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开关电源模块浪涌电流的产生及抑制分析

开关电源模块浪涌电流的产生及抑制分析

2018-07-14

    浪涌电流指的是在开关电源刚接通时,流入电源的峰值电流,因为输入滤波电容迅速充电,所以该峰值电流远大于稳态输入电流。当电气设备接通或关断时,由于电网中存在电感,从而产生浪涌电压,引发浪涌电流。小容量设备产生的浪涌电压较小,可忽略不计。但是大容量设备产生的大电流,有可能会影响到连接在同一AC线上的设备正常运行,甚至会烧断保险丝和整流二极管等元件,常常需要采用抑制措施。

 

    浪涌电流带来的危害主要有前端接入的整流桥被击穿损坏、电网波形瞬间下跌输入熔断器熔断、机械开关或断路器粘连失效、插入插座时产生打火等现象发生,会给用户带来许多麻烦。特别是在对可靠性和安全性较高的场合,在开关电源模块中不仅需对抗干扰进行抑制,对浪涌电流也需要。现在对浪涌电流进行抑制的方法有很多种,下面简单介绍几种。

 

    一般考虑到开关电源的体积和成本等因素,多数AC/DC转换器都是输入整流滤波采用电容输入滤波的方式。电容器上电压不能跃变,在上电时滤波电容电压几乎为零,当上电时的电压瞬时值为电压峰值时,则产生远高于正常工作电流的输入浪涌电流。抑制上电浪涌电流最有效的方法是在整流和滤波电容之间或在整流器输入加一个负温度系数的NTC热敏电阻。

 

    使用NTC这种方法简单,但是缺点是在环境温度过高或上电时间较短时,NTC有可能起不到限制上电浪涌电流的作用。而在彩色电视和显示器应用上,限制浪涌电流一般采用串一限流电阻的方式。

 

    还有一种是短接电阻的方法,这种方法具有简单、宽环境温度范围工作、高可靠性的优点,缺点是限流电阻上有损耗,会降低效率。采用电磁和固态继电器式的方法其中电磁继电器方式是指电源上电经一定延时后电磁继电器的触点将限流电阻短路,不过缺点是体积大噪音大、触点寿命短、耐冲击振动性差。而固态继电器方式是指用可控硅代替机械触点,缺点是外围电路较繁琐,并且双向可控漏电流大,因而不能有效控制浪涌电流。