预充电路的制作方法

专利2022-05-09  106



1.本申请涉及电气技术领域,尤其涉及一种预充电路。


背景技术:

2.近年来,随着新能源汽车的发展,新能源汽车已成为国家新兴的战略性产业。而在汽车的内部,有一个高压直流系统,该系统内部设置有高压直流的输入电源以及许多高压的用电设备,这些用电设备的输入端口处都会设置用于滤波的电容。但是在用电设备接入高压直流系统之前,电容的电压为零,在用电设备接入高压直流系统的瞬间,由于内外极高的电压差会形成巨大的冲击电流,不但给整个系统带来浪涌电流的冲击,同时浪涌电流还会对用电设备的供电开关造成损坏。
3.为了改善这一现象,通常会加入一个预充电路来保护供电开关,在常见的高压直流系统中,在供电开关的两端并联一个预充电路,该预充电路中包含继电器,这种预充电路虽然能够起到保护供电开关的作用,但是继电器需专门的控制电路来闭合,从而导致电路结构复杂,同时由于继电器的尺寸也比较大,不利于整体布局。


技术实现要素:

4.基于此,本申请提供一种预充电路,该预充电路能够不仅对内部电路中的电容进行充电,同时可以经过一段时间的延迟之后,即在内外电压差较小的时候接入高压直流,从而可以有效的避免设备在接入高压系统时带来的电流冲击,保护了供电开关和用电设备。
5.第一方面,本申请实施例提供一种预充电路,该预充电路包括供电开关、驱动开关电路、开关电路、输入电源、内部电路、充电电路;
6.所述输入电源的第一输出端与所述供电开关的第一端连接,所述供电开关的第二端分别与所述开关电路的第一端和所述内部电路的第一端连接,所述开关电路的第二端分别与所述输入电源的第二端和所述驱动开关电路的第一端连接,所述开关电路的第三端与所述驱动开关电路的第二端连接,所述驱动开关电路的第三端分别与所述内部电路的第二端和所述充电电路的第一端连接,所述驱动开关电路的第四端与所述充电电路的第二端连接,所述充电电路的第三端与所述输入电源的第二端连接;
7.当所述供电开关闭合时,所述输入电源通过所述供电开关和所述充电电路为所述内部电路充电;所述内部电路的电压大于预设阈值时,所述开关电路控制所述驱动开关电路处于工作状态所述输入电源通过所述供电开关和所述驱动开关电路为所述内部电路供电。
8.在一种可能的实现方式中,所述驱动开关电路包括:驱动开关和第一电阻;
9.所述驱动开关的第一端连接所述输入电源的第二端,所述驱动开关的第二端分别与所述开关电路的第三端和所述第一电阻的第一端连接,所述驱动开关的第三端分别与所述内部电路的第二端和所述充电电路的第一端连接,所述第一电阻的第二端与所述充电电路连接。
10.在一种可能的实现方式中,所述开关电路包括:第二电阻、第一开关电路和第二开关电路;
11.所述第二电阻的第一端与所述供电开关的第二端连接,所述第二电阻的第二端分别与所述第一开关电路的第一端、所述第二开关电路的第一端连接,所述第一开关电路的第二端分别与所述输入电源的第二端、所述第二开关电路的第二端以及所述驱动开关的第一端连接,所述第二开关电路的第三端分别与所述驱动开关的第二端和所述第一电阻的第一端连接,所述第二开关电路的第四端与所述第一开关电路的第三端连接。
12.在一种可能的实现方式中,所述第一开关电路包括:第一开关管、第三电阻、第四电阻、第一稳压二极管、第一电容;
13.所述第三电阻的第一端分别与所述第二电阻的第二端和所述第二开关电路的第一端连接,所述第三电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端、所述第一稳压二极管的阴极、所述第四电阻的第一端以及所述第一开关管的栅极连接,所述第一电容的第二端分别与所述第一稳压二极管的阳极、所述第四电阻的第二端、所述第一开关管的源极、所述输入电源的第二端以及所述第二开关电路的第二端连接,所述第一开关管的漏极与所述第二开关电路的第三端连接。
14.在一种可能的实现方式中,所述第二开关电路包括:第五电阻、第六电阻、第二稳压二极管、第二开关管;
15.所述第五电阻的第一端分别与所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第一端连接,所述第五电阻的第二端分别与所述第一开关管的漏极、所述第二稳压二极管的阴极、所述第六电阻的第一端以及所述第二开关管的栅极连接,所述第二稳压二极管的阳极分别与所述第六电阻的第二端、所述第二开关管的源极、所述输入电源的第二端以及所述驱动开关的第一端连接,所述第二开关管的漏极分别与所述第一电阻的第一端和所述驱动开关的第二端连接。
16.在一种可能的实现方式中,所述充电电路包括:第一二极管、第二二极管、第三二极管、第七电阻;
17.所述第七电阻的第一端分别与所述驱动开关的第三端、所述内部电路的第二端连接,所述第七电阻的第二端与所述第一二极管的阳极连接,所述第一二极管的阴极分别与所述第二二极管的阳极和所述第一电阻的第二端连接,所述第二二极管的阴极与所述第三二极管的阳极连接,所述第三二极管的阴极分别与所述输入电源的第二端、所述第二开关管的源极以及所述驱动开关的第一端连接。
18.在一种可能的实现方式中,所述驱动开关为半导体晶闸管;
19.所述第一开关管与所述第二开关管为金属

