一种防浪涌电路、电源装置和电子设备的制作方法

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种防浪涌电路、电源装置和电子设备。

背景技术：

浪涌电流，也被称为瞬间电流，是指电气设备在接通瞬间的电流超出正常工作电流的特性，这种短暂而剧烈的浪涌电流会对电路中的断器件造成不可逆转的损害，影响电气设备的正常工作及使用寿命。

现有技术中，防浪涌电路是在整流桥后段接一个充电电阻对滤波电容进行充电，当滤波电容接近充满状态，使系统主回路开关闭合，此时电源与主回路接通，以此避免浪涌电流产生。然而，当滤波电容后级的模块损坏短路时，滤波电容无法充电，浪涌电流会使充电电阻承受接近100瓦的功耗，充电电阻发热容易导致电路烧毁。

技术实现要素：

本实用新型提供一种防浪涌电路、电源装置和电子设备，以解决现有防浪涌电路在后级功率模块短路时，充电电阻发热而导致电路烧毁的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种防浪涌电路，与整流子电路的输入端连接，所述整流子电路的输出端与滤波电容连接，所述整流子电路用于输出为所述滤波电容充电的直流电压；所述防浪涌电路包括主开关子电路、阻容子电路和控制子电路，其中，

所述主开关子电路的输入端与交流电压源连接，所述主开关子电路的输出端与所述整流子电路的输入端连接；所述主开关子电路的控制端与所述控制子电路连接；

所述阻容子电路的第一端与所述主开关子电路的输入端连接，所述阻容子电路的第二端与所述主开关子电路的输出端连接；

所述控制子电路分别与所述滤波电容的上极板和所述滤波电容的下极板连接，用于检测所述上极板与所述下极板之间的实时电压，比较所述实时电压与预先设定的阈值电容电压，并当所述实时电压小于所述阈值电容电压时向所述控制端发送关断控制信号，当所述实时电压大于或等于所述阈值电容电压时向所述控制端发送闭合控制信号；

所述主开关子电路用于在其控制端接收到所述关断控制信号时，断开所述主开关子电路的输入端与所述主开关子电路的输出端之间的连接，并在所述控制端接收到所述闭合控制信号时，导通所述主开关子电路的输入端与所述主开关子电路的输出端之间的连接。

可选的，所述交流电压源为三相交流电源，所述整流子电路为三相整流子电路；所述三相交流电源包括第一相线、第二相线和第三相线；所述整流子电路包括第一输入端、第二输入端和第三输入端；所述主开关子电路包括交流接触器；

所述交流接触器包括控制端、第一进线端、第二进线端、第三进线端、第一出线端、第二出线端和第三出线端；所述交流接触器的控制端为所述主开关子电路的控制端；

所述第一进线端与所述第一相线连接，所述第二进线端与所述第二相线连接，所述第三进线端与所述第三相线连接，所述第一出线端与所述第一输入端连接，所述第二出线端与所述第二输入线连接，所述第三出线端与所述第三输入端连接；

所述交流接触器用于在其控制端接收到所述关断控制信号时，断开所述第一进线端和所述第一出线端之间的连接，断开所述第二进线端和所述第二出线端之间的连接，断开所述第三进线端和所述第三出线端之间的连接，并在所述控制端接收到所述闭合控制信号时，导通所述第一进线端和所述第一出线端之间的连接，导通所述第二进线端和所述第二出线端之间的连接，导通所述第三进线端和所述第三出线端之间的连接。

可选的，所述阻容子电路包括第一阻容单元、第二阻容单元和第三阻容单元，

所述第一阻容单元包括第一电容和第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一进线端连接，所述第一电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第一出线端连接；

所述第二阻容单元包括第二电容和第二电阻，所述第二电容的第一端与所述第二进线端连接，所述第二电容的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第二出线端连接；

所述第三阻容单元包括第三电容和第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述第三进线端连接，所述第三电阻的第二端与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端与所述第三出线端连接。

