提高繼電器觸點(diǎn)抗浪涌能力的一種新穎旁路保護(hù)電路

摘要：在航天器用電設(shè)備中，多數(shù)器件由DC—DC模塊供電，部分由一次電源直接供電，DC—DC模塊作為用電負(fù)載也由一次電源供電，在DC—DC模塊及星載用電設(shè)備突然加電時，有可能產(chǎn)生較大的啟動電流，浪涌電流可達(dá)到上百安培，若不進(jìn)行有效控制，有可能對供電鏈路中配電設(shè)備的繼電器觸點(diǎn)造成損傷，甚至導(dǎo)致繼電器觸點(diǎn)粘連。文中從系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，闡述了提高繼電器觸點(diǎn)抗浪涌能力的一種新穎保護(hù)電路，能夠確保規(guī)避繼電器觸點(diǎn)受到浪涌電流的沖擊，滿足繼電器用于航天產(chǎn)品中高可靠性的要求。
關(guān)鍵詞：浪涌電流；繼電器；保護(hù)

1 術(shù)語及定義
浪涌電流：用電設(shè)備在啟動瞬間產(chǎn)生的大電流；
旁路電路：旁路用電設(shè)備在啟動瞬間產(chǎn)生大電流的電路；
ESL：電容器的等效串聯(lián)電感；
ESR：電容器等效串聯(lián)電阻。

2 浪涌電流產(chǎn)生的原因
通常情況下，在設(shè)備加電時，電容器是產(chǎn)生浪涌電流的主要原因，原理示意圖見圖1。

上圖中K1閉合后，電容器C開始充電，若將直流電源、開關(guān)K1以及連接的導(dǎo)線看作理想狀態(tài)(直流電源可提供足夠大的電流且內(nèi)阻為零，K1接觸電阻為零，導(dǎo)線線阻為零)，在電容器充電瞬間，產(chǎn)生的浪涌電流可根據(jù)公式1進(jìn)行近似計算。

式中：I——浪涌電流
U——直流電源輸出電壓
ESR——電容器等效串聯(lián)電阻
雖然電容電器ESL對輸入浪涌電流有一定的抑制作用，但電感量較小，抑制作用也較小，可忽略。通常電容器ESR均比較小，例如，在100kHz下測量，液體鉭電容器的ESR一般為幾百毫歐，聚脂電容的ESR一般為幾十毫歐，而陶瓷電容的FSR一般為幾毫歐。所以在電容器加電瞬間，會產(chǎn)生較大的浪涌電流。
以上是針對電容器在加電瞬間產(chǎn)生的浪涌電流所進(jìn)行的分析，若其它設(shè)備或元器件在加電瞬間與電容器具有類似特性，則同樣會產(chǎn)生較大的浪涌電流，如蓄電池在充電狀念下也會產(chǎn)生上百安培的浪涌電流。

3 旁路保護(hù)電路分析
浪涌旁路保護(hù)電路原理圖見圖2。