在开关电源设计中产生浪涌电流的原因以及对策-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

在各种过去和现在常用的电源中，开关电源是很普及的，一般可以满足任何设计要求。这种电源很经济，但在工业设计中也存在一些问题。这就是很多开关电源(特别是大功率开关电源)，都存在一个固有的缺点：在加电瞬间要汲取一个较大的电流。这个浪涌电流可能达到电源静态工作电流的1O倍～100倍。由此，至少有可能产生两个方面的问题。第一，如果直流电源不能供给足够的启动电流，开关电源可能进入一种锁定状态而无法启动;第二，这种浪涌电流可能造成输入电源电压的降低，足以引起使用同一输入电源的其它动力设备瞬间掉电。

传统的输入浪涌电流限制方法是串联负温度系数热敏限流电阻器(NTC)，然而这种简单的方法具有很多缺点：如NTC电阻器的限流效果受环境温度影响较大、限流效果在短暂的输入主电网中断(约几百毫秒数量级)时只能部分地达到、NTC电阻器的功率损耗降低了开关电源的转换效率……。其实上面提出的这两个问题可以通过一个“软启动电路”来解决，下面详细介绍之。

开关电源浪涌电流产生的原因

开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达100A以上。在电源接通瞬间如此大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流损坏；轻者也会使空气开关合不上闸。上述现象均会造成开关电源无法正常工作，为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路，以保证二手机器人电源正常而可靠运行。

2 软启动电路电气工作原理

如果采用“软启动电路”来消除开关电源启动时的浪涌电流，可以很好地避免上述传统浪涌电流限制方法的缺点。通过“软启动”来控制开关电源的启动以消除浪涌电流，包含这样两条设计原则：即在加电瞬间除去负载、同时限制有用的电流。如果不驱动负载，开关电源启动时一般电流很小。在很多情况下，启动电流实际有可能要比利用这种方法保持的稳态工作电流小。

关键字：开关电源设计浪涌电流编辑：探路者引用地址：在开关电源设计中产生浪涌电流的原因以及对策

上一篇：开关电源设计中最常用的几大计算公式汇总
下一篇：一款多路输出单端反激式开关电源的电路设计方案

推荐阅读最新更新时间：2023-10-12 22:34

开关电源设计及过程概述

　　一、概论　　开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间。　　电源有如人体的心脏，是所有电设备的动力。但电源却不像心脏那样形式单一。因为，标志电源特性的参数有功率、电源、频率、噪声及带载时参数的变化等等；在同一参数要求下，又

[电源管理]

自激开关电源设计的注意事项

在设计和制作开关电源时。必须注意一些常识。下面以附图所示的自激式开关电源为例加以说明。　　1.一次侧和二次侧的绝缘　　　　必须重视交流侧和二次侧的绝缘。对这一问题各国都有相应的规定。如对一次侧和二次侧的相邻印刷电路的间隔（平面距离）为3mm，一次侧和二次侧相邻元件的空间距离为5mm等，并利用变压器来作电气绝缘。　　连接一次侧和二次侧的元件有三个，即图中的变压器T1、电容器C12、光耦合器IC2，它们必须满足各自的安全规格。对变压器T1，主要关注其初次级间的绝缘层。C12用于去除来自电源线的噪声，需选用交流电容器。并有足够的耐压，其容量不能过大。否则会增大泄漏电流。　　2.一次侧元件不能有

[电源管理]

开关电源设计秘笈之如何有效精确测量电源纹波

精确地测量电源纹波本身就是一门艺术。在图6.1所示的示例中，一名初级工程师完全错误地使用了一台示波器。他的第一个错误是使用了一支带长接地引线的示波器探针；第二个错误则是将探针形成的环路和接地引线均置于电源变压器和开关元件附近；最后一个错误是允许示波器探针和输出电容之间存在多余电感。该问题在纹波波形中表现为高频拾取。在电源中，存在大量可以很轻松地与探针耦合的高速、大信号电压和电流波形，其中包括耦合自电源变压器的磁场，耦合自开关节点的电场，以及由变压器互绕电容产生的共模电流。利用正确的测量方法可以大大地改善测得纹波结果。首先，通常使用带宽限制来规定纹波，以防止拾取并非真正存在的高频噪声。我们应该为用于测量的示波器设定正确的

