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精读干货 | 电源外围设计之冲击电流抑制

开关电(dian)源(yuan)在(zai)应(ying)用时,可能需要输入端的主电(dian)网提(ti)供短时间的大电(dian)流脉冲,这种电(dian)流脉冲通常被(bei)称为“输入冲击电流”。输入冲击电流给主电网中的断路器和其它熔断器的选择造成了一定麻烦:断路器一方面要保证在过载时熔断,起到保护作用;另一方面又必须在输入冲击电流出现时不能熔断,避免误动作。输入冲击电流也会产生输入电压波形塌陷,使电网的供电质量变差,进而影响其它用电设备的工作。为确保开关电源的供电稳定和电源本身的安全,电源应用的外围电路设计尤为重要。


一、冲击电流产生的原(yuan)因

在(zai)开关电(dian)(dian)(dian)源中,输入(ru)(ru)(ru)(ru)电(dian)(dian)(dian)压首先经过(guo)前级滤(lv)波,再通(tong)过(guo)桥(qiao)式整流(liu)(liu)(liu)(liu)器变成直(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu),然后(hou)通(tong)过(guo)一个(ge)很(hen)大(da)的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)解(jie)电(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器进行波形(xing)平滑,之后(hou)才能进入(ru)(ru)(ru)(ru)真正的(de)(de)直(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)/直(zhi)流(liu)(liu)(liu)(liu)转换器。输入(ru)(ru)(ru)(ru)浪涌电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)就(jiu)是在(zai)对这个(ge)电(dian)(dian)(dian)解(jie)电(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器进行初始充电(dian)(dian)(dian)时产生的(de)(de),它的(de)(de)大(da)小取决(jue)于起(qi)(qi)动上(shang)电(dian)(dian)(dian)时输入(ru)(ru)(ru)(ru)电(dian)(dian)(dian)压的(de)(de)幅值(zhi)以及由桥(qiao)式整流(liu)(liu)(liu)(liu)器和(he)电(dian)(dian)(dian)解(jie)电(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器所形(xing)成回路的(de)(de)总电(dian)(dian)(dian)阻(zu)。如果(guo)恰好在(zai)交流(liu)(liu)(liu)(liu)输入(ru)(ru)(ru)(ru)电(dian)(dian)(dian)压的(de)(de)峰值(zhi)点(dian)起(qi)(qi)动时,就(jiu)会出现峰值(zhi)输入(ru)(ru)(ru)(ru)浪涌电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)。


二、限制开机浪涌电流的五大对策

方案一:输(shu)入(ru)端(duan)串联负温(wen)度系数热敏电阻(NTC)——最(zui)常用的输(shu)入(ru)浪涌电流限制方法

方案一:输入端串联负温度系数热敏电阻(NTC).jpg

串联负温(wen)(wen)度(du)系(xi)数热敏电(dian)(dian)阻NTC是目前为(wei)止(zhi)最为(wei)简单的抑制(zhi)(zhi)输入(ru)浪涌冲击(ji)电(dian)(dian)流的方法之一。因为(wei)NTC会(hui)随(sui)温(wen)(wen)度(du)升高而(er)(er)(er)降低。在(zai)开关(guan)电(dian)(dian)源起(qi)动时,NTC处于常温(wen)(wen),有(you)很高的阻值,可以有(you)效地限制(zhi)(zhi)电(dian)(dian)流;而(er)(er)(er)在(zai)电(dian)(dian)源启动后,NTC会(hui)由于自身散热原因而(er)(er)(er)迅速(su)升温(wen)(wen)至约110℃,电(dian)(dian)阻值则(ze)减少(shao)到室温(wen)(wen)时的约十五(wu)分(fen)之一,从而(er)(er)(er)减少(shao)了(le)开关(guan)电(dian)(dian)源正常工作(zuo)时的功率(lv)损耗。

方案一:文字.jpg

方案(an)二应用微小功率(lv)(lv)的开关电(dian)源时,直接使用功率(lv)(lv)电(dian)阻(zu)限制浪涌(yong)冲击电流(liu)

方案二:在应用微小功率的开关电源时,直接使用功率电阻限制浪涌冲击电流.jpg

方案二:文字.jpg

方案三(san)NTC热敏电阻与普通功率电阻并联(lian)的方式来限制浪涌电流(liu)

