精讀干貨 | 電源外圍設(shè)計之沖擊電流抑制

開關(guān)電源在應(yīng)用時，可能需要輸入端的主電網(wǎng)提供短時間的大電流脈沖，這種電流脈沖通常被稱為“輸入沖擊電流”。輸入沖擊電流給主電網(wǎng)中的斷路器和其它熔斷器的選擇造成了一定麻煩：斷路器一方面要保證在過載時熔斷，起到保護(hù)作用；另一方面又必須在輸入沖擊電流出現(xiàn)時不能熔斷，避免誤動作。輸入沖擊電流也會產(chǎn)生輸入電壓波形塌陷，使電網(wǎng)的供電質(zhì)量變差，進(jìn)而影響其它用電設(shè)備的工作。為確保開關(guān)電源的供電穩(wěn)定和電源本身的安全，電源應(yīng)用的外圍電路設(shè)計尤為重要。

一、沖擊電流產(chǎn)生的原因

在開關(guān)電源中，輸入電壓首先經(jīng)過前級濾波，再通過橋式整流器變成直流，然后通過一個很大的電解電容器進(jìn)行波形平滑，之后才能進(jìn)入真正的直流/直流轉(zhuǎn)換器。輸入浪涌電流就是在對這個電解電容器進(jìn)行初始充電時產(chǎn)生的，它的大小取決于起動上電時輸入電壓的幅值以及由橋式整流器和電解電容器所形成回路的總電阻。如果恰好在交流輸入電壓的峰值點起動時，就會出現(xiàn)峰值輸入浪涌電流。

二、限制開機(jī)浪涌電流的五大對策

方案一：輸入端串聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）——最常用的輸入浪涌電流限制方法

串聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC是目前為止最為簡單的抑制輸入浪涌沖擊電流的方法之一。因為NTC會隨溫度升高而降低。在開關(guān)電源起動時，NTC處于常溫，有很高的阻值，可以有效地限制電流；而在電源啟動后，NTC會由于自身散熱原因而迅速升溫至約110℃，電阻值則減少到室溫時的約十五分之一，從而減少了開關(guān)電源正常工作時的功率損耗。

方案二：在應(yīng)用微小功率的開關(guān)電源時，直接使用功率電阻限制浪涌沖擊電流

方案三：NTC熱敏電阻與普通功率電阻并聯(lián)的方式來限制浪涌電流

常溫啟機(jī)時，功率電阻與熱敏電阻并聯(lián)后的阻值來限制浪涌電流，在低溫起機(jī)時NTC熱敏電阻的阻值急劇升高但功率電阻阻值基本是不變的能保證低溫啟動，不過在高溫實驗時浪涌電路也很大。

方案四：串聯(lián)固定電阻器配合晶閘管，來限制輸入浪涌電流

上電時，Vs截止，電流經(jīng)過R1，R1起到限流作用，達(dá)到一定條件，Vs導(dǎo)通，將R1斷路，使效率損失大大降低。

方案五：利用MOS管和延時網(wǎng)絡(luò)電路對浪涌電流進(jìn)行抑制

電路工作的基本原理是：由于DC-DC開關(guān)電源的輸入端接有容性濾波電路，當(dāng)開機(jī)加電瞬間由于需要為濾波電容C1、C2充電，所以瞬間產(chǎn)生較大的浪涌電流，此時在母線輸入的地線上介入的MOSFET（VT1）的漏原極之間并未導(dǎo)通，隨著R2、R3、DZ1及C3組成的延時電路給MOSFET（VT1）的柵極加電，是MOSFET（VT1）的漏源極逐漸導(dǎo)通，從而有效減小了開機(jī)瞬間由輸入端的容性濾波電路充電而產(chǎn)生的浪涌電流值。當(dāng)電路進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)下，其漏源極始終處于導(dǎo)通狀態(tài)。

由于實際的開關(guān)電源產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計中對于浪涌電流抑制不盡相同，可通過調(diào)節(jié)C3的具體參數(shù)而獲得不同的浪涌電流抑制的結(jié)果。

三、小結(jié)

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