【導(dǎo)讀】通常在開(kāi)關(guān)電源起動(dòng)時(shí)，可能需要輸入端的主電網(wǎng)提供短時(shí)的大電流脈沖，這種電流脈沖通常被稱(chēng)為“輸入浪涌電流(inrush current)”。輸入浪涌電流首先給主電網(wǎng)中的斷路器（main circuit breaker）和其它熔斷器的選擇造成了麻煩：斷路器一方面要保證在過(guò)載時(shí)熔斷，起到保護(hù)作用；另一方面又必須在輸入浪涌電流出現(xiàn)時(shí)不能熔斷，避免誤動(dòng)作。其次，輸入浪涌電流會(huì)產(chǎn)生輸入電壓波形塌陷，使供電質(zhì)量變差，進(jìn)而影響其它用電設(shè)備的工作。
出現(xiàn)輸入浪涌電流的原因
如圖1所示的開(kāi)關(guān)電源中，輸入電壓首先經(jīng)過(guò)干擾濾波，再通過(guò)橋式整流器變成直流，然后通過(guò)一個(gè)很大的電解電容器進(jìn)行波形平滑，之后才能進(jìn)入真正的直流/直流轉(zhuǎn)換器。輸入浪涌電流就是在對(duì)這個(gè)電解電容器進(jìn)行初始充電時(shí)產(chǎn)生的，它的大小取決于起動(dòng)上電時(shí)輸入電壓的幅值以及由橋式整流器和電解電容器所形成回路的總電阻。如果恰好在交流輸入電壓的峰值點(diǎn)起動(dòng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)峰值輸入浪涌電流。
圖1 開(kāi)關(guān)電源輸入端簡(jiǎn)圖
限制開(kāi)機(jī)浪涌電流的五種對(duì)策大比拼
方案一
最常用的輸入浪涌電流限制方法：串聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)熱敏限流電阻器(ntc)
圖2 串聯(lián)NTC限制開(kāi)機(jī)浪涌電流
串聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)熱敏限流電阻器ntc無(wú)疑是目前為止最簡(jiǎn)單的抑制輸入浪涌電流的方法。因?yàn)閚tc電阻器會(huì)隨溫度升高而降低。在開(kāi)關(guān)電源起動(dòng)時(shí)，ntc電阻器處于常溫，有很高的電阻，可以有效地限制電流；而在電源起動(dòng)之后，ntc電阻器會(huì)由于自身散熱而迅速升溫至約110ºc，電阻值則減少到室溫時(shí)的約十五分之一，減少了開(kāi)關(guān)電源正常工作時(shí)的功率損耗。
優(yōu)點(diǎn)：
● 電路簡(jiǎn)單實(shí)用、成本低
缺點(diǎn)：
1. ntc電阻器的限流效果受環(huán)境溫度影響較大：如果在低溫（零下）起動(dòng)時(shí)，電阻過(guò)大，充電電流過(guò)小，開(kāi)關(guān)電源可能無(wú)法起動(dòng)；如果在高溫起動(dòng)，電阻器的阻值過(guò)小，則可能達(dá)不到限制輸入浪涌電流的效果。
2. 限流效果在短暫的輸入主電網(wǎng)中斷（約幾百毫秒數(shù)量級(jí)）時(shí)只能部分地達(dá)到。在這個(gè)短暫的中斷期間，電解電容器已被放電，而ntc電阻器的溫度仍很高，阻值很小，在需要電源馬上重新起動(dòng)時(shí)，ntc無(wú)法有效地實(shí)現(xiàn)限流作用。
3. ntc電阻器的功率損耗降低了開(kāi)關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率。
方案二
在做微小功率的開(kāi)關(guān)電源時(shí)，直接使用功率電阻限制浪涌電流。
圖3 直接串聯(lián)功率電阻限制浪涌電流（只適合微小功率開(kāi)關(guān)電源）
優(yōu)點(diǎn)：
● 電路簡(jiǎn)單、成本低、對(duì)浪涌電流的的限制方面幾乎不受高低溫的影響
缺點(diǎn)：
● 只適合微小功率開(kāi)關(guān)電源
● 對(duì)效率影響很大
方案三
NTC熱敏電阻與普通功率電阻并聯(lián)的方式來(lái)限制浪涌電流
圖4 NTC熱敏電阻與功率電阻并聯(lián)的方式來(lái)抑制開(kāi)機(jī)浪涌電流
常溫起機(jī)時(shí)，功率電阻與熱敏電阻并聯(lián)后的阻值來(lái)限制浪涌電流，在低溫起機(jī)時(shí)NTC熱敏電阻的阻值急劇升高但功率電阻阻值基本是不變的能保證低溫啟動(dòng)，不過(guò)在高溫實(shí)驗(yàn)時(shí)浪涌電路也很大。
優(yōu)點(diǎn)：
● 簡(jiǎn)單實(shí)用、對(duì)于常溫和低溫起機(jī)時(shí)效果不錯(cuò)
缺點(diǎn)：
● 效率影響較大
● 高溫浪涌電流大
方案四
串聯(lián)固定電阻器配合晶閘管，來(lái)限制輸入浪涌電流
圖5 串聯(lián)固定電阻器配合晶閘管來(lái)限制開(kāi)機(jī)浪涌電流
上電時(shí)，Vs截止，電流經(jīng)過(guò)R1，R1起到限流作用，達(dá)到一定條件，VS導(dǎo)通，將R1斷路。是效率損失大大降低。
優(yōu)點(diǎn)：
● 功耗低
● 對(duì)浪涌電流的的限制方面幾乎不受高低溫的影響
缺點(diǎn)：
● 體積大、成本高
方案五
利用MOSFET開(kāi)關(guān)管及延時(shí)網(wǎng)絡(luò)電路進(jìn)行浪涌電流抑制浪涌電流
圖5 利用開(kāi)關(guān)管延時(shí)電路進(jìn)行浪涌電流抑制浪涌電流
電路工作的基本原理是：由于DC-DC開(kāi)關(guān)電源的輸入端接有容性濾波電路，當(dāng)開(kāi)機(jī)加電瞬間由于需要為濾波電容C1、C2充電，所以瞬間產(chǎn)生較大的浪涌電流，此時(shí)在母線(xiàn)輸入的地線(xiàn)上介入的MOSFET（VT1）的漏原極之間并未導(dǎo)通，隨著R2、R3、DZ1及CA1組成的延時(shí)電路給MOSFET（VT1）的柵極加電，是MOSFET（VT1）的漏源極逐漸導(dǎo)通，從而有效減小了開(kāi)機(jī)瞬間由輸入端的容性濾波電路充電而產(chǎn)生的浪涌電流值。當(dāng)電路進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)下，其漏源極始終處于導(dǎo)通狀態(tài)。
由于實(shí)際的開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計(jì)中對(duì)于浪涌電流抑制不盡相同，可通過(guò)調(diào)節(jié)CA1的具體參數(shù)而獲得不同的浪涌電流抑制的結(jié)果。
優(yōu)點(diǎn)：
● 功耗低
● 常溫、低溫、高溫對(duì)浪涌電流的限制效果都特別好
缺點(diǎn)：
● 體積大
● 成本高
小結(jié)
對(duì)于各種浪涌電流限制方案各自有各自的優(yōu)勢(shì)沒(méi)有絕對(duì)的哪種方案更好，根據(jù)要求來(lái)選擇對(duì)于各種電源產(chǎn)品的要求都不一樣選擇適合的就好。
推薦閱讀：