氧化物

半导体场效应晶体管。
20.在一种可能的实现方式中,所述输入电源为直流电源。
21.本申请实施例提供的电路能够不仅对内部电路中的电容进行充电,同时可以经过一段时间的延迟之后,即在内外电压差较小的时候接入高压直流,从而可以有效的避免设备在接入高压系统时带来的电流冲击,保护了供电开关和用电设备。
附图说明
22.下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
23.图1为本申请实施例提供的一种预充电路的结构示意图;
24.图2为本申请实施例提供的一种预充电路的另一结构示意图;
25.图3为本申请实施例提供的一种预充电路的又一结构示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本申请保护的范围。
27.本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
28.在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
29.请参阅图1,图1为本申请提供的一种预充电路的结构示意图。如图1所示,该预充电路包括输入电源10、供电开关11、开关电路12、内部电路13、驱动开关电路14、充电电路15;
30.上述输入电源10的第一输出端与上述供电开关11的第一端连接,上述供电开关11的第二端分别与上述开关电路12的第一端和上述内部电路13的第一端连接,上述开关电路12的第二端分别与上述输入电源10的第二端和上述驱动开关电路14的第一端连接,上述开关电路12的第三端与上述驱动开关电路14的第二端连接,上述驱动开关电路14的第三端分别与上述内部电路13的第二端和上述充电电路15的第一端连接,上述驱动开关电路14的第四端与上述充电电路15的第二端连接,上述充电电路15的第三端与上述输入电源10的第二端连接;
31.当上述供电开关11闭合时,上述输入电源10通过上述供电开关11和上述充电电路15为上述内部电路13充电;当所述内部电路13的电压大于预设阈值时,所述开关电路12控制所述驱动开关电路14处于工作状态,上述输入电源10通过上述供电开关11和上述驱动开关电路14为上述内部电路13供电。
32.本申请实施例提供的预充电路的工作原理如下:在供电开关11闭合时,驱动开关电路14为不工作的状态,此时输入电源10通过供电开关11以及充电电路15与内部电路13形成回路,并对内部电路13进行充电,开关电路12在内部电路13两端的电压大于阈值时,即充电完成。待充电完成后,控制驱动开关电路14处于工作状态,驱动开关电路14处于工作状态时,充电电路15不工作,输入电源10与内部电路13通过驱动开关电路14以及供电开关11连通,输入电源10为内部电路13中的用电设备供电。
33.其中,内部电路13两端的电压阈值依据实际需求和实际输入电源10的电压而定,
本申请实施例对此不作具体限定。
34.可选地,在为内部电路充电实际上是为并联在内部电路13两端的电容充电,这里并未将电容在图中画出,该充电电容作为内部电路的一部分。
35.本申请实施例提供的电路能够不仅对内部电路中的电容进行充电,同时可以经过一段时间的延迟之后,即在内外电压差较小的时候接入高压直流,从而可以有效的避免设备在接入高压系统时带来的电流冲击,保护了供电开关和用电设备。
36.请参阅图2,图2为本申请实施例提供的另一种预充电路的结构示意图,其中,图2所示的预充电路是对图1所示的预充电路进行细化得到的,与图1所示的预充电路相比,上述驱动开关电路14包括驱动开关201和第一电阻r1,上述开关电路12包括第二电阻r2、第一开关电路202和第二开关电路203,其中,上述驱动开关201的第一端连接上述输入电源10的第二端,上述驱动开关201的第二端分别与上述开关电路12的第三端和上述第一电阻r1的第一端连接,上述驱动开关201的第三端分别与上述内部电路13的第二端和上述充电电路15的第一端连接,上述第一电阻r1的第二端与上述充电电路15连接;上述第二电阻r2的第一端与上述供电开关11的第二端连接,上述第二电阻r2的第二端分别与上述第一开关电路202的第一端、上述第二开关电路203的第一端连接,上述第一开关电路202的第二端分别与上述输入电源10的第二端、上述第二开关电路203的第二端以及上述驱动开关201的第一端连接,上述第二开关电路203的第三端分别与上述驱动开关201的第二端和上述第一电阻r1的第一端连接,上述第二开关电路203的第四端与上述第一开关电路202的第三端连接。
37.具体地,本申请实施例中的驱动开关为半导体闸流管,半导体闸流管是固态的半导体器件,它由交替的p类和t类物质(pnpn)构成创建三个pn结层,其中,半导体闸流管包含三个电极:阳极、阴极、门极,当门极电压大于门极触发电压阈值时,该半导体闸流管就从截止状态变为导通状态,在半导体闸流管导通之后,即使门极电压低于触发的电压阈值,但是只要流经的电流不低于一定的限值之下,就会维持导通状态。
