源的三條相線上，且第 十一二極管的陰極、第十二二極管的陰極、第十三二極管的陰極分別與軟啟動(dòng)充電電路連 接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)裝置，其特征在于所述軟啟動(dòng)充 電電路包括第四二極管、第六二極管、第七二極管、第十三電阻和第十四電阻，所述第四二 極管、第六二極管和第七二極管均為整流二極管；第十三電阻與第十四電阻串聯(lián)，第十三電 阻的另一端分別與第四二極管的陰極、第六二極管的陰極、第七二極管的陰極連接，第十四 電阻的另一端分別與電流檢測(cè)切換判決電路、濾波電容的正極、脈沖發(fā)生電路連接；第四二 極管的陽極、第六二極管的陽極、第七二極管的陽極分別與三相交流電源的三條相線連接， 且分別與三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路中第十一二極管的陰極、第十二二極管的陰極、第 十三二極管的陰極連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)裝置，其特征在于所述電流檢測(cè) 切換判決電路包括第五二極管、第三二極管、第四電阻、第六電容、第九電阻、第十一電阻和 第四三極管，所述第六電容為電解電容；第五二極管的陽極連接在軟啟動(dòng)充電電路中的第 十三電阻與第十四電阻之間，第五二極管的陰極分別與第三二極管的陽極、第六電容的正 極連接；第三二極管的陽極與第六電容的正極連接，其陰極分別與第四電阻的一端、脈沖電 源充電電路連接；第四電阻的另一端與第六電容的負(fù)極、脈沖電源充電電路連接；所述第 九電阻的一端與第五二極管的陰極、第三二極管的陽極、第六電容的正極連接，其另一端與 第十一電阻、第四三極管的基極連接；第十一電阻的一端與第四三極管的基極連接，另一端 與第六電容的負(fù)極連接；第四三極管的發(fā)射極與第六電容的負(fù)極連接，其集電極與脈沖發(fā)生電路連接，第六電容的負(fù)極分別與濾波電容的正極、軟啟動(dòng)充電電路中的第十四電阻連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)裝置，其特征在于所述脈沖電源 充電電路包括變壓器、第一二極管、第一三極管、第二電阻、第二二極管和第一電容，所述第 一電容為電解電容，變壓器的初級(jí)兩端分別與三相交流電源的零線和一個(gè)相線連接，其次 級(jí)一端與濾波電容電壓檢測(cè)電路中第三三極管的集電極連接，其次級(jí)另一端與第一二極管 的陽極連接，第一二極管的陰極與第一三極管的發(fā)射極連接，第一三極管的基極與第二二 極管的陽極連接，第二二極管的陰極與電流檢測(cè)切換判決電路連接；第一三極管的集電極 與第一電容的正極、脈沖發(fā)生電路連接；第一電容的負(fù)極與電流檢測(cè)切換判決電路、濾波電 容的正極連接；所述第二電阻一端連接在第一二極管的陰極與第一三極管的發(fā)射極之間， 另一端連接在第一三極管的基極與第二二極管的陽極之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)裝置，其特征在于所述脈沖發(fā)生 電路包括第一電阻、第二三極管、單結(jié)晶體管、第十二電阻、第三電阻、第二電容、第十電阻、 第五電容、第四電容和第八電阻，第一電阻的一端分別與脈沖電源充電電路連接，另一端與 第二三極管的發(fā)射極連接；第二三極管的集電極與單結(jié)晶體管的門極連接，第二三極管的 基極與單結(jié)晶體管的陽極連接；單結(jié)晶體管的陰極與第十二電阻的一端連接，第十二電阻 的另一端與三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路中的晶閘管的門極連接；第三電阻的一端分別 與第一電阻、第二三極管的發(fā)射極連接，另一端分別與第二三極管的基極、單結(jié)晶體管的陽 極、電流檢測(cè)切換判決電路連接；第二電容的一端與單結(jié)晶體管的陽極連接，另一端與電流 檢測(cè)切換判決電路中第六電容的負(fù)極、濾波電容的正極連接；第十電阻和第五電容的一端 均與單結(jié)晶體管的陰極連接，另一端均與電流檢測(cè)切換判決電路中第六電容的負(fù)極、濾波 電容的正極連接；第四電容與第八電阻并聯(lián)，且其一端均與單結(jié)晶體管的門極、第二三極管 的集電極連接，另一端均與電流檢測(cè)切換判決電路中第六電容的負(fù)極、濾波電容的正極連 接；所述第十電阻、第五電容、第四電容和第八電阻均與軟啟動(dòng)充電電路連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)裝置，其特征在于所述第一電阻 的一端分別與脈沖電源充電電路中第一電容的正極、第一三極管的集電極連接，另一端與 第二三極管的發(fā)射極連接；所述第三電阻的一端分別與第一電阻、第二三極管的發(fā)射極連 接，另一端分別與第二三極管的基極、單結(jié)晶體管的陽極、電流檢測(cè)切換判決電路中第四三 極管的集電極連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述的大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)裝置，其特征在于所 述濾波電容電壓檢測(cè)電路包括第三三極管、第三電容以及依次串聯(lián)的第六電阻、第七電阻 和第五電阻，所述第三電容為電解電容；第五電阻的另一端與濾波電容的正極、第三電容的 正極、第三三極管的發(fā)射極連接，第六電阻的另一端與濾波電容的負(fù)極、三相橋式整流串聯(lián) 晶閘管電路連接；第三電容的負(fù)極連接在第七電阻和第五電阻之間并與第三三極管的基極 連接；第三三極管的基極連接在第七電阻和第五電阻之間，第三三極管的集電極與脈沖電 源充電電路中變壓器次級(jí)的一端連接。
