今天給大家分享的是：6 種抑制開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)浪涌電流的方法

一、SMPS的啟動(dòng)浪涌電流

開(kāi)關(guān)電流的浪涌電流是指電源開(kāi)啟瞬間流入供電設備的峰值電流，如下所示，由于充電器的輸入濾波電容快速充電，峰值電流遠大于穩態(tài)輸入電流。

電源應限制交流開(kāi)關(guān)、整流橋、保險絲和EMI濾波器裝置可承受的浪涌水平，反復切換回路，交流輸入電壓不應損壞電源或者導致保險絲熔斷。

除此之外，浪涌電流也指因電路異常而導致結溫超過(guò)額定結溫的非重復性最大正向過(guò)載電流。

帶浪涌電流限制和不帶浪涌電流限制的 SMPS 啟動(dòng)電流

下面為開(kāi)關(guān)電源中的啟動(dòng)浪涌電流。

如下圖，輸入電壓首先經(jīng)過(guò)干擾濾除，然后通過(guò)橋式整流轉換為直流電，接著(zhù)大電解電容對波形進(jìn)行平滑，最后才計入真正的DC-DC轉換器。

輸入浪涌電流是在電解電容初次充電時(shí)產(chǎn)生的，其大小取決于加電開(kāi)始時(shí)輸入電壓的幅值以及橋式整流器和電解電容形成的回路的總電阻，如果恰好在交流輸入電壓的峰之點(diǎn)啟動(dòng)，就會(huì )出現峰值輸入浪涌電流。

開(kāi)關(guān)電源中的啟動(dòng)浪涌電流

二、如何限制開(kāi)關(guān)電源中的浪涌電流

1、串聯(lián)負溫度系數熱敏電阻（NTC）

串聯(lián)NTC（負溫度系數）熱敏電阻限流電阻是抑制浪涌電流最簡(jiǎn)單的方法。

由于NTC熱敏電阻的阻值會(huì )隨著(zhù)溫度的升高而減小，所以當開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)時(shí)，NTC熱敏電阻處于常溫狀態(tài)，阻值較高，可以有效地限制電流，電源啟動(dòng)后，NTC熱敏電阻由于自身散熱作用，會(huì )迅速升溫至10℃左右，阻值明顯降低至室溫時(shí)的十五分之一左右。

選擇阻溫特性合適的NTC溫控器可以大大降低開(kāi)關(guān)電源正常工作時(shí)的功率損耗。

串聯(lián)負溫度系數熱敏電阻（NTC

優(yōu)點(diǎn)：

簡(jiǎn)單實(shí)用，成本低

缺點(diǎn)：

NTC熱敏電阻的限流效果受環(huán)境溫度影響較大；低溫啟動(dòng)時(shí)，如果阻值太大，充電電流太小，開(kāi)關(guān)電源可能無(wú)法啟動(dòng)。如果在高溫下啟動(dòng)，熱敏電阻的阻值太小，可能達不到限制輸入浪涌電流的效果。

當電短暫中斷時(shí)，只能實(shí)現部分限流效果。在這短暫的終端期間，電解電容已經(jīng)放電完畢，NTC熱敏電阻的溫度仍然很高，阻值很小。當電源需要立即重新啟動(dòng)時(shí)，NTC熱敏電阻無(wú)法有效限制啟動(dòng)浪涌電流。

NTC熱敏電阻的功率損耗降低了開(kāi)關(guān)電源的轉換效率。

2、使用功率電阻來(lái)限制浪涌電流

當設計小功率開(kāi)關(guān)電源時(shí)，可以直接使用功率電阻來(lái)限制浪涌電流。

但是這個(gè)方法不節能，因此無(wú)論是在啟動(dòng)期間還是在工作階段，電阻幾乎恒定，因此在電源的整個(gè)運許過(guò)程中施加恒定的功率。

使用功率電阻來(lái)限制浪涌電流

優(yōu)點(diǎn)：

• 電路簡(jiǎn)單，成本低，對浪涌電流的限制幾乎不受高低溫的影響。

缺點(diǎn)：

• 僅適用于低/微功率開(kāi)關(guān)電源；

• 對轉換效率影響很大。

3、啟動(dòng)時(shí)使用電阻，啟動(dòng)完立馬去掉電阻

在額定功率高于幾瓦的電源中使用電阻限制啟動(dòng)電流效率不高，只要系統通電，電阻就會(huì )消耗功率，即僅在系統啟動(dòng)時(shí)才需要電阻。因此啟動(dòng)完成厚必須立馬去掉電阻。

