开关式启动电路及其控制方法与流程

1.本技术涉及电子技术领域，尤其涉及一种开关式启动电路及其控制方法。


背景技术：

2.为抑制干扰信号，一般电路中会使用滤波电容。对于大容量滤波电容，在上电的一瞬间，电容处于短路状态，理论上其电流接近无限大，会对供电电源以及用电电路造成较大的冲击，影响电路的稳定性，甚至导致用电器的线路和器件的损坏。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术提供一种开关式启动电路及其控制方法，用以改善上电初期浪涌电流过大，影响电路稳定性的问题。
4.而本技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
5.第一方面，本技术提供了一种开关式启动电路，所述开关式启动电路包括：
6.供电端，所述供电端用于提供直流电；
7.第一开关单元，所述第一开关单元的第一通路端连接所述供电端，所述第一开关单元的第二通路端被配置为连接电容性负载；
8.第二开关单元，所述第二开关单元的第一通路端连接所述第一开关单元的第一通路端，所述第二开关单元的第二通路端连接所述第一开关单元的第二通路端；
9.控制单元，所述控制单元连接所述第一开关单元的控制端和所述第二开关单元的控制端，所述控制单元被配置为获取所述供电端提供的直流电的第一电压、以及所述电容性负载两端的第二电压，并在所述第一电压与所述第二电压的压差值大于预设电压值时，控制所述第二开关单元断开，并控制所述第一开关单元周期性地导通和断开，或在所述第一电压与所述第二电压的差值小于所述预设电压值时，控制所述第一开关单元断开，并控制所述第二开关单元导通。
10.在本技术部分实施例中，
11.所述第一开关单元包括第一mos管；
12.所述第二开关单元包括：
13.继电器，所述继电器的第一通路端连接所述第一mos管的第一通路端，所述继电器的第二通路端连接所述第一mos管的第二通路端，所述继电器的第一控制端被配置为输入直流电；
14.第二mos管，所述第二mos管的第一通路端连接所述继电器的第二控制端，所述第二mos管的第二端接地，所述第二mos管的控制端连接所述控制单元。
15.在本技术部分实施例中，
16.所述第一mos管为n型mos管，所述第二mos管为p型mos管。
17.在本技术部分实施例中，
18.所述控制单元包括：
19.第一电压采样模块，所述第一电压采样模块连接所述供电端，用于采样所述供电端的第一电压；
20.第二电压采样模块，所述第二电压采样模块连接所述电容性负载的两端，用于采样所述电容性负载的两端的第二电压。
21.在本技术部分实施例中，
22.所述第一电压采样模块包括：
23.第一电阻，所述第一电阻的第一端连接所述供电端；
24.第二电阻，所述第二电阻的第一端连接所述第一电阻的第二端，所述第二电阻的第二端接地；
25.第三电阻，所述第三电阻的第一端连接所述第一电阻的第二端，所述第三电阻的第二端连接所述控制单元。
26.在本技术部分实施例中，
27.所述第二电压采样模块包括：
28.第四电阻，所述第四电阻的第一端连接所述电容性负载的第一端；
29.第五电阻，所述第五电阻的第一端连接所述第四电阻的第二端，所述第五电阻的第二端连接所述电容性负载的第二端；
30.第六电阻，所述第六电阻的第一端连接所述第四电阻的第二端，所述第六电阻的第二端连接所述控制单元。
31.在本技术部分实施例中，
32.所述开关式启动电路还包括：
33.整流单元，所述整流单元的输入端被配置为输入交流电，所述整流单元的输出端作为所述供电端以输出直流电。
34.在本技术部分实施例中，
35.所述开关式启动电路还包括：
36.电感，所述电感的第一端连接所述第一开关单元的第二通路端，所述电感的第二端连接所述电容性负载的第一端；
37.二极管，所述二极管的输入端连接所述电容性负载的第二端，所述二极管的输出端连接所述电感的第一端。
38.第二方面，本技术一种开关式启动电路的控制方法，所述开关式启动电路包括供电端，所述供电端用于提供直流电；第一开关单元，所述第一开关单元的第一通路端连接所述供电端，所述第一开关单元的第二通路端被配置为连接电容性负载；第二开关单元，所述第二开关单元的第一通路端连接所述第一开关单元的第一通路端，所述第二开关单元的第二通路端连接所述第一开关单元的第二通路端；控制单元，所述控制单元连接所述第一开关单元的控制端和所述第二开关单元的控制端，所述控制单元被配置为获取所述供电端提供的直流电的第一电压、以及所述电容性负载两端的第二电压，并在所述第一电压与所述第二电压的差值大于预设电压值时，控制所述第二开关单元断开，并控制所述第一开关单元周期性地导通和断开，或在所述第一电压与所述第二电压的差值小于所述预设电压值时，控制所述第一开关单元断开，并控制所述第二开关单元导通，所述开关式启动电路的控制方法包括如下步骤：
