中心議題：

• AC/DC開關電源的衝擊電流限製方法
• DC/DC開關電源的衝擊電流限製方法

• 串連電阻法、熱敏電阻法和有源衝擊電流限製法
• 長短針法和有源衝擊電流限製法

1. 引言

開關電源的輸入一般有濾波器來減小電源反饋到輸入的紋波，輸入濾波器一般有電容和電感組成∏形濾波器，圖1. 和圖2. 分別為典型的AC/DC電源輸入電路和DC/DC電源輸入電路



由you於yu電dian容rong器qi在zai瞬shun態tai時shi可ke以yi看kan成cheng是shi短duan路lu的de
，當dang開kai關guan電dian源yuan上shang電dian時shi
，會hui產chan生sheng非fei常chang大da的de衝chong擊ji電dian流liu，衝chong擊ji電dian流liu的de幅fu度du要yao比bi穩wen態tai工gong作zuo電dian流liu大da很hen多duo，如ru對dui衝chong擊ji電dian流liu不bu加jia以yi限xian製zhi，不bu但dan會hui燒shao壞huai保bao險xian絲si，燒shao毀hui接jie插cha件jian，還hai會hui由you於yu共gong同tong輸shu入ru阻zu抗kang而er幹gan擾rao附fu近jin的de電dian器qi設she備bei。

歐洲電信標準協會(the European Telecommunications Standards Institute)對用於通信係統的開關電源的衝擊電流大小做了規定，圖3為通信係統用AC/DC電源供電時的最大衝擊電流限值[4]，圖4為通信係統在DC/DC電源供電，標稱輸入電壓和最大輸出負載時的最大衝擊電流限值[5]。圖中It為衝擊電流的瞬態值
，Im為穩態工作電流。



圖3.　通信係統的最大衝擊電流限值（AC/DC電源）



圖4.　通信係統在標稱輸入電壓和最大輸出負載時的衝擊電流限值（DC/DC電源）

chongjidianliudedaxiaoyouhenduoyinsujueding，rushurudianyadaxiao，shurudianxianzukang
，dianyuanneibushurudianganjidengxiaozukang
，shurudianrongdengxiaochuanlianzukangdeng。zhexiecanshugenjubutongdedianyuanxitonghebujubutongerbutong，hennanjinxinggusuan
，zuijingquedefangfashizaishijiyingyongzhongceliangchongjidianliudedaxiao。zaiceliangchongjidianliushi，bunengyinyinruchuanganqiergaibianchongjidianliudedaxiao，tuijianyongdechuanganqiweihuoerchuanganqi。

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2. AC/DC開關電源的衝擊電流限製方法

2.1 串連電阻法

對於小功率開關電源，可以用象圖5的(de)串(chuan)連(lian)電(dian)阻(zu)法(fa)。如(ru)果(guo)電(dian)阻(zu)選(xuan)得(de)大(da)
，衝(chong)擊(ji)電(dian)流(liu)就(jiu)小(xiao)，但(dan)在(zai)電(dian)阻(zu)上(shang)的(de)功(gong)耗(hao)就(jiu)大(da)，所(suo)以(yi)必(bi)須(xu)選(xuan)擇(ze)折(zhe)衷(zhong)的(de)電(dian)阻(zu)值(zhi)，使(shi)衝(chong)擊(ji)電(dian)流(liu)和(he)電(dian)阻(zu)上(shang)的(de)功(gong)耗(hao)都(dou)在(zai)允(yun)許(xu)的(de)範(fan)圍(wei)之(zhi)內(nei)。

chuanlianzaidianlushangdedianzubixunengchengshouzaikaijishidegaodianyahedadianliu，daedingdianliudedianzuzaizhezhongyingyongzhongbijiaoshihe，changyongdeweixianraodianzu
，danzaigaoshidudehuanjingxia，zebuyaoyongxianraodianzu。yinxianraodianzuzaigaoshiduhuanjingxia，shuntaireyingliheraoxiandepengzhanghuijiangdibaohucengdezuoyong
，huiyinshiqiruqineryinqidianzusunhuai。

