單相整流充電電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種單相交流電源供電的整流電路，具體地，涉及一種通過檢測充電電流平均值的單相整流充電電路。
【背景技術】
[0002]對含有二極管整流電路的交流電源供電電力電子變換設備，如變頻家電或工業變頻器，需要考慮軟上電問題。否則由于初始電解電容壓為零，在上電階段電力電子變換裝置就會出現過流故障，造成后級變換器過壓擊穿和空氣開關動作。
[0003]在常用的上電限流措施中，大都采用在交流或直流線路中增加限流電阻的方法，具體包括三種方式:(1)直流側或交流火線上串聯限流電阻，上電時限流，上電結束后時利用繼電器自動切除；(2)串聯PTC溫敏電阻，利用其正溫度特性，上電時限流，上電結束后利用繼電器自動切除；(3)串聯NTC溫敏電阻，利用其負溫度特性，在上電時限流，上電結束后保留。前兩種方法的問題是:在電阻切除時帶來了二次電流沖擊問題。后一種方法的問題是:只適合負載功率200W以下的應用場合。為此，對于大功率應用場合，需要改進現有的上電限流方法，徹底解決上電沖擊電流問題。
[0004]經過對現有技術的檢索發現，張相軍等在2011年6月的“電機與控制學報”文章中，在總結了兩種傳統的軟啟動電路后，提出了“一種啟動沖擊電流抑制電路”，即三級沖擊電流抑制電路，該電路可有效抑制啟動時的一次沖擊電流和二次沖擊電流。發明專利“電力變換裝置”(P2001—238459A)公開了一種改變單純二極管整流橋為高端、低端或全橋為晶閘管的整流橋，并使得晶閘管并聯合適的電阻和二極管支路，為此可以實現軟上電功能，上電結束后晶閘管導通，觸發角為零，起到二極管作用。
[0005]綜合以上，對軟上電的整流電路現有電路結構的檢索發現，目前階段還沒有通過檢測上電充電電流的軟上電控制方案，仍然需要推出新型集成有驅動單元和軟上電功能的新型整流電路，同時具備結構簡單、功能齊全和成本低廉等優勢。
【發明內容】
[0006]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種單相整流充電電路，同時具有電路結構簡單、控制容易等優點。
[0007]為實現以上目的，本發明提供了單相整流充電電路，可以應用于采用三相或單相AC-DC變換器作為前級電路的應用場合，包括整流單元、判斷單元和驅動單元，其中:整流單元用以完成軟上電和整流過程，判斷單元用以判斷是否滿足限流電阻切除條件，驅動單元用以完成驅動導通功率MOSFET。
[0008]所述整流單元，包括四只功率二極管roi — TO4、一只功率MOSFET(含有反并聯的續流二極管)PS 1、一只溫敏電阻PTC1、一只電解電容EC1、一只分流電阻RS13，一只電阻R1、一只電容C1和一只穩壓二極管ZD1，其中，第一只功率二極管roi的陰極與第三只功率二極管PD3的陰極相連后，形成直流回路正極，并與電解電容EC1的正極和第一只電容C1的一端相連，第一只功率二極管PD1的陽極與第二只功率二極管TO2的陰極相連后，與單相交流電源的一端相連，第三只功率二極管TO3的陽極與第四只功率二極管PD4的陰極相連后，與單相交流電源的另一端相連，第二只功率二極管TO2的陽極與第四只功率二極管TO4的陽極相連后，與分流電阻RS13的一端相連，并與判斷單元中第七只電阻R7的一端相連，分流電阻RS13的另一端與功率MOSFET PS1的源極、溫敏電阻PTC1的一端、第一只電容C1的一端、穩壓二極管ZD1的陽極、第二只電容C2的一端相連，并與判斷單元中第六只電阻R6的一端相連，形成直流回路負極，功率MOSFET PS1的門極與驅動電路中第一只電阻R1的一端、第一只電容C1的另一端、穩壓二極管ZD1的陰極相連，第一只電阻R1的另一端與驅動電路中第五只電阻R5的一端、第四只電容C4的一端、光電親合器0C1的第三引腳相連。
[0009]所述判斷單元，包括兩只運算放大器A1-A2、五只電容C5-C9、一只D觸發器DFF1和十只電阻R6-R15;其中，第六只電阻R6的另一端與第六只電容C6的一端、第九只電阻R9的一端、第一只運算放大器A1的非反相輸入端相連，第六只電容C6的另一端、第九只電阻R9的另一端與功率地相連，第七只電阻R7的另一端與第五只電容C5的一端、第八只電阻R8的一端、第一只運算放大器A1的反相輸入端相連，第五只電容C5的另一端、第八只電阻R8的另一端與第一只運算放大器A1的輸出端、第十只電阻R10的一端相連，第十只電阻R10的另一端與第七只電容C7的一端、第^ 只電阻R11的一端相連，第i 只電阻R11的另一端與第八只電容C8的一端、第十二只電阻R12的一端、第二只運算放大器A2的反相輸入端相連，第十二只電阻R12的另一端與功率地相連，第二只運算放大器A2的非反相輸入端與第十三只電阻R13的一端、第十四只電阻R14的一端相連，第十三只電阻R13的另一端與驅動電源+15V相連，第十四只電阻R14的一端與功率地相連，第二只運算放大器A2的輸出端與第十五只電阻R15的一端相連，第十五只電阻R15的另一端與第九只電阻R9的一端、第一只D觸發器DFF1的時鐘端相連，第一只D觸發器DFF1的Q端與驅動電路中第二只電阻R2的一端相連；
