[发明专利]高容量电容组预充电电路

权利要求书

1.一种高容量电容组预充电电路，其特征在于，包括：整流模块、分级充电模块；其中：

所述整流模块的输入端连接交流电源，所述整流模块的输出端与所述分级充电模块电连接，用于将交流电转换为直流电后，向所述分级充电模块传输直流电；

所述分级充电模块中包括电容组，用于接收外部的控制信号，并根据所述控制信号对所述电容组中的电容分别进行单独充电；

所述分级充电模块包括：第一热敏电阻、N个电解电容、2N-1个可控开关、N-1个功率二极管，N为大于等于2的自然数；所述第一热敏电阻的一端连接至所述整流模块的输出端的一端，所述第一热敏电阻的另一端连接第1个电解电容的正极；所述第1个可控开关的两端分别所述第一热敏电阻的两端相连，所述第1个可控开关根据第1个控制信号开启或者断开；所述第1个电解电容的负极分别与第1个功率二极管的正极、第2N-1个可控开关的一端相连，所述第2N-1个可控开关的另一端接地，所述第2N-1个可控开关根据第2N-1个控制信号开启或者断开；其中：

第i个可控开关的一端连接所述第一热敏电阻的另一端，所述第i个可控开关的另一端分别连接第N+2-i个电解电容的正极、第N+1-i个功率二极管的负极；i＝2,3,4…N；所述第i个可控开关根据第i个控制信号开启或者断开；

第j个可控开关的一端分别连接所述第2N-j个电解电容的负极、所述第2N-j个功率二极管的正极，所述第j个可控开关的另一端接地；j＝N+1,N+2,N+3…,2N-2；所述第j个可控开关根据第j个控制信号开启或者断开；

所述分级充电模块包括：4个电解电容、3个功率二极管、7个继电器、7个三极管、7个电阻、7个二极管、1个热敏电阻；其中：

第一继电器的第1引脚、第一二极管的负极均连接至正12V电源端，所述第一继电器的第2引脚分别连接所述第一三极管的集电极、第一二极管的正极，所述第一三极管的基极与所述第一电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端构成第一控制信号的输入端，所述第一三极管的发射极接地；所述第一继电器的第4引脚连接至所述第一热敏电阻的一端，所述第一热敏电阻的另一端与第一继电器的第3引脚连接；

第二继电器的第1引脚、第二二极管的负极均连接至正12V电源端，所述第二继电器的第2引脚分别连接所述第二三极管的集电极、第二二极管的正极，所述第二三极管的基极与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端构成第二控制信号的输入端，所述第二三极管的发射极接地；所述第二继电器的第4引脚连接至所述第一热敏电阻的另一端，所述第二继电器的第3引脚分别连接第4个电解电容的正极、第3个功率二极管的负极；所述第4个电解电容的负极接地；

第三继电器的第1引脚、第三二极管的负极均连接至正12V电源端，所述第三继电器的第2引脚分别连接所述第三三极管的集电极、第三二极管的正极，所述第三三极管的基极与所述第三电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端构成第三控制信号的输入端，所述第三三极管的发射极接地；所述第三继电器的第4引脚连接至所述第一热敏电阻的另一端，所述第三继电器的第3引脚分别连接第3个电解电容的正极、第3个功率二极管的负极；

第四继电器的第1引脚、第四二极管的负极均连接至正12V电源端，所述第四继电器的第2引脚分别连接所述第四三极管的集电极、第四二极管的正极，所述第四三极管的基极与所述第四电阻的一端相连，所述第四电阻的另一端构成第四控制信号的输入端，所述第四三极管的发射极接地；所述第四继电器的第4引脚分别连接至所述第一热敏电阻的另一端、第1个电解电容的正极，所述第四继电器的第3引脚分别连接第2个电解电容的正极、第2个功率二极管的负极；

