一种启动冲击电流限制电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子电气技术领域，尤其是涉及一种应用于开关电源等电子设备的启动冲击电流限制电路。
【背景技术】
[0002]在现代电子设备中，通常采用开关电源进行中间转换，为控制系统提供工作电源。因此，在设计开关电源时，为了保证其输出的稳定、低纹波，通常需要在输入端放置大容量的储能电容(通常为铝电解电容)。由于电容在上电时，通常都会呈现瞬间短路的特性。因此，如果储能电容的充电回路中没有采取限流措施，将会在上电的瞬间产生很大的冲击电流，其幅值可能大大超出电源正常工作时的额定输入电流值。此种冲击电流有可能引起输入端跳闸，并且能产生极强的电磁干扰，严重影响其它电子设备的正常工作，还会降低电源板上储能电容的寿命或烧断保险管。同时，储能电容的容量越大，则冲击电流的持续时间越长，危害也越大。
[0003]目前，在现有技术中限制开关电源上电冲击电流的技术方案主要有如下几种方式:
第一种方案为在输入端串入负温度系数的热敏电阻器(阻值随电阻器的温度升高而减小)。此热敏电阻器在冷态(未上电)时，阻值较大，因而在上电时能够限制冲击电流。这种方式随着热敏电阻器的发热温度升高，其阻值逐渐减小至稳态，能够防止热敏电阻器产生较大的损耗。然而，采用热敏电阻器的缺点在于，热敏电阻器的阻值受温度影响，其阻值变化是一个缓慢过程。当电源在运行过程中输入端断电时，热敏电阻器的温度尚未降低，阻值还维持在较小状态，如果此时立即上电，则无法限制冲击电流。
[0004]另外的方案可以归纳为有源限制方式，其特点是在储能电容的充电回路里串联一个可控的开关器件(如:继电器、晶闸管、MOSFET等)。在电路上电时，控制电路使开关器件逐步或延时导通，使储能电容缓慢充电，从而限制冲击电流。该方案根据使用开关器件的不同，又可以采用如下三种方式:
第一种方式采用一个继电器和一个电阻并联，串入储能电容的充电回路中。在电路上电时，继电器断开，通过电阻为电容充电，从而限制了冲击电流。在电路充电完成后，继电器闭合，电阻短接，从而降低了电源正常工作时的损耗。采用继电器的缺点是，其体积较大，而且继电器为机械式开关，每次开关过程中对机械触点都会产生损耗，因此降低了机械开关的使用寿命，不利于长期使用。
[0005]第二种方式采用一个晶闸管，其A极(阳极)与K极(阴极)之间与一个电阻并联后，串入储能电容的充电回路。在电路上电时，晶闸管未导通，通过电阻对储能电容充电，从而限制了冲击电流。在延时一定时间后，对晶闸管的门极施加驱动信号，使晶闸管导通，将电阻短接。晶闸管的缺点是，其导通后A极与K极之间相当于一个二极管，存在大约0.6V?
1.2V的导通压降，流过大电流时会产生比较大功耗，因此只能用于低功率场合。
[0006]第三种方式采用一个MOSFET串入储能电容的充电回路，利用MOSFET的特性，控制其逐步导通，达到对电容缓慢充电的效果，从而限制了冲击电流。MOSFET通流能力强，完全导通后仅有毫欧级的阻抗，功耗极低，因此是比较理想的开关元件。在一些设计中，对MOSFET的栅极施加占空比逐步展宽的驱动脉冲，使其开通时间逐渐由窄变宽，来实现对储能电容逐步充电。但是，此方法虽然有效，但是需要较为复杂的检测、比较、脉冲发生电路，不易灵活使用。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种启动冲击电流限制电路，能够有效限制开关电源的启动冲击电流，并能使限流电路迅速复位，有效保证了电路的可靠运行。
[0008]为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种启动冲击电流限制电路的技术实现方案，一种启动冲击电流限制电路，包括:M0SFET，分别与所述MOSFET相连的储能电容、放电电路和充电电路，以及与所述放电电路相连的第一二极管。所述充电电路设置在MOSFET的栅极，所述充电电路在所述启动冲击电流限制电路上电时，控制所述MOSFET的栅极电压上升率低于设定值，使所述储能电容的充电速率低于设定值，实现冲击电流限制。所述放电电路设置在MOSFET的栅极电容两端，在所述启动冲击电流限制电路的输入断电时，对所述MOSFET栅极电容上积累的电荷进行泄放。所述第一二极管用于在所述启动冲击电流限制电路的输入断电时，阻断所述储能电容上的电压向启动冲击电流限制电路的输入端放电。
