一种不间断电源的直流母线软启动电路的制作方法
【专利摘要】一种不间断电源的直流母线软启动电路，涉及软启动电路【技术领域】，其电路包括场效应管驱动电路、晶闸管驱动电路和限流电路，场效应管驱动电路包括场效应管，晶闸管驱动电路包括晶闸管，场效应管受控瞬间导通，场效应管驱动电路从电池取电，为晶闸管驱动电路提供驱动电流，则晶闸管导通，晶闸管驱动电路从电池取电，通过限流电路为母线电容充电，达到软启动的目的，以上电路结构简单、应用灵活、适用范围广、体积小、成本低、寿命长和可靠性高。
【专利说明】—种不间断电源的直流母线软启动电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及软启动电路【技术领域】，特别是涉及一种不间断电源的直流母线软启动电路。
【背景技术】
[0002]不间断电源(UPS)具有优异的性能和便捷的维护功能，在通信、网络、工控、金融和军事等领域日益得到广泛的应用。
[0003]不间断电源有两个输入源:市电和电池，当市电正常的时候，由市电经过UPS给负载供电，这是市电模式；当市电异常的时候，由电池经过UPS给负载供电，这是电池模式。
[0004]不间断电源在整流的输出侧大多采用直流母线电容，由于直流母线电容上的初始电压为零，在上电开通功率器件的瞬间会形成很大的瞬间的冲击电流，特别是大功率不间断电源，一般采用多个大容量的电容并联，形成的瞬间冲击电流更大，如此大的冲击电流往往会导致输入熔断器烧断，导致不间断电源设备不能正常运行。为了避免过大的冲击电流对设备造成的损坏，需要通过一定方法来限制这个冲击电流，使直流母线电容的电压缓慢升高，这就是软启动。
[0005]由于不间断电源有市电模式和电池模式这两种模式，因此软启动也分两种情况。市电开机可以通过控制整流器的晶闸管的导通角实现软启动，在不增加任何成本的情况下实现市电软启动，这是一个很实用的方法。电池开机则无法使用这种方法来实现软启动，现有技术的几种直流母线电容软启动电路如下:
[0006]1、采用功率热敏电阻电路——如附图1中的3所示，在直流母线电容的充电回路中串联一个热敏电阻，利用热敏电阻的负温度热性，在电路接通瞬间电阻Rl比较大，从而起到限制冲击电流的作用；当热敏电阻流过较大电流时，热敏电阻因发热而阻值变小，电路处于正常工作状态。但是此方案只能用于小功率场合，不适用于大功率场合。
[0007]2、限流电阻并联继电器电路一如附图2中的4所示，在直流母线电容的充电回路中串联一个限流电阻，且继电器和限流电阻并联，在电路接通后继电器处于断开状态，电路通过限流电阻给直流母线电容缓慢充电；充电结束后继电器闭合，将限流电阻短接，电路处于正常工作状态。但是此方案引入了大功率继电器，不仅增加了成本，还降低了可靠性。
[0008]3、限流电阻串联继电器电路一如附图3中的5所示，在电池到直流母线的回路中并联一个限流电路，此限流电路由继电器和限流电阻串联组成，在电路接通后继电器闭合，电路通过限流电阻给直流母线电容缓慢充电；充电结束后继电器断开，电路处于正常工作状态。此方案要优于前面两个方案，且目前应用也比较广，但是此方案中的继电器在闭合和断开瞬间会产生火花，继电器的寿命和可靠性比较低，且其体积比较大、成本比较高。
【发明内容】
[0009]本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种结构简单、应用灵活、适用范围广、体积小、成本低、寿命长和可靠性高的不间断电源的直流母线软启动电路。
[0010]本实用新型的目的通过以下技术方案实现:
