入端相连，第十二只电阻R12的另一端与功率地相连，第二只运算放大器A2的非反相输入端与第十三只电阻R13的一端、第十四只电阻R14的一端相连，第十三只电阻R13的另一端与驱动电源+15V相连，第十四只电阻R14的一端与功率地相连，第二只运算放大器A2的输出端与第十五只电阻R15的一端相连，第十五只电阻R15的另一端与第九只电阻R9的一端、第一只D触发器DFF 1的时钟端相连，第一只D触发器DFF1的Q端与驱动电路中第二只电阻R2的一端相连；
[0021 ] 所述驱动单元，包括四只电阻R2-R5、一只光电耦合器0C1、二只电容C3-C4和一只晶体管TR 1，其中，第二只电阻R2的另一端与第三只电阻R3的一端、第三只电容C3的一端、晶体管TR1的基极相连，晶体管TR1的集电极与光电耦合器0C1的第二引脚相连，光电耦合器0C1的第一引脚与+15V驱动电源相连，光电耦合器0C1的第四引脚与+15V驱动电源相连，光电耦合器0C1的第三引脚与第四只电容C4的一端、第五只电阻R5的一端、整流单元中第一只电阻R1的另一端相连，第三只电阻R3的另一端、第三只电容C3的另一端、晶体管TR1的发射极与功率地相连。
[0022]本实例中各个元器件的选型:
[0023]供电电源:单相交流电源220V，适合变频家电应用场合；
[0024]负载功率:2.5kW，
[0025]功率二极管(PD1— PD4):600V，25A/100°C，构成二极管整流桥；
[0026]电解电容(EC1): 400V，3300yF，插件。储存能量；
[0027]功率M0SFET(PS1):600V，25A/100°C，到天后短接温敏电阻 PTC1;
[0028]温敏电阻(？1^1):490/100。(3，10￥;
[0029]光电耦合器(0C1):PC817D，驱动功率MOSFETPS1 ；
[0030]晶体管(TR1):9013，驱动光电耦合器0C1的初级发光二极管；
[0031]D触发器:CD4013，74AHC17ro，74LS74，产生高电平信号，驱动晶体管TR1;
[0032]运算放大器(A1、A2):LM224或LM358，构成差动放大器、比较器的核心；
[0033]稳压二极管(ZD1):稳压值+18V，防止功率MOSFET门极出现过电压；
[0034]电容(C2):100nF，1200V，滤除高频纹波电压；
[0035]电容((:1、03丄4):1001^，5(^，滤波电容；
[0036]电容(05、06丄7、08丄9):1001^，5(^，滤波电容；
[0037]分流电阻(RS13):10mQ ,5ΨΩ，无感电阻，用作分流电阻；
[0038]电阻(町、1?2、1?3、1?4、1?5):2(^、11^,10kΩ、lkQ ,10kΩ，限流或构成RC滤波电路；
[0039]电阻(1?6、1?7、1?8、1?9):101^,10kΩ ,100kΩ ,100kΩ，差放的外围电阻；
[0040]电阻(町0、1?11、1?12):101^,10kΩ ,10kΩ，构成RC滤波电阻或上拉+15V;
[0041]电阻(町3、1?14、1?15):101^、10kQ、lkQ，分压或构成RC滤波电路；
[0042]整个电路具体工作过程为:
[0043]在整流单元中，当单相交流电源(220V)接通时，通过功率二极管PD1 — PD4构成的整流桥对电解电容EC1整流充电，首先电解电容EC1与温敏电阻PTC1构成阻容充电支路，电解电容EC1的电压缓慢上升，引起的网测电流较小，不至于引起电路故障。随着电解电容EC1的电压上升，大致140V时，整个电路的开关电源开始起振，提供+15V和-15V驱动电源和工作电源。当电解电容EC 1的电压上升接近网压峰值时，流过分流电阻RS 1的充电电流(直流电流)减少，充电电流的平均值相应减少。
[0044]在判断单元中，滤波差动放大器由第一只运算放大器A1及其外围电路(包括电阻R6—R9、电容C5—C6)构成，当检测到流过分流电阻RS1的充电电流后，滤波差动放大器输出放大和滤波后的充电电流，送入后二阶RC滤波电路(包括电阻R10—R11、电容C7—C8)得到充电电流平均值，再送入后级的比较器。比较器由第二只运算放大器A2及其外围电路(包括电阻R12—R15、电容C9)构成。参考值取自第十四只电阻R14与第十五只电阻R15的分压，由第十五只电阻R15输出。如果充电电流平均值低于参考值，则比较器输出高电平电压，反之输出低电平电压。当比较器输出高电平时，产生一个上升沿，第一只D触发器DFF1的Q端输出高电平。其后若出现低电平、高电平或下降沿，Q端只输出高电平。第十只电阻R10与第七只电容C7构成一阶RC滤波电路，第^^一只电阻R11与第八只电容C8构成一阶RC滤波电路，第十五只电阻R15与第九只电容C9构成一阶RC滤波电路。
[0045]在驱动单元中，当第二只电阻R2输入高电平电压时，晶体管TR1导通，光电耦合器0C1的原边发光二极管导通，光电耦合器0C1的副边光敏三极管导通，光电耦合器0C1的第三引脚输出+15V驱动电压，送入整流单元。
