中心議題：

• 開關電源浪湧電流產生的原因
• 軟啟動電路電氣工作原理
• 軟啟動電路的注意事項

解決方案：

• 在加電瞬間除去負載、同時限製有用的電流
• 在開始加電時全部晶體管都截止

在(zai)各(ge)種(zhong)過(guo)去(qu)和(he)現(xian)在(zai)常(chang)用(yong)的(de)電(dian)源(yuan)中(zhong)，開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)是(shi)很(hen)普(pu)及(ji)的(de)，一(yi)般(ban)可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)任(ren)何(he)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)。這(zhe)種(zhong)電(dian)源(yuan)很(hen)經(jing)濟(ji)
，但(dan)在(zai)設(she)計(ji)中(zhong)也(ye)存(cun)在(zai)一(yi)些(xie)問(wen)題(ti)。這(zhe)就(jiu)是(shi)很(hen)多(duo)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)(特別是大功率開關電源)，都存在一個固有的缺點：在加電瞬間要汲取一個較大的電流。這個浪湧電流可能達到電源靜態工作電流的1O倍～100倍。

由此，至少有可能產生兩個方麵的問題。第一，如果直流電源不能供給足夠的啟動電流，開關電源可能進入一種鎖定狀態而無法啟動
；第二，這種浪湧電流可能造成輸入電源電壓的降低
，足以引起使用同一輸入電源的其它動力設備瞬間掉電。

傳統的輸入浪湧電流限製方法是串聯負溫度係數熱敏限流電阻器(NTC)，然而這種簡單的方法具有很多缺點：如NTC電阻器的限流效果受環境溫度影響較大、限流效果在短暫的輸入主電網中斷(約幾百毫秒數量級)時隻能部分地達到、NTC電阻器的功率損耗降低了開關電源的轉換效率……。其實上麵提出的這兩個問題可以通過一個“軟啟動電路”來解決，下麵詳細介紹之。

開關電源浪湧電流產生的原因

在論述“軟啟動電路”以前
，我們首先討論浪湧電流是如何產生的。現代的驅動係統、逆變器和開關電源等一般通過脈衝調製技術(PWM)來轉換電能，其中的核心部件是直流／直流轉換器。如圖1所(suo)示(shi)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)，輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)首(shou)先(xian)經(jing)過(guo)幹(gan)擾(rao)濾(lv)波(bo)，再(zai)通(tong)過(guo)橋(qiao)式(shi)整(zheng)流(liu)器(qi)變(bian)成(cheng)直(zhi)流(liu)
，然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)一(yi)個(ge)很(hen)大(da)的(de)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)器(qi)進(jin)行(xing)波(bo)形(xing)平(ping)滑(hua)，之(zhi)後(hou)才(cai)能(neng)進(jin)入(ru)真(zhen)正(zheng)的(de)直(zhi)流(liu)／直(zhi)流(liu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)。輸(shu)入(ru)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)就(jiu)是(shi)在(zai)對(dui)這(zhe)個(ge)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)器(qi)進(jin)行(xing)初(chu)始(shi)充(chong)電(dian)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)
，它(ta)的(de)大(da)小(xiao)取(qu)決(jue)於(yu)起(qi)動(dong)上(shang)電(dian)時(shi)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)幅(fu)值(zhi)以(yi)及(ji)由(you)橋(qiao)式(shi)整(zheng)流(liu)器(qi)和(he)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)器(qi)所(suo)形(xing)成(cheng)回(hui)路(lu)的(de)總(zong)電(dian)阻(zu)。如(ru)果(guo)恰(qia)好(hao)在(zai)交(jiao)流(liu)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)峰(feng)值(zhi)點(dian)起(qi)動(dong)時(shi)
，就(jiu)會(hui)出(chu)現(xian)峰(feng)值(zhi)輸(shu)入(ru)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)。
         