圖5所示為衝擊電流限製電阻的通常位置，對於110V、220V雙電壓輸入電路，應該在R1和R2位置放兩個電阻
，這樣在110V輸入連接線連接時和220V輸入連接線斷開時的衝擊電流一樣大。對於單輸入電壓電路，應該在R3位置放電阻。



圖5. 串連電阻法衝擊電流控製電路（適用於橋式整流和倍壓電路，其衝擊電流相同）

2.2 熱敏電阻法

在小功率開關電源中，負溫度係數熱敏電阻（NTC）常用在圖5中R1
，R2
，R3位置。在開關電源第一次啟動時，NTC的電阻值很大
，可限製衝擊電流
，隨著NTC的自身發熱，其電阻值變小
，使其在工作狀態時的功耗減小。

用yong熱re敏min電dian阻zu法fa也ye由you缺que點dian
，當dang第di一yi次ci啟qi動dong後hou，熱re敏min電dian阻zu要yao過guo一yi會hui兒er才cai到dao達da其qi工gong作zuo狀zhuang態tai電dian阻zu值zhi
，如ru果guo這zhe時shi的de輸shu入ru電dian壓ya在zai電dian源yuan可ke以yi工gong作zuo的de最zui小xiao值zhi附fu近jin
，剛gang啟qi動dong時shi由you於yu熱re敏min電dian阻zu阻zu值zhi還hai較jiao大da，它ta的de壓ya降jiang較jiao大da
，電dian源yuan就jiu可ke能neng工gong作zuo在zai打da嗝ge狀zhuang態tai。另ling外wai，當dang開kai關guan電dian源yuan關guan掉diao後hou，熱re敏min電dian阻zu需xu要yao一yi段duan冷leng卻que時shi間jian來lai將jiang阻zu值zhi升sheng高gao到dao常chang溫wen態tai以yi備bei下xia一yi次ci啟qi動dong，冷leng卻que時shi間jian根gen據ju器qi件jian、安裝方式
、環境溫度的不同而不同，一般為1fenzhong。ruguokaiguandianyuanguandiaohoumashangkaiqi

，remindianzuhaimeiyoubianleng，zheshiduichongjidianliushiquxianzhizuoyong
，zhejiushizaishiyongzhezhongfangfakongzhichongjidianliudedianyuanbuyunxuzaiguandiaohoumashangkaiqideyuanyin。

2.3 有源衝擊電流限製法

對於大功率開關電源，衝擊電流限製器件在正常工作時應該短路，這樣可以減小衝擊電流限製器件的功耗。

在圖6中
，選擇R1作為啟動電阻
，在啟動後用可控矽將R1旁路
，因在這種衝擊電流限製電路中的電阻R1可以選得很大
，通常不需要改變110V輸入倍壓和220V輸入時的電阻值。在圖6中所畫為雙向可控矽
，也可以用晶閘管或繼電器將其替代。



圖6. 有源衝擊電流限製電路 （橋式整流時的衝擊電流大）

圖6所示電路在剛啟動時
，衝擊電流被電阻R1限製，當輸入電容充滿電後
，有源旁路電路開始工作將電阻R1旁路，這樣在穩態工作時的損耗會變得很小。

在zai這zhe種zhong可ke控kong矽gui啟qi動dong電dian路lu中zhong，很hen容rong易yi通tong過guo開kai關guan電dian源yuan主zhu變bian壓ya器qi上shang的de一yi個ge線xian圈quan來lai給gei可ke控kong矽gui供gong電dian。由you開kai關guan電dian源yuan的de緩huan啟qi動dong來lai提ti供gong可ke控kong矽gui的de延yan遲chi啟qi動dong，這zhe樣yang在zai電dian源yuan啟qi動dong前qian就jiu可ke以yi通tong過guo電dian阻zuR1將輸入電容充滿電。

