[发明专利]大功率开关电源的软启动与安全关闭装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于电源启动与关闭技术领域，特别涉及一种大功率开关电源的软启动与安全关闭装置及方法。

背景技术

在大功率开关电源的输入级电路中，与整流电路并联的滤波电容是大容量的电解电容而通过整流桥整流出来的电压也比较高。在上电瞬间，滤波电容两端电压为零，此时如整流出来的电压不经过限流电阻而直接加到滤波电容两端，将会产生很大的冲击电流，极容易造成元器件的损坏。因此，我们必须设计一种装置，使得在上电的瞬间电容两端电压缓慢上升，以避免上述的故障出现，这就是我们所说的软启动问题。但是目前对滤波电容放电回路的涉及放电问题，尚未有相关技术提及。普通开关电源在待机模式是，滤波电容两端通常是整流以后的高压直流，由于电源处于待机状态，电容上的电荷，没有泄放路径，在漏电的情况下，给安全带来了一定的隐患，也会造成无功功率的消耗。

目前常用的软启动方法有以下三种方案：

（1）串接热敏电阻：该方式通常在电路里面串接负温度系数的热敏电阻，室温时电阻大，通电升温以后热敏电阻的阻值下降，利用这种特性，可以减少上电瞬间的冲击电流，同时降低电源正常工作时的功耗。这种方案的缺点在于，随着输入电流的增大，热敏电阻上的功耗也增大，从而使得输入级电路的效率降低，进而制约着整个开关电源的总体效率。而在大功率开关电源中，输入电流较大。因此，这种软启动方案不适用于大功率开关电源。

（2）限流电阻、继电器切换：该软启动电路在启动瞬间，继电器断开，通过限流电阻对电容进行充电，当电容上电压达到一定值时，控制继电器导通，将限流电阻短路，使得电源正常工作，该方案克服了方案(1) 的缺点。但是确定也很明显：接触器的导电部分是活动触点，不适合通过大电流；继电器的动作电压会抖动及振荡，造成工作不可靠。

(3）限流电阻、晶闸管切换：与方案（2）类似，上电启动时，整流电路通过限流电阻向滤波电容充电，等滤波电容电压充到期望值时，触发晶闸管导通。此方案的缺点是不允许无触发。

这三种方案都没有考虑到滤波电容上电荷的泄放，在开关电源待机模式下，滤波电容上都带有整流后的高压直流电，给安全带来一定隐患，也造成了无功功率的损耗，缩短了开端电源的使用寿命。本发明可以既可以做到大功率开关电源的软启动，也可以保证在电源正常工作的情况下，软启动装置几乎零功耗。同时，在软启动装置关闭以后，切断滤波电容的供电电路，滤波电容的电荷可以通过其后的负载电路释放，从而做到了最大限度的减少滤波电容无功功率损耗，也提供了足够的安全保障。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提出一种简单、合理，能可靠地保证滤波电容电压升到预设电压后脉冲发生电路再工作的大功率开关电源的软启动装置。当电源需要进入长时间待机状态或者关机状态，为滤波电容电荷的释放提供一条泄放通路，最大限度的减少滤波电容电路部分的损耗。

本法明的大功率开关电源软启动包括：晶闸管、限流电阻、继电器。继电器的切换由低压控制电路电路进行切换。在开通电源时，三相交流电分别通过整流桥进行整流，然后由低压控制部分检测滤波电容两端电压，当电容上的电压低于设定的电压值时，使控制继电器常开端吸合。晶闸管的门极通过限流电阻，为其提供触发电流，使电容的充电电压缓慢上升，从而保证电源启动瞬间对电网的冲击电流做到最小，也有效的保护了整流桥和电容工作在安全范围内。当电源需要进入待机模式时，由低压控制电路，控制继电器使其常闭端吸合，晶闸管的门极和阴极相连通，由于触发电流的低于晶闸管的触发条件，晶闸管关断。滤波电容上的高压直流电通过后面的负载释放，从而保证了大功率开关电源初级电压能够降到接近零电位的状态，降低无功损耗的同时，也防止了漏电时对人体造成的安全隐患，增加了滤波电容长期工作的稳定可靠性。

附图说明

图1是本发明软启动和安全关闭部分电路原理图。

具体实施方式

本发明的大功率开关电源启动方式，主要基于晶闸管的导通触发特性。三相整流后的单向脉动直流电直接连接到晶闸管的A/K极，晶闸管的G极和K极连接到继电器的常闭端，继电器的常开端通过限流电阻连接到晶闸管的A/K极，K极直接连接到滤波电容的正端。继电器的低压控制端由检测电容两端电压的控制电路进行控制。

本发明的启动部分主要包括：晶闸管、限流电阻、继电器。在启动瞬间，由低压控制部分检测滤波电容两端电压，当电容上的电压低于设定的电压值时，使控制继电器常开端吸合，保证晶闸管的可靠触发。晶闸管的门极通过限流电阻，为其提供触发电流，使电容的充电电压缓慢上升，从而保证电源启动瞬间对电网的冲击电流做到最小，也有效的保护了整流桥和电容工作在安全范围内。当电源需要进入待机模式时，由低压控制电路，控制继电器使其常闭端吸合，晶闸管的门极和阴极相连通，由于触发电流的低于晶闸管的触发条件，晶闸管关断。滤波电容上的高压直流电通过后面的R2和R3负载释放，从而保证了大功率开关电源初级电压能够降到接近零电位的状。