另(ling)外(wai)，變(bian)壓(ya)器(qi)電(dian)源(yuan)起(qi)動(dong)時(shi)也(ye)會(hui)出(chu)現(xian)輸(shu)入(ru)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)。然(ran)而(er)，這(zhe)種(zhong)輸(shu)入(ru)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)的(de)出(chu)現(xian)原(yuan)因(yin)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)。當(dang)變(bian)壓(ya)器(qi)電(dian)源(yuan)在(zai)正(zheng)弦(xian)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)過(guo)零(ling)點(dian)起(qi)動(dong)時(shi)，變(bian)壓(ya)器(qi)磁(ci)芯(xin)的(de)磁(ci)化(hua)在(zai)前(qian)幾(ji)個(ge)周(zhou)期(qi)中(zhong)被(bei)迫(po)進(jin)入(ru)一(yi)種(zhong)不(bu)平(ping)衡(heng)狀(zhuang)態(tai)。結(jie)果(guo)，磁(ci)芯(xin)在(zai)每(mei)個(ge)半(ban)周(zhou)飽(bao)和(he)。此(ci)時(shi)的(de)勵(li)磁(ci)電(dian)流(liu)隻(zhi)能(neng)由(you)微(wei)弱(ruo)的(de)漏(lou)電(dian)感(gan)寄(ji)生(sheng)電(dian)阻(zu)來(lai)限(xian)製(zhi)
，導(dao)致(zhi)出(chu)現(xian)很(hen)大(da)的(de)輸(shu)入(ru)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)。變(bian)壓(ya)器(qi)電(dian)源(yuan)通(tong)常(chang)帶(dai)有(you)特(te)殊(shu)的(de)輸(shu)入(ru)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)限(xian)製(zhi)器(qi)來(lai)保(bao)證(zheng)其(qi)在(zai)正(zheng)弦(xian)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)峰(feng)值(zhi)起(qi)動(dong)，以(yi)防(fang)止(zhi)出(chu)現(xian)很(hen)高(gao)的(de)輸(shu)入(ru)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)。而(er)如(ru)果(guo)在(zai)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)也(ye)使(shi)用(yong)這(zhe)種(zhong)輸(shu)入(ru)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)限(xian)製(zhi)器(qi)，則(ze)如(ru)前(qian)文(wen)所(suo)述(shu)，後(hou)果(guo)恰(qia)恰(qia)相(xiang)反(fan)，不(bu)但(dan)起(qi)不(bu)到(dao)限(xian)流(liu)作(zuo)用(yong)
，反(fan)而(er)會(hui)導(dao)致(zhi)出(chu)現(xian)峰(feng)值(zhi)輸(shu)入(ru)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)。故(gu)我(wo)們(men)今(jin)天(tian)隻(zhi)討(tao)論(lun)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)的(de)產(chan)生(sheng)和(he)消(xiao)除(chu)
，變(bian)壓(ya)器(qi)電(dian)源(yuan)不(bu)在(zai)論(lun)述(shu)範(fan)圍(wei)。
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軟啟動電路電氣工作原理

如果采用我們今天設計的“軟啟動電路”來消除開關電源啟動時的浪湧電流
，可以很好地避免上述傳統浪湧電流限製方法的缺點。通過“軟啟動”來控製開關電源的啟動以消除浪湧電流

，包含這樣兩條設計原則：即在加電瞬間除去負載、tongshixianzhiyouyongdedianliu。ruguobuqudongfuzai，kaiguandianyuanqidongshiyibandianliuhenxiao。zaihenduoqingkuangxia
，qidongdianliushijiyoukenengyaobiliyongzhezhongfangfabaochidewentaigongzuodianliuxiao。

下麵采用一個從－48V～+5V的開關電源路論述“軟啟動”技術。所用的開關電源是一個含有LT1172HVCT的穩壓器，從負到正補償提升式(buck－boost)轉換器，其實任何一個從－48V～+5V的開關電源都能工作。其中
，軟啟動電路和開關電源電路是相互獨立的
，電氣原理如圖2所示。

         

