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AC/DC模塊電源沖擊電流的防止方法

2020-06-10

AC/DC模塊電源中輸入電壓首先經(jīng)過干擾濾波,通過橋式整流器變成直流,再通過電解電容器進(jìn)行波形平滑,然后進(jìn)入直流-直流轉(zhuǎn)換器。輸入浪涌電流就是在對這個電解電容器進(jìn)行初始充電時產(chǎn)生的,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(nèi)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(shù)根據(jù)不同的電源系統(tǒng)和布局不同而不同,很難進(jìn)行估算,最精確的方法是在實際應(yīng)用中測量沖擊電流的大小。但在測量沖擊電流時,不能因引入傳感器而改變沖擊電流的大小。下面談下三種常用的AC/DC模塊電源防止沖擊電流的方法。

 

1、串連電阻法

對于小功率AC/DC模塊電源,可以用串連電阻法。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(nèi)。

 

上圖所示為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),對于110V220V雙電壓輸入電路,應(yīng)該在R1R2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(yīng)該在R3位置放電阻。

 

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

 

該方法優(yōu)點為電路簡單、成本低、對浪涌電流的的防止方面幾乎不受高低溫的影響。缺點為只適合微小功率開關(guān)電源,對效率影響很大。

 

2、熱敏電阻法

在小功率AC/DC模塊電源中,負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)常用在第一種方法圖中的R1、R2、R3位置。在電源第一次啟動時,NTC的電阻值很大,可限制沖擊電流,隨著NTC的自身發(fā)熱,其電阻值變小,使其在工作狀態(tài)時的功耗減小。該方法優(yōu)點為電路簡單實用、成本低。

 

這種方法的缺點是當(dāng)?shù)谝淮螁雍?,熱敏電阻要過一會兒才到達(dá)其工作狀態(tài)電阻值,如果這時的輸入電壓在電源可以工作的最小值附近,剛啟動時由于熱敏電阻阻值還較大,它的壓降較大,電源就可能工作在打嗝狀態(tài)。當(dāng)模塊電源關(guān)掉后,熱敏電阻需要一段冷卻時間來將阻值升高到常溫態(tài)以備下一次啟動,冷卻時間根據(jù)器件、安裝方式、環(huán)境溫度的不同而不同,一般為1分鐘。如果模塊電源關(guān)掉后馬上開啟,熱敏電阻還沒有變冷,這時對沖擊電流失去限制作用,這就是在使用這種方法控制沖擊電流的開關(guān)電源不建議在關(guān)掉后馬上開啟的原因。

 

3、有源沖擊電流限制法

對于大功率AC/DC模塊電源,沖擊電流限制器件在正常工作時應(yīng)該短路,這樣可以減小沖擊電流限制器件的功耗。如下圖所示:選擇R1作為啟動電阻,在啟動后用可控硅將R1旁路,因在這種沖擊電流防止電路中的電阻R1可以選得很大,通常不需要改變110V輸入倍壓和220V輸入時的電阻值。圖中所畫為雙向可控硅,也可以用晶閘管或繼電器將其替代。

 

有源沖擊電流限制電路 (橋式整流時的沖擊電流大),在電路在剛啟動時,沖擊電流被電阻R1限制,當(dāng)輸入電容充滿電后,有源旁路電路開始工作將電阻R1旁路,這樣在穩(wěn)態(tài)工作時的損耗會變得很小。在這種可控硅啟動電路中,很容易通過開關(guān)電源主變壓器上的一個線圈來給可控硅供電,由開關(guān)電源的緩啟動來提供可控硅的延遲啟動,這樣在電源啟動前就可以通過電阻R1將輸入電容充滿電。

 

對于各種浪涌電流防止方案各自有各自的優(yōu)勢,需要根據(jù)實際要求來選擇,看應(yīng)用產(chǎn)品對AC/DC模塊電源的要求來選擇適合的會更好。

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