方案三:NTC热敏电阻与普通功率电阻并联的方式来限制浪涌电流-.jpg

常(chang)温启机时,功率(lv)电(dian)(dian)阻与热敏电(dian)(dian)阻并联后的(de)阻值来限制浪涌电(dian)(dian)流,在(zai)低(di)温起机时NTC热敏电(dian)(dian)阻的(de)阻值急剧升高但(dan)功率(lv)电(dian)(dian)阻阻值基本是不(bu)变的(de)能保证低(di)温启动,不(bu)过在(zai)高温实验时浪涌电(dian)(dian)路也(ye)很大。

方案三:文字.jpg

方案四串联固定(ding)电阻器配合(he)晶闸管(guan),来限制输入浪涌电流

方案四:串联固定电阻器配合晶闸管,来限制输入浪涌电流-.jpg

上电(dian)时(shi),Vs截止,电(dian)流经过R1,R1起到(dao)(dao)限流作用,达到(dao)(dao)一定条件,Vs导通,将R1断路,使效率损失大大降低(di)。

方案四:文字.jpg

方(fang)案五(wu)利用MOS管延时网络(luo)电路浪涌电流进(jin)行抑制

方案五:利用MOS管和延时网络电路对浪涌电流进行抑制-.jpg

电(dian)路(lu)(lu)工(gong)作的(de)基本原理是:由(you)于(yu)(yu)DC-DC开(kai)关(guan)电(dian)源(yuan)的(de)输(shu)(shu)入端接有容性滤波(bo)电(dian)路(lu)(lu),当(dang)开(kai)机(ji)加电(dian)瞬间由(you)于(yu)(yu)需(xu)要为滤波(bo)电(dian)容C1、C2充电(dian),所(suo)以瞬间产(chan)生较大的(de)浪涌电(dian)流(liu),此(ci)时在母线输(shu)(shu)入的(de)地线上介入的(de)MOSFET(VT1)的(de)漏(lou)原极(ji)之间并(bing)未(wei)导(dao)通,随着R2、R3、DZ1及C3组(zu)成的(de)延时电(dian)路(lu)(lu)给MOSFET(VT1)的(de)栅极(ji)加电(dian),是MOSFET(VT1)的(de)漏(lou)源(yuan)极(ji)逐渐导(dao)通,从而(er)有效(xiao)减小(xiao)了开(kai)机(ji)瞬间由(you)输(shu)(shu)入端的(de)容性滤波(bo)电(dian)路(lu)(lu)充电(dian)而(er)产(chan)生的(de)浪涌电(dian)流(liu)值。当(dang)电(dian)路(lu)(lu)进入稳定工(gong)作状(zhuang)态下,其漏(lou)源(yuan)极(ji)始终处于(yu)(yu)导(dao)通状(zhuang)态。

由于(yu)实际的(de)(de)开关电源产品产品设计中对于(yu)浪(lang)(lang)涌电流抑(yi)制不尽(jin)相同(tong),可通过调节C3的(de)(de)具(ju)体(ti)参数而获得不同(tong)的(de)(de)浪(lang)(lang)涌电流抑(yi)制的(de)(de)结果。

方案五:文字.jpg

三、小结

金升阳作为(wei)国内(nei)最优秀的(de)电源(yuan)解决方(fang)案供(gong)应(ying)商之一(yi),不(bu)仅提(ti)(ti)供(gong)性能优异(yi)的(de)电源(yuan)产(chan)品(pin),也提(ti)(ti)供(gong)服务(wu)高效响应(ying)迅速的(de)技(ji)术(shu)支(zhi)持(chi)工作,金升阳具有(you)(you)国内(nei)电源(yuan)厂家(jia)少有(you)(you)的(de)EMC目击实(shi)验(yan)室,在EMC及各(ge)种电源(yuan)问题(ti)上具有(you)(you)“T+4”服务(wu)响应(ying),与时俱进,不(bu)断致(zhi)力于为(wei)各(ge)行各(ge)业提(ti)(ti)供(gong)优质的(de)电源(yuan)解决方(fang)案。


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