几种抑制冲击电流的方法

知识点：冲击电流

电源起动时，可能需要输入端的供电网络提供短时的大电流脉冲，这种电流脉冲通常被称为“浪涌电流(inrush current)”。

该浪涌电流首先给供电网中的断路器和其它熔断器的选择造成了麻烦：断路器一方面要保证在过载时熔断，起到保护作用；另一方面又必须在输入浪涌电流出现时不能熔断，避免误动作。其次，输入浪涌电流会产生输入电压波形塌陷，使供电质量变差，进而影响其它用电设备的工作。

出现输入浪涌电流的原因

如下图所示，系统上电时首先要对电源端口的输入电容充电。输入浪涌电流就是在对这个电解电容器进行初始充电时产生的，它的大小取决于起动上电时输入电压的幅值以及由桥式整流器和电解电容器所形成回路的总电阻。

限制开机浪涌电流的对策

方案一

在做微小功率的开关电源时，直接使用功率电阻限制浪涌电流。

直接串联功率电阻限制浪涌电流（只适合微小功率开关电源）

优点：

电路简单、成本低、对浪涌电流的的限制方面几乎不受高低温的影响

缺点：

电阻发热：只适合微小功率开关电源， 对效率影响很大

方案二

为解决方案1固定电阻稳态发热严重和影响产品效率的问题，行业常用以上负温度系数热敏电阻方案。 电源设备刚启动时，热敏电阻还未发热，阻值较大，可进行输入冲击电流抑制，稳态工作后热敏阻值降低，发热量较小和对产品效率影响较小。

该方案具有热敏电阻发热量较小和对产品效率影响较小的优点，但是由于负温度热敏电阻特性为阻值随温度的降低而降低和阻值恢复时间较长，因此该方案存在的缺点有：

　　（1）高温环境工作启动时，热敏电阻阻值小，不能很好的抑制输入冲击电流；

　　（2）低温环境工作启动时，热敏电阻阻值大，可能会导致电源设备启动不良；

　　（3）电源设备开关机间隔时间较短情况下启动时，热敏电阻稳态工作阻值减小后还未恢复到较大的阻值，不能很好的抑制输入冲击电流。

方案三

将电阻器与电子开关并联后再串联在电源设备的输入回路中，并采用自动控制电路控制该电子开关是否与电源设备的输入回路接通，进行输入冲击电流的抑制。

　　

　　为解决方案1和方案2的缺点，可采用以上方案3，该方案启动时，电子开关S1断开，电阻器R1进行输入冲击电流抑制，稳态工作时电子开关S1闭合，该方案的优点为：

　　（1）可有效抑制输入冲击电流，同时由于电阻器R1、电子开关S1和控制电路受温度影响较小，输入冲击电流抑制效果受温度的影响也较小；

　　（2）电子开关损耗低、发热量小，对电源设备正常工作时的效率的影响较小；

　　（3）控制电路恢复时间快，电源设备开关机间隔时间较短时也能够有效抑制输入冲击电流。

方案四：

将电子开关串联在电源设备的输入回路中，并采用自动控制电路控制电子开关的阻抗进行输入冲击电流的恒流控制，输入回路串联电子开关和控制电路后的方案示意图如图7所示。

　　

　　为解决方案1和方案2的缺点，还可采用以上方案4，该方案除具有方案3的优点外，还具有的优点为：

　　（1）不使用电阻器R1，可降低系统设备的尺寸和成本。

　　（2）电子开关的阻抗采用恒流控制，受输入电压变压的影响较小。

缺点：该方案在具体执行上可能比较麻烦。

方案五

NTC热敏电阻与普通功率电阻并联的方式来限制浪涌电流

常温起机时，功率电阻与热敏电阻并联后的阻值来限制浪涌电流，在低温起机时NTC热敏电阻的阻值急剧升高但功率电阻阻值基本是不变的能保证低温启动，不过在高温实验时浪涌电路也很大。

优点：

简单实用、对于常温和低温起机时效果不错

缺点：

效率影响较大、 高温浪涌电流大

方案六

串联固定电阻器配合晶闸管，来限制输入浪涌电流

上电时，Vs截止，电流经过R1，R1起到限流作用，达到一定条件，VS导通，将R1短路，使效率损失大大降低。

优点：

功耗低、 对浪涌电流的的限制方面几乎不受高低温的影响

缺点：

体积大、成本高，控制复杂

方案七

利用MOSFET开关管及延时网络电路进行浪涌电流抑制浪涌电流

电路工作的基本原理是：由于DC-DC开关电源的输入端接有容性滤波电路，当开机加电瞬间由于需要为滤波电容C1、C2充电，所以瞬间产生较大的浪涌电流，此时在母线输入的地线上介入的MOSFET（VT1）的漏原极之间并未导通，随着R2、R3、DZ1及CA1组成的延时电路给MOSFET（VT1）的栅极加电，是MOSFET（VT1）的漏源极逐渐导通，从而有效减小了开机瞬间由输入端的容性滤波电路充电而产生的浪涌电流值。当电路进入稳定工作状态下，其漏源极始终处于导通状态。

由于实际的开关电源产品产品设计中对于浪涌电流抑制不尽相同，可通过调节CA1的具体参数而获得不同的浪涌电流抑制的结果。

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1、GB5226.1-2008 机械电气安全

2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范