摘 要： 介紹了一種可用于星載開關(guān)電源的浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" 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title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" 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title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流" title="浪涌電流">浪涌電流抑制電路,。該電路使用一只MOSFET以及很少的外圍器件就可以實現(xiàn)浪涌電流抑制,。通過控制dv/dt的大小,，來達(dá)到抑制浪涌電流尖峰的目的,。該電路已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各類星載開關(guān)電源中，針對熱備份電源中遇到的一些問題,，提出了一系列解決的方法,。
關(guān)鍵詞： 輸入濾波；浪涌電流,；電磁干擾,；主份電路,；備份電路
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在開關(guān)電源的設(shè)計中，輸入濾波器是設(shè)計的主要部分之一,。在絕大部分的設(shè)計中,，輸入濾波器的設(shè)計是電感和電容的結(jié)合，為了達(dá)到降低EMI的目的以及滿足因為溫度變化所必須達(dá)到的降額,，設(shè)計者通常使用很大的濾波電容,。
隨著制造工藝的創(chuàng)新，電容的等效串聯(lián)電阻(ESR）越來越低,，使得電容在加電瞬間近似短路,，有很高的dv/dt，由ic=c×dv/dt可知,，加電瞬間將引入很大的瞬時電流,，可能會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一些器件的額定值，從而使半導(dǎo)體器件受損甚至失效,，燒毀保險絲,，或者使繼電器誤觸發(fā)。
這種高dv/dt和di/dt還引入了多余的EMI噪聲,。顯然,，提出新的既不影響電感的體積和重量又不影響星載開關(guān)電源效率的浪涌電流抑制方法是必要的。
1 輸入濾波器
星載開關(guān)電源通常有一個輸入濾波器來降低反射回輸入母線的電流紋波幅值,，輸入濾波器通常包含電容和電感,，習(xí)慣上稱為π型濾波器。典型的輸入濾波器如圖1所示,。
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2 浪涌電流
當(dāng)直流-直流變換器和輸入母線電壓連接時,，由于加在濾波電容上的dv/dt很大，將引起很大的浪涌電流,。這些濾波電容（包括外部電容和寄生電容）的作用相當(dāng)于一根短路線,，產(chǎn)生上升很快的瞬時浪涌電流。
浪涌電流尖峰可能比穩(wěn)態(tài)電流大很多,。如果浪涌電流不加限制,，它可能會燒毀保險絲，損壞連接器的管腳,，引起輸入母線電壓振蕩,，產(chǎn)生很高的dv/dt和di/dt。因此,，電流尖峰和電流上升下降斜率必須被有效地控制,。
有很多因素影響浪涌電流的幅值，例如：輸入電壓,、母線以及供電線路阻抗,、輸入濾波器的輸入電阻和輸入電感,、輸入濾波器的等效電容及其ESR。其中的一些參數(shù)依賴于特別的系統(tǒng)設(shè)計以及布線,，很難去精確計算,。最精確的測定浪涌電流的方式是實際在線測量?；舳袘?yīng)器常用來進(jìn)行浪涌電流的測量,。
3 浪涌電流抑制
3.1 傳統(tǒng)的浪涌電流抑制方式
傳統(tǒng)方法利用大電感或者是和電容串聯(lián)的電阻來抑制浪涌電流，如圖2所示,。大電感帶來的問題是電源的體積和重量增加,，而串聯(lián)電阻造成電源轉(zhuǎn)換效率降低。為了克服串聯(lián)電阻帶來的功率損失,，許多設(shè)計者在電阻兩端并聯(lián)一個開關(guān)(半導(dǎo)體器件或者是繼電器),。繼電器的尺寸和重量依賴于工作電流，而且必須設(shè)計特定的控制電路來控制繼電器的通斷,，增加了電路的復(fù)雜度,，從一定程度上也降低了電源的可靠性。在一些場合中也可以在電阻兩端并聯(lián)半導(dǎo)體器件,，如SCR,。這些器件的使用也帶來體積過大以及功耗較大的問題，同時還要設(shè)計專門的控制電路來控制SCR的通斷,。因此,，這些方法都不適合在星載開關(guān)電源中使用。
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3.2 使用MOSFET的有源浪涌電流抑制方式
傳統(tǒng)方法的局限性決定了其在星載開關(guān)電源中必將被新的消浪涌方式所取代,。采用MOSFET同時輔助一些無源器件的有源浪涌電流抑制方式被越來越多地應(yīng)用于星載開關(guān)電源中,。MOSFET之所以能被用于消浪涌電路中是由于它具備如下特性：(1)MOSFET是多數(shù)載流子器件，因此它有很快的開關(guān)速度,；(2)開關(guān)損耗?。?3)柵極驅(qū)動方式簡單,；(4)RDS低,，因此在導(dǎo)通狀態(tài)，漏-源導(dǎo)通壓降也較低,，從一定程度上提高了電源效率,。