39.供电端上电；
40.控制单元获取所述供电端提供的直流电的第一电压、以及电容性负载两端的第二电压，并计算第一电压与第二电压之间的压差；
41.根据压差与预设电压值比较的结果，控制第二开关单元断开，第一开关单元周期性地导通和断开，或者，控制第一开关单元断开，第二开关单元导通。
42.在本技术部分实施例中，所述根据压差与预设电压值比较的结果，控制第二开关单元断开，第一开关单元周期性地导通和断开，或者，控制第一开关单元断开，第二开关单元导通包括：
43.若压差大于或者等于预设电压值，控制单元控制第二开关单元断开，第一开关单元周期性地导通和断开；
44.若压差小于预设电压值，控制单元控制第一开关单元断开，第二开关单元导通。
45.综上，由于采用了上述技术方案，本技术至少包括如下有益效果：
46.本技术所提供的开关式启动电路及其控制方法，通过利用第一开关单元与电容性负载连接，第二开关单元与第一开关单元的第二通路端连接，使得第一开关单元和第二开关单元均能单独与电容性负载连通，实现改变电路中电流流动路径。通过利用控制单元获取供电端提供的第一电压以及电容性负载两端的第二电压，并根据第一电压和第二电压之间的压差值，与预设电压值之间的大小关系，控制第一开关单元和第二开关单元做出相应的导通和断开的动作，以降低在上电初期电路中的浪涌电流过大，对电路以及用电器等造成冲击，以及避免长期使用第一开关单元，使其处于长期频繁导通和断开的工作状态中，有效降低第一开关单元的瞬时功耗，提高电路的稳定可靠性，也有利于延长第一开关单元的使用寿命。
附图说明
47.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本技术的一些实施例，而非对本技术的限制，其中：
48.图1为本技术实施例中所提供的开关式启动电路的结构示意图；
49.图2为本技术实施例中所提供的开关式启动电路的控制方法的流程示意图；
50.图3为本技术实施例中所提供的开关式启动电路的控制方法的另一流程示意图。
51.附图标记说明：
52.1、供电端；2、第一开关单元；3、第二开关单元；31、继电器；32、第二mos管；4、控制单元；41、第一电压采样模块；411、第一电阻；412、第二电阻；413、第三电阻；42、第二电压采样模块；421、第四电阻；422、第五电阻；423、第六电阻；5、电容性负载；6、整流单元；7、电感；8、二极管。
具体实施方式
53.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下获得的所有其他实施
例，都属于本技术所保护的范围。
54.在本技术的描述中，需要理解的是，词语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本技术的描述中，“多个”的含义为两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
55.在本技术中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为示例性”的任何实施例不一定被解释为比其他实施例更优选或更具优势。为使本领域任何技术人员能够实现和使用本技术，给出了以下描述。在以下描述，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本技术。在其他实例中，不会对已知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本技术的描述变得晦涩。因此，本技术并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本技术所公开的原理的最广范围相一致。
56.在电路中，一般会加入电容电感，以形成滤波组件，起到滤波作用，改善电路中信号干扰的问题。但也正是由于电路中加入了电容，由于电容在电路上电的瞬间，其相当于是短路，经过的电流理论上为无限大，会产生较大的浪涌电流，尤其是大功率器件，对电路和一些元器件造成电流冲击，产生电火花，导致电路不稳定，甚至插电板等器件损坏。为解决浪涌电流过大的问题，目前一般是采用串联负温度系数的热敏限流电阻器，在系统刚上电时，由于热敏限流电阻器此时处于常温，电阻较高，可以有效地限制电流。但对于该种方式，热敏限流电阻器易受到环境温度的影响，在低温情况下，其阻值很大，有可能导致电路整体无法启动，并且该种方式还具有成本高、占用空间大的缺点。
