一种浪涌电压抑制系统及其控制方法与流程

本发明涉及电源控制，特别涉及一种浪涌电压抑制系统及其控制方法。

背景技术：

1、电路在遭受雷击或者在接通、断开大型负载时会产生很高的浪涌电压，浪涌电压是一种非常严重的电力干扰，如果电路中没有针对浪涌电压的有效抑制手段，其有可能会对电路中的用电设备造成严重的损害。在现有技术中，比较常见的浪涌电压抑制方案是二级级联抑制技术，其通过级联设置两级浪涌抑制器来对浪涌电压进行分段降压，以实现浪涌电压的抑制，有效改善了单一的浪涌抑制器的压降有限，控制精度低以及可靠性低的问题。然而二级级联抑制无法针对不同大小的浪涌电压灵活调配两级浪涌抑制器的压降幅度，因此两级浪涌抑制器的能量吸收不平衡，容易烧坏后级抑制电路。

技术实现思路

1、本发明正是基于上述问题，提出了一种浪涌电压抑制系统及其控制方法，能够有效平衡浪涌抑制器件的能量吸收，具有更高的可靠性。

2、有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种浪涌电压抑制系统，包括用于监测输入电压的输入电压监测模块、用于对输入电压进行稳压分流的电压抑制模块、用于采集和反馈输出电压的输出电压反馈模块以及根据输入电压监测模块所采样的输入电压大小和所述输出电压反馈模块所采集的输出电压大小对所述电压抑制模块进行控制的电压控制模块，所述电压抑制模块包括若干个相互并联的mos管，所述输入电压监测模块包括第一采样电阻以及输入端与所述第一采样电阻连接的电压检测电路，所述输出电压反馈模块包括第二采样电阻以及输入端与所述第二采样电阻连接的电压反馈电路，所述电压控制电路包括控制器，所述控制器与所述电压监测电路的输出端、所述电压采样反馈电路的输出端、所述金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极连接，所述控制器被配置为：

3、获取预先配置的目标输出电压ue以及压差阈值δuth，所述目标输出电压为所述浪涌电压抑制系统所连接的负载设备的额定电压；

4、实时检测所述浪涌电压抑制系统的输入电压uin；

5、计算所述输入电压uin与所述目标输出电压ue之间的第一电压差值：

6、δu1＝uin-ue；

7、判断所述第一电压差值δu1是否大于所述压差阈值δuth；

8、当δu1≤δuth时，控制至少一个并联的mos管进入第一导通状态；

9、当δu1＞δuth时，控制至少一个并联的mos管进入第二导通状态；

10、根据处于第二导通状态的mos管的数量调节处于第二导通状态的mos管的栅极电压ugs以执行所述导通mos管间的电流均衡。

11、本发明的第二方面提出了一种浪涌电压抑制系统的控制方法，包括：

12、获取预先配置的目标输出电压ue以及压差阈值δuth，所述目标输出电压为所述浪涌电压抑制系统所连接的负载设备的额定电压；

13、实时检测所述浪涌电压抑制系统的输入电压uin；

14、计算所述输入电压uin与所述目标输出电压ue之间的第一电压差值：

15、δu1＝uin-ue；

16、判断所述第一电压差值δu1是否大于所述压差阈值δuth；

17、当δu1≤δuth时，控制至少一个并联的mos管进入第一导通状态；

18、当δu1＞δuth时，控制至少一个并联的mos管进入第二导通状态；

19、根据处于第二导通状态的mos管的数量调节处于第二导通状态的mos管的栅极电压ugs以执行所述导通mos管间的电流均衡。

20、进一步的，控制至少一个并联的mos管进入第一导通状态的步骤具体包括：

21、获取预先配置的分流mos管数量对应的输出电流区间；

22、检测所述浪涌电压抑制系统的输出电流iout；

23、确定所述输出电流iout所落入的输出电流区间对应的第一分流mos管数量n1cond，其中1≤n1cond≤nmos，nmos为所述浪涌电压抑制系统的电压抑制模块中并联的mos管数量；