38.具体地,在供电开关11闭合后,此时,驱动开关201即半导体闸流管处于截止状态,输入电源10通过供电开关11以及充电电路15为内部电路13中的电容充电,此时第一开关电路202未处于工作状态,第二开关电路203处于工作状态,而当第一开关电路202到达工作电压后,第一开关电路202处于工作状态,第二开关电路203不处于工作状态,同时驱动开关201处于工作状态,此时,输入电源10与内部电路13通过驱动开关201形成回路,其中驱动开关201处于低阻状态,因此,充电电路不处于工作状态。
39.本申请实施例提供的电路能够不仅对内部电路中的电容进行充电,同时可以经过一段时间的延迟之后,即在内外电压差较小的时候接入高压直流,从而可以有效的避免设备在接入高压系统时带来的电流冲击,保护了供电开关和用电设备。
40.请参阅图3,图3为本申请实施例提供的一种预充电路的又一结构示意图。如图3所示的预充电路是对图2所示的预充电路进一步细化得到的,与图2所示的预充电路相比,上述第一开关电路202包括:第一开关管q2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一稳压二极管d1、第一电容c1;上述第三电阻r3的第一端分别与上述第二电阻r2的第二端和上述第二开关电路203的第一端连接,上述第三电阻r3的第二端分别与上述第一电容c1的第一端、上述第一稳压二极管d1的阴极、上述第四电阻r4的第一端以及上述第一开关管q2的栅极连接,上述第一电容c1的第二端分别与上述第一稳压二极管d1的阳极、上述第四电阻r4的第二端、上述
第一开关管q2的源极以及上述输入电源10的第二端以及上述第二开关电路203的第二端连接,上述第一开关管q2的漏极与上述第二开关电路203的第三端连接。
41.上述第二开关电路203包括第五电阻r5、第六电阻r6、第二稳压二极管d2、第二开关管q3;
42.上述第五电阻r5的第一端分别与上述第二电阻r2的第二端和上述第三电阻r3的第一端连接,上述第五电阻r5的第二端分别与上述第一开关管q2的漏极、上述第二稳压二极管d2的阴极、上述第六电阻r6的第一端以及上述第二开关管q3的栅极连接,上述第二稳压二极管d2的阳极分别与上述第六电阻r6的第二端、上述第二开关管q2的源极、上述输入电源10的第二端以及所述驱动开关201的第一端连接,上述第二开关管q3的漏极分别与上述第一电阻r1的第一端和上述驱动开关q1的第二端连接。
43.上述充电电路15包括:第一二极管d3、第二二极管d4、第三二极管d5、第七电阻r7;
44.上述第七电阻r7的第一端分别与上述驱动开关q1的第三端、上述内部电路13的第二端连接,上述第七电阻r7的第二端与上述第一二极管d3的阳极连接,上述第一二极管d3的阴极分别与上述第二二极管d4的阳极和上述第一电阻r1的第二端连接,上述第二二极管d4的阴极与上述第三二极管d5的阳极连接,上述第三二极管d5的阴极分别与上述输入电源10的第二端、上述第二开关管q3的源极以及上述驱动开关q1的第一端连接。
45.具体地,驱动开关电路14中的驱动开关q1为半导体闸流管,上述半导体闸流管具有三个电极:阳极(a极)、阴极(k极)以及门极(g极)。如图3所示,该半导体晶闸管q1的阴极(k极)分别与输入电源10的第二端(负极端)、第二开关管q3的源极、第六电阻r6、第二稳压二极管d2的阳极连接,该半导体闸流管的阳极(a极)分别与第七电阻r7第一端和内部电路13的第二端连接,上述半导体闸流管的门极(g极)分别与第一电阻r1的第一端、第二开关管q3的漏极连接。在供电开关11闭合时,预充电流通过充电电路15的第七电阻r7对内部电路13中的电容充电,同时电流通过第二电阻r2、第五电阻r5、以及第六电阻r6,在第六电阻r6两端形成的电压加在第二开关管q3上,使得第二开关管q3导通,此时,因为第二开关管q3的导通,此时驱动开关q1即半导体晶闸管的k极和g极两端的电压为零,所以半导体闸流管q1不导通,并且此时预充电流也流过第二电阻r2、第三电阻r3以及第四电阻r4,第一开关管q2的两端并联了第一电容c1,因此,第一电容c1两端的电压逐渐上升,当升到第一开关管q2的电压导通阈值时,第一开关管q2导通,因为第一开关管q2的导通,拉低了第二开关管q3栅极的电压,所以第二开关管q3从导通状态变为截止状态,此时,第三二极管d5和第二二极管d4的形成的电压通过第一电阻r1加在半导体闸流管q1的k极(阴极)和g极(门极)两端,使得该半导体闸流管q1导通,其中,半导体闸流管的触发阈值为1.5v。在由于这个延迟导通的过程,使得内部电路13中的电容两端的电压与输入电源10输入的直流电压相差不大,因此,流过半导体闸流管q1的电流就比较小,这也代表着整个预充过程的完成。