57.为解决上述问题，请参见图1，本技术提供了一种开关式启动电路，该开关式启动电路包括：
58.供电端1，所述供电端1用于提供直流电；
59.第一开关单元2，所述第一开关单元2的第一通路端连接所述供电端1，所述第一开关单元2的第二通路端被配置为连接电容性负载5；
60.第二开关单元3，所述第二开关单元3的第一通路端连接所述第一开关单元2的第一通路端，所述第二开关单元3的第二通路端连接所述第一开关单元2的第二通路端；
61.控制单元4，所述控制单元4连接所述第一开关单元2的控制端和所述第二开关单元3的控制端，所述控制单元4被配置为获取所述供电端1提供的直流电的第一电压、以及所述电容性负载5两端的第二电压，并在所述第一电压与所述第二电压的差值大于预设电压值时，控制所述第二开关单元3断开，并控制所述第一开关单元2周期性地导通和断开，或在所述第一电压与所述第二电压的差值小于所述预设电压值时，控制所述第一开关单元2断开，并控制所述第二开关单元3导通。
62.本技术提供的技术方案主要是通过利用第一开关单元2间歇性地将供电端11与滤波单元3导通，使滤波单元3得到缓慢充电，较大程度上避免了上电瞬间，过大电流直接冲击电路，降低电火花产生的几率。具体而言，主要是利用第一开关单元2两端分别与供电端1和电容性负载5连接，使其起到导通电容性负载5和供电端1的作用，再依靠控制单元4，对第一开关单元2实现间歇性的导通和断开，以使电流能够缓慢流至电容性负载5，对其缓慢充电，有效避免电流过大，直接冲击电路，产生电火花。除此以外，还通过利用控制单元4控制第二
开关单元3的导通和断开，使第一开关单元2和第二开关单元3不会同时导通和不会同时断开，延长两个开关单元的使用寿命。并且，利用控制单元4获取供电端1提供的直流电的第一电压以及电容性负载5两端的第二电压，并得到第一电压和第二电压之间的压差，依据压差和预设电压值，给予控制单元4控制第一开关单元2和第二开关单元3动作的依据，使第一开关单元2和第二开关单元3能够准确地执行正确的动作，较为精准地起到减小浪涌电流的效果，同时，也不会浪费过多电路稳定接通所需要的时间。
63.进一步地，本技术提供的技术方案还通过利用第二开关单元3的第一通路端连接所述第一开关单元2的第一通路端，所述第二开关单元3的第二通路端连接所述第一开关单元2的第二通路端，使第一开关单元2不会成为唯一起到导通和断开的开关件。在上电阶段度过，电容性负载5充电结束后，便可以利用控制单元4控制第一开关单元2断开，第一开关单元2中不再有电流经过；同时控制第二开关单元3导通，使电流通过第二开关单元3流向后续电路。
64.在一些实施例中，第一开关单元2包括第一mos管，第二开关单元3包括继电器31以及第二mos管32。其中，继电器31的第一通路端连接第一mos管的第一通路端，继电器31的第二通路端连接第一mos管的第二通路端，使继电器31与第一mos管呈并联连接，能够起到彼此单独连通电路的作用。继电器31还具有第一控制端，其第一控制端被配置为输入直流电，本实施例中，给继电器31单独配置的直流电源为12v，从第一控制端输入继电器31。需要说明的是，对于直流电源为12v并非是对电源的限定，可根据实际情况进行选择，比如根据继电器31的型号进行选择。对于第二mos管32，其具有第一通路端、第二端以及控制端。第二mos管32的第一通路端连接继电器31的第二控制端，第二mos管32的第二端接地，第二mos管32的控制端连接控制单元4。这里利用第二mos管32的第一通路端与继电器31的第二控制端连接，使继电器31能够通过第二mos管32的导通或者断开，来实现直流电源与继电器31的导通或者断开，从而实现继电器31执行导通和断开的相应动作。第二mos管32的控制端与控制单元4连接，使控制单元4能够发出控制信号，对第二mos管32的导通和断开动作进行控制，实现自动化。除此以外，控制单元4还可以根据当前电路中电流电压的稳定程度，来选择性地输出控制信号至第二mos管32，使其按照对应的信号进行通断动作，从而使继电器31也按照当前第二mos管32的通断频率进行同步动作，能够及时关断电路或者连通电路，应对电路中出现的一些紧急情况。但一般情况下，不允许如此控制，因为mos管通常用于有频率的通断动作，但继电器31一般通断动作较为稳定，通常不让继电器31在短时间内连续改变通断的动作。
65.进一步地，第一mos管为n型mos管，第二mos管32为p型mos管。还需要说明的是，对于控制单元4控制mos管，主要是通过发出脉冲信号，改变占空比，使mos管根据当前的占空比进行动作。通过利用继电器31代替第一mos管导通电流，降低第一mos管的瞬时功耗，以及降低第一mos管的发热，有利于延长第一mos管的使用寿命。