[0011]提供一种不间断电源的直流母线软启动电路，接于电池模块和直流母线电容模块之间，电池模块包括电池，直流母线电容模块包括母线电容，本实用新型中，包括场效应管驱动电路、晶闸管驱动电路和限流电路，所述场效应管驱动电路包括场效应管，所述晶闸管驱动电路包括晶闸管，所述场效应管受控瞬间导通，场效应管驱动电路从电池取电，为晶闸管驱动电路提供驱动电流，则晶闸管导通，晶闸管驱动电路从电池取电，通过限流电路为母线电容充电。
[0012]具体的，一种不间断电源的直流母线软启动电路，所述电池模块包括串接的电池BATl和电池开关Kl，所述电池BATl包括电池的正极BATl+和电池的负极BAT-;所述直流母线电容模块包括直流母线正端BUS+、直流母线负端BUS-和电解电容C2，其特征在于:所述场效应管标示为Q2，所述场效应管驱动电路还包括轻触开关K1、电阻R3、电阻R5、电容Cl、稳压二极管D2，所述电阻R5的一端与所述电池的正极BAT+连接，所述电阻R5的另一端与轻触开关Kl的一端连接，所述轻触开关Kl的另一端与电容Cl的一端连接，所述电容Cl的另一端与直流母线的正端BUS+连接，所述稳压二极管D2与所述电容Cl并联，所述电阻R3与所述电容Cl并联；
[0013]所述场效应管Q2的栅极与所述电容Cl的一端连接，所述场效应管Q2的源极与所述电容Cl的另一端连接，所述场效应管Q2的漏极与所述电池的正极BAT+连接。
[0014]具体的，所述限流电路包括电阻R4，所述电阻R4接于所述场效应管Q2的源极和直流母线正端BUS+之间。
[0015]具体的，所述晶闸管驱动电路接于所述场效应管Q2的源极和所述电阻R4之间；
[0016]所述晶闸管标示为Ql，所述晶闸管驱动电路还包括电阻Rl、电阻R2，所述晶闸管Ql的阳极与所述电池的正极BAT+连接，所述晶闸管Ql的阴极与所述电阻R4的一端连接，所述晶闸管Ql的门极与所述场效应管Q2的源极连接，所述电阻R2接于所述晶闸管Ql的门极和阴极之间。
[0017]所述电阻Rl接于所述电池的正极BAT+和所述场效应管Q2的漏极之间。
[0018]具体的，所述场效应管Q2的源极和所述晶闸管Ql的门极之间接有二极管D1，所述二极管Dl导通时的电流是从电池流向直流母线。
[0019]本实用新型的有益效果:本实用新型的一种不间断电源的直流母线软启动电路，接于电池模块和直流母线电容模块之间，电池模块包括电池，直流母线电容模块包括母线电容，其包括场效应管驱动电路、晶闸管驱动电路和限流电路，所述场效应管驱动电路包括场效应管，所述晶闸管驱动电路包括晶闸管，所述场效应管受控瞬间导通，场效应管驱动电路从电池取电，为晶闸管驱动电路提供驱动电流，则晶闸管导通，晶闸管驱动电路从电池取电，通过限流电路为母线电容充电，达到软启动的目的，以上电路结构简单，无需额外的CPU侦测和控制，无需外部电源，可以做成一个独立的软启动电路模块，不受CPU资源的限制，应用灵活；无需继电器，不会产生火花，可以在防爆等敏感场合使用，适用范围广；用晶闸管替代现有技术的继电器，从而使得电路的体积更小、成本更低，可以减少安装面积和提高经济效益；晶闸管相对于继电器而言，具有更高的寿命和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]利用附图对实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0021]图1是现有技术的第一种不间断电源的直流母线软启动电路示意图。
[0022]图2是现有技术的第二种不间断电源的直流母线软启动电路示意图。
[0023]图3是现有技术的第三种不间断电源的直流母线软启动电路示意图。
[0024]图4是本实用新型的不间断电源的直流母线软启动电路示意图。
[0025]图5是本实用新型的不间断电源的直流母线软启动电路与电池模块和直流母线电容模块的连接示意图。
[0026]图中包括有:
