一种软启电路以及单相逆变电路的制作方法

1.本技术涉及电路领域，具体而言，涉及一种软启电路以及单相逆变电路。


背景技术：

2.在大功率场合的应用中，电气隔离是十分关键且必要的，隔离型双向dc/dc由于高频变压器的存在，完美实现了电气隔离，因此，市场上的单相逆变器大多使用带高频隔离的两级式逆变电路结构，这种电路结构分为前后两级，前级dc/dc变换器将输入电压调制成符合后级逆变器要求的理想电压，再通过后级dc/ac进行逆变。前级dc/dc变换器的拓扑，比较常见的是推挽式、半桥式、全桥式等。
3.在开关管关断时刻，单相逆变电路中会产生一个数值很高的电压突增；而在开通时刻，单相逆变电路中会产生一个数值很高的电流突增。而且随着开关频率的增大，电压或电流峰值就会越高，一旦达到开关承受能力极限，开关管就会发生永久性损坏。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种软启电路，在单相逆变电路启动时抑制主电路上电流快速上升和减小电流产生，减少器件烧损现象。
5.本技术实施例提供的软启电路，包括限流开关电路、延时电路、驱动电路和电源；
6.所述限流开关电路串接在单相逆变电路的前级电路和后级电路之间；
7.所述延时电路的输入端与电源电性连接，延时电路的输出端与驱动电路的输入端电性连接，所述的驱动电路的输出端连接限流开关电路的开关控制端。
8.在一些实施例中，所述的软启电路中，所述限流开关电路，用于在接收到驱动电路延时发送的驱动控制信号时导通，以使单相逆变电路的前级电路和后级电路延时直接导通；以及在关断时使单相逆变电路的前级电路和后级电路之间通过所述限流开关电路导通。
9.在一些实施例中，所述的软启电路中，所述延时电路的电压输出端与驱动电路的电压输入端电性连接，以在电源输出辅助电压时，延时输出驱动电压至驱动电路；
10.所述驱动电路的驱动输出端连接限流开关电路的开关控制端，以在接收到延时的驱动电压时，输出延时的驱动控制信号给限流开关电路。
11.在一些实施例中，所述的软启电路中，所述延时电路包括第一电阻和延时电容模块，所述第一电阻和延时电容模块串联，第一电阻与电源电性连接，延时电容模块的两端作为电压输出端与驱动电路的电压输入端电性连接。
12.在一些实施例中，所述的软启电路中，所述延时电路还包括第一二极管；所述第一二极管反向并联在第一电阻两端。
13.在一些实施例中，所述的软启电路中，所述驱动电路包括三极管；
14.所述三极管的基极连接延时电路的电压输出端的正极，发射极连接延时电路的电压输出端的负极，三极管的集电极作为驱动端连接限流开关电路的开关控制端。
15.在一些实施例中，所述的软启电路中，所述限流开关电路包括并联的开关电路和限流电路；
16.所述开关电路串接在单相逆变电路的前级电路和后级电路之间。
17.在一些实施例中，所述的软启电路中，所述开关电路包括继电器，所述限流电路包括用于限流的第二电阻，所述第二电阻并联在继电器的触点两端；所述继电器的线圈与所述驱动电路的驱动信号输出端电性连接；
18.或者，所述开关电路包括mos管；所述限流电路包括用于限流的第三电阻，所述第三电阻并联在mos管的源极和漏极两端；所述mos管的栅极与所述驱动电路的驱动信号输出端电性连接。
19.在一些实施例中，所述的软启电路中，当所述开关电路包括继电器时，所述继电器的线圈的两端反向并联第二二极管。
20.在一些实施例中，所述的软启电路中，所述mos管的栅极和后级电路的输入端之间串接有抗干扰电容。
21.在一些实施例中，所述的软启电路中，所述三极管的基极和延时电路的电压输出端的正极之间串接反向稳压管，所述三极管的基极和延时电路的电压输出端的负极之间串接第四电阻。
22.在一些实施例中，还提供一种单相逆变电路，包括前级电路、软启电路和后级电路；所述前级电路通过所述软启电路与所述后级电路电性连接；所述软启电路为所述的软启电路。
23.本技术实施例中提供一种软启电路以及单相逆变电路所述软启电路包括限流开关电路、延时电路、驱动电路和电源；所述限流开关电路串接在单相逆变电路的前级电路和后级电路之间；所述延时电路的输入端与电源电性连接，延时电路的输出端与驱动电路的输入端电性连接，所述的驱动电路的输出端连接限流开关电路的开关控制端，这样，电源输出辅助电压时，延时电路延时输出驱动电压至驱动电路；驱动电路在接收到驱动电压时，输出驱动控制信号给限流开关电路，所述限流开关电路接收所述驱动控制信号时导通，从而使得使单相逆变电路的前级电路和后级电路直接导通，从而使得前级电路和后级电路直接在延时电路的控制下延时直接导通，减少启动开关器件的电压和电流应力，减少器件烧损现象。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