[电源管理]

<font color='red'>开关电源设计</font>秘笈之如何有效精确测量电源纹波

教你熟透开关电源设计的各种元器件

　设计开关电源并不是如想象中那么简单，特别是对刚接触开关电源研发的童鞋来说，他的外围电路就很负责，其中使用的元器件种类繁多，性能各异。要想设计出性能高的开关电源就必须弄懂弄通开关电源中各元器件的类型及主要功能。本文将总结出这部分知识。开关电源外围电路中使用的元器件种类繁多，性能各异，大致可分为通用元器件、特种元器件两大类。开关电源中通用元器件的类型及主要功能如下：一、电阻器：　　1. 取样电阻—构成输出电压的取样电路，将取样电压送至反馈电路。　　2. 均压电阻—在开关电源的对称直流输入电路中起到均压作用，亦称平衡电阻。　　3. 分压电阻—构成电阻分压器。　　4. 泄放电阻—断电时可将电磁干扰

[电源管理]

热敏电阻抑制浪涌电流设计

图1是典型的电子产品电源部分简化电路，C1是与负载并联的滤波电容。在开机上电的瞬间，电容电压不能突变，因此会产生一个很大的充电电流。根据一阶电路零状态响应模型所建立的一阶线性非齐次方程可以求出其电流初始值相当于把滤波电容短路而得到的电流值。这个电流就是我们常说的输入浪涌电流，它是在对滤波电容进行初始充电时产生的，其大小取决于启动上电时输入电压的幅值以及由桥式整流器和电解电容其所形成的回路的总电阻。　　　　图1 电源示意图　　假设输入电压V1为220Vac，整个电网内阻(含整流桥和滤波电容)Rs=1Ω，若正好在电源输入波形达到90度相位的时候开机，那么开机瞬间浪涌电流的峰值将达到I=220×1.414/1=311(A)。

[电源管理]

热敏电阻抑制<font color='red'>浪涌</font><font color='red'>电流</font>设计

MAX1771 利用成品变压器抑制电容浪涌电流

变压器利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。

[模拟电子]

开关电源设计的分类及工作原理

　　根据前述的五种工作模式，只对智能功能开关与输出电压调节最密切的部分进行说明。　　PWM电流型　　THOM SON公司的VIPER50是典型的PWM电流型工作的器件，共有5条引线：漏极、源极、反馈、振荡和偏压，其原理框图如图1所示。　　该器件采用的是双环控制，一个电流控制环，一个电压控制环。当内部功率MOSFET接通时，由测量型FET技术检测变压器初级电流，并将此电流转换成与其成正比的电压信号US。当Us达到误差放大器的输出电压值时，功率开关关断。这样，由外控制环来决定功率开关关断峰值电流的值，以改变关断的时间和占空比，实现稳压调节。　　图1 VIPER50的原理框图　　电流型控制具有输入电压正

[电源管理]

开关电源设计常用公式

　　 MOSFET开关管工作的最大占空比Dmax: 　　式中：Vor为副边折射到原边的反射电压，当输入为AC 220V时反射电压为135V;　VminDC为整流后的最低直流电压; VDS为MOSFET功率管导通时D与S极间电压，一般取10V。　　变压器原边绕组电流峰值IPK为: 　　式中：η为变压器的转换效率;　Po为输出额定功率，单位为W。　　变压器原边电感量LP: 　　式中：Ts为开关管的周期(s);LP单位为H。　　变压器的气隙lg: 　　式中：Ae为磁芯的有效截面积(cm2);　△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T);　Lp单位取H，IPK

[电源管理]

热门资源推荐
热门放大器推荐

小广播

热门活动

换一批

■免费申请 | 上百份MPS MIE模块，免费试用还有礼！

■PI 电源小课堂|无 DC-DC 变换实现多路高精度输出反激电源

■有奖直播报名:大联大世平集团&恩智浦 | AI 无所不在，单板电脑也可以

■2024 瑞萨电子MCU/MPU工业技术研讨会——深圳、上海站，火热报名中

Vishay线上图书馆

白皮书技术文章视频热门推荐