中心議題：

• 上電浪湧電流
• 上電浪湧電流的抑製
• 上電浪湧電流抑製模塊設計

解決方案：

• 帶有限流電阻的上電浪湧電流抑製模塊
• 無限流電阻的上電浪湧電流抑製模塊

本文分析了電容輸入式濾波整流器上電時對電源的浪湧電流衝擊及危害
，介紹了常規解決辦法及存在的問題，提出一種實用解決方案。

1    上電浪湧電流

目前
，考慮到體積
，成本等因素
，大多數AC/DC變換器輸入整流濾波采用電容輸入式濾波方式，電路原理如圖1所示。由於電容器上電壓不能躍變
，在整流器上電之初，濾波電容電壓幾乎為零，等效為整流輸出端短路。如在最不利的情況（上電時的電壓瞬時值為電源電壓峰值）上電
，則會產生遠高於整流器正常工作電流的輸入浪湧電流

，如圖2所示。當濾波電容為470μF並且電源內阻較小時，第一個電流峰值將超過100A
，為正常工作電流峰值的10倍。

圖1    電容輸入式濾波電路

圖2    上電後輸入浪湧電流

浪湧電流會造成電源電壓波形塌陷
，使得供電質量變差，甚至會影響其他用電設備的工作以及使保護電路動作
；由you於yu浪lang湧yong電dian流liu衝chong擊ji整zheng流liu器qi的de輸shu入ru熔rong斷duan器qi，使shi其qi在zai若ruo幹gan次ci上shang電dian過guo程cheng的de浪lang湧yong電dian流liu衝chong擊ji下xia而er非fei過guo載zai熔rong斷duan。為wei避bi免mian這zhe類lei現xian象xiang發fa生sheng

，而er不bu得de不bu選xuan用yong更geng高gao額e定ding電dian流liu的de熔rong斷duan器qi
，但dan將jiang出chu現xian過guo載zai時shi熔rong斷duan器qi不bu能neng熔rong斷duan，起qi不bu到dao保bao護hu整zheng流liu器qi及ji用yong電dian電dian路lu的de作zuo用yong；過高的上電浪湧電流對整流器和濾波電容器造成不可恢複的損壞。因此
，必須對帶有電容濾波的整流器輸入浪湧電流加以限製。

2    上電浪湧電流的限製

限製上電浪湧電流最有效的方法是，在整流器與濾波電容器之間，或在整流器的輸入側加一負溫度係數熱敏電阻（NTC），如圖3所示。利用負溫度係數熱敏電阻在常溫狀態下具有較高阻值來限製上電浪湧電流，上電後由於NTC流過電流發熱使其電阻值降低以減小NTC上的損耗。這種方法雖然簡單，但存在的問題是限製上電浪湧電流性能受環境溫度和NTC的初始溫度影響，在環境溫度較高或在上電時間間隔很短時，NTC起(qi)不(bu)到(dao)限(xian)製(zhi)上(shang)電(dian)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)的(de)作(zuo)用(yong)，因(yin)此(ci)，這(zhe)種(zhong)限(xian)製(zhi)上(shang)電(dian)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)方(fang)式(shi)僅(jin)用(yong)於(yu)價(jia)格(ge)低(di)廉(lian)的(de)微(wei)機(ji)電(dian)源(yuan)或(huo)其(qi)他(ta)低(di)成(cheng)本(ben)電(dian)源(yuan)。而(er)在(zai)彩(cai)色(se)電(dian)視(shi)機(ji)和(he)顯(xian)示(shi)器(qi)上(shang)
，限(xian)製(zhi)上(shang)電(dian)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)則(ze)采(cai)用(yong)串(chuan)一(yi)限(xian)流(liu)電(dian)阻(zu)，電(dian)路(lu)如(ru)圖(tu)4suoshi。zuichangjiandeyingyongshicaisedianshiji，zhezhongfangfadeyoudianshijiandan，kekaoxinggao，yunxuzaikuanhuanjingwendufanweineigongzuo，qiquedianshixianliudianzushangyousunhao

，jiangdiledianyuanxiaolv。shishishangzhengliuqishangdianchuyuwentaigongzuohou
，zheyixianliudianzudexianliuzuoyongyiwancheng，jinqidaoxiaohaogonglv、發熱的負作用，因此，在功率較大的開關電源中，采用上電後經一定延時後用一機械觸點或電子觸點將限流電阻短路，如圖5所(suo)示(shi)。這(zhe)種(zhong)限(xian)製(zhi)上(shang)電(dian)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)方(fang)式(shi)性(xing)能(neng)好(hao)，但(dan)電(dian)路(lu)複(fu)雜(za)
，占(zhan)用(yong)體(ti)積(ji)較(jiao)大(da)。為(wei)使(shi)應(ying)用(yong)這(zhe)種(zhong)抑(yi)製(zhi)上(shang)電(dian)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)方(fang)式(shi)，象(xiang)僅(jin)僅(jin)串(chuan)限(xian)流(liu)電(dian)阻(zu)一(yi)樣(yang)方(fang)便(bian)，本(ben)文(wen)推(tui)出(chu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)上(shang)電(dian)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)抑(yi)製(zhi)模(mo)塊(kuai)。

