如何實現一種輸入沖擊電流抑制電路設計？

引言

在開關電源的輸入端存在容量較大的電容，由于電容兩端電壓不能突變的特性，設備接通瞬間電容相當于短路，這就導致開關電源輸入回路在接通瞬間有很大的沖擊電流，當輸入沖擊電流過大時，可能觸發前端供電設備的過流保護或前端空氣開關、斷路器等跳閘保護。因此設計出合適的輸入沖擊電流抑制電路，可以有效的避免設備接通瞬間前端設備觸發保護而停止工作，從而提高系統的可靠性。

常 見 方 式

常見輸入沖擊電流抑制原理介紹：

一般是設備接通時在輸入回路中接入一定阻抗R1，進行限流式輸入沖擊電流抑制，抑制的最大電流值為Is≈Vin/R1（Vin為輸入端的電壓），使其低于前端供電設備的過流保護值或前端空氣開關、斷路器等動作保護值，避免觸發保護而影響系統的可靠性；設備接通后，開關電源的輸入端電容電壓達到Vin，此時撤銷或減少輸入回路中的阻抗R1，提高系統的效率。

以下介紹幾種目前常見的輸入沖擊電流抑制電路方案及優劣分析：

方案01 串入熱敏電阻

該方案是在輸入回路串入負溫度系數熱敏電阻，這種方式元器件數量少、原理簡單、成本低。

工作原理分析：

設備接通前熱敏電阻未流過電流，溫度較低，阻值較大，設備接通瞬間相當于輸入回路串入較大阻抗，能夠有效抑制輸入沖擊電流峰值；設備接通后，熱敏電阻流過電流而發熱，阻值減小，降低正常工作時的損耗。

優缺點分析：

方案02 串入再并聯水泥電阻

該方案是在方案一電路的基礎上進行了改動，在負溫度系數熱敏電阻上并聯一個水泥電阻，改善低溫啟機不良的問題。

工作原理分析：

低溫時，熱敏電阻NTC與水泥電阻R1并聯，避免熱敏電阻NTC在低溫阻值過大導致電源限流而啟機不良；高溫時熱敏電阻阻值下降，降低正常工作時的損耗。

優缺點分析：

方案03 串入MOS管

該方案是在輸入回路串入MOS管（需外加控制電路），利用MOS的可變電阻區進行電流抑制，適用小功率輸入沖擊電流抑制。

工作原理分析：

設備接通時輸入回路中的MOS管通過控制電路控制進入可變電阻區，利用可變電阻有效抑制輸入沖擊電流峰值；設備接通后，MOS管正常導通降低損耗。

優缺點分析：

以上三種方案中：方案一以及方案二均利用熱敏電阻實現輸入沖擊電流抑制，在大電流下熱敏電阻會存在一定的損耗，高溫下失效且二次啟機時需要熱敏電阻冷卻后才能恢復輸入沖擊電流抑制作用；而方案三利用MOS管可變電阻區實現輸入沖擊電流抑制，但適用抑制輸入沖擊電流范圍窄。

而在針對以上溫度失效以及抑制輸入沖擊電流范圍窄問題有以下可行方案：

方案04 串入沖擊電流抑制電路

該方案是在輸入回路串入沖擊電流抑制電路，由mos管、水泥電阻及控制電路組成，可以有效地解決溫度失效以及抑制輸入沖擊電流范圍窄問題。

工作原理分析：

設備接通時輸入回路中的MOS管TR1處于關閉狀態，輸入沖擊電流通過水泥電阻R1有效抑制；設備接通后后端開關電源正常工作時，MOS管開通，水泥電阻被切出主功率回路，降低損耗。

優缺點分析：

總 結

輸入沖擊電流抑制電路方案匯總：

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從以上四種常用電路方案的原理以及優缺點分析來看，方案一以及方案二元器件數量少、原理簡單、成本低，對溫度以及損耗要求不高的工況下可使用；方案三適用范圍較窄，可使用在對溫度要求高的小功率產品上；方案四成本較高，控制復雜，需要一定布板空間，但優勢也很明顯，具有損耗小，無溫度失效，二次啟機間隔時間短以及抑制輸入沖擊電流范圍寬可調等優勢。

金升陽已將方案四控制部分集成一個模塊以方便客戶使用，比如鐵路電源適用的電流抑制模塊FS-A(C)xxP(-N)系列。

審核編輯：劉清