直流穩(wěn)壓電源中的浪涌電流抑制設(shè)計方案
2017-7-3 10:45:48??????點擊：
在大型電器設(shè)備中，直流穩(wěn)壓電源浪涌電流是必定存在的。這是因為在接通或斷開的瞬間，電網(wǎng)中的電桿會產(chǎn)生浪涌直流穩(wěn)壓電源電壓，從而引發(fā)直流穩(wěn)壓電源浪涌電流。如果直流穩(wěn)壓電源浪涌電流過大，就會損毀設(shè)備導(dǎo)致無法工作，所以在進(jìn)行直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計時應(yīng)該充分考慮到如何最大程度的降低直流穩(wěn)壓電源浪涌電流，本文就將介紹開關(guān)直流穩(wěn)壓電源中直流穩(wěn)壓電源浪涌電流抑制模塊的應(yīng)用。
上電直流穩(wěn)壓電源浪涌電流
考慮到體積、成本等因素，大多數(shù)AC/DC直流穩(wěn)壓電源變換器輸入整流濾波采用電容輸入式濾波方式，直流穩(wěn)壓電源電路原理如圖1所示。
圖1直流穩(wěn)壓電源電容輸入式濾波電容
圖2上電輸入直流穩(wěn)壓電源浪涌電流
由于電容器上直流穩(wěn)壓電源電壓不能躍變，在整流器上電之初，濾波電容直流穩(wěn)壓電源電壓幾乎為零，等效為整流輸出端短路。如在最不利的情況（上電時的直流穩(wěn)壓電源電壓瞬時值為直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源電壓峰值）上電，則會產(chǎn)生遠(yuǎn)高于整流器正常工作電流的輸入直流穩(wěn)壓電源浪涌電流，如圖2所示。
當(dāng)濾波電容為470μF并且直流穩(wěn)壓電源內(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。
直流穩(wěn)壓電源浪涌電流會造成直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源電壓波形塌陷，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)直流穩(wěn)壓電源電路動作。由于直流穩(wěn)壓電源浪涌電流沖擊整流器的輸入熔斷器，使其在若次上電過程的直流穩(wěn)壓電源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)整流器及用電直流穩(wěn)壓電源電路的作用。過高的上電直流穩(wěn)壓電源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直流穩(wěn)壓電源浪涌電流加以限制。
上電直流穩(wěn)壓電源浪涌電流的限制
圖3利用NTC抑制上電直流穩(wěn)壓電源浪涌電流
限制上電直流穩(wěn)壓電源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用電阻抑制上電直流穩(wěn)壓電源浪涌電流
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直流穩(wěn)壓電源浪涌電流，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，限制上電直流穩(wěn)壓電源浪涌電流性能受環(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起不到限制上電直流穩(wěn)壓電源浪涌電流的作用，因此，這種限制上電直流穩(wěn)壓電源浪涌電流方式僅用于價格低廉的微機(jī)直流穩(wěn)壓電源或其他低成本直流穩(wěn)壓電源。而在彩色電視機(jī)和顯示器上，限制上電直流穩(wěn)壓電源浪涌電流則采用串一限流電阻，直流穩(wěn)壓電源電路如圖4所示。
（a） 直流穩(wěn)壓電源機(jī)械觸點短接
（b）直流穩(wěn)壓電源電子觸電短接
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，其缺點是限流電阻上有損耗，降低了直流穩(wěn)壓電源效率。事實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)直流穩(wěn)壓電源中，采用上電后經(jīng)一定延時后用一機(jī)械觸點或電子觸點將限流電阻短路，如圖5所示。
可以看到，這種對上電直流穩(wěn)壓電源浪涌電流抑制的方法最為有效，但也存在一定的缺點，那就是占用體積較為巨大。而本文所介紹的直流穩(wěn)壓電源浪涌電流抑制模塊，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。
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