25.图1示出了本技术实施例所述软启电路的电路原理图；
26.图2示出了本技术实施例所述一种软启电路的电路图；
27.图3示出了本技术实施例所述另一种软启电路的电路图；
28.图4示出了本技术实施例所述单相逆变电路的电路原理图。
具体实施方式
29.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本技术中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本技术的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本技术中使用的流程图示出了根据本技术的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本技术内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
30.另外，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域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，都属于本技术保护的范围。
31.需要说明的是，本技术实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。
32.在大功率场合的应用中，电气隔离是十分关键且必要的，隔离型双向dc/dc由于高频变压器的存在，完美实现了电气隔离，因此，市场上的单相逆变器大多使用带高频隔离的两级式逆变电路结构，这种电路结构分为前后两级，前级dc/dc变换器将输入电压调制成符合后级逆变器要求的理想电压，再通过后级dc/ac进行逆变。前级dc/dc变换器的拓扑，比较常见的是推挽式、半桥式、全桥式等。
33.在开关管关断时刻，单相逆变电路中会产生一个数值很高的电压突增；而在开通时刻，单相逆变电路中会产生一个数值很高的电流突增。而且随着开关频率的增大，电压或电流峰值就会越高，一旦达到开关承受能力极限，开关管就会发生永久性损坏。
34.基于此，本技术实施例中提供一种软启电路以及单相逆变电路，所述软启电路包括限流开关电路、延时电路、驱动电路和电源；所述限流开关电路串接在单相逆变电路的前级电路和后级电路之间；所述延时电路的输入端与电源电性连接，延时电路的输出端与驱动电路的输入端电性连接，所述的驱动电路的输出端连接限流开关电路的开关控制端；这样，电源输出辅助电压时，延时电路延时输出驱动电压至驱动电路；驱动电路在接收到驱动电压时，输出驱动控制信号给限流开关电路，所述限流开关电路接收所述驱动控制信号时导通，从而使得使单相逆变电路的前级电路和后级电路直接导通，从而使得前级电路和后级电路直接在延时电路的控制下延时直接导通，减少启动开关器件的电压和电流应力，减少器件烧损现象。
35.请参照图1，图1示出了本技术实施例所述软启电路100的电路原理图，具体的，所述软启电路100包括限流开关电路102、延时电路103、驱动电路101和电源104；
36.所述限流开关电路102串接在单相逆变电路的前级电路和后级电路之间；
37.所述延时电路103的输入端与电源104电性连接，延时电路103的输出端与驱动电路101的输入端电性连接，所述的驱动电路101的输出端连接限流开关电路102的开关控制端。
38.所述软启电路100中，所述限流开关电路102，用于在接收到驱动电路101延时发送
的驱动控制信号时导通，以使单相逆变电路的前级电路和后级电路延时直接导通；以及在关断时使单相逆变电路的前级电路和后级电路之间通过所述限流开关电路102导通。
39.所述软启电路100中，所述延时电路103的电压输出端与驱动电路101的电压输入端电性连接，以在电源104输出辅助电压时，延时输出驱动电压至驱动电路101；
40.所述驱动电路101的驱动输出端连接限流开关电路102的开关控制端，以在接收到延时的驱动电压时，输出延时的驱动控制信号给限流开关电路102。
41.也就是说，所述延时电路的延时控制是基于电压信号实现的。
