提高繼電器觸點抗浪涌能力的一種新穎旁路保護電路

摘要：在航天器用電設備中，多數器件由DC—DC模塊供電，部分由一次電源直接供電，DC—DC模塊作為用電負載也由一次電源供電，在DC—DC模塊及星載用電設備突然加電時，有可能產生較大的啟動電流，浪涌電流可達到上百安培，若不進行有效控制，有可能對供電鏈路中配電設備的繼電器觸點造成損傷，甚至導致繼電器觸點粘連。文中從系統實際應用的角度出發，闡述了提高繼電器觸點抗浪涌能力的一種新穎保護電路，能夠確保規避繼電器觸點受到浪涌電流的沖擊，滿足繼電器用于航天產品中高可靠性的要求。
關鍵詞：浪涌電流；繼電器；保護

1 術語及定義
浪涌電流：用電設備在啟動瞬間產生的大電流；
旁路電路：旁路用電設備在啟動瞬間產生大電流的電路；
ESL：電容器的等效串聯電感；
ESR：電容器等效串聯電阻。

2 浪涌電流產生的原因
通常情況下，在設備加電時，電容器是產生浪涌電流的主要原因，原理示意圖見圖1。

上圖中K1閉合后，電容器C開始充電，若將直流電源、開關K1以及連接的導線看作理想狀態(直流電源可提供足夠大的電流且內阻為零，K1接觸電阻為零，導線線阻為零)，在電容器充電瞬間，產生的浪涌電流可根據公式1進行近似計算。

式中：I——浪涌電流
U——直流電源輸出電壓
ESR——電容器等效串聯電阻
雖然電容電器ESL對輸入浪涌電流有一定的抑制作用，但電感量較小，抑制作用也較小，可忽略。通常電容器ESR均比較小，例如，在100kHz下測量，液體鉭電容器的ESR一般為幾百毫歐，聚脂電容的ESR一般為幾十毫歐，而陶瓷電容的FSR一般為幾毫歐。所以在電容器加電瞬間，會產生較大的浪涌電流。
以上是針對電容器在加電瞬間產生的浪涌電流所進行的分析，若其它設備或元器件在加電瞬間與電容器具有類似特性，則同樣會產生較大的浪涌電流，如蓄電池在充電狀念下也會產生上百安培的浪涌電流。

3 旁路保護電路分析
浪涌旁路保護電路原理圖見圖2。