MOSFET是電壓控制型器件,，可以用圖3所示電路來等效,。電容CGD、CGS,、CDS可以由下列式子確定：
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?Crss,、Ciss,、Coss可以從MOSFET的相關(guān)數(shù)據(jù)手冊中查得。MOSFET的開關(guān)速度取決于輸入電容充放電的速度,，從如圖4所示的柵極電荷轉(zhuǎn)移特性曲線可以看出在時間段3,，當(dāng)柵源電壓保持在Vplt(產(chǎn)品手冊可查到)時，漏源電壓從VDS的10%下降到Vsat(漏源飽和壓降),，此時IDS保持不變,，dVDS/dt得到了很好的控制。因此,，要求漏源電壓的轉(zhuǎn)移快速進(jìn)入時間段3(也就是柵極開啟電壓要達(dá)到Vplt),，利用MOSFET在時間段3對dVDS/dt很好的控制能力，進(jìn)而控制浪涌電流,。
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為了確保在整個時間段3電壓轉(zhuǎn)變的過程是線性的,，可以在柵-漏間并聯(lián)一個電容C2。如果C2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CGD,，它將減小高度非線性電容Cgl對轉(zhuǎn)換過程的影響,。
圖5示出了基于自驅(qū)動MOSFET的有源浪涌電流抑制電路。MOSFET Q1被置于電路的回路中,。漏極電壓線性下降的斜率由C2×R6時間常數(shù)確定,。該斜率決定浪涌電流的最大幅值。
式中,，Vth是Q1的開啟電壓,，VD2是D2的正向?qū)▔航担琕plt是漏極電流為浪涌電流時對應(yīng)的柵極電壓,，可以從相關(guān)產(chǎn)品手冊的轉(zhuǎn)移曲線中查到,。
圖5所示的浪涌電流抑制電路可以用于輸入電壓從28V～100V的星載開關(guān)電源中。
4 星載開關(guān)電源熱備份電路給輸入浪涌電流帶來的影響
4.1 星載開關(guān)電源熱備份電路的結(jié)構(gòu)形式
該熱備份電路的結(jié)構(gòu)如圖6所示,，主份電路和備份電路同時工作,，主份電路輸出電壓比備份電路輸出電壓高200mV，因此最終通過隔離二極管的輸出電壓是主份電壓,，可以通過外加5V控制電壓來調(diào)整主份電路PWM脈寬調(diào)制器的脈寬,，從而降低主份電路輸出電壓，使得通過隔離二極管的輸出電壓為備份電壓,。在地面實驗中就是通過這種方式來模擬由于主份電路發(fā)生故障造成主份電路輸出電壓下降甚至主份電路無輸出,，由備份電路代替主份電路輸出電壓的情況。主備份切換電路如圖7所示,。
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4.2 熱備份電路輸入浪涌電流實際波形
圖8是某型號熱備份電路輸入浪涌電流波形,，從圖中可以明顯看出，在電流建立后有一段振蕩區(qū)域，該振蕩的幅值甚至比真正的浪涌電流幅值還要大,，超出了對浪涌電流幅值所要求的技術(shù)指標(biāo),。實際設(shè)計的主份電路輸出電壓啟動時間要比備份短，因此圖8所示的浪涌電流波形是備份電路的,。為了避免輸出電壓啟動過程中出現(xiàn)振蕩,，采用錯開主備份電路輸出電壓啟動時間。當(dāng)然也可把備份電路輸出電壓啟動時間設(shè)計得比主份電路的短,，但主份電路輸入浪涌電流波形將如圖8所示,。因此，浪涌電流出現(xiàn)振蕩是圖6所示熱備份電路所難以避免的,。工程實際中可以通過采取一些手段減小振蕩的幅值以期滿足對浪涌電流的技術(shù)要求,。
4.3 解決的辦法
(1)如果電源在體積和重量上有余量，可以采用主備份電路各用一個消浪涌電路的結(jié)構(gòu)形式,，切換備份時關(guān)斷主份消浪涌電路的MOSFET即可,，這種電路結(jié)構(gòu)形式將有效消除圖8所示的電流振蕩。
(2)增大Cfilter的值,。由于造成圖8現(xiàn)象的根本原因是主備份電路同時啟動時供電不足,。因此，增大Cfilter可以解決電流振蕩的問題,。但是,，在實際工程中發(fā)現(xiàn)個別電源模塊在增大Cfilter后，輸出電壓在啟動后出現(xiàn)幅值很大的下陷,。這一方法未在實際工程中采用,。
(3)錯開主備份電路工作頻率。這一方法雖然不能從根本上消除振蕩,，但它能把振蕩幅值降低到滿足技術(shù)指標(biāo)的范圍之內(nèi),。因此，它是實際工程中應(yīng)用最多的方法,。實際效果如圖9所示,。
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參考文獻(xiàn)
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