開機(jī)瞬間的浪涌電流對于電路的危害極大，嚴(yán)重的會造成整個電路的燒毀。因此對浪涌電流進(jìn)行有效的抑制與防范就成為了設(shè)計(jì)者們在電路效率之外關(guān)心的問題。本文將為大家介紹一種適用于200W及200W以上電路浪涌電流抑制的限流器設(shè)計(jì)，該款設(shè)計(jì)簡單高效，能夠最大程度上的終止浪涌電流。

在一般情況下，只要負(fù)載供電電流達(dá)到了200W以上，就有必要加入浪涌電流抑制器來進(jìn)行抑制了。毫無限制的浪涌電流可達(dá)數(shù)百安培。這樣大的電流會損壞線路整流器、融斷保險(xiǎn)、使輸入濾波電感器開路、或損壞PFC（功率因數(shù)校正）濾波器電容。一種簡單的限制浪涌電流的方法是，使用一個與供電線路串聯(lián)的NTC（負(fù)溫度系數(shù)）熱敏電阻。熱敏電阻在冷卻時具有較高的電阻，但其電阻值隨著溫度升高會顯著降低，以其熱惰性及電阻快速變化特性限制了浪涌電流。

圖1

如圖1，此浪涌電流限制器電路的特點(diǎn)是有一個繼電器S1和限流電阻器R1，方案中所有電阻器都額定為0.125W。然而，NTC熱敏電阻同時也會對電源的正常工作電流產(chǎn)生阻力。為了將熱敏電阻正常電阻值維持在較低的水平，應(yīng)該使其在持續(xù)的較高溫度下工作，但這可能會影響電源的溫度曲線圖，并會增加機(jī)箱內(nèi)的溫度，而這對功耗影響非常大。

可要確定PFC電容器是否充滿電卻并不容易。通用的電源設(shè)計(jì)可在多種交流輸入電壓下工作，想要確定能說明電容完全充滿電的電壓就不太容易了。此外，浪涌電流限制器還要延遲其它內(nèi)部附屬電源及其它消耗功率電路的工作，以允許PFC線路電容器充電到預(yù)定程度。

解決這些問題的最簡單方法，是使用一個能測量浪涌電流本身、而不是PFC電容器兩端電壓的電路。它通過監(jiān)測浪涌電流振幅消失來確定浪涌過程的結(jié)束。在達(dá)到一個預(yù)設(shè)閥值時，電路發(fā)出啟動附屬電源及其它電路的命令。通過監(jiān)測浪涌電流，可以有效地控制電源的啟動點(diǎn)，并使啟動閥值獨(dú)立于輸入線路電壓。

圖1顯示了實(shí)際的PFC電路，該電路采用一個開關(guān)電阻浪涌電流限制器。浪涌電流檢測分電路由一個繞線電阻器R1和并聯(lián)耗盡型MOSFETQ1組成，后者連接到電阻器R2，作為驅(qū)動電阻器R3和R4的電流源。在從數(shù)百伏到幾伏的R1兩端電壓降范圍內(nèi)，該電路可生成較小的恒定電流，該電流抑制了附屬電源的工作，也抑制了對浪涌電流限制過程的干擾。

當(dāng)浪涌電流降到足夠低時，R1兩端的電壓降就不足以維持Q1作為電流源了。Q1的電流消失就會啟動繼電器S1，其觸點(diǎn)將電阻R1短路，從而接通附屬電源并啟動主電源。R2的值決定了保持附屬電源被禁用的必要電流，允許PFC線路電容C1完全充電。

一個12V機(jī)電式繼電器如Omron的G2RL-1以較低電阻的觸點(diǎn)來旁路R1。也可使用光學(xué)隔離的固態(tài)繼電器，如CarloGavazziRP1A48D5，采用MOSFET或SCR（可控硅整流器）輸出器件可取代S1，使輸出器件兩端的電壓降不產(chǎn)生過大的功率損耗就可取代S1。

圖2

如圖2，限流電阻R1兩端的電壓表明，當(dāng)PFC電容充滿電時呈經(jīng)典的指數(shù)衰減，輔助電源明顯不起到作用。說明了充電過程波形為R1兩端的電壓降。指數(shù)型包絡(luò)線及其子循環(huán)代表電流浪涌過程，而R3和C2過濾掉子循環(huán)，并在R4上產(chǎn)生減弱的指數(shù)電壓波形，電流浪涌過程期間保持Q2導(dǎo)通。Q2將輔助電源的輸入電壓拉低，抑制了其工作。在R1兩端幾伏特的電壓下，Q1停止產(chǎn)生恒定電流并關(guān)閉Q2以啟用輔助電源。這樣，整個電源會等待浪涌電流達(dá)到一個由R2確定的安全值。在繼電器S1觸發(fā)并短路浪涌電流電阻器R1后，電源立即啟動。圖1中其它部分由傳統(tǒng)PFC構(gòu)成，也代表其它電源配置的一部分。

圖3

圖4

如圖3，上側(cè)跡線表明了用電流探頭測得的電流，下側(cè)跡線描述了輸入電流在電阻R1兩端產(chǎn)生的電壓降。跡線1說明了帶有浪涌電流限制器和緩慢啟動電路的2.4kW電源的啟動，該電路可將浪涌與啟動過程分開。浪涌電流值為5A，對于2.4kW功率是相當(dāng)?shù)偷?。跡線4表明用電流探頭測量的輸入電流。圖4描述了2400W電源的啟動。其浪涌電流非常接近5A，該值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于約14A的工作電流。

本文講解了一種能最大程度上抑制浪涌電流抑制器設(shè)計(jì)，并通過舉例的方式配以圖文來幫助讀者進(jìn)行理解。另一方面，本設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)就是不會對電源封裝造成多余的熱源電路，并且在開關(guān)串聯(lián)電阻正常動作時不會帶來額外的效率損耗。在功率因數(shù)校正線路的電解電容器充電完畢前，會有效阻止浪涌電流的生成。