一种宽温工作超低损耗的开机浪涌电流抑制电路的制作方法

本发明属于开机浪涌电流技术领域，具体涉及一种应用于大功率AC/DC电源或高压输入的DC/DC电源中的宽温工作超低损耗的开机浪涌电流抑制电路。

背景技术：

目前的电输入AC/DC电源或高压输入的DC/DC电源系统中，由于输入端有高压大容量的电容，在电源开机瞬间由于电容两端电压的突变，电源输入端的大容量滤波储能电容的充电瞬间处于短路状态，会在电源系统的输入端造成浪涌电流，浪涌电流会达到正常工作电流的一百倍以上，造成电子系统的EMI、EMC干扰。目前在处理EMI、EMC的对策中，其中减低浪涌电流的方法就是在电容的前端串入热敏电阻RT1(如图1)解决该问题。由于热敏电阻的负温度特性，在常温状态下其阻抗较大，电流流过电阻的时候可以抑制电流的最大值，电流流过电阻的同时就会发热，其电阻值会迅速降低，以保证稳态工作时候的低损耗。主要有以下三点：第一、热敏电阻对电流的抑制效果不佳，其作用是电流通过热敏电阻后发热的物理特性，在冷态的时候热敏电阻的阻抗较大，在相同电压的条件下，通过电流的最大值是不变的，但热敏电阻发热之后，其阻抗值大幅度降低之后，对最大电流的抑制效果就会变差，或者不再发挥作用。尤其是在一些重要的用电系统之中，用常规的设计方案是不能满足系统的安规和EMI、EMC要求的。第二、热敏电阻在冷态的时候，阻抗值会增大到常温状态下阻抗值的十倍以上，在电源系统冷态启动瞬间，热敏电阻自身的损耗会达到正常功耗的十倍以上，会造成热敏电阻烧毁，或者电源系统在短时间内无法启动，经过我们实测，在-55℃条件下，电源的启动时间达到30秒以上，这样的启动时间延迟在电源系统中是无法容忍的。第三、热敏电阻串入电流回路中，只有在发热状态其阻抗会大幅度降低，但维持自身发热势必会增大电源系统自身的损耗，热敏电阻的温度太高也会大幅度的缩减自身的寿命，是影响电源系统可靠性的重大因素。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的缺点而提供一种宽温工作超低损耗的开机浪涌电流抑制电路，本发明解决了利用热敏电阻抑制浪涌电流的系统在低温条件下启动困难，在高温条件下对浪涌电流抑制功能差的问题。

为解决本发明的技术问题采用如下技术方案：

一种宽温工作超低损耗的开机浪涌电流抑制电路，包括浪涌电流抑制装置外部的四个管脚，1脚、2脚、3脚、4脚，其中1脚、2脚可以不分极性的接电源的输入端AC-L和AC-N线上，3脚、4脚直接串入AC/DC输入端电源或高压输入DC/DC电源系统的前端电容CD的回路中。

其中浪涌电流抑制装置包括二极管D1、二极管D2，AC/DC输入端电源或高压输入的DC/DC电源系统的输入电压从1脚、2脚输入通过二极管D1、二极管D2整流，整流后由电阻R1、R2构成的电阻降压网络进行降压，降压后稳压管DZ对电压幅度进行精确限幅，形成一个稳定的基准电压；电阻R3和C构成一个积分网络，控制开关T的开通电压的上升时间，通过电阻R3调节浪涌电流抑制器抑制过冲电流的时间间隔；电阻R4控制开关管 T的开通过程，通过R4调节开关管T的浪涌电流的最大值；二极管D3使开关管T迅速的关断，使浪涌电流抑制装置在频繁加电开、关机的工作条件下稳定可靠的发挥浪涌电流抑制的功能，最后通过3脚、4脚直接串入AC/DC输入端电源或高压输入的DC/DC电源系统的前端电容CD的回路中。

其中浪涌电流抑制装置的连接关系为：AC/DC输入端电源或高压输入的DC/DC电源系统的输入电压通过1脚、2脚连接二极管D1、二极管D2的正极，二极管D1、二极管D2的负极接在一起之后和电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端和电阻R2、电阻R3、稳压管DZ的负极、二极管D3的负极连接在一起，电阻R2的另一端、稳压管DZ的正极接在一起之后和4P接一起再接地，电阻R3的另一端和二极管D3的正极接在一起之后和电阻R4的一端及电容C的正极接在一起，电容C的负极接4P后接地，电阻R4的另一端接开关管T的G极，开关管T的D极接3P,开关管的S极接4P后接地。