66.在一些实施例中，控制单元4包括第一电压采样模块41和第二电压采样模块42。第一电压采样模块41连接供电端1，用于采样供电端1的第一电压。第二电压采样模块42连接电容性负载5的两端，用于采样电容性负载5的两端的第二电压。通过利用第一电压采样模块41对供电端1处的第一电压检测，第二电压采样模块42对电容性负载5两端的第二电压检测，可得到同一时刻，如上电时刻的第一电压和第二电压，并通过计算，得到第一电压与第
二电压之间的电压差。控制单元4还包括第一控制模块以及第二控制模块，而第一电压采样模块41和第二电压采样模块42均与第一控制模块和第二控制模块连接，可将其采样到的电压数值传输至第一控制模块和第二控制模块，以使第一控制模块和第二控制模块控制相应元器件动作。
67.进一步地，第一电压采样模块41包括：第一电阻411、第二电阻412以及第三电阻413。其中，第一电阻411的第一端连接供电端1；第二电阻412的第一端连接第一电阻411的第二端，第二电阻412的第二端接地；第三电阻413的第一端连接第一电阻411的第二端，第三电阻413的第二端连接所述控制单元4。通过设置第一电阻411、第二电阻412以及第三电阻413，能够起到分压的作用，利于第一电压采样模块41采集供电端1处的第一电压。
68.同理，第二电压采样模块42包括：第四电阻421、第五电阻422以及第六电阻423。其中，第四电阻421的第一端连接电容性负载5的第一端；第五电阻422的第一端连接第四电阻421的第二端，第五电阻422的第二端连接电容性负载5的第二端；第六电阻423的第一端连接第四电阻421的第二端，第六电阻423的第二端连接控制单元4。通过设置第四电阻421、第五电阻422以及第六电阻423，起到分压的作用，利于第二电压采样模块42采集电容性负载5两端的第二电压。
69.需要说明的是，对于第一电阻411、第二电阻412、第三电阻413、第四电阻421、第五电阻422以及第六电阻423的数量，均不做限定，其可以为两个或者两个以上，在本实施例中，第一电阻411、第二电阻412、第三电阻413、第四电阻421、第五电阻422以及第六电阻423的数量均各为一个。
70.在一些实施例中，开关式启动电路还包括电感7和二极管8。8其中，电感7的第一端连接第一开关单元2的第二通路端，电感7的第二端连接电容性负载5的第一端；二极管8的输入端连接电容性负载5的第二端，二极管8的输出端连接电感7的第一端，以此形成一个串联回路。这里的电感7与电容性负载5组成滤波组件，主要用于滤去整流第二电压中的纹波，使波形变得更加平滑。
71.进一步地，二极管8与滤波组件串联形成回路。因为电感7的存在，在电路刚上电时，电流不会发生突变，使得dc端的电压也不会激增，有利于保护电路。在电路断电时，又由于电感7具有电流存储的特性，即电路即使断开后，电感7中仍会有电流继续流出，为避免电流在电路中流动，造成电路关断延迟，将二极管8与电感7以及电容串联，使电路断开后，电感7中存储的电路经二极管8导通，流向电容，形成一个用于吸收电流的回路，以此将电感7中多余的电流消耗掉。并且，因为第二开关单元3此时处于断开状态，即从供电端1至第一开关单元2和第二开关单元3的电路均是处于断开状态，即使电感7中多余的电流流出也不会导致外部器件的通电，不会出现外部器件的延迟关闭。并且，利用电容、电感7以及二极管8形成一个单独的回路，以此将多余的电流消耗掉，在一定程度上起到保护电路的作用。
72.通常来说，由于电感7的存在，会使得上电一瞬间，电路中的电流不会发生突变，致使电容性负载5两端的第二电压相较于第一电压而言，会具有较大的电压差，电压差是导致电流产生的原因。因此，在一些实施例中，通过预设电压值，该预设电压值为上电时，电路中可能产生电弧的最小值。通过第一电压采样模块41和第二电压采样模块42分别测得第一电压和第二电压，并计算出第一电压与第二电压之间的电压差值大于该预设电压值，则继续控制第一控制模块向第一开关单元2输出控制信号，间歇性地改变第一开关单元2的通断，
对电容性负载5进行缓慢充电，降低压差值，直至该压差值小于预设电压值。
73.在一些实施例中，开关式启动电路还包括整流电路。该整流电路与供电端1的输出端电性连接，该整流电路的输入端被配置为输入交流电，整流单元6的输出端作为供电端1以输出直流电，主要用于将供电端1输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电。
