一种电源输出缓冲电路及其控制方法与流程

文档序号:25881642发布日期:2021-07-16 18:41阅读:101来源:国知局
一种电源输出缓冲电路及其控制方法与流程

1.本发明涉及电流缓冲技术,特别地,涉及一种电源输出缓冲电路及其控制方法。


背景技术:

2.在电源应用过程中,由于电源连接的负载特性为容性或感性。当电源瞬间输出或功率开关器件接通供电时,会对容性负载瞬间充电或感性负载瞬间启动,电源需要瞬间输出超过额定输出十倍或百倍的大电流。此种大的冲击电流容易对电源内部器件造成损坏,影响电源寿命;使电源输出端的功率开关器件严重超载,造成触点粘连;同时引起电源的输入波形畸变,造成电网污染。
3.因此现有解决方式为:在电源的输出端增加电流缓冲击电路,但是,此种电路的同样需要耐高压、高电流冲击的功率开关器件,导致电路的成本增加。


技术实现要素:

4.为了克服现有技术的不足,本发明提供一种电源输出缓冲电路及其控制方法,以解决在电源输出端增加缓冲电路时,需要耐高压、高电流冲击的功率开关器件,导致电路成本和体积增加的问题。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
6.一方面,
7.一种电源输出缓冲电路,包括供电回路和缓冲回路,所述供电回路包括电源、第一功率开关器件、负载以及第二功率开关器件;所述第一功率开关器件和第二功率开关器件分别位于所述负载与所述电源的正极和负极之间;
8.所述缓冲回路包括第一电阻、第三功率开关器件、第四功率开关器件和第二电阻以及控制电路,所述第一电阻、第三功率开关器件、第四功率开关器件和第二电阻与电源和负载组成第二供电回路;
9.当第一功率开关器件和第二功率开关器件将负载与电源正极和负极分别断开时,控制电路先控制第三功率开关器件闭合,经过预设时间延时后控制第四功率开关器件闭合,以使电源通过第二供电回路为所述负载供电。
10.进一步地,所述第二供电回路中:
11.所述第一电阻与第三功率开关器件的触点部位串联后与所述第一功率开关器件并联;
12.所述第二电阻与第四功率开关器件的触点部位串联后与所述第二功率开关器件并联。
13.进一步地,所述控制电路包括控制芯片、第一继电器、延时电路以及第二继电器;
14.所述控制芯片发送的控制信号直接发送至所述第一继电器;
15.所述控制芯片发送的控制信号经过延时电路后发送至所述第二继电器;
16.所述第一继电器与所述第三功率开关器件的控制部位连接,在接受到控制信号后
控制所述第三功率开关器件的触点部位断开或闭合;
17.所述第二继电器与所述第四功率开关器件的控制部位连接,在接受到控制信号后控制所述第四功率开关器件的触点部位断开或闭合。
18.进一步地,所述控制芯片连接第一继电器,第一继电器分别连接第三功率开关器件的控制部位和延时电路,所述延时电路连接第二继电器。
19.进一步地,所述第一继电器采用光电继电器。
20.进一步地,所述延时电路采用rc延时电路。
21.进一步地,所述第一功率开关器件、第二功率开关器件、第三功率开关器件和第四功率开关器件采用以下任意一种:
22.继电器;
23.晶闸管;
24.晶体管。
25.另一方面,
26.一种电源输出缓冲电路的控制方法,所述缓冲电路上述技术方案所述的电路,包括以下步骤:
27.控制第一功率开关器件切断负载和电源正极的连接并且控制第二功率开关器件切断负载和电源负极的连接;
28.控制缓冲回路的控制器发送控制信号使第三功率开关器件先于第四功率开关器件闭合,以使第二供电回路为所述负载供电。
29.进一步地,还包括:当所述第一功率开关器件和第二功率开关器件闭合后,控制第三功率开关器件和第四功率开关器件断开。
30.本申请采用以上技术方案,至少具备以下有益效果:
31.本申请技术方案提供了一种电源输出缓冲电路及其控制方法,首先,电源、第一功率开关器件、负载以及第二功率开关器件构成供电回路;电源、第一电阻、第三功率开关器件、第四功率开关器件和第二电阻以及负载构成第二供电回路。当第一功率开关器件和第二功率开关器件断开时,通过缓冲电路的控制电路使第三功率开关器件先闭合,然后延时后使第四功率开关器件闭合。最终第二供电回路导通,电源为负载供电。先使第三功率开关器件闭合时,第二供电回路处于断开状态,此时第三功率开关器件闭合不会产生冲击电流;而当第四功率开关器件闭合时,此时第三功率开关器件已经闭合,相当于导线,也不会对第三功率开关器件产生冲击。因此对第三功率开关器件的要求较低;同时由于第二供电电路中存在第一电阻和第二电阻,对第四功率开关器件产生的冲击也较小。因此可以大大降低缓冲电路的成本。
