一种直流母线电压的软启动电路的制作方法

本发明涉及不间断电源技术领域，尤其涉及一种直流母线电压的软启动电路。

背景技术：

现有不间断电源系统中，直流母线电容在在线式ups(不间断电源)上是不可或缺的一部分，也称之为直流母线电压。直流母线电容需要储能功能，在ups转换时，至少提供1/4个输出频率周期以上的能量，因此容值一般都比较大，且与ups的输出功率成正比。如果直接将直流输入母线电容，当电容为空的时候，相当于短路，此时会产生一个非常大的电流，从而损坏保险丝或跳脱输入保护开关。为了避免此种情况，ups的直流母线电容一般需求一个软启动电路。

ups的输入复杂多样，有交流，也有电池直流，交流有l+n，也有三相火线。电池有+/-两极的单电池电压，也有带中线的，+/n/-的双极电池。对于中大功率的ups，目前是用一个电阻加继电器的方式对直流母线电容预充电，如图1以及如图2所示。

传统这些方式线路比较简单，元件数少。但有明显的缺点：

1、线路不隔离，需要与母线电容有直接回路。

2、母线电压值受限制，只能小于输入的电压峰值；比如输入是310vpk，vbus为360vdc。

3、功率损耗大。

4、初始电流大，电流是先大后小，接触器有粘死的隐患。

技术实现要素：

针对以上的不足，本发明提供了一种直流母线电压的软启动电路，以使得电路中无论输入何种形式的电压均可将输入电压转换为母线电容的启动电压。

为了解决上述问题，本发明提供一种直流母线电压的软启动电路，包括变压器、驱动模块以及驱动控制模块；所述变压器的输入端与所述驱动模块的输出端连接，所述变压器的输出端用于与直流母线电容连接；所述变压器用于给所述直流母线电容充电，以启动直流母线电压；所述驱动模块的控制端与所述驱动控制模块的输出端连接；所述驱动控制模块输出控制信号，以根据所述控制信号驱动所述驱动模块；所述驱动模块的输入端用于与输入电压源连接；所述驱动模块用于根据所述输入电压源输入的电压驱动所述变压器，以通过所述变压器启动所述直流母线电压。

优选地，所述驱动模块包括第一半导体开关元件和第二mos管；所述第一半导体开关元件的控制端与所述驱动控制模块的输出端连接，所述第一半导体开关元件的输入端与所述输入电压源的一端连接，所述第一半导体开关元件的输出端与所述变压器的第一输入端子连接；所述第二半导体开关元件的控制端与所述驱动控制模块的输出端连接，所述第二半导体开关元件的输入端与所述变压器的第二输入端子连接，所述第二半导体开关元件的输出端与所述输入电压源的另一端连接。

优选地，所述驱动控制模块包括pwm控制器；所述pwm控制器的输出端分别与所述第一半导体开关元件的控制端、所述第二半导体开关元件的控制端连接；所述pwm控制器输出脉宽调制的控制信号，以控制所述第一半导体开关元件以及所述第二半导体开关元件的导通比。

优选地，还包括电流采样模块；所述电流采样模块的输入端与所述第二半导体开关元件的输出端连接，所述电流采样模块的输出端与所述输入电压源的另一端连接；所述电流采样模块用于采集所述变压器的输入电流；所述电流采样模块还与所述驱动控制模块连接，将采集到的变压器的输入电流输出给所述驱动控制模块，以由所述驱动控制模块根据所述采集到的变压器的输入电流输出所述控制信号。

优选地，所述电流采样模块包括电流采样电阻；所述电流采样电阻的一端与所述第二半导体开关元件的输出端连接，所述电流采样电阻的另一端与所述输入电压源的另一端连接；所述驱动控制模块读取所述电流采样电阻的电压，根据所述电流采样电阻的电压输出所述控制信号。

优选地，所述驱动控制模块用于读取到所述电流采样电阻的电压为预设电压值时，输出用于关闭所述第一半导体开关元件和所述第二半导体开关元件的控制信号。

优选地，所述输入电压源为直流电压源或交流电压源。

优选地，所述输入电压源为交流电压源；所述软启动电路还包括整流模块；所述整流模块的输入端与所述交流电压源的输出端连接，所述整流模块的输出端与所述驱动模块的输入端连接；所述整流模块用于对所述交流电压源输出的交流电进行整流处理。

优选地，所述整流模块为用于对所述交流电压源输出的交流电进行全波整流的全波整流模块，或为用于对所述交流电压源输出的交流电进行半波整流的半波整流模块。

本发明的有益效果：

上述直流母线电压的软启动电路，输入电压源通过驱动模块连接变压器，变压器的输出端连接直流母线电容。驱动控制模块用于启动驱动模块。当驱动控制模块启动驱动模块时，驱动模块根据驱动控制模块输出的控制信号，控制输入电压源输入到变压器的电压信号，变压器接收到电压信号后给直流母线电容充电。因此，直流母线电容与输入电压源隔离，无论输入何种形式的电压均可将输入电压转换为母线电容的启动电压。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。

图1是本发明一实施例中的电阻加继电器的方式对直流母线电容预充电的结构图组成示意图；

图2是本发明另一实施例中的电阻加继电器的方式对直流母线电容预充电的结构图组成示意图；

图3是本发明一实施例中的直流母线电压的软启动电路的结构框图；

图4是本发明一具体实施例中的直流母线电压的软启动电路的电路结构图；

图5是本发明一具体实施例中的直流母线电压的软启动电路的实现方案示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参详图3，图3是本发明实施例中的直流母线电压的软启动电路的结构图组成示意图。

