本技术涉及不间断电源启动电路领域,特别涉及一种冲击电流抑制电路及不间断电源。
背景技术:
1、ups是指不间断电源,输入端电压正常时由输入端给输出端传输能量,在输入端电压出现异常时可通过单片机检测信号快速切换到蓄电池给输出端提供能量。如图1所示,ups输入端通过mos管tr1和tr2连接输出负载,蓄电池通过mos管tr3和tr4连接输出负载,单片机通过两路驱动电路分别控制mos管导通和关断。输入端为输出负载传输能量时,mos管tr1和tr2导通,mos管tr3和tr4关断;蓄电池为输出负载供电时,mos管tr1和tr2关断,mos管tr3和tr4导通。其中在mos管tr1和tr2关断时,mos管tr1作用是防止输入端为输出负载提供能量,mos管tr2作用是防止蓄电池能量向输入端倒灌;在mos管tr3和tr4关断时,mos管tr3作用是防止蓄电池为输出负载提供能量,mos管tr4作用是防止输入端能量向蓄电池倒灌。
2、ups启机时,在输入电压到达启动点之后,单片机通过驱动电路给mos管tr1和tr2提供驱动信号使其导通,若输出端有大容性负载c1,根据电容充电的特性,则相当于输入电压瞬间对地短路,回路上产生瞬间尖峰可达上百安培甚至上千安培的冲击电流,可能触发输入电源或输出负载的过流保护使电子设备工作异常,严重时直接损坏输入电源、mos管或输出负载。而且在实际应用中,往往需要使用蓄电池冷启动功能,即在没有输入电压的情况下令蓄电池直接给输出负载供电一段时间,以便检测后端的负载是否正常。这个过程中,单片机通过驱动电路给mos管tr3和tr4提供驱动信号使其导通时,若输出端有大容性负载c1,则相当于蓄电池瞬间对地短路,回路上产生的冲击电流极容易损坏蓄电池或者损坏蓄电池线路上的保险丝。
3、为了解决以上冲击电流过大导致的问题,现有技术采用的方案是先通过功率电阻增加回路上的阻抗抑制冲击电流,然后再切换到低阻抗的mos管减少回路上的损耗。这种方案在输出负载电流比较小时可以达到一定的效果,但是在输出负载电流比较大时,第一方面电阻瞬间承受功率较大,为了满足功率要求需要选择尺寸更大的电阻或多个电阻并联,造成产品尺寸过大;第二方面,电阻两端因通过电流而存在压差,电流越大该压差越大,当切换到低阻抗的mos管时,输入电压和输出电压之间存在该压差需要快速充电填补,依然会造成二次的冲击电流;第三方面,输入端到输出端的回路、蓄电池到输出端的回路需要分别增加电阻设计限流电路,进一步增加了物料成本。
技术实现思路
1、本实用新型旨在克服上述现有技术中的至少一个缺陷,提出一种冲击电流抑制电路及不间断电源,在启机瞬间一段设定的时间内mos管进行高频率导通和关断,mos管与回路后端的限流电路、续流电路和滤波电路形成开环的buck电路,有效限制回路上的冲击电流。这段设定时间内设置mos管的占空从小逐渐增大接近1,输出电压也逐渐接近输入电压,到达设定时间后使mos管持续导通,因为输入电压和输出电压基本没有压差,不会造成二次冲击电流。mos管持续导通后,回路上的电感因饱和而起导线作用,不影响产品输出电压和正常工作时的效率。
2、本实用新型采用的技术方案如下:
3、第一方面,提供一种冲击电流抑制电路,所述不间断电源包括第一驱动信号、第二驱动信号、依次连接的mos管tr1、mos管tr2和依次连接的mos管tr3、mos管tr4,第一驱动信号用于驱动mos管tr1、mos管tr2的导通和关断,第二驱动信号用于驱动mos管tr3、mos管tr4的导通和关断,所述mos管tr1的漏极与不间断电源的正输入端vin相连,所述mos管tr3的漏极和不间断电源的电池端bat相连,所述mos管tr2的漏极与所述mos管tr4的漏极相连;所述冲击电流抑制电路包括:限流电路、续流电路和滤波电路;