3. DC/DC開關電源的衝擊電流限製方法

3.1 長短針法

圖7所示電路為長短針法衝擊電流限製電路，在DC/DC電源板插入時
，長針接觸，輸入電容C1通過電阻R1充電，當電源板完全插入時，電阻R1被斷針短路。C1代表DC/DC電源的所有電容量。



圖7. 長短針法衝擊電流限製電路

這種方法的缺陷是插入的速度不能控製，如插入速度過快，電容C1還沒充滿電時

，短針就已經接觸
，衝擊電流的限製效果就不好。

也可用熱敏電阻法來限製衝擊電流
，但由於DC/DC電源的輸入電壓較低，輸入電流較大，在熱敏電阻上的功耗也較大，一般不用此方法。

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3.2 有源衝擊電流限製法

3.2.1 利用MOS管限製衝擊電流

利用MOS管控製衝擊電流可以克服無源限製法的缺陷。MOS管有導通阻抗Rds_on低和驅動簡單的特點，在周圍加上少量元器件就可以做成衝擊電流限製電路。

MOS管是電壓控製器件，其極間電容等效電路如圖8所示。

圖8. 帶外接電容C2的N型MOS管極間電容等效電路

MOS管的極間電容柵漏電容Cgd、柵源電容Cgs、漏源電容Cds可以由以下公式確定：

公式中MOS管的反饋電容Crss,輸入電容Ciss和輸出電容Coss的數值在MOS管的手冊上可以查到。

電容充放電快慢決定MOS管開通和關斷的快慢，為確保MOS管狀態間轉換是線性的和可預知的，外接電容C2並聯在Cgd上，如果外接電容C2比MOS管內部柵漏電容Cgd大很多
，就會減小MOS管內部非線性柵漏電容Cgd在狀態間轉換時的作用。

外接電容C2被用來作為積分器對MOS管的開關特性進行精確控製。控製了漏極電壓線性度就能精確控製衝擊電流。

電路描述：

圖9所示為基於MOS管的自啟動有源衝擊電流限製法電路。MOS管 Q1放在DC/DC電源模塊的負電壓輸入端，在上電瞬間，DC/DC電源模塊的第1腳電平和第4腳一樣，然後控製電路按一定的速率將它降到負電壓，電壓下降的速度由時間常數C2*R2決定，這個斜率決定了最大衝擊電流。

圖9. 有源衝擊電流限製法電路

D1用來限製MOS管 Q1的柵源電壓。元器件R1，C1和D2用來保證MOS管Q1在剛上電時保持關斷狀態。

上電後，MOS管的柵極電壓要慢慢上升，當柵源電壓Vgs高到一定程度後
，二極管D2導通
，這樣所有的電荷都給電容C1以時間常數R1×C1充電，柵源電壓Vgs以相同的速度上升
，直到MOS管Q1導通產生衝擊電流。

其中Vth為MOS管Q1的最小門檻電壓，VD2為二極管D2的正向導通壓降
，Vplt為產生Iinrush衝擊電流時的柵源電壓。Vplt可以在MOS管供應商所提供的產品資料裏找到。

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MOS管選擇

以下參數對於有源衝擊電流限製電路的MOS管選擇非常重要：

漏極擊穿電壓 Vds
必須選擇Vds比最大輸入電壓Vmax和最大輸入瞬態電壓還要高的MOS管，對於通訊係統中用的MOS管，一般選擇Vds≥100V。

柵源電壓Vgs
穩壓管D1是用來保護MOS管Q1的柵極以防止其過壓擊穿
，顯然MOS管Q1的柵源電壓Vgs必須高於穩壓管D1的最大反向擊穿電壓。一般MOS管的柵源電壓Vgs為20V
，推薦12V的穩壓二極管。

其中Pout為DC/DC電源的最大輸出功率
，Vmin為最小輸入電壓，η為DC/DC電源在輸入電壓為Vmin輸出功率為Pout時的效率。η可以在DC/DC電源供應商所提供的數據手冊裏查到。MOS管的Rds_on必須很小，它所引起的壓降和輸入電壓相比才可以忽略。

圖10. 有源衝擊電流限製電路在75V輸入