圖3    利用NTC抑製上電浪湧電流

圖4    用電阻抑製上電浪湧電流

（a）機械觸點短接    （b）電子觸點短接
圖5    短接電阻的方式[page]

3    上電浪湧抑製模塊

3.1    帶有限流電阻的上電浪湧電流抑製模塊
將功率電子開關（可以是MOSFET或SCR）與控製電路封裝在一個相對很小的模塊（如400W以下為25mm×20mm×11mm）中，引出3～4個引腳
，外接電路如圖6（a）所suo示shi。整zheng流liu器qi上shang電dian後hou最zui初chu一yi段duan時shi間jian，外wai接jie限xian流liu電dian阻zu抑yi製zhi上shang電dian浪lang湧yong電dian流liu

，上shang電dian浪lang湧yong電dian流liu結jie束shu後hou，模mo塊kuai導dao通tong將jiang限xian流liu電dian阻zu短duan路lu
，這zhe樣yang的de上shang電dian過guo程cheng的de輸shu入ru電dian流liu波bo形xing如ru圖tu6（b）所suo示shi。很hen顯xian然ran上shang電dian浪lang湧yong電dian流liu峰feng值zhi被bei有you效xiao抑yi製zhi，這zhe種zhong上shang電dian浪lang湧yong電dian流liu抑yi製zhi模mo塊kuai需xu外wai接jie一yi限xian流liu電dian阻zu，用yong起qi來lai很hen不bu方fang便bian

，如ru何he將jiang外wai接jie電dian阻zu省sheng掉diao將jiang是shi電dian源yuan設she計ji者zhe所suo希xi望wang的de。

（a）電路圖（b）輸入電流波形
圖6    上電浪湧電流抑製模塊

3.2    無限流電阻的上電浪湧電流抑製模塊
有人提出一種無限流電阻的上電浪湧電流抑製電路如圖7（a）所示，其上電電流波形如圖7（b）所(suo)示(shi)，其(qi)思(si)路(lu)是(shi)將(jiang)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)成(cheng)線(xian)形(xing)恒(heng)流(liu)電(dian)路(lu)。實(shi)際(ji)電(dian)路(lu)會(hui)由(you)於(yu)兩(liang)極(ji)放(fang)大(da)的(de)高(gao)增(zeng)益(yi)而(er)出(chu)現(xian)自(zi)激(ji)振(zhen)蕩(dang)現(xian)象(xiang)，但(dan)不(bu)影(ying)響(xiang)電(dian)路(lu)工(gong)作(zuo)。從(cong)原(yuan)理(li)上(shang)講(jiang)
，這(zhe)種(zhong)電(dian)路(lu)是(shi)可(ke)行(xing)的(de)，但(dan)在(zai)使(shi)用(yong)時(shi)則(ze)有(you)如(ru)下(xia)問(wen)題(ti)難(nan)以(yi)解(jie)決(jue)：如220V輸入的400W開關電源的上電電流至少需要達到4A

，如上電時剛好是電網電壓峰值
，則電路將承受4×220×=1248W的功率。不僅遠超出IRF840的125W額定耗散功率，也遠超出IRFP450及IRFP460的150W額定耗散功率，即使是APT的線性MOSFET也隻有450W的額定耗散功率。因此
，如采用IRF840或IRFP450的結果是，MOSFET僅能承受有限次數的上電過程便可能被熱擊穿，而且從成本上看，IRF840的價格可以接受，而IRFP450及IRFP460則難以接受，APT的線性MOSFET更不可能接受。

（a）電路圖    （b）波形圖
圖7    一種上電浪湧電流抑製電路

欲(yu)真(zhen)正(zheng)實(shi)現(xian)無(wu)限(xian)流(liu)電(dian)阻(zu)的(de)上(shang)電(dian)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)抑(yi)製(zhi)模(mo)塊(kuai)，需(xu)解(jie)決(jue)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)在(zai)上(shang)電(dian)過(guo)程(cheng)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)問(wen)題(ti)。作(zuo)者(zhe)推(tui)出(chu)的(de)另(ling)一(yi)種(zhong)上(shang)電(dian)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)抑(yi)製(zhi)模(mo)塊(kuai)的(de)基(ji)本(ben)思(si)想(xiang)是(shi)，使(shi)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)工(gong)作(zuo)在(zai)開(kai)關(guan)狀(zhuang)態(tai)
，從(cong)而(er)解(jie)決(jue)了(le)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)上(shang)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)高(gao)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)問(wen)題(ti)，而(er)且(qie)電(dian)路(lu)簡(jian)單(dan)。電(dian)路(lu)如(ru)圖(tu)8（a）和圖8（b）所示，上電電流波形如圖8（c）所示。

（a）電路圖1    （b）電路圖2    （c）波形圖
圖8    新型上電浪湧電流抑製電流

3.3    測試結果
A模塊在400W開關電源中應用時
，外殼溫升不大於40℃，允許間隔20ms的頻繁重複上電
，最大峰值電流不大於20A，外形尺寸25mm×20mm×11mm或35mm×25mm×11mm。

B模塊和C模塊用於800W的額定溫升不大於40℃，重複上電時間間隔不限
，上電峰值電流為正常工作時峰值電流的3～5倍
，外形尺寸35mm×30mm×11mm或者50mm×30mm×12mm。

模塊的鋁基板麵貼在散熱器上，模塊溫度不高於散熱器5℃。