可选的，所述防浪涌电路还包括输入开关子电路；

所述输入开关子电路的输入端与所述交流电压源连接，所述输入开关子电路的输出端与所述主开关子电路的输入端连接；所述输入开关子电路的控制端与输入控制线连接；

所述输入开关子电路用于在其控制端的控制下，导通或断开所述交流电压源与所述主开关子电路的输入端之间的连接。

可选的，所述输入开关子电路包括断路器；

所述断路器包括控制端子、第一进线端子、第二进线端子，第三进线端子、第一出线端子、第二出线端子和第三出线端子；

所述控制端子为所述输入开关子电路的控制端；

所述第一进线端子与所述第一相线连接，所述第二进线端子与所述第二相线连接，所述第三进线端子与所述第三相线连接；所述第一出线端子与所述第一进线端连接，所述第二出线端子与所述第二进线端连接，所述第三出线端子与所述第三进线端连接；所述断路器用于在所述控制端子的控制下，控制导通或断开所述第一进线端子与所述第一出线端子之间的连接，导通或断开所述第二进线端子与所述第二出线端子之间的连接，导通或断开所述第三进线端子与所述第三出线端子之间的连接。

本实用新型还提供了一种电源装置，包括整流子电路和滤波电容，所述电源装置还包括如上所述的防浪涌电路；

所述防浪涌电路与所述整流子电路的输入端连接，所述整流子电路的输出端与所述滤波电容连接，所述整流子电路用于输出为所述滤波电容充电的直流电压。

可选的，所述交流电压源为三相交流电源；所述三相交流电源包括第一相线、第二相线和第三相线；

所述整流子电路包括三相整流桥，所述三相整流桥包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管；

所述防浪涌电路的主开关子电路包括交流接触器，所述交流接触器包括控制端、第一进线端、第二进线端、第三进线端、第一出线端、第二出线端和第三出线端；所述交流接触器的控制端为所述主开关子电路的控制端；

所述第一进线端与所述第一相线连接，所述第二进线端与第二相线连接，所述第三进线端与所述第三相线连接；

所述第一出线端分别与所述第一二极管的阳极和所述第四二极管的阴极连接；

所述第二出线端分别与所述第二二极管的阳极和所述第五二极管的阴极连接；

所述第三出线端分别与所述第三二极管的阳极和所述第六二极管的阴极连接；

所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阴极和所述第三二极管的阴极均与所述滤波电容的上极板连接；

所述第四二极管的阳极、所述第五二极管的阳极和所述第六二极管的阳极均与所述滤波电容的下极板连接。

可选的，所述防浪涌电路还包括功率模块，所述功率模块包括绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)子模块，所述IGBT子模块的集电极与所述滤波电容的上极板连接，所述IGBT子模块的发射极与所述滤波电容的下极板连接，所述IGBT子模块的门极与控制线连接。

本实用新型还提供一种电子设备，包括如上所述的电源装置。

本实用新型实施例提供的防浪涌电路、电源装置和电子设备，通过将防浪涌电路设置于整流子电路的前端，使得整流子电路后级的模块损坏短路而使滤波电容无法充电的情况下，整流子电路的后端无电阻发热，而在整流子电路的前端由于阻容子电路能够将浪涌电流限制在较小的范围，从而使阻容子电路的发热功率低，也不会影响到电路的正常运行，提升了电路运行的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的防浪涌电路的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的电源装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型实施例所述的防浪涌电路，与整流子电路的输入端连接，所述整流子电路的输出端与滤波电容连接，所述整流子电路用于输出为所述滤波电容充电的直流电压；所述防浪涌电路包括主开关子电路、阻容子电路和控制子电路，其中，

所述主开关子电路的输入端与交流电压源连接，所述主开关子电路的输出端与所述整流子电路的输入端连接；所述主开关子电路的控制端与所述控制子电路连接；

所述阻容子电路的第一端与所述主开关子电路的输入端连接，所述阻容子电路的第二端与所述主开关子电路的输出端连接；

所述控制子电路分别与所述滤波电容的上极板和所述滤波电容的下极板连接，用于检测所述上极板与所述下极板之间的实时电压，比较所述实时电压与预先设定的阈值电容电压，并当所述实时电压小于所述阈值电容电压时向所述控制端发送关断控制信号，当所述实时电压大于或等于所述阈值电容电压时向所述控制端发送闭合控制信号；

所述主开关子电路用于在其控制端接收到所述关断控制信号时，断开所述主开关子电路的输入端与所述主开关子电路的输出端之间的连接，并在所述控制端接收到所述闭合控制信号时，导通所述主开关子电路的输入端与所述主开关子电路的输出端之间的连接。

本实用新型实施例提供的防浪涌电路，通过将防浪涌电路设置于整流子电路的前端，使得整流子电路后级的模块损坏短路而使滤波电容无法充电的情况下，整流子电路的后端无电阻发热，而在整流子电路的前端由于阻容子电路能够将浪涌电流限制在较小的范围，从而使阻容子电路的发热功率低，也不会影响到电路的正常运行，提升了电路运行的可靠性。