42.具体的，单相逆变电路开启后，单相逆变电路前级电路和后级电路之间在一定延时时间段内先通过限流开关电路102导通，限流开关电路102会限制前级电路和后级电路之间的电流大小和峰值，抑制电流快速上升和减小电流产生，减少启动开关器件的电压和电流应力，减少器件烧损现象；当经过延时时间段后，所述限流开关电路102接收所述驱动控制信号时导通，从而使得使单相逆变电路的前级电路和后级电路直接导通后，正常运行，这样，就避免了开启过程中单相逆变电路中会产生的电流突增损坏电子器件。
43.本技术实施例中，单相逆变电路的前级电路为dc/dc变换器，后级为dc/ac逆变电路。所述dc/dc变换器比较常见的是推挽式电路、半桥式电路、全桥式电路等。
44.所述电源104输出直流电压，用于辅助所述软启电路100启动；所述电源104可以为直流电源104、外部直流电路的输出端等；所述外部直流电路可以为dc/dc电路等。
45.请参照图2，所述延时电路103包括第一电阻r1和延时电容模块，所述第一电阻r1和延时电容模块串联，第一电阻r1与电源104电性连接，延时电容模块的两端作为电压输出端与驱动电路101的电压输入端电性连接。
46.当所述电源104有电压输出时，经过第一电阻r1为延时电容模块充电，延时电容模块两端的电压升高，直至延时电容模块两端的电压大小满足驱动电路101，驱动电路101输出一驱动电压信号给限流开关模块，使限流开关模块导通。
47.本技术实施例中，所述延时电容模块具体包括并联的第一电容c1和第二电容c2。
48.请参照图2,本技术实施例中所述的软启电路100中的所述延时电路103还包括第一二极管d1；所述第一二极管d1反向并联在第一电阻r1两端。
49.这里，所述第一二极管d1用于加快第一电容c1和第二电容c2的放电速度。
50.请参照图2，本技术实施例中所述的软启电路100中，所述驱动电路101包括三极管q1；
51.所述三极管q1的基极连接延时电路103的电压输出端的正极，发射极连接延时电路103的电压输出端的负极，三极管q1的集电极作为驱动端连接限流开关电路102的开关控制端。
52.当延时电路103的电压输出端电压升高至三极管q1基极电位满足开通条件时，当三极管q1导通时，三极管q1的集电极输出一驱动信号至限流开关电路102，使限流开关电路102导通，从而使得限流开关电路102限流状态切换至导通状态，使得单相逆变电路的前级电路和后级电路从通过限流开关电路102限流导通的状态切换到直接导通的状态。
53.具体的，请参照图2，所述限流开关电路102包括并联的开关电路和限流电路；
54.所述开关电路串接在单相逆变电路的前级电路和后级电路之间。
55.也就是说，所述单相逆变电路的前级电路和后级电路，在延时期间通过限流电路
导通，以抑制主电路中的电流，防止电流过大；在延时结束后通过导通的开关电路直接导通，此时导通的开关电路将限流电路短路。
56.本技术实施例中所述的软启电路100有多种实现方案，本技术实施例中，示例性的，所述开关电路包括继电器k1，所述限流电路包括用于限流的第二电阻r2，所述第二电阻r2并联在继电器k1的触点两端；所述继电器k1的线圈与所述驱动电路101的驱动信号输出端电性连接；
57.或者，所述开关电路包括mos管q2；所述限流电路包括用于限流的第三电阻r3，所述第三电阻r3并联在mos管q2的源极和漏极两端；所述mos管q2的栅极与所述驱动电路101的驱动信号输出端电性连接。
58.具体的，所述开关电路包括继电器k1，所述限流电路包括用于限流的第二电阻r2时，所述第二电阻r2并联在继电器k1的触点两端；
59.所述继电器k1的触点串接在单相逆变电路的前级电路和后级电路之间；
60.所述继电器k1的线圈的第一端电性连接电源104，线圈的第二端电性连接三极管q1的集电极，以使三极管q1在接收到延时电路103延时输出的驱动电压导通时，继电器k1导通。
61.这样，当三极管q1在接收到延时电路103延时输出的驱动电压导通，继电器k1的线圈得电，继电器k1的触点导通，以使单相逆变电路的前级电路和后级电路直接导通；而当三极管q1没有导通之前，单相逆变电路的前级电路和后级电路之间通过限流的第二电阻r2导通。
62.请参照图2，当所述开关电路包括继电器k1时，所述继电器k1的线圈的两端反向并联第二二极管d2。所述反向并联的第二二极管d2，即反向续流二极管。
63.三极管q1在关断时，继电器k1的线圈自感产生很高的反向电动势，并联在继电器k1引脚1与引脚2两端的反向续流二极管提供续流通路，同时钳位反向电动势，防止击穿三极管q1。
64.在一些实施例中，继电器k1的第5引脚(也就是x2端)与后级电路的输入端之间并联母线滤波电容。
