基于新型器件STIL的浪涌電流限制電路（ICLC）設(shè)計(jì)

摘要：介紹了離線電源變換器新型浪涌電流限制器STIL的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，給出了在PFC升壓變換器中的應(yīng)用電路及電源前端元件和STIL驅(qū)動(dòng)器電路的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：浪涌電流限制器；驅(qū)動(dòng)電路；設(shè)計(jì)

0 引言

在AC/DC電源變換器啟動(dòng)期間，由于大容量電容器充電，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比系統(tǒng)正常工作電流高幾倍乃至50倍的浪涌電流。如果對(duì)浪涌電流不加以限制，在主電源上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的電壓降落，影響連接在同一電源網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的工作，并會(huì)燒毀輸入線路上的保險(xiǎn)絲。

為了限制浪涌電流強(qiáng)度，傳統(tǒng)的解決方案主要有兩種：一種是在較低功率的電源系統(tǒng)橋式整流器之前，串接單獨(dú)的阻抗元件，如浪涌限制電阻或NTC熱敏電阻；另一種是使用SCR、Triac和繼電器等通路元件或半可控整流橋（HCRB），當(dāng)變換器啟動(dòng)時(shí)電容器一被充電，通過通路元件去短路串聯(lián)阻抗元件，以減小功率損耗。不論是采用哪一種方法，都有其缺點(diǎn)，或者是尺寸較大，或者是功率損耗較大，或者是響應(yīng)速度較慢，或者是抗干擾能力較差。

意法半導(dǎo)體（ST）公司基于ICRB拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并采用ASDTM專門工藝制造的STIL系列器件，是一種新型的浪涌電流限制器，具有低功耗、抗擾性強(qiáng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

1 STIL的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和主要電氣特性

浪涌電流限制器STIL是基于HCRB制作的，內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括兩個(gè)非敏感單向功率開關(guān)及其驅(qū)動(dòng)器電路，與橋式整流器并聯(lián)使用。圖1示出了STIL的基本結(jié)構(gòu)及其在電源變換器應(yīng)用中的連接。

圖1 STIL的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用連接

在系統(tǒng)啟動(dòng)期間，STIL中的兩個(gè)單向開關(guān)是斷開的。浪涌電流通過二極管橋式整流和浪涌電阻Ri（通常為NTC熱敏元件）。隨著主電源變換器導(dǎo)通，與電源變壓器（或PFC變換器件升壓電感器）耦合在一起的輔助電源被啟動(dòng)，為STIL中的兩個(gè)開關(guān)提供足夠的能量使其接通。在正常狀態(tài)下，橋式整流器中只有2只二極管和兩個(gè)單向開關(guān)去整流AC線路電流。

STIL主要包含STIL-02和STIL04兩種型號(hào)，

其通態(tài)輸出電流Iout(AV)分別為2A和4A（當(dāng)結(jié)溫Tj=150℃時(shí)），兩種器件斷態(tài)正向/反向電壓（VDout/VRout）均為700V，動(dòng)態(tài)電壓上升率dv/dt>500V/μs，驅(qū)動(dòng)器觸發(fā)電流最大值Ipt(max)=10mA，觸發(fā)電壓VD(pt)典型值為0.85V，開關(guān)門限直接電壓Vto=0.7V（典型值），動(dòng)態(tài)直接電阻Rd=70mΩ（典型值），正向壓降VF典型值為0.9V，總反向漏電流Ik300μA。

2 應(yīng)用電路與設(shè)計(jì)

2.1 在PFC預(yù)變換器中的應(yīng)用電路

STIL在以L6561作為功率因數(shù)控制器的功率因數(shù)校正（PFC）預(yù)變換器中的應(yīng)用電路如圖2所示。其中，STIL、NTC（熱敏電阻）、PFC升壓電感器（L1）的附加繞組N2、二極管D1與D2、電容C1和C2及C3、電阻R1與R2等，組成PFC升壓變換器的浪涌電流限制電路（ICLC）。

圖2 浪涌電流限制器STIL02－P5在85WPFC升壓變換器中的應(yīng)用電路