一、摘要
我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫母鞣N家用電器，以及乘坐的汽車和火車等交通工具都是電源的廣泛應(yīng)用，而且電源設(shè)備在軍工及航空航天等特殊行業(yè)中也有著極其廣泛的應(yīng)用。
為保證電源設(shè)備穩(wěn)定工作不被干擾，需要在電源設(shè)備的輸入端并聯(lián)電容。同時(shí)為實(shí)現(xiàn)電源設(shè)備的輸入過(guò)載保護(hù)，還會(huì)在電源設(shè)備的輸入端串聯(lián)保險(xiǎn)絲或斷路器等。由于輸入電容的存在，電源設(shè)備在啟動(dòng)過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生較大的輸入沖擊電流，可能會(huì)導(dǎo)致保險(xiǎn)絲熔斷或斷路器跳閘等問(wèn)題。本文將從電源設(shè)備輸入沖擊電流抑制方案的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，給出可靠的解決方案。
二、輸入沖擊電流的產(chǎn)生原因
輸入沖擊電流產(chǎn)生路徑如圖1所示。
供電系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，輸入電壓Vin快速升高，輸入電壓Vin通過(guò)輸入等效阻抗Rin對(duì)輸入等效大電容Cin進(jìn)行充電。輸入回路沒(méi)有使用輸入沖擊電路抑制電路時(shí)，由于輸入等效阻抗Rin主要為PCB走線阻抗、EMC電路中共模/差模電感阻抗和端口連接阻抗等，輸入等效阻抗Rin相對(duì)較?。ㄏ鄬?duì)于輸入沖擊電路抑制電路的阻抗可忽略不計(jì)），將導(dǎo)致較大的輸入沖擊電流。
在110VDC輸入，輸入等效大電容Cin為100uF，未加電流抑制電路時(shí)，輸入沖擊電流典型波形如圖2所示，輸入沖擊電流達(dá)到170A。
三、輸入沖擊電流抑制電路應(yīng)用系統(tǒng)框圖
輸入沖擊電流抑制電路應(yīng)用系統(tǒng)框圖如圖3所示。
輸入沖擊電流過(guò)大將會(huì)導(dǎo)致輸入端保險(xiǎn)絲熔斷或斷路器跳閘等問(wèn)題，對(duì)于高可靠性要求的行業(yè)應(yīng)用，進(jìn)行輸入沖擊電流抑制必不可少。
四、電路方案對(duì)比
為了有效抑制輸入沖擊電流，行業(yè)內(nèi)常采用的方案有以下幾種：
方案1：將電阻器串聯(lián)在電源設(shè)備的輸入回路中，進(jìn)行輸入沖擊電流抑制，輸入回路串聯(lián)電阻器R1后的方案示意圖如圖4所示。
供電系統(tǒng)開始供電時(shí)，輸入等效大電容Cin電壓較小，輸入沖擊電流最大為，為有效抑制輸入沖擊電流，串聯(lián)電阻器R1需要較大的阻值，電源設(shè)備穩(wěn)定工作時(shí)，將有持續(xù)的電流流過(guò)電阻器R1，電阻器R1存在發(fā)熱嚴(yán)重和影響產(chǎn)品效率的缺點(diǎn)。
以輸入電壓Vin=110VDC，輸出功率Po=100W，產(chǎn)品效率?=93%，需求輸入沖擊電流Iin≤10A為例，可計(jì)算出電阻器R1取值為，穩(wěn)態(tài)工作時(shí)電阻器R1的輸入電流，電阻器R1的損耗?？紤]到電阻器的尺寸和溫升等，一般需要電阻器R1的損耗小于1W，即對(duì)于輸出功率小于30W的小功率電源設(shè)備可考慮使用此方案，對(duì)于較大功率的電源設(shè)備需要采用更優(yōu)的方案設(shè)計(jì)。
方案2：將負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻串聯(lián)在電源部分的輸入回路中，進(jìn)行輸入沖擊電流抑制，輸入回路串聯(lián)熱敏電阻RT后的方案示意圖如圖5所示。
為解決方案1固定電阻穩(wěn)態(tài)發(fā)熱嚴(yán)重和影響產(chǎn)品效率的問(wèn)題，行業(yè)常用以上熱敏電阻方案。電源設(shè)備剛啟動(dòng)時(shí)，熱敏電阻還未發(fā)熱，阻值較大，可進(jìn)行輸入沖擊電流抑制，穩(wěn)態(tài)工作后熱敏阻值降低，發(fā)熱量較小和對(duì)產(chǎn)品效率影響較小。
該方案具有熱敏電阻發(fā)熱量較小和對(duì)產(chǎn)品效率影響較小的優(yōu)點(diǎn)，但是由于負(fù)溫度熱敏電阻特性為阻值隨溫度的降低而降低和阻值恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，因此該方案存在的缺點(diǎn)有：
（1）高溫環(huán)境工作啟動(dòng)時(shí)，熱敏電阻阻值小，不能很好的抑制輸入沖擊電流；
（2）低溫環(huán)境工作啟動(dòng)時(shí)，熱敏電阻阻值大，可能會(huì)導(dǎo)致電源設(shè)備啟動(dòng)不良；