實(shí)現此功能的方法有很多，例如在功率電阻上并聯(lián)一個(gè)繼電器、一個(gè)NTC熱敏電阻或者一個(gè)MOS管，如下所示。

NTC熱敏電阻和普通功率電阻并聯(lián)以限制浪涌電流。

NTC 熱敏電阻旁路電阻限制開(kāi)關(guān)模式電源中的啟動(dòng)浪涌電流

繼電器旁路電阻器限制開(kāi)關(guān)模式電源中的啟動(dòng)浪涌電流

在室溫下啟動(dòng)時(shí)，功率電阻和熱敏電阻并聯(lián)的總阻值足夠大，足以限制浪涌電流。

低溫啟動(dòng)時(shí)，NTC熱敏電阻的阻值足夠大，因此并聯(lián)電阻和NTC熱敏電阻的總阻值足以有效限制浪涌電流。

隨著(zhù)NTC熱敏電阻迅速升溫，其阻值急劇下降，起到功率電阻被NTC熱敏電阻分流的作用。

優(yōu)點(diǎn)：

• 簡(jiǎn)單實(shí)用，常溫低溫均可使用

缺點(diǎn)：

• 對效率的影響更大。

• 高溫浪涌電流大。

4、與晶閘管一起使用串聯(lián)定值電阻來(lái)限制輸入浪涌電流

接通電源時(shí)，Vs截止，電流通過(guò)R1，R1起限流作用，達到一定條件，VS導通，R1開(kāi)路。效率損失大大降低。

晶閘管旁路電阻器限制開(kāi)關(guān)模式電源中的啟動(dòng)浪涌電流

優(yōu)點(diǎn)：

• 低功耗

• 浪涌電流的限制幾乎不受高溫和低溫的影響。

缺點(diǎn)：

• 體積大、成本高。

5、采用MOSFET開(kāi)關(guān)管和延時(shí)網(wǎng)絡(luò )電路抑制浪涌電流

電路工作的基本原理是：由于DC-DC開(kāi)關(guān)電源的輸入端接有電容濾波電路，當電源接通時(shí)，瞬間需要對輸入電容進(jìn)行充電，因此需要很大的電容濾波電路。瞬間出現浪涌電流 插入總線(xiàn)輸入接地線(xiàn)上的 MOSFET (T) 的漏源極不導通。

通過(guò)兩個(gè)電阻、一個(gè)電容和一個(gè)齊納二極管組成的延遲電路，MOSFET(T)的柵極被上電。

MOSFET(T)的漏源逐漸導通，從而有效降低了電源接通時(shí)輸入端電容濾波電路產(chǎn)生的浪涌電流值。

當電路進(jìn)入穩定工作狀態(tài)時(shí)，其漏源極始終導通。

由于實(shí)際的開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品設計具有不同的浪涌電流抑制效果，通過(guò)調整濾波電容的具體參數，可以獲得不同的浪涌電流抑制效果。

MOSFET 返回限制開(kāi)關(guān)模式電源中的啟動(dòng)浪涌電流

6、PTC（正溫度系數）熱敏電阻

在某些情況下，PTC（正溫度系數）熱敏電阻有時(shí)是限制浪涌電流的最佳解決方案。

環(huán)境溫度高，在這種情況下，NTC熱敏電阻在系統啟動(dòng)時(shí)電阻較低，大大降低了浪涌電流限制的效果。相反，PTC熱敏電阻在較高溫度下具有較大電阻，因此在這種情況下使用PTC比使用NTC熱敏電阻具有更好的結果。

環(huán)境溫度很低，因此NTC熱敏電阻的電阻會(huì )很高，從而不利地限制電源電流小于啟動(dòng)所需的最小電流。在這種情況下，PTC熱敏電阻是優(yōu)選的。

在系統中，某些設備必須頻繁地打開(kāi)和關(guān)閉。在這種情況下，它會(huì )產(chǎn)生多個(gè)浪涌電流峰值實(shí)例。兩個(gè)實(shí)例之間的時(shí)間非常短，如果使用 NTC 熱敏電阻，則會(huì )給系統帶來(lái)風(fēng)險。NTC熱敏電阻需要時(shí)間冷卻，如果冷卻不充分，阻值會(huì )很低。當請求重啟并且NTC處于低阻狀態(tài)時(shí)，將會(huì )遇到過(guò)大的浪涌電流。

當發(fā)生短路故障時(shí)，系統電流會(huì )急劇增加，NTC熱敏電阻會(huì )迅速升溫。當NTC熱敏電阻的阻值較低時(shí)，它會(huì )允許更多的電流，加速短路損壞。

在上述情況下，最好使用PTC熱敏電阻來(lái)限制浪涌電流。

繼電器旁路 PTC 熱敏電阻限制開(kāi)關(guān)模式電源中的啟動(dòng)浪涌電流

PTC熱敏電阻的成本比NTC熱敏電阻高。此外，基于 PTC 的限流電路需要旁路機制，以便在 PTC 變熱時(shí)將其從電源回路中移除。

如上圖所示，當檢測到電源電流低于閾值時(shí)，繼電器用于旁路 PTC 熱敏電阻。

盡管存在成本高的缺點(diǎn)，PTC 仍然在許多應用中受到青睞，例如直流電機和螺線(xiàn)管，因為 PTC 熱敏電阻具有自我保護特性，當電流過(guò)大時(shí)，其電阻會(huì )增加。

來(lái)源：onelectrontech