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一、摘要

我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫母鞣N家用電器，以及乘坐的汽車和火車等交通工具都是電源的廣泛應(yīng)用，而且電源設(shè)備在軍工及航空航天等特殊行業(yè)中也有著*其廣泛的應(yīng)用。

為保證電源設(shè)備穩(wěn)定工作不被干擾，需要在電源設(shè)備的輸入端并聯(lián)電容。同時(shí)為實(shí)現(xiàn)電源設(shè)備的輸入過載保護(hù)，還會在電源設(shè)備的輸入端串聯(lián)保險(xiǎn)絲或斷路器等。由于輸入電容的存在，電源設(shè)備在啟動過程中將會產(chǎn)生較大的輸入沖擊電流，可能會導(dǎo)*保險(xiǎn)絲熔斷或斷路器跳閘等問題。本文將從電源設(shè)備輸入沖擊電流抑制方案的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，給出可靠的解決方案。

二、輸入沖擊電流的產(chǎn)生原因

輸入沖擊電流產(chǎn)生路徑如圖1所示。

供電系統(tǒng)啟動時(shí)，輸入電壓Vin快速升高，輸入電壓Vin通過輸入等效阻抗Rin對輸入等效大電容Cin進(jìn)行充電。輸入回路沒有使用輸入沖擊電路抑制電路時(shí)，由于輸入等效阻抗Rin主要為PCB走線阻抗、EMC電路中共模/差模電感阻抗和端口連接阻抗等，輸入等效阻抗Rin相對較?。ㄏ鄬τ谳斎霙_擊電路抑制電路的阻抗可忽略不計(jì)），將導(dǎo)*較大的輸入沖擊電流。

在110VDC輸入，輸入等效大電容Cin為100uF，未加電流抑制電路時(shí)，輸入沖擊電流典型波形如圖2所示，輸入沖擊電流達(dá)到170A。圖2 拷貝.jpg

三、輸入沖擊電流抑制電路應(yīng)用系統(tǒng)框圖

輸入沖擊電流抑制電路應(yīng)用系統(tǒng)框圖如圖3所示。

輸入沖擊電流過大將會導(dǎo)*輸入端保險(xiǎn)絲熔斷或斷路器跳閘等問題，對于高可靠性要求的行業(yè)應(yīng)用，進(jìn)行輸入沖擊電流抑制必不可少。

四、電路方案對比

為了有效抑制輸入沖擊電流，行業(yè)內(nèi)常采用的方案有以下幾種：

方案1：將電阻器串聯(lián)在電源設(shè)備的輸入回路中，進(jìn)行輸入沖擊電流抑制，輸入回路串聯(lián)電阻器R1后的方案示意圖如圖4所示。

供電系統(tǒng)開始供電時(shí)，輸入等效大電容Cin電壓較小，輸入沖擊電流**為，為有效抑制輸入沖擊電流，串聯(lián)電阻器R1需要較大的阻值，電源設(shè)備穩(wěn)定工作時(shí)，將有持續(xù)的電流流過電阻器R1，電阻器R1存在發(fā)熱嚴(yán)重和影響產(chǎn)品效率的缺點(diǎn)。

以輸入電壓Vin=110VDC，輸出功率Po=100W，產(chǎn)品效率?=93%，需求輸入沖擊電流Iin≤10A為例，可計(jì)算出電阻器R1取值為，穩(wěn)態(tài)工作時(shí)電阻器R1的輸入電流，電阻器R1的損耗?？紤]到電阻器的尺寸和溫升等，一般需要電阻器R1的損耗小于1W，即對于輸出功率小于30W的小功率電源設(shè)備可考慮使用此方案，對于較大功率的電源設(shè)備需要采用更優(yōu)的方案設(shè)計(jì)。

方案2：將負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻串聯(lián)在電源部分的輸入回路中，進(jìn)行輸入沖擊電流抑制，輸入回路串聯(lián)熱敏電阻RT后的方案示意圖如圖5所示。

為解決方案1固定電阻穩(wěn)態(tài)發(fā)熱嚴(yán)重和影響產(chǎn)品效率的問題，行業(yè)常用以上熱敏電阻方案。電源設(shè)備剛啟動時(shí)，熱敏電阻還未發(fā)熱，阻值較大，可進(jìn)行輸入沖擊電流抑制，穩(wěn)態(tài)工作后熱敏阻值降低，發(fā)熱量較小和對產(chǎn)品效率影響較小。

該方案具有熱敏電阻發(fā)熱量較小和對產(chǎn)品效率影響較小的優(yōu)點(diǎn)，但是由于負(fù)溫度熱敏電阻特性為阻值隨溫度的降低而降低和阻值恢復(fù)時(shí)間較長，因此該方案存在的缺點(diǎn)有：

（1）高溫環(huán)境工作啟動時(shí)，熱敏電阻阻值小，不能很好的抑制輸入沖擊電流；

（2）低溫環(huán)境工作啟動時(shí)，熱敏電阻阻值大，可能會導(dǎo)*電源設(shè)備啟動不良；

（3）電源設(shè)備開關(guān)機(jī)間隔時(shí)間較短情況下啟動時(shí)，熱敏電阻穩(wěn)態(tài)工作阻值減小后還未恢復(fù)到較大的阻值，不能很好的抑制輸入沖擊電流。

方案3：將電阻器與電子開關(guān)并聯(lián)后再串聯(lián)在電源設(shè)備的輸入回路中，并采用自動控制電路控制該電子開關(guān)是否與電源設(shè)備的輸入回路接通，進(jìn)行輸入沖擊電流的抑制。

輸入回路串聯(lián)電阻器、電子開關(guān)和控制電路后的方案示意圖如圖6所示。