46.进一步地,在半导体闸流管q1导通过后,电流不再经过充电电路15,只要内部电路13保持工作,半导体闸流管q1有电流经过,即时在该半导体闸流管q1的k极和g极两端的电压降到门极导通阈值以下,仍保持导通状态。在内部电路13停止工作之后,经过半导体闸流管q1的电流降低为零,此时,该半导体闸流管q1恢复至截止状态,在第一电容c1两端的电压也降低为零之后,整个预充电路就可进入下一个预充动作中了。
47.本申请实施例提供的电路能够不仅对内部电路中的电容进行充电,同时可以经过
一段时间的延迟之后,即在内外电压差较小的时候接入高压直流,从而可以有效的避免设备在接入高压系统时带来的电流冲击,保护了供电开关和用电设备。
48.以上上述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易的想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征:
1.一种预充电路,其特征在于,包括供电开关、驱动开关电路、开关电路、输入电源、内部电路、充电电路;所述输入电源的第一输出端与所述供电开关的第一端连接,所述供电开关的第二端分别与所述开关电路的第一端和所述内部电路的第一端连接,所述开关电路的第二端分别与所述输入电源的第二端和所述驱动开关电路的第一端连接,所述开关电路的第三端与所述驱动开关电路的第二端连接,所述驱动开关电路的第三端分别与所述内部电路的第二端和所述充电电路的第一端连接,所述驱动开关电路的第四端与所述充电电路的第二端连接,所述充电电路的第三端与所述输入电源的第二端连接;当所述供电开关闭合时,所述输入电源通过所述供电开关和所述充电电路为所述内部电路充电;当所述内部电路的电压大于预设阈值时,所述开关电路控制所述驱动开关电路处于工作状态,所述输入电源通过所述供电开关和所述驱动开关电路为所述内部电路供电。2.根据权利要求1所述的预充电路,其特征在于,所述驱动开关电路包括驱动开关和第一电阻;所述驱动开关的第一端连接所述输入电源的第二端,所述驱动开关的第二端分别与所述开关电路的第三端和所述第一电阻的第一端连接,所述驱动开关的第三端分别与所述内部电路的第二端和所述充电电路的第一端连接,所述第一电阻的第二端与所述充电电路的第二端连接。3.根据权利要求2所述的预充电路,其特征在于,所述开关电路包括:第二电阻、第一开关电路和第二开关电路;所述第二电阻的第一端与所述供电开关的第二端连接,所述第二电阻的第二端分别与所述第一开关电路的第一端、所述第二开关电路的第一端连接,所述第一开关电路的第二端分别与所述输入电源的第二端、所述第二开关电路的第二端以及所述驱动开关的第一端连接,所述第二开关电路的第三端分别与所述驱动开关的第二端和所述第一电阻的第一端连接,所述第二开关电路的第四端与所述第一开关电路的第三端连接。4.根据权利要求3所述的预充电路,其特征在于,所述第一开关电路包括:第一开关管、第三电阻、第四电阻、第一稳压二极管、第一电容;所述第三电阻的第一端分别与所述第二电阻的第二端和所述第二开关电路的第一端连接,所述第三电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端、所述第一稳压二极管的阴极、所述第四电阻的第一端以及所述第一开关管的栅极连接,所述第一电容的第二端分别与所述第一稳压二极管的阳极、所述第四电阻的第二端、所述第一开关管的源极、所述输入电源的第二端以及所述第二开关电路的第二端连接,所述第一开关管的漏极与所述第二开关电路的第三端连接。5.根据权利要求4所述的预充电路,其特征在于,所述第二开关电路包括:第五电阻、第六电阻、第二稳压二极管、第二开关管;所述第五电阻的第一端分别与所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第一端连接,所述第五电阻的第二端分别与所述第一开关管的漏极、所述第二稳压二极管的阴极、所述第六电阻的第一端以及所述第二开关管的栅极连接,所述第二稳压二极管的阳极分别与所述第六电阻的第二端、所述第二开关管的源极、所述输入电源的第二端以及所述驱动开关
的第一端连接,所述第二开关管的漏极分别与所述第一电阻的第一端和所述驱动开关的第二端连接。6.根据权利要求5所述的预充电路,其特征在于,所述充电电路包括:第一二极管、第二二极管、第三二极管、第七电阻;所述第七电阻的第一端分别与所述驱动开关的第三端、所述内部电路的第二端连接,所述第七电阻的第二端与所述第一二极管的阳极连接,所述第一二极管的阴极分别与所述第二二极管的阳极和所述第一电阻的第二端连接,所述第二二极管的阴极与所述第三二极管的阳极连接,所述第三二极管的阴极分别与所述输入电源的第二端、所述第二开关管的源极以及所述驱动开关的第一端连接。7.根据权利要求1