[0027]I——电池模块；
[0028]2——直流母线电容模块；
[0029]3—【背景技术】的第一种不间断电源的直流母线软启动电路示意图；
[0030]4—【背景技术】的第二种不间断电源的直流母线软启动电路示意图；
[0031]5—【背景技术】的第三种不间断电源的直流母线软启动电路示意图；
[0032]6—本实用新型的间断电源的直流母线软启动电路示意图。
【具体实施方式】
[0033]结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。
[0034]本实施例的一种不间断电源的直流母线软启动电路如图4和图5中的6所示，如图5所示，接于电池模块I和直流母线电容模块2之间，所述电池模块I包括串接的电池BATl和电池开关K1，所述电池BATl包括电池的正极BATl+和电池的负极BAT-;所述直流母线电容模块2包括直流母线正端BUS+、直流母线负端BUS-和电解电容C2，本实施例中，所述场效应管标示为Q2，所述场效应管驱动电路还包括轻触开关Kl、电阻R3、电阻R5、电容Cl、稳压二极管D2，所述电阻R5的一端与所述电池的正极BAT+连接，所述电阻R5的另一端与轻触开关Kl的一端连接，所述轻触开关Kl的另一端与电容Cl的一端连接，所述电容Cl的另一端与直流母线的正端BUS+连接，所述稳压二极管D2与所述电容Cl并联，所述电阻R3与所述电容Cl并联；
[0035]所述场效应管Q2的栅极与所述电容Cl的一端连接，所述场效应管Q2的源极与所述电容Cl的另一端连接，所述场效应管Q2的漏极与所述电池的正极BAT+连接。
[0036]具体的，所述限流电路包括电阻R4，所述电阻R4接于所述场效应管Q2的源极和直流母线正端BUS+之间。
[0037]具体的，所述晶闸管驱动电路接于所述场效应管Q2的源极和所述电阻R4之间；
[0038]所述晶闸管标示为Ql，所述晶闸管驱动电路还包括电阻Rl、电阻R2，所述晶闸管Ql的阳极与所述电池的正极BAT+连接，所述晶闸管Ql的阴极与所述电阻R4的一端连接，所述晶闸管Ql的门极与所述场效应管Q2的源极连接，所述电阻R2接于所述晶闸管Ql的门极和阴极之间。
[0039]所述电阻Rl接于所述电池的正极BAT+和所述场效应管Q2的漏极之间。
[0040]具体的，所述场效应管Q2的源极和所述晶闸管Ql的门极之间接有二极管D1，所述二极管Dl导通时的电流是从电池流向直流母线。
[0041]其工作原理如下:
[0042]正常情况下场效应管Q2和晶闸管Ql都处于截止状态，二极管Dl的作用是防止母线电压高于电池电压时反灌到电池上。
[0043]当按下轻触开关Kl后，电池电压叠加在电阻R5、电容Cl、二极管D1、电阻R2、电阻R4和电容C2上，电阻R2为晶闸管下拉电阻、电阻R5为场效应管驱动电阻，电阻R2、电阻R4和电阻R5起限流作用，电容Cl和电容C2上的电压缓慢上升，当电容Cl上的电压达到场效应管Q2的导通电压后，场效应管Q2开通，稳压二极管D2对电容Cl两端电压起稳压作用，防止电容Cl两端电压过高从而击穿场效应管Q2。
[0044]场效应管Q2导通后，电池电压叠加在电阻R1、场效应管Q2、二极管Dl、电阻R2、电阻R4和电容C2上，电阻Rl为晶闸管Ql驱动电阻，起限流作用，驱动电流流过电阻Rl、场效应管Q2和二极管Dl,晶闸管Ql导通。
[0045]晶闸管Ql导通后，电池电压叠加在晶闸管Q1、电阻R4和电容C2上，电阻R4起限流作用，电容C2上的电压缓慢上升，最终接近于电池电压，从而实现软启动的目的。
[0046]即使释放轻触开关K1，场效应管Q2截止后，晶闸管Ql不会马上截止，而是等到软启动电路充电电流为零或者直流母线电压高于电池电压后才会截止。
