[发明专利]冲击电流抑制电路及其抑制冲击电流的方法

说明书

一种冲击电流抑制电路，包括第一开关、预充电支路、第三开关以及控制装置。第一开关连接在输入电压与母线电容之间；预充电支路与第一开关并联连接，预充电支路包括串联连接的第二开关和电阻；第三开关连接在所述母线电容与负载之间，负载与母线电容并联连接。控制装置的输出端分别与第一开关、第二开关和第三开关的控制端连接。本发明还公开了冲击电流抑制电路抑制冲击电流的方法。本发明能够有效抑制开关导通时所产生的冲击电流，通用性好，成本低。

技术领域

本发明涉及冲击电流抑制技术。

背景技术

一辆汽车中会使用大量的控制器,有一部分控制器包含功率模块，该功率模块例如是能够提供一定的功率的电源变换器,它们可以直接驱动电机或者电磁阀负载。在功率模块中，需要较大容值的母线电容以维持设备的正常运行，控制器的内部母线与控制器的输入电源之间通常会通过一个输入功率开关相连，此输入功率开关通常为半导体开关，如MOS管、三极管等。在控制器上电的过程中，输入功率开关导通，母线电容充电。如果不加以控制，在输入功率开关导通时会产生巨大的浪涌电流，从而影响供电网络并且会在半导体器件上产生不期望的大应力。

目前，常见的减小输入功率开关闭合时的冲击电流的方法主要有以下两种：

方法1、缓慢地驱动输入功率开关让其工作在线性区来限制浪涌电流，或者连续地短暂导通输入功率开关来限制平均功率，使得产生的应力不超过输入功率开关的安全工作区间。方法1的局限性在于输入功率开关的导通、关断过程的伏安特性是非线性的，造成浪涌电流的峰值非常难以控制，并且随环境温度变化很大。在给母线电容充电中有大量的能量损耗在输入功率开关内部,导致输入功率开关不得不使用更高电流和功率规格的半导体开关器件，造成成本大幅上升；

方法2、如图1所示，在第一开关S1两端并联一个电阻R1与第二开关S2的串联组合给后端的母线电容C1预充电。第二开关S2导通进行预充电时，由于电阻R1的存在使得电路中的电流小于等于输入电压/R1，从而抑制了浪涌电流。在预充电完毕以后、接通第一开关S1时，第一开关S1两端的电压降相对于没有预充电的情况下较小，因此在第一开关S1导通的过程中,浪涌电流和第一开关S1的应力也相应减小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够有效抑制开关导通时所产生的冲击电流、通用性好、成本低的冲击电流抑制电路。

本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种抑制冲击电流的方法。

本发明实施例提供了一种冲击电流抑制电路，包括：第一开关，连接在输入电压与母线电容之间；预充电支路，与第一开关并联连接，预充电支路包括串联连接的第二开关和电阻；第三开关，连接在母线电容与负载之间，负载与母线电容并联连接；控制装置，控制装置的输出端分别与第一开关的控制端、第二开关的控制端和第三开关的控制端连接；控制装置用于控制第二开关导通且控制第一开关和第三开关断开，以使输入电压通过预充电支路向母线电容充电，在输入电压与母线电容电压之间的电压差值小于等于预设的第一电压差阈值时，先控制第一开关导通，在第一开关正常导通后，依次控制第二开关断开、第三开关导通。

本发明实施例还提供了一种上述冲击电流抑制电路抑制冲击电流的方法，包括以下步骤：

控制装置控制第二开关导通且控制第一开关和第三开关断开，使输入电压通过预充电支路向母线电容充电；

控制装置判断输入电压与母线电容电压之间的电压差值是否小于等于预设的第一电压差阈值，在输入电压与母线电容电压之间的电压差值小于等于预设的第一电压差阈值时，先控制第一开关导通，在第一开关正常导通后，依次控制第二开关断开、第三开关导通。