专利名称：涌入电流控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可降低串接限流电阻的功率损耗或热量产生的涌入电流控制器。
习知的主电力整流电路一般采用大电容作整流之用。而在交流电力刚供应至此整流电路时，通常会有一个相当大的充电电流(称为涌入电流)流经此大电容，且此充电电流的大小与跨过电力主线的瞬间电压相关。此涌入电流若不经适当的限流，通常会高达数百安培，造成输入连接器、保险丝、电力开关或整流器的损坏。
习知的控制涌入电流的装置设立一电阻与输入电路串接。为了限制涌入电流在一安全值之内，串接电阻的阻值通常要很大，而此大电阻值的串接电阻在电力系统正常运作时会浪费功率且产生不必要的热量。
另一种控制涌入电流的方式是使用具有负电阻系数的电阻，即NTC电阻。在一般正常的环境温度下，NTC电阻具有高电阻值，当环境温度变高时，NTC电阻的阻值会下降。然而此种方式并不能有效解决涌入电流的问题，首先，NTC电阻须维持在一个高温下以使其电阻值降低，因此无可避免会产生热功率损失。再者，NTC电阻加热后需要一段时间才能冷却下来。如果在NTC电阻仍然保持在高温状态时交流电源打开，则涌入电流仍无法抑制。
还有一种控制涌入电流的方式是使用一定时开关，在交流电源启动后，使涌入电流限流电阻旁路。而在交流电源切断后，此定时开关亦会关闭。通常在交流电源切断后，内部直流电力的电压下降，此定时开关亦即关闭。然而此种方式亦有NTC电阻所遇到的问题，定时开关需要一段特定时间以回复到断路状态，因此交流电源切断后无法立即连上。否则涌入电流限流电阻亦处在旁路状态且后续的涌入电流无法抑制。
本实用新型的目的是提供一种涌入电流控制器，以解决或至少减轻上述问题。
为达到此目的，本实用新型采用以下技术方案一种涌入电流控制器，包括一主电力整流电路，此主电力整流电路的输出回路中串接一限制涌入电流的限流电阻，其特征在于所述主电力整流电路的输入端与限流电阻的后端之间并接一可自动侦测涌入电流且在涌入电流低于一预定值时可以隔离所述限流电阻的感测电路，该感测电路由驱动电路、检测及触发电路串联构成。
所述驱动电路包括由两个整流二极管构成的全波电路，各整流二极管的阳极和阴极分别接一稳压管和升压电容，各稳压管的另端和各升压电容的另端分别接所述主电力整流电路的一个输入端，各整流二极管的阴极还正向连接一隔离二极管，两个隔离二极管的阴极并接后接至检测及触发电路的直流电源输入端；所述检测及触发电路由晶体管和一对可控硅构成，晶体管的直流电源输入接自驱动电路的输出，晶体管的输出接各可控硅的触发端，各可控硅的阳极分别接所述主电力整流电路的一个输入端，各可控硅的阴极接至所述限流电阻的后端。
所述限流电阻为一负电阻系数的电阻。
本实用新型涌入电流控制器用于具有一串接限流电阻的主电力整流电路，在涌入电流低于某一特定值或在输入电压的上升率小于某一特定值的时候，可以隔绝此限流电阻。涌入电流控制器的驱动电路，可使得在每一导通周期之前触发每一硅控整流电路，以避免杂讯产生。
本实用新型的涌入电流控制器在涌入电流低于某一特定值或在输入电压的上升率小于某一特定值的时候，可以旁路限流电阻，降低功率损失及过热，因此极具产业上的实用价值。
为能对本实用新型的目的、形状、构造、特征及其功效做更进一步了解，兹举实例配合附图详细说明如下
图1为本实用新型的电路图。