附图说明
32.为了更清楚地说明本申请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,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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他的附图。
33.图1是本发明实施例提供的一种电源输出缓冲电路结构框图;
34.图2是本发明实施例提供的一种电源输出缓冲电路的具体原理图;
35.图3是本发明实施例提供的一种电源输出缓冲电路的控制方法流程图。
具体实施方式
36.为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的描述说明。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本申请所保护的范围。
37.首先需要说明的是,将功率开关器件按功能分为触点部位和控制部位,控制部位通电后使触点部位连接或断开。具体可以参考继电器,控制部位相当于线圈以及弹簧部分,触点部位为静触点和动触点。
38.参照图1,本发明实施例提供一种电源输出缓冲电路,包括供电回路和缓冲回路,供电回路包括电源11、第一功率开关器件12、负载14以及第二功率开关器件13;第一功率开关器件12和第二功率开关器件13分别位于负载14与电源11的正极和负极之间;
39.缓冲回路包括第一电阻15、第三功率开关器件16、第四功率开关器件17和第二电阻18以及控制电路19,第一电阻15、第三功率开关器件16、第四功率开关器件17和第二电阻18与电源11和负载14组成第二供电回路;
40.当第一功率开关器件12和第二功率开关器件13将负载14与电源11正极和负极分别断开时,控制电路19先控制第三功率开关器件16闭合,经过预设时间延时后控制第四功率开关器件17闭合,以使电源11通过第二供电回路为负载14供电。
41.本发明实施例提供的一种电源输出缓冲电路,首先,电源、第一功率开关器件、负载以及第二功率开关器件构成供电回路;电源、第一电阻、第三功率开关器件、第四功率开关器件和第二电阻以及负载构成第二供电回路。当第一功率开关器件和第二功率开关器件断开时,通过缓冲电路的控制电路使第三功率开关器件先闭合,然后延时后使第四功率开关器件闭合。最终第二供电回路导通,电源为负载供电。先使第三功率开关器件闭合时,第二供电回路处于断开状态,此时第三功率开关器件闭合不会产生冲击电流;而当第四功率开关器件闭合时,此时第三功率开关器件已经闭合,相当于导线,也不会对第三功率开关器件产生冲击。因此对第三功率开关器件的要求较低;同时由于第二供电电路中存在第一电阻和第二电阻,对第四功率开关器件产生的冲击也较小。因此可以大大降低缓冲电路的成本。
42.作为对上述实施例的进一步说明,本发明实施例提供一种实现方式。如图2所示。
43.第一电阻r1与第三功率开关器件g的触点部位串联后与第一功率开关器件a并联;
44.第二电阻r2与第四功率开关器件c的触点部位串联后与第二功率开关器件b并联。
45.其中,第一功率开关器件a、第二功率开关器件b、第三功率开关器件g以及第四功率开关器件c均采用继电器。
46.控制电路包括控制芯片x1、第一继电器n1、延时电路以及第二继电器n2;
47.控制芯片x1发送的控制信号直接发送至第一继电器n1;
48.控制芯片x1发送的控制信号经过延时电路后发送至第二继电器n2;
49.第一继电器n1与第三功率开关器件g的控制部位连接,在接受到控制信号后控制
第三功率开关器件g的触点部位断开或闭合;
50.第二继电器n2与第四功率开关器件c的控制部位连接,在接受到控制信号后控制第四功率开关器件c的触点部位断开或闭合。
51.具体地,控制芯片x1连接第一继电器n1,第一继电器n1分别连接第三功率开关器件g的控制部位和延时电路,延时电路连接第二继电器n2。
52.其中,第一继电器n1采用光电继电器。光电继电器工作驱动电流小(2ma),并且输出可以直接驱动机械继电器,同时可以使控制芯片x1与被控制电路隔离。延时电路采用rc延时电路。具体地,包括第三电阻r3和电容c2,电路结构简单,成本较低。
53.作为本发明实施例一种可选的实现方式,第一功率开关器件a、第二功率开关器件b、第三功率开关器件g和第四功率开关器件c可采用的形式包括但不限于:继电器、晶闸管和晶体管。