[0046]在整流单元中，当功率MOSFET PS1的门极接受+15V驱动电压时，功率MOSFET PS1导通，短接温敏电阻PTC1，整流单元进入正常整流状态。
[0047]本发明能够实现可控软上电，具有电路结构简单、使用器件数量少，简化电路设计和降低成本的优点。
[0048]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种单相整流充电电路，包括整流单元、判断单元和驱动单元，其中:整流单元用以完成软上电和整流过程，判断单元用以判断是否满足限流电阻切除条件，驱动单元用以完成驱动导通功率MOSFET ； 所述整流单元，包括四只功率二极管PD1 — PD4、一只功率MOSFET PS1、一只温敏电阻PTC1、一只电解电容EC1、一只分流电阻RS13，第一只电阻R1、第一只电容C1和一只稳压二极管 ZD1; 所述判断单元，包括两只运算放大器A1-A2、五只电容C5-C9、一只D触发器DFF1和十只电阻 R6-R15; 所述驱动单元，包括四只电阻R2-R5、一只光电耦合器0C1、二只电容C3-C4和一只晶体管 TR1; 所述整流单元中:第一只功率二极管PD1的阴极与第三只功率二极管PD3的阴极相连后，形成直流回路正极，并与电解电容EC1的正极和第一只电容C1的一端相连，第一只功率二极管H)1的阳极与第二只功率二极管PD2的阴极相连后，与单相交流电源的一端相连，第三只功率二极管TO3的阳极与第四只功率二极管TO4的阴极相连后，与单相交流电源的另一端相连，第二只功率二极管PD2的阳极与第四只功率二极管PD4的阳极相连后，与分流电阻RS13的一端相连，并与判断单元中第七只电阻R7的一端相连，分流电阻RS13的另一端与功率MOSFET PS 1的源极、温敏电阻PTC1的一端、第一只电容C1的一端、稳压二极管ZD1的阳极、第二只电容C2的一端相连，并与判断单元中第六只电阻R6的一端相连，形成直流回路负极，功率MOSFET PS 1的门极与驱动电路中第一只电阻R1的一端、第一只电容C1的另一端、稳压二极管ZD1的阴极相连，第一只电阻R1的另一端与驱动电路中第五只电阻R5的一端、第四只电容C4的一端、光电親合器0C1的第三引脚相连； 所述判断单元中:第六只电阻R6的另一端与第六只电容C6的一端、第九只电阻R9的一端、第一只运算放大器A1的非反相输入端相连，第六只电容C6的另一端、第九只电阻R9的另一端与功率地相连，第七只电阻R7的另一端与第五只电容C5的一端、第八只电阻R8的一端、第一只运算放大器A1的反相输入端相连，第五只电容C5的另一端、第八只电阻R8的另一端与第一只运算放大器A1的输出端、第十只电阻R10的一端相连，第十只电阻R10的另一端与第七只电容C7的一端、第^ 只电阻R11的一端相连，第i 只电阻R11的另一端与第八只电容C8的一端、第十二只电阻R12的一端、第二只运算放大器A2的反相输入端相连，第十二只电阻R12的另一端与功率地相连，第二只运算放大器A2的非反相输入端与第十三只电阻R13的一端、第十四只电阻R14的一端相连，第十三只电阻R13的另一端与驱动电源相连，第十四只电阻R14的一端与功率地相连，第二只运算放大器A2的输出端与第十五只电阻R15的一端相连，第十五只电阻R15的另一端与第九只电阻R9的一端、第一只D触发器DFF1的时钟端相连，第一只D触发器DFF1的Q端与驱动电路中第二只电阻R2的一端相连； 所述驱动单元中:第二只电阻R2的另一端与第三只电阻R3的一端、第三只电容C3的一端、晶体管TR1的基极相连，晶体管TR1的集电极与光电耦合器0C1的第二引脚相连，光电耦合器0C1的第一引脚与驱动电源相连，光电耦合器0C1的第四引脚与驱动电源相连，光电耦合器0C1的第三引脚与第四只电容C4的一端、第五只电阻R5的一端、整流单元中第一只电阻R1的另一端相连，第三只电阻R3的另一端、第三只电容C3的另一端、晶体管TR1的发射极与功率地相连。2.根据权利要求1所述的单相整流充电电路，其特征在于:所述功率MOSFETPS1，含有反并联的续流二极管。3.根据权利要求1所述的单相整流充电电路，其特征在于:第十三只电阻R13的另一端与驱动电源+15V相连。4.根据权利要求1所述的单相整流充电电路，其特征在于:光电耦合器0C1的第一引脚与+15V驱动电源相连，光电耦合器0C1的第四引脚与+15V驱动电源相连。
【专利摘要】本发明提供了一种单相整流充电电路，可以应用于采用三相或单相AC-DC变换器作为前级电路的应用场合。所述单相整流充电电路包括整流单元、判断单元和驱动单元，其中：整流单元用以完成软上电和整流过程，判断单元用以判断是否满足限流电阻切除条件，驱动单元用以完成驱动导通功率MOSFET，本发明所述单相整流充电电路，具有软上电和整流功能，而且电路简单、功能齐全和成本低廉等优点。
【IPC分类】H02J7/10
【公开号】CN105429259
【申请号】CN201510974287
【发明人】渠浩, 董娅韵, 赵维娜, 唐厚君, 杨喜军
【申请人】上海交通大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月22日