较佳具体实例详细说明请参考图1。本实用新型包括一由全波整流器BR1及电容器C1构成的主电力整流电路，其输出回路中串接一NTC电阻RT1，以对涌入电流限流，否则此涌入电流可能会破坏此主电力整流电路。如前所述，此串接的NTC电阻RT1可以在一般环境温度时对涌入电流限流，而在较高温度或正常操作温度时，其电阻值会下降，以不致于对正常操作的电流限流。但此电阻RT1不可避免的会浪费功率且产生废热。
本实用新型的特征是在主电力整流电路的输入端与限流电阻RT1的后端之间并接一可自动侦测涌入电流且在涌入电流低于一预定值时可以隔离限流电阻RT1的感测电路，该感测电路由驱动电路、检测及触发电路串联构成。
驱动电路包括由两个整流二极管D1和D2构成的全波电路，整流二极管D1的阳极和阴极分别接一稳压管Z1(Z2)和升压电容C2(C3)，整流二极管D2的阳极和阴极分别接一稳压管Z2和升压电容C3，各稳压管的另端和各升压电容的另端分别接主电力整流电路的一个输入端，整流二极管D1的阴极正向连接一隔离二极管D3，整流二极管D2的阴极正向连接隔离二极管D4，两个隔离二极管的阴极并接后接至检测及触发电路的直流电源输入端。
检测及触发电路由晶体管Q1和一对可控硅SCR1、SCR2构成，Q1的直流电源输入接自驱动电路的输出，Q1的输出分别经R5和C4、R6和C5构成的两个触发电路接各可控硅的触发端，各可控硅的阳极分别接主电力整流电路的一个输入端，各可控硅的阴极接至限流电阻RT1的后端。
当涌入电流在开关启动后且稳定到一可忽略的值时，SCR1及SCR2会循环地自动与电阻RT1并联。因此电阻RT1上没有电流流过，不致造成功率损失。在正常操作期间，此电阻RT1可以冷却或是保持在冷却状态，以保持在适于抑制下一涌入电流的状态(例如在下一次开关启动时)。
当涌入电流大于一预定值，使得电阻RT1有一预定电位降时，Q1的射极电位也随之降低，其基极-射极经由电阻R2、R3构成的分压电路而获得顺向偏压，使晶体管Q1导通。Q1导通时，SCR1及SCR2无法导通以使电阻RT1旁路。
在电源开关打开或插头插上时，线电压会急剧上升，涌入电流因此产生。在正常状况下，线电压会循环上升且呈现缓变的正弦波波形。上述的电路可以区分正常的正弦波电压及较为急剧的电压上升或是下降。如果考虑正半个周期，SCR1导通时，约1伏电压跨过电容器C4，及电阻R4及R5。电容C4提供输入电压VI的时间延迟。如果输入电压VI上升非常迅速，跨过电容器C4的电压在晶体管Q1导通前不会到达1伏。因此在dVI/dt之值很大时(典型的涌入电流状况)，SCR1不会造成电阻RT1的旁路或是隔绝(SCR2依同样方式亦不会造成RT1的旁路或是隔绝)。在输入电压VI上升较慢时，跨过电容器C4的电压可以跟随输入电压VI，且其跟随误差为Vc4≈Vx-Verr其中Verr＝dVx/dt*TC，Vx为RT1的电压加上电容C2上的电压，在有大的涌入电流状况下，输入电压VI＝VRT1＝VX(因VRT1＞＞Vc2)；时间常数TC＝(R4+R5//R6)*(C4+C5)R5//R6＝R5*R6/(R5+R6)在Vx＝Vxk之时，晶体管Q1会导通，Vxk为使Q1导通所需的Vx临界电压Vxk≈Vbe(on)*(R2+R3)/R3临界值dVx/dt，即RT1上的电压变化率mk用来鉴别SCR是否会被驱动mk≈[Vxk-Vg(on)]/TC≈Vxk/TC其中Vg(on)是硅控整流电路SCR的导通电压，大约为1伏，此值经设计远较Vxk为小。
