技術圍觀 針對開關電源的沖擊電流控制方法講解

引言

開關電源的輸入一般有濾波器來減小電源反饋到輸入的紋波，輸入濾波器一般有電容和電感組成∏形濾波器，圖1. 和圖2. 分別為典型的AC/DC電源輸入電路和DC/DC電源輸入電路。

由于電容器在瞬態時可以看成是短路的，當開關電源上電時，會產生非常大的沖擊電流，沖擊電流的幅度要比穩態工作電流大很多，如對沖擊電流不加以限制，不但會燒壞保險絲，燒毀接插件，還會由于共同輸入阻抗而干擾附近的電器設備。

歐洲電信標準協會(the European Telecommunications Standards Institute)對用于通信系統的開關電源的沖擊電流大小做了規定，圖3為通信系統用AC/DC電源供電時的最大沖擊電流限值，圖4為通信系統在DC/DC電源供電，標稱輸入電壓和最大輸出負載時的最大沖擊電流限值[5]。圖中It為沖擊電流的瞬態值，Im為穩態工作電流。

圖3.　通信系統的最大沖擊電流限值(AC/DC電源)

圖4.　通信系統在標稱輸入電壓和最大輸出負載時的沖擊電流限值(DC/DC電源)

沖擊電流的大小由很多因素決定，如輸入電壓大小，輸入電線阻抗，電源內部輸入電感及等效阻抗，輸入電容等效串連阻抗等。這些參數根據不同的電源系統和布局不同而不同，很難進行估算，最精確的方法是在實際應用中測量沖擊電流的大小。在測量沖擊電流時，不能因引入傳感器而改變沖擊電流的大小，推薦用的傳感器為霍爾傳感器。AC/DC開關電源的沖擊電流限制方法

1、串連電阻法

對于小功率開關電源，可以用象圖5的串連電阻法。如果電阻選得大，沖擊電流就小，但在電阻上的功耗就大，所以必須選擇折衷的電阻值，使沖擊電流和電阻上的功耗都在允許的范圍之內。

串連在電路上的電阻必須能承受在開機時的高電壓和大電流，大額定電流的電阻在這種應用中比較適合，常用的為線繞電阻，但在高濕度的環境下，則不要用線繞電阻。因線繞電阻在高濕度環境下，瞬態熱應力和繞線的膨脹會降低保護層的作用，會因濕氣入侵而引起電阻損壞。

圖5所示為沖擊電流限制電阻的通常位置，對于110V、220V雙電壓輸入電路，應該在R1和R2位置放兩個電阻，這樣在110V輸入連接線連接時和220V輸入連接線斷開時的沖擊電流一樣大。對于單輸入電壓電路，應該在R3位置放電阻。

圖5. 串連電阻法沖擊電流控制電路(適用于橋式整流和倍壓電路，其沖擊電流相同)

2、熱敏電阻法

在小功率開關電源中，負溫度系數熱敏電阻(NTC)常用在圖5中R1，R2，R3位置。在開關電源第一次啟動時，NTC的電阻值很大，可限制沖擊電流，隨著NTC的自身發熱，其電阻值變小，使其在工作狀態時的功耗減小。

用熱敏電阻法也由缺點，當第一次啟動后，熱敏電阻要過一會兒才到達其工作狀態電