4、所述限流电路的输入端与续流电路的输入端连接后,用于与所述mos管tr2的漏极、所述mos管tr4的漏极连接;所述限流电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接后,用于与不间断电源的输出负载的一端相连;所述续流电路的输出端、所述滤波电路的输出端、不间断电源的负输入端gnd和不间断电源的输出负载的另一端相连;
5、不间断电源的正输入端vin为输出负载供能的启机时,所述mos管tr1和所述mos管tr2在预设时间内以高频率进行导通和关断,限流电路在所述mos管tr1和所述mos管tr2导通时进行限流,续流电路在所述mos管tr1和所述mos管tr2关断时复位限流电路,滤波电路使输出负载两端电压稳定上升,预设时间结束后,所述mos管tr1和所述mos管tr2持续导通;
6、不间断电源的电池端为输出负载供能的启机瞬间,所述mos管tr3和所述mos管tr4在预设时间内进行高频率的导通和关断,限流电路在所述mos管tr3和所述mos管tr4导通时进行限流,续流电路在所述mos管tr3和所述mos管tr4关断时复位限流电路,滤波电路使输出负载两端电压稳定上升,预设时间结束后,所述mos管tr3和所述mos管tr4持续导通。
7、可选的,在预设时间内,第一驱动信号和第二驱动信号的占空比从小逐渐增大接近1,输出电压也逐渐接近输入电压。
8、可选的,所述限流电路包括电感l1;所述电感l1的一端作为限流电路的输入端;所述电感l1的另一端作为限流电路的输出端。
9、可选的,所述续流电路包括二极管d1,所述二极管d1的阴极作为续流电路的输入端;所述二极管d1的阳极作为续流电路的输出端。
10、可选的,所述滤波电路包括电容c1,所述电容c1的一端作为滤波电路的输入端,所述电容c1的另一端作为滤波电路的输出端。
11、第二方面,提供一种冲击电流抑制电路,应用于不间断电源,所述不间断电源包括第一驱动信号、第二驱动信号、依次连接的mos管tr1、mos管tr2和依次连接的mos管tr3、mos管tr4,第一驱动信号用于驱动mos管tr1、mos管tr2的导通和关断,第二驱动信号用于驱动mos管tr3、mos管tr4的导通和关断,所述mos管tr1的漏极与不间断电源的正输入端vin相连,所述mos管tr3的漏极和不间断电源的电池端bat相连,所述mos管tr2的漏极与所述mos管tr4的漏极相连;所述冲击电流抑制电路包括:限流电路、续流电路和滤波电路;
12、所述限流电路包括电感l1;所述续流电路包括二极管d1;所述滤波电路包括电容c1;所述电感l1的一端和所述二极管d1的阴极连接后,用于与所述mos管tr2的漏极、所述mos管tr4的漏极连接;所述电感l1的另一端、所述电容c1的一端和输出负载的一端连接;所述二极管d1的阳极、所述电容c2的另一端和不间断电源的负输入端gnd连接。
13、第三方面,提供一种不间断电源,包括mos管tr1、mos管tr2、mos管tr3、mos管tr4、第一驱动信号、第二驱动信号和如上所述的冲击电流抑制电路;所述mos管tr1的漏极与不间断电源的正输入端vin相连,所述mos管tr3的漏极和不间断电源的电池端bat相连,所述mos管tr2的漏极与所述mos管tr4的漏极相连,所述mos管tr1的源极与所述mos管tr2的源极相连,所述mos管tr3的源极与所述mos管tr4的源极相连,所述mos管tr1的栅极、所述mos管tr2的栅极和第一驱动信号相连,所述mos管tr3的栅极、所述mos管tr4的栅极和第二驱动信号相连。