请参阅图1，本实用新型实施例提供一种防浪涌电路，与整流子电路110的输入端连接，所述整流子电路110的输出端与滤波电容C滤连接，所述整流子电路110用于输出为所述滤波电容C滤充电的直流电压；所述防浪涌电路包括主开关子电路120、阻容子电路130和控制子电路(图1中未示出)，其中，

所述主开关子电路120的输入端与交流电压源(图1中未示出)连接，所述主开关子电路120的输出端与所述整流子电路110的输入端连接；所述主开关子电路120的控制端与所述控制子电路连接；

所述阻容子电路130的第一端与所述主开关子电路120的输入端连接，所述阻容子电路130的第二端与所述主开关子电路120的输出端连接；

所述控制子电路分别与所述滤波电容C滤的上极板和所述滤波电容C滤的下极板连接，用于检测所述上极板与所述下极板之间的实时电压，比较所述实时电压与预先设定的阈值电容电压，并当所述实时电压小于所述阈值电容电压时向所述控制端发送关断控制信号，当所述实时电压大于或等于所述阈值电容电压时向所述控制端发送闭合控制信号；

所述主开关子电路120用于在其控制端接收到所述关断控制信号时，断开所述主开关子电路120的输入端与所述主开关子电路120的输出端之间的连接，并在所述控制端接收到所述闭合控制信号时，导通所述主开关子电路120的输入端与所述主开关子电路120的输出端之间的连接。

本实用新型实施例中，将防浪涌电路设置于整流子电路110前端的交流段，整流子电路110的后端仅有滤波电容C滤，当交流电压源与所述主开关子电路120的输入端导通的开始阶段，断开主开关子电路120的输入端与主开关子电路120的输出端之间的连接，电流从阻容子电路130进入整流子电路110，整流子电路110输出为滤波电容C滤充电的直流电压，滤波电容C滤进行充电。

滤波电容C滤在充电期间，控制子电路通过分别与滤波电容C滤的上极板和所述滤波电容C滤的下极板连接，实时监控滤波电容C滤的上极板与滤波电容C滤的下极板之间的实时电压，

当滤波电容C滤未充满，即该实时电压小于滤波电容C滤对应的阈值电容电压时，控制子电路向主开关子电路120的控制端发送关断控制信号。主开关子电路120在其控制端接收到关断控制信号时，断开主开关子电路120的输入端与主开关子电路120的输出端之间的连接。

当滤波电容C滤充满，即该实时电压等于或大于滤波电容C滤对应的阈值电容电压时，控制子电路向主开关子电路120的控制端发送闭合控制信号。主开关子电路120在其控制端接收到闭合控制信号时，导通主开关子电路120的输入端与主开关子电路120的输出端之间的连接，从而能够避免滤波电容C滤在未充满状态下，导通主开关子电路120的输入端与主开关子电路120的输出端，而造成的电路中浪涌电流过大的问题。具体的，本实施例中的滤波电容可以为6800UF/1100V滤波电容。

在整流子电路110出现短路或者整流子电路110后级的模块出现短路的情况下，滤波电容C滤无法充电，此时电路中会出现电流较大的浪涌电流，然而，设置于整流子电路110前端的阻容子电路130能够将浪涌电流限制在较小的范围内，阻容子电路130的发热功率低，不会影响到电路的正常运行，提升了电路运行的可靠性。

可选的，如图1所示，所述交流电压源为三相交流电源，所述整流子电路110为三相整流子电路；所述三相交流电源包括第一相线U、第二相线V和第三相线W；所述整流子电路110包括第一输入端Ⅰ、第二输入端Ⅱ和第三输入端Ⅲ；所述主开关子电路120包括交流接触器CJ；

所述交流接触器CJ包括控制端、第一进线端a、第二进线端b、第三进线端c、第一出线端a’、第二出线端b’和第三出线端c’；所述交流接触器CJ的控制端为所述主开关子电路120的控制端；

所述第一进线端a与所述第一相线U连接，所述第二进线端b与所述第二相线V连接，所述第三进线端c与所述第三相线W连接，所述第一出线端a’与所述第一输入端Ⅰ连接，所述第二出线端b’与所述第二输入端Ⅱ连接，所述第三出线端c’与所述第三输入端Ⅲ连接；