65.本技术实施例中，所述的软启电路100中，所述三极管q1的基极和延时电路103的电压输出端的正极之间串接反向稳压管d3，以提高三极管q1导通阈值电压。
66.本技术实施例中所述的软启电路100，所述三极管q1的基极和延时电路103的电压输出端的负极之间串接第四电阻r4。
67.在三极管q1的基极加一个下拉电阻，保证基极与发射极的极间电容加速放电，加快三极管q1截止，同时防止输入端悬空或高阻态时，无法确定三极管q1的工作状态。
68.以下参照图2，说明图2所示软启电路100的工作过程。
69.图2中，采用继电器k1和第二电阻r2(水泥电阻)组成的防浪涌电流电路作为限流开关电路102。单相逆变电路前级电路隔离升压后，经整流桥等电路输出直流高压，然后经过x1，第二电阻r2起到限流作用，防止接通瞬间的浪涌电流。当辅助电源有12v电压输出时，12v电压经第二电阻r2并对第一电容c1和第二电容c2进行充电，当三极管q1的基极电位满足开通条件时，三极管q1导通，继电器k1动作，线圈得电，继电器k1的引脚5与引脚8闭合，主支路x1x2导通，第二电阻r2被旁路，单相逆变电路进入正常运行状态。限流的延时时间取决
于时间常数，时间常数由第一电阻r1、第二电容c2和第二电容c2确定。三极管q1在关断时，继电器k1的线圈自感产生很高的反向电动势，并联在继电器k1引脚1与引脚2两端的反向续流二极管(第二二极管d2)提供续流通路，同时钳位反向电动势，防止击穿三极管q1。在三极管q1的基极加一个下拉电阻(第四电阻r4)，保证基极与发射极的极间电容加速放电，加快三极管q1截止，同时防止输入端悬空或高阻态时，无法确定三极管q1的工作状态。三极管q1的基极加一个反向稳压管d3，以提高三极管q1导通阈值电压。
70.在一些实施例中，当所述开关电路包括mos管q2时，请参照图3，所述开关电路包括mos管q2；所述限流电路包括用于限流的第三电阻r3；所述第三电阻r3并联在mos管q2的源极和漏极两端；
71.所述驱动电路101还包括光耦u1，所述三极管q1的集电极通过光耦u1与电源104电性连接，且通过光耦u1与mos管q2的栅极电性连接，以使三极管q1在接收到延时电路103延时输出的驱动电压导通时，mos管q2导通。
72.这里，所述mos管q2起到开关的作用，所述mos管q2的栅极和后级电路的输入端之间串接有抗干扰电容c3，以提升mos管q2的抗干扰能力，进而提高系统的稳定性。
73.具体的，所述抗干扰电容c3是npo材质的贴片电容。
74.图3所示的软启电路100是采用mos管q2和水泥电阻(第三电阻r3)组成的防浪涌电流电路，也即限流开关电路102。前级电路隔离升压后，经整流桥等电路输出直流高压，然后经过x1，第三电阻r3防止接通瞬间的浪涌电流。当辅助电源有12v电压输出时，12v经第一电阻r1并对第一电容c1和第二电容c2进行充电，当三极管q1的基极电位满足开通条件时，三极管q1导通，光耦u1中的发光二极管发光，光耦u1的引脚3与引脚4之间的电阻变小，相当于开关接通，驱动电路101t1与t2接通，mos管q2的栅极得电，当mos管q2电位满足开通条件时，mos管q2导通，前级电路和后级电路之间的主支路x1x2导通，第三电阻r3被旁路，单相逆变电路进入正常运行状态。限流的延时时间取决于时间常数，时间常数由第一电阻r1、第二电容c2和第二电容c2确定。同样的，在三极管q1的基极加一个下拉电阻(第四电阻r4)，保证基极与发射极的极间电容加速放电，加快三极管q1截止，同时防止输入端悬空或高阻态时，无法确定三极管q1的工作状态。三极管q1的基极加一个反向稳压管d3，以提高三极管q1导通阈值电压。
75.同时，参照图3，所述mos管q2的栅极和后级电路的输入端之间串接有抗干扰电容c3，当延时电路103动作，x1x2支路导通后，x2输出的电流经过抗干扰电容c3滤波后，连接后级电路。
76.基于同一发明构思，本技术实施例中还提供了与软启电路100对应的单相逆变电路，由于本技术实施例中的单相逆变电路解决问题的原理与本技术实施例上述软启电路100相似，因此单相逆变电路的实施可以参见软启电路100的实施，重复之处不再赘述。
77.请参照图4，本技术实施例中，还提供一种单相逆变电路，所述单相逆变电路包括前级电路、软启电路100和后级电路；所述前级电路通过所述软启电路100与所述后级电路电性连接；所述软启电路100本技术实施例所述的软启电路100。
