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DFF 1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；
[0021 ] 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TR 1，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。
[0022]本實例中各個元器件的選型:
[0023]供電電源:單相交流電源220V，適合變頻家電應用場合；
[0024]負載功率:2.5kW，
[0025]功率二極管(PD1— PD4):600V，25A/100°C，構成二極管整流橋；
[0026]電解電容(EC1): 400V，3300yF，插件。儲存能量；
[0027]功率M0SFET(PS1):600V，25A/100°C，到天后短接溫敏電阻 PTC1;
[0028]溫敏電阻(？1^1):490/100。(3，10￥;
[0029]光電耦合器(0C1):PC817D，驅動功率MOSFETPS1 ；
[0030]晶體管(TR1):9013，驅動光電耦合器0C1的初級發光二極管；
[0031]D觸發器:CD4013，74AHC17ro，74LS74，產生高電平信號，驅動晶體管TR1;
[0032]運算放大器(A1、A2):LM224或LM358，構成差動放大器、比較器的核心；
[0033]穩壓二極管(ZD1):穩壓值+18V，防止功率MOSFET門極出現過電壓；
[0034]電容(C2):100nF，1200V，濾除高頻紋波電壓；
[0035]電容((:1、03丄4):1001^，5(^，濾波電容；
[0036]電容(05、06丄7、08丄9):1001^，5(^，濾波電容；
[0037]分流電阻(RS13):10mQ ,5ΨΩ，無感電阻，用作分流電阻；
[0038]電阻(町、1?2、1?3、1?4、1?5):2(^、11^,10kΩ、lkQ ,10kΩ，限流或構成RC濾波電路；
[0039]電阻(1?6、1?7、1?8、1?9):101^,10kΩ ,100kΩ ,100kΩ，差放的外圍電阻；
[0040]電阻(町0、1?11、1?12):101^,10kΩ ,10kΩ，構成RC濾波電阻或上拉+15V;
[0041]電阻(町3、1?14、1?15):101^、10kQ、lkQ，分壓或構成RC濾波電路；
[0042]整個電路具體工作過程為:
[0043]在整流單元中，當單相交流電源(220V)接通時，通過功率二極管PD1 — PD4構成的整流橋對電解電容EC1整流充電，首先電解電容EC1與溫敏電阻PTC1構成阻容充電支路，電解電容EC1的電壓緩慢上升，引起的網測電流較小，不至于引起電路故障。隨著電解電容EC1的電壓上升，大致140V時，整個電路的開關電源開始起振，提供+15V和-15V驅動電源和工作電源。當電解電容EC 1的電壓上升接近網壓峰值時，流過分流電阻RS 1的充電電流(直流電流)減少，充電電流的平均值相應減少。
[0044]在判斷單元中，濾波差動放大器由第一只運算放大器A1及其外圍電路(包括電阻R6—R9、電容C5—C6)構成，當檢測到流過分流電阻RS1的充電電流后，濾波差動放大器輸出放大和濾波后的充電電流，送入后二階RC濾波電路(包括電阻R10—R11、電容C7—C8)得到充電電流平均值，再送入后級的比較器。比較器由第二只運算放大器A2及其外圍電路(包括電阻R12—R15、電容C9)構成。參考值取自第十四只電阻R14與第十五只電阻R15的分壓，由第十五只電阻R15輸出。如果充電電流平均值低于參考值，則比較器輸出高電平電壓，反之輸出低電平電壓。當比較器輸出高電平時，產生一個上升沿，第一只D觸發器DFF1的Q端輸出高電平。其后若出現低電平、高電平或下降沿，Q端只輸出高電平。第十只電阻R10與第七只電容C7構成一階RC濾波電路，第^^一只電阻R11與第八只電容C8構成一階RC濾波電路，第十五只電阻R15與第九只電容C9構成一階RC濾波電路。
[0045]在驅動單元中，當第二只電阻R2輸入高電平電壓時，晶體管TR1導通，光電耦合器0C1的原邊發光二極管導通，光電耦合器0C1的副邊光敏三極管導通，光電耦合器0C1的第三引腳輸出+15V驅動電壓，送入整流單元。
[0046]在整流單元中，當功率MOSFET PS1的門極接受+15V驅動電壓時，功率MOSFET PS1導通，短接溫敏電阻PTC1，整流單元進入正常整流狀態。
[0047]本發明能夠實現可控軟上電，具有電路結構簡單、使用器件數量少，簡化電路設計和降低成本的優點。
[0048]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
【主權項】
1.一種單相整流充電電路，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 ； 所述整流單元，包括四只功率二極管PD1 — PD4、一只功率MOSFET PS1、一只溫敏電阻PTC1、一只電解電容EC1、一只分流電阻RS13，第一只電阻R1、第一只電容C1和一只穩壓二極管 ZD1; 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; 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; 所述整流單元中:第一只功率二極管PD1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H)1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TO3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PD2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RS13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 PS 1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； 所述判斷單元中: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； 所述驅動單元中: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的第一引腳與驅動電源相連，光電耦合器0C1的第四引腳與驅動電源相連，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。2.根據權利要求1所述的單相整流充電電路，其特征在于:所述功率MOSFETPS1，含有反并聯的續流二極管。3.根據權利要求1所述的單相整流充電電路，其特征在于:第十三只電阻R13的另一端與驅動電源+15V相連。4.根據權利要求1所述的單相整流充電電路，其特征在于: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。
【專利摘要】本發明提供了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。所述單相整流充電電路包括整流單元、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，本發明所述單相整流充電電路，具有軟上電和整流功能，而且電路簡單、功能齊全和成本低廉等優點。
【IPC分類】H02J7/10
【公開號】CN105429259
【申請號】CN201510974287
【發明人】渠浩, 董婭韻, 趙維娜, 唐厚君, 楊喜軍
【申請人】上海交通大學
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月22日