[0047]所述BAT+和BUS+包含于但不限于附图5中所标示的电路结构。
[0048]所述的充电回路起于附图5的电池模块I的电池的正极BAT+，依次到附图5的直流母线软启动电路的BAT+、晶闸管Q1、限流电阻R4、直流母线正端BUS+，然后依次到附图5的直流母线电容模块2的正端BUS+、电容C2、直流母线电容模块2的负端BUS-，最后终于附图5的电池模块I的电池的负极BAT-。
[0049]本实施例的一种不间断电源的直流母线软启动电路，结构简单，无需额外的CPU侦测和控制，无需外部电源，可以做成一个独立的软启动电路模块，不受CPU资源的限制，应用灵活；无需继电器，不会产生火花，可以在防爆等敏感场合使用，适用范围广；用晶闸管替代现有技术的继电器，从而使得电路的体积更小、成本更低，可以减少安装面积和提高经济效益；晶闸管相对于继电器而言，具有更高的寿命和可靠性。
[0050]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
【权利要求】
1.一种不间断电源的直流母线软启动电路，接于电池模块和直流母线电容模块之间，电池模块包括电池，直流母线电容模块包括母线电容，其特征在于:包括场效应管驱动电路、晶闸管驱动电路和限流电路，所述场效应管驱动电路包括场效应管，所述晶闸管驱动电路包括晶闸管，所述场效应管受控瞬间导通，场效应管驱动电路从电池取电，为晶闸管驱动电路提供驱动电流，则晶闸管导通，晶闸管驱动电路从电池取电，通过限流电路为母线电容充电。
2.如权利要求1所述的一种不间断电源的直流母线软启动电路，其特征在于:所述电池模块包括串接的电池BATl和电池开关K1，所述电池BATl包括电池的正极BATl+和电池的负极BAT-;所述直流母线电容模块包括直流母线正端BUS+、直流母线负端BUS-和电解电容C2，所述场效应管标示为Q2，所述场效应管驱动电路还包括轻触开关Kl、电阻R3、电阻R5、电容Cl、稳压二极管D2，所述电阻R5的一端与所述电池的正极BAT+连接，所述电阻R5的另一端与轻触开关Kl的一端连接，所述轻触开关Kl的另一端与电容Cl的一端连接，所述电容Cl的另一端与直流母线的正端BUS+连接，所述稳压二极管D2与所述电容Cl并联，所述电阻R3与所述电容Cl并联； 所述场效应管Q2的栅极与所述电容Cl的一端连接，所述场效应管Q2的源极与所述电容Cl的另一端连接，所述场效应管Q2的漏极与所述电池的正极BAT+连接。
3.如权利要求2所述的一种不间断电源的直流母线软启动电路，其特征在于:所述限流电路包括电阻R4，所述电阻R4接于所述场效应管Q2的源极和直流母线正端BUS+之间。
4.如权利要求3所述的一种不间断电源的直流母线软启动电路，其特征在于:所述晶闸管驱动电路接于所述场效应管Q2的源极和所述电阻R4之间； 所述晶闸管标示为Q1，所述晶闸管驱动电路还包括电阻R1、电阻R2，所述晶闸管Ql的阳极与所述电池的正极BAT+连接，所述晶闸管Ql的阴极与所述电阻R4的一端连接，所述晶闸管Ql的门极与所述场效应管Q2的源极连接，所述电阻R2接于所述晶闸管Ql的门极和阴极之间。
5.如权利要求4所述的一种不间断电源的直流母线软启动电路，其特征在于:所述电阻Rl接于所述电池的正极BAT+和所述场效应管Q2的漏极之间。
6.如权利要求2所述的一种不间断电源的直流母线软启动电路，其特征在于:所述场效应管Q2的源极和所述晶闸管Ql的门极之间接有二极管Dl，所述二极管Dl导通时的电流是从电池流向直流母线。
【文档编号】H02M1/36GK204216780SQ201420680729
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】杨俊杰 申请人:广东易事特电源股份有限公司