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基于開關(guān)電源設(shè)計中浪涌抑制模塊的方案拾遺

作者: 時間:2013-12-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

目前,考慮到體積,成本等因素,大多數(shù)AC/DC變換器輸入整流濾波采用電容輸入式濾波方式,電路原理如圖1 所示。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/227285.htm

基于開關(guān)電源設(shè)計中浪涌抑制模塊的方案拾遺

由于電容器上電壓不能躍變,在整流器上電之初,濾波電容電壓幾乎為零,等效為整流輸出端短路。如在最不利的情況(上電時的電壓瞬時值為電源電壓峰值)上電,則會產(chǎn)生遠(yuǎn)高于整流器正常工作電流的輸入浪涌電流,如圖2所示。當(dāng)濾波電容為470μF并且電源內(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。

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圖2 上電后輸入浪涌電流

浪涌電流會造成電源電壓波形塌陷,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)電路動作;由于浪涌電流沖擊整流器的輸入熔斷器,使其在若干次上電過程的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)整流器及用電電路的作用;過高的上電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浪涌電流加以限制。 上電浪涌電流的限制 限制上電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。

基于開關(guān)電源設(shè)計中浪涌抑制模塊的方案拾遺利用負(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起不到限制上電浪涌電流的作用,因此,這種限制上電浪涌電流方式僅用于價格低廉的微機(jī)電源或其他低成本電源。而在彩色電視機(jī)和顯示器上,限制上電浪涌電流則采用串一限流電阻,電路如圖4所示。

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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。這種限制上電浪涌電流方式性能好,但電路復(fù)雜,占用體積較大。為使應(yīng)用這種抑制上電浪涌電流方式,象僅僅串限流電阻一樣方便,本文推出上電浪涌電流抑制模塊。

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圖5 短接電阻的方法

帶有限流電阻的上電浪涌電流抑制模塊 將功率電子開關(guān)(可以是MOSFET或SCR)與控制電路封裝在一個相對很小的模塊(如400W以下為 25mm×20mm×11mm)中,引出3~4個引腳,外接電路如圖6(a)所示。整流器上電后最初一段時間,外接限流電阻抑制上電浪涌電流,上電浪涌電流結(jié)束后,模塊導(dǎo)通將限流電阻短路,這樣的上電過程的輸入電流波形如圖6(b)所示。很顯然上電浪涌電流峰值被有效抑制,這種上電浪涌電流抑制模塊需外接一限流電阻,用起來很不方便,如何將外接電阻省掉將是電源設(shè)計者所希望的。

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圖6 上


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