[0010]所述驅動單元，包括四只電阻R2-R5、一只光電耦合器0C1、二只電容C3-C4和一只晶體管TR1，其中，第二只電阻R2的另一端與第三只電阻R3的一端、第三只電容C3的一端、晶體管TR1的基極相連，晶體管TR1的集電極與光電耦合器0C1的第二引腳相連，光電耦合器0C1的第一引腳與+15V驅動電源相連，光電耦合器0C1的第四引腳與+15V驅動電源相連，光電耦合器0C1的第三引腳與第四只電容C4的一端、第五只電阻R5的一端、整流單元中第一只電阻R1的另一端相連，第三只電阻R3的另一端、第三只電容C3的另一端、晶體管TR1的發射極與功率地相連。
[0011]本發明提供的單相整流充電電路中，判斷單元用以判斷是否滿足限流電阻切除條件，屬于關鍵電路。當單相電壓為220V時，在上電過程中，整流單元是通過溫敏電阻上電的，直流回路電壓按照近似指數規律上升，不能引起突波電流。在直流回路電壓處于零伏一140V范圍內，整流單元的充電電流較大。在直流回路電壓140—311V范圍內，直流單元的充電電流仍然足夠大。由于開關電源建立的直流回路電壓為140V左右，因此判斷單元和驅動電路中的工作電源+15V建立的時間較晚。整流電路中分流電阻RS1的壓降，送入判斷單元。判斷單元中第一只運算放大器A1與外圍電路構成差放電路，可以提高抗擾能力，輸出放大后的直流電壓，經過其后兩級RC濾波電路。當直流回路充電電壓接近單相交流電源電壓幅值時，第二只運算放大器A2與外圍電路構成的比較器輸出由低到高的電平，迫使后面的D型觸發器翻轉，輸出高電平，并使得驅動電路生效，輸出高電平，驅動整流單元中的功率MOSFET PS1導通，從而短接溫敏電阻，完成軟上電過程。此后，如果負載投入，分流電阻RSI電流增加，運算放大器A1與外圍電路輸出較高電壓，運算放大器A2與外圍電路輸出較低電壓，D型觸發器輸出高電平保持不變。功率MOSFET PS1導通狀態和溫敏電阻PTC1被切除狀態不變。
[0012]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0013](1)整流單元可以支持整周波的軟上電功能，在軟上電中，當直流電壓接近網壓峰值時，充電電流由高變低。當判斷充電電流較低時，判斷單元能夠自動檢測，驅動單元提供功率MOSFET驅動功能，自動短接上電溫敏電阻，該狀態不受負載起動影響；
[0014](2)電路結構簡單，控制容易，成本低廉。
【附圖說明】
[0015]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0016]圖1為本發明一實施例的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0018]如圖1所示，一種單相整流充電電路，可以應用于采用三相或單相AC-DC變換器作為前級電路的應用場合，包括整流單元1、判斷單元3和驅動單元2，其中:整流單元用以完成軟上電和整流過程，判斷單元用以判斷是否滿足限流電阻切除條件，驅動單元用以完成驅動導通功率MOSFET。
[0019]本實施例中，所述整流單元，包括四只功率二極管PD1 — PD4、一只功率MOSFET(含有反并聯的續流二極管)PS 1、一只溫敏電阻PTC1、一只電解電容EC1、一只分流電阻RS 13，一只電阻R1、一只電容C1和一只穩壓二極管ZD1，其中，第一只功率二極管roi的陰極與第三只功率二極管TO3的陰極相連后，形成直流回路正極，并與電解電容EC1的正極和第一只電容C1的一端相連，第一只功率二極管PD1的陽極與第二只功率二極管PD2的陰極相連后，與單相交流電源的一端相連，第三只功率二極管ro3的陽極與第四只功率二極管TO4的陰極相連后，與單相交流電源的另一端相連，第二只功率二極管TO2的陽極與第四只功率二極管PD4的陽極相連后，與分流電阻RS13的一端相連，并與判斷單元中第七只電阻R7的一端相連，分流電阻RS 13的另一端與功率MOSFET PS 1的源極、溫敏電阻PTC1的一端、第一只電容C1的一端、穩壓二極管ZD1的陽極、第二只電容C2的一端相連，并與判斷單元中第六只電阻R6的一端相連，形成直流回路負極，功率MOSFET PS1的門極與驅動電路中第一只電阻R1的一端、第一只電容C1的另一端、穩壓二極管ZD1的陰極相連，第一只電阻R1的另一端與驅動電路中第五只電阻R5的一端、第四只電容C4的一端、光電親合器0C1的第三引腳相連。
[0020]所述判斷單元，包括兩只運算放大器A1-A2、五只電容C5-C9、一只D觸發器DFF1和十只電阻R6-R15;其中，第六只電阻R6的另一端與第六只電容C6的一端、第九只電阻R9的一端、第一只運算放大器A1的非反相輸入端相連，第六只電容C6的另一端、第九只電阻R9的另一端與功率地相連，第七只電阻R7的另一端與第五只電容C5的一端、第八只電阻R8的一端、第一只運算放大器A1的反相輸入端相連，第五只電容C5的另一端、第八只電阻R8的另一端與第一只運算放大器A1的輸出端、第十只電阻R10的一端相連，第十只電阻R10的另一端與第七只電容C7的一端、第^ 只電阻R11的一端相連，第i 只電阻R11的另一端與第八只電容C8的一端、第十二只電阻R12的一端、第二只運算放大器A2的反相輸