78.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，本技术中不再赘述。在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的mos驱动电路101，可以通过其它的方式实
现。以上所描述的电路实施例仅仅是示意性的，例如，所述的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个或电路可以结合或者可以集成到另一个电路或模块，或一些特征可以忽略，或不执行。
79.所述作为分离部件说明的可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个电路板，或者也可以分布到多个电路板。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部电路来实现本实施例方案的目的。
80.以上仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种软启电路，其特征在于，包括限流开关电路、延时电路、驱动电路和电源；所述限流开关电路串接在单相逆变电路的前级电路和后级电路之间；所述延时电路的输入端与电源电性连接，延时电路的输出端与驱动电路的输入端电性连接，所述的驱动电路的输出端连接限流开关电路的开关控制端。2.根据权利要求1所述的软启电路，其特征在于，所述限流开关电路，用于在接收到驱动电路延时发送的驱动控制信号时导通，以使单相逆变电路的前级电路和后级电路延时直接导通；以及在关断时使单相逆变电路的前级电路和后级电路之间通过所述限流开关电路导通。3.根据权利要求1或2所述的软启电路，其特征在于，所述延时电路的电压输出端与驱动电路的电压输入端电性连接，以在电源输出辅助电压时，延时输出驱动电压至驱动电路；所述驱动电路的驱动输出端连接限流开关电路的开关控制端，以在接收到延时的驱动电压时，输出延时的驱动控制信号给限流开关电路。4.根据权利要求1所述的软启电路，其特征在于，所述延时电路包括第一电阻和延时电容模块，所述第一电阻和延时电容模块串联，第一电阻与电源电性连接，延时电容模块的两端作为电压输出端与驱动电路的电压输入端电性连接。5.根据权利要求4所述的软启电路，其特征在于，所述延时电路还包括第一二极管；所述第一二极管反向并联在第一电阻两端。6.根据权利要求1所述的软启电路，其特征在于，所述驱动电路包括三极管；所述三极管的基极连接延时电路的电压输出端的正极，发射极连接延时电路的电压输出端的负极，三极管的集电极作为驱动端连接限流开关电路的开关控制端。7.根据权利要求1或6所述的软启电路，其特征在于，所述限流开关电路包括并联的开关电路和限流电路；所述开关电路串接在单相逆变电路的前级电路和后级电路之间。8.根据权利要求7所述的软启电路，其特征在于，所述开关电路包括继电器，所述限流电路包括用于限流的第二电阻，所述第二电阻并联在继电器的触点两端；所述继电器的线圈与所述驱动电路的驱动信号输出端电性连接；或者，所述开关电路包括mos管；所述限流电路包括用于限流的第三电阻，所述第三电阻并联在mos管的源极和漏极两端；所述mos管的栅极与所述驱动电路的驱动信号输出端电性连接。9.根据权利要求8所述的软启电路，其特征在于，当所述开关电路包括继电器时，所述继电器的线圈的两端反向并联第二二极管。10.根据权利要求9所述的软启电路，其特征在于，所述mos管的栅极和后级电路的输入端之间串接有抗干扰电容。11.根据权利要求6所述的软启电路，其特征在于，所述三极管的基极和延时电路的电压输出端的正极之间串接反向稳压管，所述三极管的基极和延时电路的电压输出端的负极之间串接第四电阻。12.一种单相逆变电路，其特征在于，包括前级电路、软启电路和后级电路；所述前级电路通过所述软启电路与所述后级电路电性连接；所述软启电路为权利要求1-11中任一所述
的软启电路。

技术总结
本申请提供了一种软启电路以及单相逆变电路，所述软启电路，包括限流开关电路、延时电路、驱动电路和电源；所述限流开关电路串接在单相逆变电路的前级电路和后级电路之间；所述延时电路的输入端与电源电性连接，延时电路的输出端与驱动电路的输入端电性连接，所述的驱动电路的输出端连接限流开关电路的开关控制端，从而在单相逆变电路启动时抑制主电路上电流快速上升和减小电流产生，减少器件烧损现象。象。象。


技术研发人员：李晓兰 施璐 李番军 尹志斌
受保护的技术使用者：上海派能能源科技股份有限公司
技术研发日：2023.02.27
技术公布日：2023/7/17