9.由權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述裝置實(shí)現(xiàn)的大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)方法，其特征在 于，包括如下步驟(1)大功率開關(guān)電源通過接入三相交流電上電；(2)軟啟動(dòng)充電電路對(duì)濾波電容進(jìn)行充電；(3)電流檢測(cè)切換判決電路對(duì)軟啟動(dòng)充電電路的電流進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)，濾波電容電壓檢 測(cè)電路對(duì)濾波電容兩端的電壓進(jìn)行檢測(cè)，若軟啟動(dòng)充電電路的電流和濾波電容兩端的電壓 都同時(shí)滿足條件，則脈沖電源充電電路工作；(4)在步驟(3)的基礎(chǔ)上，電流檢測(cè)切換判決電路對(duì)軟啟動(dòng)充電電路的電流進(jìn)行檢測(cè)， 若軟啟動(dòng)充電電路的電流小至使電流檢測(cè)切換判決電路中的第四三極管截止，則脈沖發(fā)生 電路工作；(5)脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生脈沖，觸發(fā)三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路中的晶閘管，切換為三 相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路對(duì)濾波電容進(jìn)行充電，完成大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)方法，其特征在于，所述步驟(2) 中軟啟動(dòng)充電電路對(duì)濾波電容進(jìn)行充電的具體步驟包括三相交流電的三條相線上的電流 分別經(jīng)由軟啟動(dòng)充電電路中的第四二極管、第六二極管、第七二極管與三相橋式整流串聯(lián) 晶閘管電路中的第十一二極管、第十二二極管、第十三二極管構(gòu)成三相全橋整流電路輸出， 再依次通過第十三電阻、第十四電阻給濾波電容充電；所述步驟(3)中，當(dāng)軟啟動(dòng)充電電路的電流小于設(shè)定值且濾波電容兩端的電壓大于設(shè) 定值時(shí)，則脈沖電源充電電路中的第一三極管導(dǎo)通，以使脈沖電源充電電路工作；三相交流 電通過其零線和相線向變壓器提供電流，電流分別經(jīng)第一二極管、第一三極管、第二電阻、 第二二極管和第一電容，通過第一電容進(jìn)行儲(chǔ)能，為脈沖發(fā)生電路供電；所述步驟(5)中，脈沖發(fā)生電路觸發(fā)三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路中的晶閘管的具 體步驟包括電流檢測(cè)切換判決電路中的第六電容上的電壓隨濾波電容充電電流的不斷 減小而下降至設(shè)定值時(shí)，第四三極管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，脈沖發(fā)生電路經(jīng)由第一電阻、第三電 阻及第二三極管給第二電容充電，同時(shí)，脈沖電源充電電路也經(jīng)由第一電阻及第二三極管 給第四電容充電，當(dāng)?shù)诙娙萆系碾妷荷仙两咏}沖電源充電電路中的第一電容上的電 壓時(shí)，第二三極管截止，使得第四電容經(jīng)第八電阻放電，當(dāng)?shù)谒碾娙萆系碾妷合陆档揭欢ㄖ?時(shí)單結(jié)晶體管被觸發(fā)，在第十電阻及第五電容上形成一個(gè)脈沖電壓并經(jīng)第十二電阻觸發(fā)三 相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路中的晶閘管；晶閘管被觸發(fā)后，由第八二極管、第九二極管、第 十二極管及第十一二極管、第十二二極管、第十三二極管構(gòu)成的三相全橋整流電路經(jīng)由晶 閘管給濾波電容充電，從而完成軟啟動(dòng)充電電路向三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路的切換。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種大功率開關(guān)電源的軟啟動(dòng)裝置，包括軟啟動(dòng)充電電路、三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路、濾波電容電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)切換判決電路、脈沖電源充電電路、脈沖發(fā)生電路和濾波電容，軟啟動(dòng)充電電路與三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路并聯(lián)連接；濾波電容電壓檢測(cè)電路與脈沖電源充電電路、三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路連接；電流檢測(cè)切換判決電路與脈沖電源充電電路、脈沖發(fā)生電路、軟啟動(dòng)充電電路連接；脈沖電源充電電路與脈沖發(fā)生電路連接；脈沖發(fā)生電路與三相橋式整流串聯(lián)晶閘管電路、軟啟動(dòng)充電電路連接；濾波電容與各電路分別連接。本發(fā)明還提供了由上述裝置實(shí)現(xiàn)的軟啟動(dòng)方法。本發(fā)明能嚴(yán)格地保證在軟啟動(dòng)過程中核心的先后順序。
文檔編號(hào)H02M1/36GK101982934SQ201010529928
公開日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者杜汝全, 王劍, 田聯(lián)房 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)