6任一项所述的预充电路,其特征在于,所述驱动开关为半导体晶闸管。8.根据权利要求7所述的预充电路,其特征在于,所述第一开关管与所述第二开关管为金属

氧化物

半导体场效应晶体管。9.根据权利要求8所述的预充电路,其特征在于,所述输入电源为直流电源。
技术总结
一种预充电路,包括供电开关(11)、驱动开关电路(14)、开关电路(12)、输入电源(10)、内部电路(13)、充电电路(15);输入电源的第一输出端与供电开关的第一端连接,供电开关的第二端分别与开关电路的第一端和内部电路的第一端连接,开关电路的第二端分别与输入电源的第二端和驱动开关电路的第一端连接,开关电路的第三端与驱动开关电路的第二端连接,驱动开关电路的第三端分别与内部电路的第二端和充电电路的第一端连接,驱动开关电路的第四端与充电电路的第二端连接,充电电路的第三端与输入电源的第二端连接;输入电源用于在供电开关闭合时通过供电开关和充电电路为内部电路充电。该预充电路能够避免设备在接入高压系统时带来的电流冲击。的电流冲击。的电流冲击。


技术研发人员:陈丽君 赵德琦 吴壬华
受保护的技术使用者:深圳欣锐科技股份有限公司
技术研发日:2020.07.15
技术公布日:2021/6/29

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