所述交流接触器CJ用于在其控制端接收到所述关断控制信号时，断开所述第一进线端a和所述第一出线端a’之间的连接，断开所述第二进线端b和所述第二出线端b’之间的连接，断开所述第三进线端c和所述第三出线端c’之间的连接，并在所述控制端接收到所述闭合控制信号时，导通所述第一进线端a和所述第一出线端a’之间的连接，导通所述第二进线端b和所述第二出线端b’之间的连接，导通所述第三进线端c和所述第三出线端c’之间的连接。具体的，本实施例中采用的交流接触器CJ为400A交流接触器，三相交流电源的输出电压为380V。

本实施例中，防浪涌电路、整流子电路110均为三相交流电路，其中，主开关子电路120包括交流接触器CJ，交流接触器CJ包括三对端子，其中，第一进线端a和第一出线端a’作为一对端子接入第一相线U和第一输入端Ⅰ之间；第二进线端b和第二出线端b’作为一对端子接入第二相线V和第二输入端Ⅱ之间；第三进线端c和第三出线端c’作为一对端子接入第三相线W和第三输入端Ⅲ之间。

在交流接触器CJ的控制端接收到关断控制信号时，断开第一进线端a与第一出线端a’之间的连接，断开第二进线端b与第二出线端b’之间的连接，断开第三进线端c与第三出线端c’之间的连接，从而实现断开三相交流电源与整流子电路110之间的连接；在交流接触器CJ的控制端接收到闭合控制信号时，导通第一进线端a与第一出线端a’之间的连接，导通第二进线端b与第二出线端b’之间的连接，导通第三进线端c与第三出线端c’之间的连接，从而实现导通三相交流电源与整流子电路110之间的连接。

本实施例应用于三相交流电路中，实现对三相交流电路中位于整流子电路110后端的滤波电容C滤的充电，防止三相交流电路中出现电流过大的浪涌电流。

进一步地，如图1所示，所述阻容子电路130可以包括第一阻容单元、第二阻容单元和第三阻容单元，

所述第一阻容单元包括第一电容C1和第一电阻R1，所述第一电阻R1的第一端与所述第一进线端a连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电容C1的第二端与所述第一出线端a’连接；

所述第二阻容单元包括第二电容C2和第二电阻R2，所述第二电容C2的第一端与所述第二进线端b连接，所述第二电容C2的第二端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端与所述第二出线端b’连接；

所述第三阻容单元包括第三电容C3和第三电阻R3，所述第三电阻R3的第一端与所述第三进线端c连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第三电容C3的第一端连接，所述第三电容C3的第二端与所述第三出线端c’连接。

本实施例中，每一个阻容单元均与交流接触器CJ的一对端子并联，在端子对断开的情况下，电流经阻容单元传输至整流子电路110的输入端。例如：第一进线端a与第一出线端a’断开时，第一相线U输出的电流依次经第一电阻R1和第一电容C1传输至整流子电路110的第一输入端Ⅰ。具体的，本实施例中的第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3均可以为5欧姆2瓦绕线电阻，第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3均可以为2UF/2KV薄膜电容，在阻容单元内产生的充电电流为115mA。

通过对交流接触器CJ的三对端子分别并联一个阻容单元，在整流子电路110损坏短路或整流子电路110后端的模块损毁短路，而使滤波电容C滤无法充电时，通过第一阻容单元对第一相线U的浪涌流量进行限流，通过第二阻容单元对第二相线V的浪涌电流进行限流，通过第三阻容单元对第三相线W的浪涌电流进行限流，限流电流在110mA左右，从而降低第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的发热功率，限流后的发热功率小于3瓦，提升了电路运行的可靠性。

另外，所述防浪涌电路还可以包括输入开关子电路140；

如图1所示，所述输入开关子电路140的输入端与所述交流电压源(图1中未示出)连接，所述输入开关子电路140的输出端与所述主开关子电路120的输入端连接；所述输入开关子电路140的控制端与输入控制线连接；

所述输入开关子电路140用于在其控制端的控制下，导通或断开所述交流电压源与所述主开关子电路120的输入端之间的连接。

本实施例中，在交流电压源和主开关子电路120之间接入输入开关子电路140，用于导通或断开所述交流电压源与所述主开关子电路120的输入端之间的连接。在电路中出现故障的情况下，能够通过输入开关子电路140及时切断故障电路与交流电压源之间的连接，避免故障电路持续得电造成更严重的事故。