[0009]优选的，所述放电电路进一步包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻。输入电压经过所述第一电阻、第二电阻分压后为所述第一三极管提供驱动电压。所述第一三极管控制所述第二三极管的开通与关断，所述第三电阻、第四电阻通过分压为所述第二三极管提供驱动电压。所述第二三极管的集电极通过所述第五电阻与所述充电电路相连。
[0010]优选的，所述放电电路还包括第四二极管，所述第四二极管并联在所述第二电阻的两端，所述第四二极管的阳极连接输入负端，所述第四二极管的阴极连接所述第一三极管的基极。
[0011]优选的，所述放电电路进一步包括第一 M0SFET、第二 M0SFET、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻。输入电压经过所述第一电阻、第二电阻分压后为所述第一 MOSFET提供驱动电压。所述第一 MOSFET控制所述第二 MOSFET的开通与关断，所述第三电阻、第四电阻通过分压为所述第二 MOSFET提供驱动电压。所述第二 MOSFET的漏极通过所述第五电阻与所述充电电路相连。
[0012]优选的，所述放电电路还包括第四二极管，所述第四二极管并联在所述第二电阻的两端，所述第四二极管的阳极连接输入负端，所述第四二极管的阴极连接所述第一MOSFET的栅极。
[0013]优选的，所述放电电路进一步包括比较器、第二 M0SFET、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻。输入正端依次经过所述第一二极管、第三电阻连接至所述比较器的正端，输入负端经过所述第四二极管连接至所述比较器的负端。所述第四二极管的阳极连接输入负端，所述第四二极管的阴极连接所述比较器的负端。输入电压经过所述第一电阻、第二电阻分压后为所述比较器提供驱动电压。所述比较器的输出信号控制所述第二MOSFET的开通与关断，以判断是否存在输入端断电的情况，所述第三电阻、第四电阻通过分压为所述第二 MOSFET提供驱动电压。所述第二 MOSFET的漏极通过所述第五电阻与所述充电电路相连。
[0014]优选的，所述放电电路进一步包括比较器、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻。输入正端依次经过所述第一二极管、第三电阻连接至所述比较器的正端，输入负端经过所述第四二极管连接至所述比较器的负端。所述第四二极管的阳极连接输入负端，所述第四二极管的阴极连接所述比较器的负端。输入电压经过所述第一电阻、第二电阻分压后为所述比较器提供驱动电压。所述比较器的输出信号控制所述第二三极管的开通与关断，以判断是否存在输入端断电的情况，所述第三电阻、第四电阻通过分压为所述第二三极管提供驱动电压。所述第二三极管的集电极通过所述第五电阻与所述充电电路相连。
[0015]优选的，所述启动冲击电流限制电路还包括第八电阻、第九电阻、第二电容和第二二极管，所述放电电路还包括第四二极管。所述储能电容通过所述第一二极管连接在输入正端和输入负端之间，所述第九电阻和第二电容串联在所述MOSFET的栅极与漏极之间。所述第二二极管连接在所述MOSFET的栅极与源极之间，所述第八电阻连接在所述第一二极管与所述MOSFET的栅极之间。所述MOSFET的源极与所述启动冲击电流限制电路的输入负端相连，所述MOSFET的漏极与所述储能电容相连。
[0016]优选的，所述充电电路进一步包括第一电容、第六电阻、第三二极管和第五二极管。所述第六电阻与所述第一电容串联在输入正端和输入负端之间，所述第二二极管的集电极连接第五电阻后，分别与所述第一电容和第五二极管并联，并通过所述第三二极管连接至所述MOSFET的栅极。
[0017]优选的，所述充电电路进一步包括第一电容、第六电阻、第七电阻和第三二极管。所述第六电阻与所述第一电容串联在输入正端和输入负端之间，所述第二三极管的集电极连接第五电阻后，分别与所述第一电容和第七电阻并联，并通过所述第三二极管连接至所述MOSFET的栅极。优选的，当所述启动冲击电流限制电路正常启动时，所述第一电阻和第二电阻首先得电，驱动所述第一三极管导通，从而将所述第二三极管的基极电压拉低，防止所述第二三极管导通，所述第一电容充电，所述