74.请一并参见图1和图2，本技术还提供了一种开关式启动电路的控制方法，该开关式启动电路包括供电端1，供电端1用于提供直流电；第一开关单元2，第一开关单元2的第一通路端连接供电端1，第一开关单元2的第二通路端被配置为连接电容性负载5；第二开关单元3，第二开关单元3的第一通路端连接第一开关单元2的第一通路端，第二开关单元3的第二通路端连接第一开关单元2的第二通路端；控制单元4，控制单元4连接第一开关单元2的控制端和第二开关单元3的控制端，控制单元4被配置为获取供电端1提供的直流电的第一电压、以及电容性负载5两端的第二电压，并在第一电压与第二电压的差值大于预设电压值时，控制第二开关单元3断开，并控制第一开关单元2周期性地导通和断开，或在第一电压与第二电压的差值小于预设电压值时，控制第一开关单元2断开，并控制第二开关单元3导通。基于上述启动电路，该控制方法至少包括如下步骤：
75.s1、供电端1上电；
76.s2、控制单元4获取供电端1提供的直流电的第一电压、以及电容性负载5两端的第二电压，并计算第一电压与第二电压之间的压差；
77.s3、根据压差与预设电压值比较的结果，控制第二开关单元3断开，第一开关单元2周期性地导通和断开，或者，控制第一开关单元2断开，第二开关单元3导通。
78.首先给供电端1上电，并将第二开关单元3断开，避免电路通过第二开关单元3导通，第一电压和第二电压在上电瞬间压差过大产生浪涌电流，对电路造成冲击；之后，利用控制单元4对第一开关单元2发出控制信号，该控制信号为高频率、低占空比的脉冲信号，使第一开关单元2不断地进行导通和断开的动作，电路中的电流间歇缓慢地流至电容性负载5中，对其进行充电；等待电容性负载5充电结束后，控制单元4停止发出控制信号，断开第一开关单元2，并控制第二开关单元3接通，使之前由第一开关单元2导通的电路更改为由第二开关单元3接通，电路保持稳定运行，并降低第一开关单元2的功耗以及发热量。
79.进一步地，请一并参见图1和图3，所述根据压差与预设电压值比较的结果，控制第二开关单元3断开，第一开关单元2周期性地导通和断开，或者，控制第一开关单元2断开，第二开关单元3导通包括：
80.s31、若压差大于或者等于预设电压值，控制单元4控制第二开关单元3断开，第一开关单元2周期性地导通和断开；
81.s32、若压差小于预设电压值，控制单元4控制第一开关单元2断开，第二开关单元3导通。
82.对于根据比较结果，控制单元4、第一开关单元2以及第二开关单元3的动作具体为：
83.若压差小于预设电压值，说明当前电容性负载5已充电完成，控制单元4则停止发出控制信号，第一开关单元2断开，第二开关单元3导通，使原本由第一开关单元2导通的电路更改为由第二开关单元3导通，并稳定运行；
84.若压差等于或者大于预设电压值，说明当前电容性负载5还未充电完成，控制单元
4继续发出高频率、低占空比的脉冲信号，控制第一开关单元2间歇性导通，使电容性负载5缓慢充电，直至充电完成，即压差小于预设电压值时，控制单元4则停止发出控制信号，第一开关单元2断开，第二开关单元3导通，使原本由第一开关单元2导通的电路更改为由第二开关单元3导通，并稳定运行。
85.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本技术的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本技术进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本技术中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本技术示范实施例的精神和范围。
86.同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
87.同理，应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个申请实施例的理解，前文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
88.针对本技术引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本技术作为参考，但与本技术内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本技术权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本技术中的)也除外。需要说明的是，如果本技术附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本技术内容有不一致或冲突的地方，以本技术的描述、定义和/或术语的使用为准。