24、控制n1cond个mos管进入第一导通状态。

25、进一步的，控制至少一个并联的mos管进入第二导通状态的步骤具体包括：

26、检测所述浪涌电压抑制系统的输出电流iout；

27、根据所述输出电流iout以及所述第一电压差值δu1确定第二分流mos管数量n2cond，其中1≤n2cond≤nmos；

28、控制n2cond个mos管进入第二导通状态。

29、进一步的，根据所述输出电流iout以及所述第一电压差值δu1确定第二分流mos管数量n2cond的步骤具体包括：

30、根据所述输出电流iout以及所述mos管的最大漏源电流idsm计算所述浪涌电压抑制系统的第一候选分流mos管数量n1alt；

31、根据所述输出电流iout、所述第一电压差值δu1以及所述mos管的最大漏源电阻rdsm计算所述浪涌电压抑制系统的第二候选分流mos管数量n2alt；

32、比较所述第一候选分流mos管数量n1alt与所述第二候选分流mos管数量n2alt的大小；

33、当n1alt＜n2alt时，n2cond在(n1alt，n2alt)区间中取值。

34、进一步的，根据所述输出电流iout以及所述mos管的最大漏源电流idsm计算所述浪涌电压抑制系统的第一候选分流mos管数量n1alt的步骤具体包括：

35、获取所述mos管的最大漏源电流idsm；

36、比较所述最大漏源电流idsm与所述输出电流iout的大小；

37、当iout＞idsm时，令所述第一候选分流mos管数量

38、进一步的，根据所述输出电流iout、所述第一电压差值δu1以及所述mos管的最大漏源电阻rdsm计算所述浪涌电压抑制系统的第二候选分流mos管数量n2alt的步骤具体包括：

39、获取所述mos管的最大漏源电阻rdsm；

40、比较所述输出电流iout与所述最大漏源电阻rdsm之间的乘积iout·rdsm与所述第一电压差值δu1的大小；

41、当(iout·rdsm)＞δu1时，令所述第二候选分流mos管数量

42、进一步的，根据处于第二导通状态的mos管的数量调节处于第二导通状态的mos管的栅极电压ugs以执行所述导通mos管间的电流均衡的步骤具体包括：

43、将处于第二导通状态的mos管确定为目标mos管；

44、获取所述目标mos管的瞬时温升δti(t)和瞬时温升均值其中i∈[1,n2cond]，其中δti(t)为第i个目标mos管在t时刻的瞬时温升，为n2cond个目标mos管在t时刻的瞬时温升均值；

45、对于任一个目标mos管满足时，以预设的步长δugs减小满足的目标mos管的栅极电压ugs。

46、进一步的，实时检测所述目标mos管的瞬时温升δti(t)和瞬时温升均值的步骤具体包括：

47、实时获取所述目标mos管的温度ti(t)，ti(t)为第i个目标mos管在时间t的温度；

48、计算所述目标mos管的瞬时温升：

49、

50、其中δt为温度传感器的温度采样时间间隔；

51、计算所述目标mos管的瞬时温升均值：

52、

53、进一步的，在根据处于第二导通状态的mos管的数量调节处于第二导通状态的mos管的栅极电压ugs以执行所述导通mos管间的电流均衡的步骤之后，还包括：

54、实时检测所述浪涌电压抑制系统的输出电压uout和输出电流iout；

55、计算所述输出电压uout与所述目标输出电压ue之间的第二电压差值：

56、δu2＝uout-ue；

57、根据所述第二电压差值δu2和所述输出电流iout动态调节处于第一导通状态或第二导通状态的mos管的导通电阻以将所述输出电压uout稳定在所述目标输出电压ue附近。

58、本发明正是基于上述问题，提出了一种浪涌电压抑制系统及其控制方法，通过获取预先配置的目标输出电压ue以及压差阈值δuth，所述目标输出电压为所述浪涌电压抑制系统所连接的负载设备的额定电压，实时检测所述浪涌电压抑制系统的输入电压uin，计算所述输入电压uin与所述目标输出电压ue之间的第一电压差值δu1＝uin-ue，判断所述第一电压差值δu1是否大于所述压差阈值δuth，当δu1≤δuth时，控制至少一个并联的mos管进入第一导通状态，当δu1＞δuth时，控制至少一个并联的mos管进入第二导通状态，根据处于第二导通状态的mos管的数量调节处于第二导通状态的mos管的栅极电压ugs以执行所述导通mos管间的电流均衡，能够有效平衡浪涌抑制器件的能量吸收，具有更高的可靠性。