然而SCR需要花一段时间来导通，且在SCR触发端处的触发电路RC元件会使这个延迟问题恶化。如果SCR必需在其主体端点即阳极至阴极间达到数伏电压后才能导通，则会引起相当大且不为人接受的宽频杂讯。
本实用新型的驱动电路可解决此问题电容器C2及C3经由一调节及整流电路充电到10伏，且其方向可以使二极管D3及D4正向偏压，电容器C2及C3的电压堆叠在相对应的交流输入线电压上。依此方式，在任何时间，SCR所承受的电压会比交流输入线电压高约10伏左右，因此SCR可以被偏压到一个随时可导通的状态。此10伏的偏移电压使SCR可以较预定正向偏压时间略微超前而导通。下面仅以C2充电过程为例说明C2在交流输入电压负半周的期间先被充电至10V，随后C2又通过D3放电，此电流经R4和R5对C4充电，C4被充电至触发电压，一旦当交流输入电压由负半周转为正半周时刻，SCR1将会因具备导通条件而立即导通，故不会产生宽频杂讯。上述调节及整流电路由电阻R1、齐纳二极管Z1及Z2、二极管D1及D2构成，改变R1、Z1及Z2的值，即可调节电容器C2及C3上所充电压数值。
上面所述的电路使用一串接的NTC电阻RT1，也可以使用一定值的电阻串接，以与一感测或控制电路共同使用以抑制涌入电流、降低功率损失及过热。除此之外，藉由驱动一对可硅控整流电路SCR可以降低杂讯，并可以在每一导通周期旁路或是隔绝串接电阻。
以上所述仅为本实用新型的较佳具体实施例，但本实用新型的构造并不局限于此，任何熟悉此项技艺者在本实用新型的领域内所实施的变化或修饰皆被涵盖在本实用新型的专利范围内。
权利要求1.一种涌入电流控制器，包括一主电力整流电路，此主电力整流电路的输出回路中串接一限制涌入电流的限流电阻，其特征在于所述主电力整流电路的输入端与限流电阻的后端之间并接一可自动侦测涌入电流且在涌入电流低于一预定值时可以隔离所述限流电阻的感测电路，该感测电路由驱动电路、检测及触发电路串联构成。
2.如权利要求1所述的涌入电流控制器，其特征在于所述驱动电路包括由两个整流二极管构成的全波电路，各整流二极管的阳极和阴极分别接一稳压管和升压电容，各稳压管的另端和各升压电容的另端分别接所述主电力整流电路的一个输入端，各整流二极管的阴极还正向连接一隔离二极管，两个隔离二极管的阴极并接后接至检测及触发电路的直流电源输入端；所述检测及触发电路由晶体管和一对可控硅构成，晶体管的直流电源输入接自驱动电路的输出，晶体管的输出接各可控硅的触发端，各可控硅的阳极分别接所述主电力整流电路的一个输入端，各可控硅的阴极接至所述限流电阻的后端。
3.如权利要求1所述的涌入电流控制器，其特征在于所述限流电阻为一负电阻系数的电阻。
4.如权利要求1-3之一所述的涌入电流控制器，其特征在于所述感测电路包含一对可控硅整流电路，可以依序与所述限流电阻并联，以在每一周期中，在涌入电流低于预定值之时，可以隔离所述限流电阻。
专利摘要本实用新型包括一主电力整流电路,其输出回路中串接一限制涌入电流的限流电阻,其特征在于:主电力整流电路的输入端与限流电阻的后端之间并接一可自动侦测涌入电流且在涌入电流低于一预定值时可以隔离限流电阻的感测电路,该感测电路由驱动电路、检测及触发电路串联构成。本实用新型在涌入电流低于某一特定值或在输入电压的上升率小于某一特定值的时候,可以旁路限流电阻,降低功率损失及过热,因此极具产业上的实用价值。
文档编号H02H9/02GK2405365SQ9925797
公开日2000年11月8日 申请日期1999年12月27日 优先权日1999年12月27日
发明者谢万成 申请人:栢怡电子有限公司