14、本实用新型的有益效果将结合具体的实施例进行详细分析,在此不赘述,与现有技术相比,本实用新型具有如下有益效果:
15、(1)在不间断电源启机的一段时间内通过控制mos管导通占空比从小逐渐增大接近1,与回路后端的二极管、电感和电容形成开环的buck电路,能有效限制回路上的冲击电流,且二极管和电感方便进行大功率选型,可靠性高;
16、(2)mos管导通占空比从小逐渐增大接近1然后切换至mos管持续导通,这个过程中输出电压逐渐接近输入电压,切换时不会造成二次冲击电流;
17、(3)不间断电源无论是输入端启机还是电池端启机,均可利用回路后端的二极管、电感和电容形成开环的buck电路限制冲击电流,无需分开设计冲击电流抑制电路,电路简单,降低了物料成本。
1.一种冲击电流抑制电路,应用于不间断电源,所述不间断电源包括第一驱动信号、第二驱动信号、依次连接的mos管tr1、mos管tr2和依次连接的mos管tr3、mos管tr4,第一驱动信号用于驱动mos管tr1、mos管tr2的导通和关断,第二驱动信号用于驱动mos管tr3、mos管tr4的导通和关断,所述mos管tr1的漏极与不间断电源的正输入端vin相连,所述mos管tr3的漏极和不间断电源的电池端bat相连,所述mos管tr2的漏极与所述mos管tr4的漏极相连;其特征在于,所述冲击电流抑制电路包括:限流电路、续流电路和滤波电路;
2.根据权利要求1所述的一种冲击电流抑制电路,其特征在于:在预设时间内,第一驱动信号和第二驱动信号的占空比从小逐渐增大接近1,输出电压也逐渐接近输入电压。
3.根据权利要求1所述的一种冲击电流抑制电路,其特征在于:所述限流电路包括电感l1;所述电感l1的一端作为限流电路的输入端;所述电感l1的另一端作为限流电路的输出端。
4.根据权利要求1所述的一种冲击电流抑制电路,其特征在于:所述续流电路包括二极管d1,所述二极管d1的阴极作为续流电路的输入端;所述二极管d1的阳极作为续流电路的输出端。
5.根据权利要求1所述的一种冲击电流抑制电路,其特征在于:所述滤波电路包括电容c1,所述电容c1的一端作为滤波电路的输入端,所述电容c1的另一端作为滤波电路的输出端。
6.一种冲击电流抑制电路,应用于不间断电源,所述不间断电源包括第一驱动信号、第二驱动信号、依次连接的mos管tr1、mos管tr2和依次连接的mos管tr3、mos管tr4,第一驱动信号用于驱动mos管tr1、mos管tr2的导通和关断,第二驱动信号用于驱动mos管tr3、mos管tr4的导通和关断,所述mos管tr1的漏极与不间断电源的正输入端vin相连,所述mos管tr3的漏极和不间断电源的电池端bat相连,所述mos管tr2的漏极与所述mos管tr4的漏极相连;其特征在于,所述冲击电流抑制电路包括:限流电路、续流电路和滤波电路;
7.一种不间断电源,其特征在于:包括mos管tr1、mos管tr2、mos管tr3、mos管tr4、第一驱动信号、第二驱动信号和如权利要求1-6任一项所述的冲击电流抑制电路;所述mos管tr1的漏极与不间断电源的正输入端vin相连,所述mos管tr3的漏极和不间断电源的电池端bat相连,所述mos管tr2的漏极与所述mos管tr4的漏极相连,所述mos管tr1的源极与所述mos管tr2的源极相连,所述mos管tr3的源极与所述mos管tr4的源极相连,所述mos管tr1的栅极、所述mos管tr2的栅极和第一驱动信号相连,所述mos管tr3的栅极、所述mos管tr4的栅极和第二驱动信号相连。