第五继电器的第1引脚、第五二极管的负极均连接至正12V电源端，所述第五继电器的第2引脚分别连接所述第五三极管的集电极、第五二极管的正极，所述第五三极管的基极与所述第五电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端构成第五控制信号的输入端，所述第五三极管的发射极接地；所述第五继电器的第4引脚分别连接至第3个功率二极管的正极、第3个电解电容的负极；所述第五继电器的第3引脚接地；

第六继电器的第1引脚、第六二极管的负极均连接至正12V电源端，所述第六继电器的第2引脚分别连接所述第六三极管的集电极、第六二极管的正极，所述第六三极管的基极与所述第六电阻的一端相连，所述第六电阻的另一端构成第六控制信号的输入端，所述第六三极管的发射极接地；所述第六继电器的第4引脚分别连接至第2个功率二极管的正极、第2个电解电容的负极；所述第六继电器的第3引脚接地；

第七继电器的第1引脚、第七二极管的负极均连接至正12V电源端，所述第七继电器的第2引脚分别连接所述第七三极管的集电极、第七二极管的正极，所述第七三极管的基极与所述第七电阻的一端相连，所述第七电阻的另一端构成第七控制信号的输入端，所述第七三极管的发射极接地；所述第七继电器的第4引脚分别连接至第1个功率二极管的正极、第1个电解电容的负极；所述第七继电器的第3引脚接地；

所述整流模块包括：第一功率二极管、第二功率二极管、第三功率二极管、第四功率二极管、滤波电容；所述第一功率二极管的正极分别连接交流电源的一端、第二功率二极管的负极，所述第一功率二极管的负极分别连接第三功率二极管的负极、滤波电容的一端，所述第三功率二极管的正极分别连接交流电源的另一端、第四功率二极管的负极，所述第二功率二极管的正极和所述第四功率二极管的正极均与所述滤波电容的另一端连接；其中，所述滤波电容的一端构成所述整流模块的输出端的一端，所述滤波电容的另一端构成所述整流模块的输出端的另一端；

分别控制2N-1个可控开关按照时间顺序开启或关闭，以使得所述整流模块分别对所述N个电解电容进行单独充电；当所述N个电解电容均充电完成后，控制2N-1个可控开关全部开启，以使所述电容组中的电解电容形成串联结构；

当单相交流电源接通时，四个功率二极管D1～D4构成整流桥，此时控制信号均关闭，4个电解电容串联并以热敏电阻PTC1作为上电电阻进行充电，所述上电电阻的阻值大且串联电解电容的容值小，充电电流小，实现软启动；

t2时刻时，控制信号S2为高电平，第二继电器RL2吸合，第4个电解电容单独接入充电回路进行预充电，直至达到额定电压值；而后控制信号S2为低电平，第二继电器RL2打开，由于功率二极管的反向阻断作用，第4个电解电容的电压值保持不变；

t3时刻时，控制信号S3和S5均为高电平，第三继电器RL3和第五继电器RL5吸合，第3个电解电容经过第三继电器RL3和第五继电器RL5接入充电回路进行预充电，直至达到额定电压值，而后控制信号S3和S5均为低电平，第三继电器RL3和第五继电器RL5打开，第3个电解电容的电压值保持不变；

t4时刻，控制信号S4和S6均为高电平，第四继电器RL4和第六继电器RL6吸合，第2个电解电容接入充电回路进行预充电，直至达到额定电压值，而后控制信号S4和S6均为低电平，第四继电器RL4和第六继电器RL6打开，第2个电解电容的电压值保持不变；

t5时刻时，控制信号S7为高电平，第七继电器RL7吸合，第1个电解电容接入充电回路进行预充电，直至达到额定电压值；

最后，控制信号S1为高电平，继电器RL1吸合，作为上电电阻的热敏电阻PTC1被短路，预充电完成，控制信号S2-S7均为高电平，继电器RL2～RL7吸合，4个电解电容并联给负载供电。

2.根据权利要求1所述的高容量电容组预充电电路，其特征在于，所述可控开关包括：继电器、功率开关管、场效应晶体管中的任一种。