其中，所述输入开关子电路140包括断路器KJ；

所述断路器KJ包括控制端子、第一进线端子x、第二进线端子y，第三进线端子z、第一出线端子x’、第二出线端子y’和第三出线端子z’；

所述控制端子为所述输入开关子电路140的控制端；

所述第一进线端子x与所述第一相线U连接，所述第二进线端子y与所述第二相线V连接，所述第三进线端子z与所述第三相线W连接；所述第一出线端子x’与所述第一进线端a连接，所述第二出线端子y’与所述第二进线端b连接，所述第三出线端子z’与所述第三进线端c连接；所述断路器KJ用于在所述控制端子的控制下，控制导通或断开所述第一进线端子x与所述第一出线端子x’之间的连接，导通或断开所述第二进线端子y与所述第二出线端子y’之间的连接，导通或断开所述第三进线端子z与所述第三出线端子z’之间的连接。

在三相交流电路中，断路器KJ包括三对端子，其中，第一进线端子x和第一出线端子x’作为一对端子接入第一相线U和第一进线端a之间；第二进线端子y和第二出线端子y’作为一对端子接入第二相线V和第二进线端b之间；第三进线端子z和第三出线端子z’作为一对端子接入第三相线W和第三进线端c之间。具体的，本实施例中的断路器KJ为400A断路器。

本实施例中，在交流电压源和主开关子电路120之间接入断路器KJ，断路器KJ在切断电路过程中灭弧能力强，能够避免分断电流的过程中对电路造成危害。

本实用新型实施例还提供一种电源装置，包括整流子电路110、滤波电容C滤和如上所述的防浪涌电路；

所述防浪涌电路与所述整流子电路110的输入端连接，所述整流子电路110的输出端与所述滤波电容C滤连接，所述整流子电路110用于输出为所述滤波电容C滤充电的直流电压。

由于电源装置的结构是现有技术，防浪涌电路的结构在上述实施例中已进行详细说明，因此，本实施例中对于具体的电源装置的结构不再赘述。

可选的，所述交流电压源可以为三相交流电源；所述三相交流电源包括第一相线U、第二相线V和第三相线W；

如图1所示，所述整流子电路110可以包括三相整流桥，所述三相整流桥包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6；

所述防浪涌电路的主开关子电路120包括交流接触器CJ，所述交流接触器CJ包括控制端、第一进线端a、第二进线端b、第三进线端c、第一出线端a’、第二出线端b’和第三出线端c’；所述交流接触器CJ的控制端为所述主开关子电路120的控制端；

所述第一进线端a与所述第一相线U连接，所述第二进线端b与第二相线V连接，所述第三进线端c与所述第三相线W连接；

所述第一出线端a’分别与所述第一二极管D1的阳极和所述第四二极管D4的阴极连接；

所述第二出线端b’分别与所述第二二极管D2的阳极和所述第五二极管D5的阴极连接；

所述第三出线端c’分别与所述第三二极管D3的阳极和所述第六二极管D6的阴极连接；

所述第一二极管D1的阴极、所述第二二极管D2的阴极和所述第三二极管D3的阴极均与所述滤波电容C滤的上极板连接；

所述第四二极管D4的阳极、所述第五二极管D5的阳极和所述第六二极管D6的阳极均与所述滤波电容C滤的下极板连接。

本实施例中，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6均可以为400A/1600V整流模块。电路为三相交流电路，整流子电路110通过三相全控式整流桥输出为滤波电容C滤充电的直流电压，三相全控式整流桥具有控制简单，整流效果可靠的优点，确保对滤波电容C滤的充电效果，提升电路运行的可靠性。

进一步地，如图2所示，所述电源装置还包括功率模块150，所述功率模块150包括第一IGBT子模块151、第二IGBT子模块152、第三IGBT子模块153和第四IGBT子模块154，每个IGBT子模块的集电极与所述滤波电容C滤的上极板连接，每个IGBT子模块的发射极与所述滤波电容C滤的下极板连接，每个IGBT子模块的门极与控制线(图2中未示出)连接。

IGBT模块位于整流子电路110的后级，在滤波电容C滤充电完成后通过接收整流子电路110输出的直流电压进行工作，通过IGBT模块能够降低电源装置的能耗，同时IGBT模块能够提升电源装置工作频率的宽度。

本实用新型实施例还提供一种电子设备，包括如上所述的电源装置。

由于电子设备的结构是现有技术，电源装置的结构在上述实施例中已进行详细说明，因此，本实施例中对于具体的电子设备的结构不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。