輸入沖擊電流抑制電路設(shè)計(jì)

在開關(guān)電源的輸入端存在容量較大的電容，由于電容兩端電壓不能突變的特性，設(shè)備接通瞬間電容相當(dāng)于短路，這就導(dǎo)致開關(guān)電源輸入回路在接通瞬間有很大的沖擊電流，當(dāng)輸入沖擊電流過大時(shí)，可能觸發(fā)前端供電設(shè)備的過流保護(hù)或前端空氣開關(guān)、斷路器等跳閘保護(hù)。因此設(shè)計(jì)出合適的輸入沖擊電流抑制電路，可以有效的避免設(shè)備接通瞬間前端設(shè)備觸發(fā)保護(hù)而停止工作，從而提高系統(tǒng)的可靠性。

一、引言

在開關(guān)電源的輸入端存在容量較大的電容，由于電容兩端電壓不能突變的特性，設(shè)備接通瞬間電容相當(dāng)于短路，這就導(dǎo)致開關(guān)電源輸入回路在接通瞬間有很大的沖擊電流，當(dāng)輸入沖擊電流過大時(shí)，可能觸發(fā)前端供電設(shè)備的過流保護(hù)或前端空氣開關(guān)、斷路器等跳閘保護(hù)。因此設(shè)計(jì)出合適的輸入沖擊電流抑制電路，可以有效的避免設(shè)備接通瞬間前端設(shè)備觸發(fā)保護(hù)而停止工作，從而提高系統(tǒng)的可靠性。

二、常見方式

常見輸入沖擊電流抑制原理介紹：

一般是設(shè)備接通時(shí)在輸入回路中接入一定阻抗R1，進(jìn)行限流式輸入沖擊電流抑制，抑制的最大電流值為Is≈Vin/R1（Vin為輸入端的電壓），使其低于前端供電設(shè)備的過流保護(hù)值或前端空氣開關(guān)、斷路器等動(dòng)作保護(hù)值，避免觸發(fā)保護(hù)而影響系統(tǒng)的可靠性；設(shè)備接通后，開關(guān)電源的輸入端電容電壓達(dá)到Vin，此時(shí)撤銷或減少輸入回路中的阻抗R1，提高系統(tǒng)的效率。

以下介紹幾種目前常見的輸入沖擊電流抑制電路方案及優(yōu)劣分析：

（1）方案一：串入熱敏電阻

該方案是在輸入回路串入負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，這種方式元器件數(shù)量少、原理簡(jiǎn)單、成本低。

工作原理分析：

設(shè)備接通前熱敏電阻未流過電流，溫度較低，阻值較大，設(shè)備接通瞬間相當(dāng)于輸入回路串入較大阻抗，能夠有效抑制輸入沖擊電流峰值；設(shè)備接通后，熱敏電阻流過電流而發(fā)熱，阻值減小，降低正常工作時(shí)的損耗。

優(yōu)缺點(diǎn)分析：

（2）方案二：串入再并聯(lián)水泥電阻

該方案是在方案一電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改動(dòng)，在負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻上并聯(lián)一個(gè)水泥電阻，改善低溫啟機(jī)不良的問題。

工作原理分析：

低溫時(shí)，熱敏電阻NTC與水泥電阻R1并聯(lián)，避免熱敏電阻NTC在低溫阻值過大導(dǎo)致電源限流而啟機(jī)不良；高溫時(shí)熱敏電阻阻值下降，降低正常工作時(shí)的損耗。

優(yōu)缺點(diǎn)分析：

（3）方案三：串入MOS管

該方案是在輸入回路串入MOS管（需外加控制電路），利用MOS的可變電阻區(qū)進(jìn)行電流抑制，適用小功率輸入沖擊電流抑制。

工作原理分析：

設(shè)備接通時(shí)輸入回路中的MOS管通過控制電路控制進(jìn)入可變電阻區(qū)，利用可變電阻有效抑制輸入沖擊電流峰值；設(shè)備接通后，MOS管正常導(dǎo)通降低損耗。

優(yōu)缺點(diǎn)分析：

以上三種方案中：方案一以及方案二均利用熱敏電阻實(shí)現(xiàn)輸入沖擊電流抑制，在大電流下熱敏電阻會(huì)存在一定的損耗，高溫下失效且二次啟機(jī)時(shí)需要熱敏電阻冷卻后才能恢復(fù)輸入沖擊電流抑制作用；而方案三利用MOS管可變電阻區(qū)實(shí)現(xiàn)輸入沖擊電流抑制，但適用抑制輸入沖擊電流范圍窄。

而在針對(duì)以上溫度失效以及抑制輸入沖擊電流范圍窄問題有以下可行方案：

（4）方案四：串入沖擊電流抑制電路

該方案是在輸入回路串入沖擊電流抑制電路，由mos管、水泥電阻及控制電路組成，可以有效地解決溫度失效以及抑制輸入沖擊電流范圍窄問題。

工作原理分析：

設(shè)備接通時(shí)輸入回路中的MOS管TR1處于關(guān)閉狀態(tài)，輸入沖擊電流通過水泥電阻R1有效抑制；設(shè)備接通后后端開關(guān)電源正常工作時(shí)，MOS管開通，水泥電阻被切出主功率回路，降低損耗。

優(yōu)缺點(diǎn)分析：

三、小結(jié)

輸入沖擊電流抑制電路方案匯總：

從以上四種常用電路方案的原理以及優(yōu)缺點(diǎn)分析來(lái)看，方案一以及方案二元器件數(shù)量少、原理簡(jiǎn)單、成本低，對(duì)溫度以及損耗要求不高的工況下可使用；方案三適用范圍較窄，可使用在對(duì)溫度要求高的小功率產(chǎn)品上；方案四成本較高，控制復(fù)雜，需要一定布板空間，但優(yōu)勢(shì)也很明顯，具有損耗小，無(wú)溫度失效，二次啟機(jī)間隔時(shí)間短以及抑制輸入沖擊電流范圍寬可調(diào)等優(yōu)勢(shì)。

金升陽(yáng)已將方案四控制部分集成一個(gè)模塊以方便客戶使用，比如鐵路電源適用的電流抑制模塊FS-A(C)xxP(-N)系列。

金升陽(yáng)持續(xù)響應(yīng)市場(chǎng)趨勢(shì)，始終如一，深耕電源技術(shù)創(chuàng)新，腳踏實(shí)地將民族工業(yè)品牌發(fā)揚(yáng)光大，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，為國(guó)產(chǎn)電源崛起貢獻(xiàn)力量。