【導(dǎo)讀】在大型電器設(shè)備中,浪涌電流是必定存在的。這是因?yàn)樵诮油ɑ驍嚅_的瞬間,電網(wǎng)中的電桿會產(chǎn)生浪涌電壓,從而引發(fā)浪涌電流。如果浪涌電流過大,就會損毀設(shè)備導(dǎo)致無法工作,所以在進(jìn)行電路設(shè)計時,應(yīng)該充分考慮到如何最大程度的降低浪涌電流,本文就將介紹開關(guān)電源中浪涌電流抑制模塊的應(yīng)用。
上電浪涌電流
考慮到體積、成本等因素,大多數(shù)AC/DC變換器輸入整流濾波采用電容輸入式濾波方式,電路原理如圖1所示。
由于電容器上電壓不能躍變,在整流器上電之初,濾波電容電壓幾乎為零,等效為整流輸出端短路。如在最不利的情況(上電時的電壓瞬時值為電源電壓峰值)上電,則會產(chǎn)生遠(yuǎn)高于整流器正常工作電流的輸入浪涌電流,如圖2所示。
當(dāng)濾波電容為470μF并且電源內(nèi)阻較小時,第一個電流峰值將超過100A,為正常工作電流峰值的10倍。
浪涌電流會造成電源電壓波形塌陷,使得供電質(zhì)量變差,甚至?xí)绊懫渌秒娫O(shè)備的工作以及使保護(hù)電路動作。由于浪涌電流沖擊整流器的輸入熔斷器,使其在若干次上電過程的浪涌電流沖擊下而非過載熔斷。為避免這類現(xiàn)象發(fā)生,而不得不選用更高額定電流的熔斷器,但將出現(xiàn)過載時熔斷器不能熔斷,起不到保護(hù)整流器及用電電路的作用。過高的上電浪涌電流對整流器和濾波電容器造成不可恢復(fù)的損壞。因此,必須對帶有電容濾波的整流器輸入浪涌電流加以限制。
上電浪涌電流的限制
圖3利用NTC抑制上電浪涌電流
限制上電浪涌電流最有效的方法是,在整流器與濾波電容器之間,或在整流器的輸入側(cè)加一負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC),如圖3所示。
圖4用電阻抑制上電浪涌電流
利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻在常溫狀態(tài)下具有較高阻值來限制上電浪涌電流,上電后由于NTC流過電流發(fā)熱使其電阻值降低以減小NTC上的損耗。這種方法雖然簡單,但存在的問題是限制上電浪涌電流性能受環(huán)境溫度和NTC的初始溫度影響,在環(huán)境溫度較高或在上電時間間隔很短時,NTC起不到限制上電浪涌電流的作用,因此,這種限制上電浪涌電流方式僅用于價格低廉的微機(jī)電源或其他低成本電源。而在彩色電視機(jī)和顯示器上,限制上電浪涌電流則采用串一限流電阻,電路如圖4所示。
圖5短接電阻的方式
最常見的應(yīng)用是彩色電視機(jī),這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡單,可靠性高,允許在寬環(huán)境溫度范圍內(nèi)工作,其缺點(diǎn)是限流電阻上有損耗,降低了電源效率。事實(shí)上整流器上電處于穩(wěn)態(tài)工作后,這一限流電阻的限流作用已完成,僅起到消耗功率、發(fā)熱的負(fù)作用,因此,在功率較大的開關(guān)電源中,采用上電后經(jīng)一定延時后用一機(jī)械觸點(diǎn)或電子觸點(diǎn)將限流電阻短路,如圖5所示。
可以看到,這種對上電浪涌電流抑制的方法最為有效,但也存在一定的缺點(diǎn),那就是占用體積較為巨大。而本文所介紹的浪涌電流抑制模塊,能夠最大程度的進(jìn)行集成,減小體積,讓操作就像串聯(lián)限流電阻一樣方便。