54.工作原理如下:第一功率开关器件a和第二功率开关器件b连接在电源的输出正负两端,控制电源是否给负载供电。在第一功率开关器件a和第二功率开关器件b的触点两端连接电流第一电阻r1和第二电阻r2。当第一功率开关器件a和第二功率开关器件b闭合前,首先使第一电阻r1和第二电阻r2接入供电回路,对负载进行提前供电。然后使第一功率开关器件a和第二功率开关器件b闭合,由于负载已供电,不会产生较大的电流冲击,此时减小了对第一功率开关器件a和第二功率开关器件b的电流冲击。
55.当控制芯片x1发送控制信号时,驱动第一继电器n1导通,第三功率开关器件g随之导通。此时第三功率开关器件g闭合,将第一电阻r1接入供电回路,但是由于控制信号要通过延时电路的延时,此时第四功率开关器件c并未闭合,因此负载与电源负极并不连接,即第二供电回路为断开状态,第一电阻r1处并没有电流通过,所以第三功率开关器件g闭合时不会产生冲击。第三功率开关器件g导通后,经过延时电路延时,将第二继电器n2导通,第二继电器n2导通后第四功率开关器件c闭合,电源通过第二供电回路为负载供电,由于第四功率开关器件c闭合瞬间,第二供电回路第一电阻r1和第二电阻r2使第四功率开关器件c承受的冲击减少,且此时第三功率开关器件g已经闭合,相当于导线,不会承受冲击。
56.当第一功率开关器件a和第二功率开关器件b闭合时,将第二供电回路断路,但此时由于负载中已被供电,因此不会对第一功率开关和第二功率开关产生较大冲击。而传统缓冲电路中第三功率开关器件g和第四功率开关器件c都需要耐高压和高电流。在本发明实施例中只需要第四功率开关器件c耐高压和高电流即可,对第三功率开关器件g的耐高压和高电流性能要求不高,而且由于第一电阻r1和第二电阻r2的存在,对第四功率开关器件c的耐高压和高电流性能要求也可以降低。
57.一个实施例中,本发明实施例提供一种电源输出缓冲电路的控制方法,缓冲电路上述发明实施例提供的电路,如图3所示,包括以下步骤:
58.控制第一功率开关器件切断负载和电源正极的连接并且控制第二功率开关器件切断负载和电源负极的连接;
59.控制缓冲回路的控制器发送控制信号使第三功率开关器件先于第四功率开关器件闭合,以使第二供电回路为负载供电。
60.作为本发明实施例一种可选的实现方式,当第一功率开关器件和第二功率开关器件闭合后,控制第三功率开关器件和第四功率开关器件断开。以便下次使用时,能够再次控
制第三功率开关器件和第四功率开关器件闭合。
61.本发明实施例提供的电源输出缓冲电路的控制方法,在电源未给负载供电时,先控制第三功率开关器件闭合,延时后控制第四功率开关器件闭合,使电源预先为负载供电。而经过延时后第三功率开关器件相当于导线,不会产生冲击,而第四功率开关器件由于有电阻的存在可降低冲击;这样在第一功率开关器件和第二功率开关器件闭合时,负载已被供电,对第一功率开关器件和第二功率开关器件产生的冲击较小。采用本控制方法,可以使缓冲电路只采用一个耐高压和高电流性能较好的功率开关器件,大大降低了成本。
62.可以理解的是,上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考,在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
63.需要说明的是,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是指至少两个。
64.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
65.应当理解,本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(pga),现场可编程门阵列(fpga)等。
66.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
67.此外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
68.上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
69.在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
70.尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。
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