電路的工作原理很簡單。在開始加電時，全部晶體管都是截止的
，C1處於放電狀態，這時負載是斷開的，輸入電流由限流電阻R4分流。當開關電源啟動時，它的輸出電壓開始升高，在輸出電壓達到4．5V的時候(D1兩端3．9V加上Q3的Veb=0．6V)，Q3導通並對C1充電。當C1兩端的電壓VC達到Q1的門限電壓時(通常為3V)

，Q1導通。

VC繼續升高，Q1完全導通，對輸入電流提供一個低阻抗通路，並且有效地旁路了限流電阻R4。當VC達到7．4V時(D2兩端6．8V加上Q4的Vbe=0．6V)，Q4導通，同時對Q2提供偏壓，也是Q2導通。這樣就使負載通過一個低阻抗與電源連接。至此
，電源已被安全啟動
，軟啟動電路也已完成其功用。利用下列公式可以計算出Q1和Q2的導通時間：

在VC等於3V的時候Q1導通，也就是說在電源的輸出達到4．5V以後，大約150ms時導通
；在VC等於7．4V時Q2導通，即在Q1導通後的330ms時導通。這樣長的時間，足以保證電源需要的穩定時間和使Q1與Q2緩慢地導通。因為要把啟動電流保持在一個最小值

，所以FET(場效應管)的緩慢導通是至關重要的。若FET轉換太快，有可能產生一個大的浪湧電流
，失去軟啟動電路的效用。

注意事項

(1)ruanqidongdianludezengjiashiyoudaijiade。congzhengtilaijiang
，zhezhongdianlukekanzuoshidianyuandeyibufen，tayaoxiaohaogonglv
，shidianyuandexiaolvjiangdi。dabufengonglvsunshishiyouyushuchuchuandichangxiaoyingguanQ2的導通電阻不為零所造成的。這種IRFD9210的導通電阻為0．6Ω。在500mA輸出電流時
，Q2將消耗300mW功率。如果不允許這樣大的損耗時，可以采用導通電阻更小的FET(但往往價格很高)。

(2)因為開關電源電壓的感測是取自場效應管Q2的輸入端
，所以這種穿過Q2的電阻也影響負載電壓的穩定。隻要負載電流是相對恒定的
，這個問題並不嚴重。如果輸出電壓的變化較大，可以選用導通電阻低的FET來改善，也可以在軟啟動電路工作完成以後
，在Q2的輸出端加一個電壓感測電路來改善。

以上詳細論述了“軟啟動電路”是如何消除開關電源浪湧電流的，經過multisim軟件仿真
、最後實驗室實踐證明該軟啟動電路的控製能力很強。近期我們與“北京紐波爾電源技術有限公司”聯合設計了一款“SF-DC75～100W模塊電源”，該(gai)款(kuan)電(dian)源(yuan)部(bu)分(fen)利(li)用(yong)了(le)上(shang)述(shu)的(de)設(she)計(ji)原(yuan)理(li)，通(tong)過(guo)市(shi)場(chang)驗(yan)證(zheng)該(gai)電(dian)路(lu)確(que)實(shi)能(neng)很(hen)好(hao)地(di)消(xiao)除(chu)較(jiao)大(da)功(gong)率(lv)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)啟(qi)動(dong)時(shi)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)
，並(bing)且(qie)大(da)大(da)改(gai)善(shan)了(le)模(mo)塊(kuai)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)出(chu)特(te)性(xing)
，故(gu)可(ke)以(yi)預(yu)測(ce)該(gai)電(dian)路(lu)具(ju)有(you)不(bu)錯(cuo)的(de)市(shi)場(chang)推(tui)廣(guang)價(jia)值(zhi)。實(shi)際(ji)上(shang)，以(yi)上(shang)論(lun)述(shu)我(wo)們(men)雖(sui)然(ran)都(dou)限(xian)定(ding)用(yong)在(zai)“-48V～+5V”的開關電源中
，但也可以把它改製成適合於各種開關電源所用的電路中。