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浪涌電流是什么意思?如何抑制浪涌電流?4種浪涌電流抑制電路

更新時(shí)間:2024-05-13      點(diǎn)擊次數(shù):630

今天給大家分享的是:如何抑制電源轉(zhuǎn)換器中浪涌電壓?

一、什么是浪涌電流?

浪涌電流電路打開吸收的最大電流,出現(xiàn)在輸入波形的幾個(gè)周期內(nèi)。

浪涌電流的值遠(yuǎn)高于電路的穩(wěn)態(tài)電流,高電流可能會(huì)損壞設(shè)備或觸發(fā)斷路器。浪涌電流通常出現(xiàn)在所有磁芯的設(shè)備中,如變壓器、工業(yè)電壓等。

二、為什么會(huì)出現(xiàn)浪涌電流?

產(chǎn)生浪涌電流的因素有很多,比如一些去耦電容或平滑電容組成的設(shè)備或系統(tǒng),在啟動(dòng)時(shí)會(huì)消耗大量電流對(duì)其進(jìn)行充電。

峰值電流:波形在正區(qū)域或負(fù)區(qū)域獲得的電流最大值。

穩(wěn)態(tài)電流:定義為電路中每個(gè)時(shí)間間隔保持恒定的電流。當(dāng) di/dt = 0 時(shí),達(dá)到穩(wěn)態(tài)電流,這意味著電流相對(duì)于時(shí)間保持不變。

浪涌電流特性:

  • 設(shè)備開啟時(shí)立即發(fā)生

  • 出現(xiàn)時(shí)間跨度短

  • 高于電路或裝置的額定值

發(fā)生浪涌電流的一些示例:

  • 白熾燈

  • 感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)

  • 變壓器

  • 打開基于 SMPS 的電源

三、電源轉(zhuǎn)換器中的浪涌電壓

為了降低輸入/輸出的紋波噪聲或EMI噪聲,現(xiàn)在通常是在輸入側(cè)并聯(lián)電容或者濾波器,如下所示。

由于濾波器中有電容,當(dāng)系統(tǒng)開始上電時(shí),由于輸入電壓的快速上升,會(huì)產(chǎn)生很高的浪涌電流。

這種情況可能會(huì)導(dǎo)致前端電源供電不足,或者觸發(fā)過流保護(hù),導(dǎo)致無電壓輸出,因此,浪涌電流的抑制變得越來越重要。

四、抑制浪涌電壓的方法

1、被動(dòng)抑制

如下所示,主要用于應(yīng)用電路需要外接大量電容時(shí)。如果沒有外部限流電路,直流母線電壓開啟時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌電壓,可能導(dǎo)致前端電源壓降進(jìn)入保護(hù)模式。

此時(shí),只需在電容輸入串聯(lián)電阻和二極管即可,可以減輕浪涌電流。當(dāng)直流母線通過電阻給電容充電時(shí),可以限制浪涌電流,但是,當(dāng)直流母線需要供電時(shí),電容可以通過二極管將電能反饋給直流母線。

2、主動(dòng)抑制

另一種是采用帶軟啟動(dòng)電路的有源開關(guān)來限制浪涌電流。如下所示,MOS管通過軟啟動(dòng)電路緩慢開啟,因此,可以限制啟動(dòng)期間的浪涌電流,優(yōu)點(diǎn)是不影響系統(tǒng)效率,不受緩解溫度影響。缺點(diǎn)是需要外接電路,整體成本較高。

為了加強(qiáng)DC/DC轉(zhuǎn)換器的抗噪聲能力,常用的方法是在輸入端加電容。但由于電容的特性,會(huì)在電源輸入端產(chǎn)生浪涌電流。如果不抑制浪涌電流,輸入電源可能因保護(hù)電路而無輸出,并可能損壞輸入電路或保險(xiǎn)絲。

上面介紹兩種抑制浪涌電流的方法,一種是利用MOSFET的導(dǎo)通特性來抑制浪涌電流。另一種是使用無源元件,通過電阻給電容充電,然后通過二極管放電回系統(tǒng)。有源抑制電路的效果優(yōu)于無源抑制電路,但元件數(shù)量多于無源抑制電路。無源抑制電路的元器件使用最少,但必須考慮電阻的損耗和功率選擇


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