技术特征：

1.一种浪涌电压抑制系统，其特征在于，包括用于监测输入电压的输入电压监测模块、用于对输入电压进行稳压分流的电压抑制模块、用于采集和反馈输出电压的输出电压反馈模块以及根据输入电压监测模块所采样的输入电压大小和所述输出电压反馈模块所采集的输出电压大小对所述电压抑制模块进行控制的电压控制模块，所述电压抑制模块包括若干个相互并联的mos管，所述输入电压监测模块包括第一采样电阻以及输入端与所述第一采样电阻连接的电压检测电路，所述输出电压反馈模块包括第二采样电阻以及输入端与所述第二采样电阻连接的电压反馈电路，所述电压控制电路包括控制器，所述控制器与所述电压监测电路的输出端、所述电压采样反馈电路的输出端、所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极连接，所述控制器被配置为：

2.一种浪涌电压抑制系统的控制方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的浪涌电压抑制系统的控制方法，其特征在于，控制至少一个并联的mos管进入第一导通状态的步骤具体包括：

4.根据权利要求3所述的浪涌电压抑制系统的控制方法，其特征在于，控制至少一个并联的mos管进入第二导通状态的步骤具体包括：

5.根据权利要求4所述的浪涌电压抑制系统的控制方法，其特征在于，根据所述输出电流iout以及所述第一电压差值δu1确定第二分流mos管数量n2cond的步骤具体包括：

6.根据权利要求5所述的浪涌电压抑制系统的控制方法，其特征在于，根据所述输出电流iout以及所述mos管的最大漏源电流idsm计算所述浪涌电压抑制系统的第一候选分流mos管数量n1alt的步骤具体包括：

7.根据权利要求5所述的浪涌电压抑制系统的控制方法，其特征在于，根据所述输出电流iout、所述第一电压差值δu1以及所述mos管的最大漏源电阻rdsm计算所述浪涌电压抑制系统的第二候选分流mos管数量n2alt的步骤具体包括：

8.根据权利要求2所述的浪涌电压抑制系统的控制方法，其特征在于，根据处于第二导通状态的mos管的数量调节处于第二导通状态的mos管的栅极电压ugs以执行所述导通mos管间的电流均衡的步骤具体包括：

9.根据权利要求8所述的浪涌电压抑制系统的控制方法，其特征在于，实时检测所述目标mos管的瞬时温升δti(t)和瞬时温升均值的步骤具体包括：

10.根据权利要求2所述的浪涌电压抑制系统的控制方法，其特征在于，在根据处于第二导通状态的mos管的数量调节处于第二导通状态的mos管的栅极电压ugs以执行所述导通mos管间的电流均衡的步骤之后，还包括：

技术总结
本发明正是基于上述问题，提出了一种浪涌电压抑制系统及其控制方法，通过获取预先配置的目标输出电压U<subgt;e</subgt;以及压差阈值ΔU<subgt;th</subgt;，所述目标输出电压为所述浪涌电压抑制系统所连接的负载设备的额定电压，实时检测所述浪涌电压抑制系统的输入电压U<subgt;in</subgt;，计算所述输入电压U<subgt;in</subgt;与所述目标输出电压U<subgt;e</subgt;之间的第一电压差值ΔU1＝U<subgt;in</subgt;‑U<subgt;e</subgt;，判断所述第一电压差值ΔU1是否大于所述压差阈值ΔU<subgt;th</subgt;，当ΔU1≤ΔU<subgt;th</subgt;时，控制至少一个并联的MOS管进入第一导通状态，当ΔU1>ΔU<subgt;th</subgt;时，控制至少一个并联的MOS管进入第二导通状态，根据处于第二导通状态的MOS管的数量调节处于第二导通状态的MOS管的栅极电压U<subgt;GS</subgt;以执行所述导通MOS管间的电流均衡，能够有效平衡浪涌抑制器件的能量吸收，具有更高的可靠性。

技术研发人员：霍东晓,段金波
受保护的技术使用者：安芯半导体技术（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23