所述开关管T为N沟道MOSFET管。

本发明的通过电流源延迟电路，精确控制内部的MOSFET开关管T开通时间，通过开关的电流线性增加。开关管T开通延迟时间可以自由设定，最大抑制电流也可以精确设定。这种浪涌电流抑制装置的优点主要有以下三点：第一，浪涌电流抑制功性能好；第二，在电源系统频繁启动的条件下，或在低温（-55℃）、高温（+85℃）条件下，对开机浪涌电流的抑制功能同常温状态的功能基本相同；第三，在正常工作状态下，内部的MOSFET开关管T被完全打开，由于MOSFET开关管T的R_DS（on）值很小，一般在几十毫欧的级别，在电路中的损耗是很低的。

本发明可以有效地抑制浪涌电流到正常工作电流的3-5倍，在低温（-55℃）或高温（+100℃）条件下对浪涌电流的抑制作用和常温条件下基本相同，在短时间内多次加电开机，对浪涌电流的抑制作用同样有效。启动之后自身损耗极低，如同一根导线。可以广泛应用于军用或高档工业电源之中。

附图说明

图1为现有技术的利用热敏电阻抑制浪涌电流电路原理图；

图2为本发明装置的使用原理框图；

图3为本发明装置的内部原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：

一种宽温工作超低损耗的开机浪涌电流抑制电路，包括浪涌电流抑制装置外部的四个管脚，1脚、2脚、3脚、4脚，其中1脚、2脚可以不分极性的接电源的输入端AC-L和AC-N线上，3脚、4脚直接串入AC/DC输入端电源或高压输入的DC/DC电源系统的前端电容CD的回路中，如图2所示。

浪涌电流抑制装置的连接关系为：AC/DC输入端电源或高压输入的DC/DC电源系统的输入电压通过1脚、2脚连接二极管D1、二极管D2的正极，二极管D1、二极管D2的负极接在一起之后和电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端和电阻R2、电阻R3、稳压管DZ的负极、二极管D3的负极连接在一起，电阻R2的另一端、稳压管DZ的正极接在一起之后和4P接一起再接地，电阻R3的另一端和二极管D3的正极接在一起之后和电阻R4的一端及电容C的正极接在一起，电容C的负极接4P后接地，电阻R4的另一端接开关管T的G极，开关管T的D极接3P, 开关管T的S极接4P后接地，开关管T为N沟道MOSFET管，如图3所示。

本发明工作时，AC/DC输入端电源或高压输入的DC/DC电源系统的输入电压从1脚、2脚输入通过二极管D1、二极管D2整流，整流后由电阻R1、R2构成的电阻降压网络进行降压，降压后稳压管DZ对电压幅度进行精确限幅，形成一个稳定的基准电压；电阻R3和C构成一个积分网络，控制开关T的开通电压的上升时间，通过电阻R3调节浪涌电流抑制器抑制过冲电流的时间间隔；电阻R4控制开关管 T的开通过程，通过R4调节开关管T的浪涌电流的最大值；二极管D3使开关管T迅速的关断，使浪涌电流抑制装置在频繁加电开、关机的工作条件下稳定可靠的发挥浪涌电流抑制的功能，最后通过3脚、4脚直接串入AC/DC输入端电源或高压输入的DC/DC电源系统的前端电容CD的回路中。

该发明装置是充分利用N沟道MOSFET开关管T的电气特性设计的，由于半导体器件开关管T的电气特性在-65℃-160℃的温度范围内都是很稳定的，可以适用于-55℃-100℃的宽温度范围的AC/DC电源或高压输入的DC/DC电源系统中；开关管T可以承受的瞬态功耗能够达到几百瓦，在电路中的可靠性很高；可以灵活调节浪涌电流抑制的时间和最大浪涌电流值，应用十分广泛；开关管T为电压型开关器件，线路损耗低，响应速度快，相对于利用热敏电阻来说，成本虽增加了一点，但是给电源系统带来的可靠性提升是不可估量的；彻底解决了利用热敏电阻抑制浪涌电流的系统在低温条件下启动困难，在高温条件下对浪涌电流抑制功能差的问题。