如图3所示，该直流母线电压的软启动电路20包括变压器250、驱动模块230以及驱动控制模块210。

变压器250的输入端与驱动模块230的输出端连接，变压器250的输出端用于与直流母线电容30连接。变压器250用于给直流母线电容30充电，以启动直流母线电压。在一实施方式中，变压器250的功率大于或等于10w，且小于或等于20w。变压器250可以是正激式也可以是反激式接入电路。

驱动模块230的控制端与驱动控制模块210的输出端连接，驱动控制模块210输出控制信号，以根据控制信号驱动所述驱动模块230。驱动模块230的输入端用于与输入电压源10连接。输入电压源10为直流电压源或交流电压源。驱动模块230用于根据输入电压源10输入的电压驱动变压器250，以通过变压器250启动直流母线电压。

在一实施例中，驱动模块230包括第一半导体开关元件和第二半导体开关元件。第一半导体开关元件的控制端与驱动控制模块210的输出端连接，第一半导体开关元件的输入端与输入电压源10的一端连接，第一半导体开关元件的输出端与变压器250的第一输入端子连接.所述。第二半导体开关元件的控制端与驱动控制模块210的输出端连接，第二半导体开关元件的输入端与变压器250的第二输入端子连接，第二半导体开关元件的输出端与输入电压源10的另一端连接。具体地，第一半导体开关元件可以为mos管，或其他半导体开关管。第二半导体开关元件可以为mos管，或其他半导体开关管。

其中，驱动控制模块210包括pwm(脉宽调制)控制器。pwm控制器的输出端分别与第一半导体开关元件的控制端、第二半导体开关元件的控制端连接；pwm控制器输出脉宽调制的控制信号，以控制第一半导体开关元件以及第二半导体开关元件的导通比。具体地，pwm控制器可以为uc3845芯片或者其他pwm控制芯片。在一具体实施方式中，pwm控制器为uc3845芯片。第一半导体开关元件为第一mos管，第二半导体开关元件为第二mos管。uc3845芯片的输出端分别与第一mos管的控制端、第二mos管的控制端连接。uc3845芯片输出脉宽调制的控制信号，以控制第一mos管以及第二mos管的导通比。

在该实施例的一个实施方式中，软启动电路还包括电流采样模块(图未示)。电流采样模块的输入端与第二mos管的输出端连接，电流采样模块的输出端与输入电压源10的另一端连接。电流采样模块用于采集变压器250的输入电流。其中，电流采样模块还与驱动控制模块210连接，将采集到的变压器250的输入电流输出给驱动控制模块210，以由驱动控制模块210根据采集到的变压器250的输入电流输出控制信号。具体地，电流采样模块包括电流采样电阻。电流采样电阻的一端与第二mos管的输出端连接，电流采样电阻的另一端与输入电压源10的另一端连接。驱动控制模块210读取电流采样电阻的电压，根据电流采样电阻的电压输出控制信号。其中，驱动控制模块210用于读取到电流采样电阻的电压为预设电压值时，输出用于关闭第一mos管和第二mos管的控制信号，以控制输入到直流母线电容30的电压值。

在一实施例中，当输入电压源10为交流电压源时，软启动电路还包括整流模块(图未示)。整流模块的输入端与交流电压源的输出端连接，整流模块的输出端与驱动模块230的输入端连接。整流模块用于对交流电压源输出的交流电进行整流处理。具体地，整流模块为用于对交流电压源输出的交流电进行全波整流的全波整流模块，或为用于对交流电压源输出的交流电进行半波整流的半波整流模块。

以下提供一具体实施方式，以详细说明上述任一实施例所述的软启动电路，具体参见图4所示：

图4为本发明所述的软启动电路的电路结构图：本发明设计一个以全隔离的变压器为核心的变换电路。如图4所示，变压器tx2设计功率可以很小，10～20w即可。其变比可以根据实际需要调整。进一步地，外围再做一个驱动电路，用mos管做开关元件，如图开关管q1和开关管q2所示。考虑输入电压的输入值大小，可采用单管或双管串联的形式。控制部分用uc3845芯片。uc3845芯片发pwm波形信号，以控制开关管q1和开关管q2启动。本发明设置电流反馈，实现峰值电流控制，限制功率输出。母线电压上升到设定值，软启动使能信号关闭，整个线路停止工作。

以下对上述软启动电路的电路结构图的工作方式进行解释说明：

1、输入电源从输入端进入，若输入电源为交流电，开关管q1的前面加二管整流半波或全波模块。

2、uc3845芯片先按最大的占空比(如50％)发出pwm波形信号，驱动两个mos管，开关管q1和开关管q2的启动。

3、当开关管q1和开关管q2导通时，变压器tx2储能。开关管q1和开关管q2截止时，变压器tx2释放储能，给直流母线电容充电。

4、电阻r6为电流采样电阻，当电阻r6两端的电压为1v时，uc3845芯片启动限流而关闭pwm波形信号，因此采用峰值电流控制，直流母线电容充电的过程功率会是恒定的方式。

整体方案示意图参见图5所示。因此，无论输入什么性质电压，交流或直流，无论输入电压的电压值的高或低，无论是什么参考电压，均不和母线电容共参考点的，不是同一个系统，都可以采用本发明所述的软启动电路实现。可把软启动电路看成一个黑盒子，不管什么电压，都可能转化成需要直流母线电容的启动电压。

以上对本发明实施例所提供的一种直流母线电压的软启动电路进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。