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浪涌电流是什么意思?如何抑制浪涌电流?4种浪涌电流抑制电路

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2024/5/13 11:49:37

今天给大家分享的是:如何抑制电源转换器中浪涌电压?

一、什么是浪涌电流?

浪涌电流电路打开吸收的最大电流,出现在输入波形的几个周期内。

浪涌电流的值远高于电路的稳态电流,高电流可能会损坏设备或触发断路器。浪涌电流通常出现在所有磁芯的设备中,如变压器、工业电压等。

二、为什么会出现浪涌电流?

产生浪涌电流的因素有很多,比如一些去耦电容或平滑电容组成的设备或系统,在启动时会消耗大量电流对其进行充电。

峰值电流:波形在正区域或负区域获得的电流最大值。

稳态电流:定义为电路中每个时间间隔保持恒定的电流。当 di/dt = 0 时,达到稳态电流,这意味着电流相对于时间保持不变。

浪涌电流特性:

发生浪涌电流的一些示例:

三、电源转换器中的浪涌电压

为了降低输入/输出的纹波噪声或EMI噪声,现在通常是在输入侧并联电容或者滤波器,如下所示。

由于滤波器中有电容,当系统开始上电时,由于输入电压的快速上升,会产生很高的浪涌电流。

这种情况可能会导致前端电源供电不足,或者触发过流保护,导致无电压输出,因此,浪涌电流的抑制变得越来越重要。

四、抑制浪涌电压的方法

1、被动抑制

如下所示,主要用于应用电路需要外接大量电容时。如果没有外部限流电路,直流母线电压开启时会产生很大的浪涌电压,可能导致前端电源压降进入保护模式。

此时,只需在电容输入串联电阻和二极管即可,可以减轻浪涌电流。当直流母线通过电阻给电容充电时,可以限制浪涌电流,但是,当直流母线需要供电时,电容可以通过二极管将电能反馈给直流母线。

2、主动抑制

另一种是采用带软启动电路的有源开关来限制浪涌电流。如下所示,MOS管通过软启动电路缓慢开启,因此,可以限制启动期间的浪涌电流,优点是不影响系统效率,不受缓解温度影响。缺点是需要外接电路,整体成本较高。

为了加强DC/DC转换器的抗噪声能力,常用的方法是在输入端加电容。但由于电容的特性,会在电源输入端产生浪涌电流。如果不抑制浪涌电流,输入电源可能因保护电路而无输出,并可能损坏输入电路或保险丝。

上面介绍两种抑制浪涌电流的方法,一种是利用MOSFET的导通特性来抑制浪涌电流。另一种是使用无源元件,通过电阻给电容充电,然后通过二极管放电回系统。有源抑制电路的效果优于无源抑制电路,但元件数量多于无源抑制电路。无源抑制电路的元器件使用最少,但必须考虑电阻的损耗和功率选择


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