1 上電浪涌電流
目前,，考慮到體積,，成本等因素，大多數(shù)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,。由于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(shí)的電壓瞬時(shí)值為電源電壓峰值）上電,，則會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)高于整流器正常工作電流的輸入浪涌電流,，如圖2所示,。當(dāng)濾波電容為470μF并且電源內(nèi)阻較小時(shí),，第一個(gè)電流峰值將超過100A，為正常工作電流峰值的10倍,。
浪涌電流會(huì)造成電源電壓波形塌陷,，使得供電質(zhì)量變差，甚至?xí)绊懫渌秒娫O(shè)備的工作以及使保護(hù)電路動(dòng)作,；由于浪涌電流沖擊整流器的輸入熔斷器,，使其在若干次上電過程的浪涌電流沖擊下而非過載熔斷。為避免這類現(xiàn)象發(fā)生,，而不得不選用更高額定電流的熔斷器,，但將出現(xiàn)過載時(shí)熔斷器不能熔斷，起不到保護(hù)整流器及用電電路的作用,；過高的上電浪涌電流對整流器和濾波電容器造成不可恢復(fù)的損壞,。因此，必須對帶有電容濾波的整流器輸入浪涌電流加以限制,。
2 上電浪涌電流的限制
限制上電浪涌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(cè)加一負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC），如圖3所示,。利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻在常溫狀態(tài)下具有較高阻值來限制上電浪涌電流,，上電后由于NTC流過電流發(fā)熱使其電阻值降低以減小NTC上的損耗。這種方法雖然簡單,，但存在的問題是限制上電浪涌電流性能受環(huán)境溫度和NTC的初始溫度影響,，在環(huán)境溫度較高或在上電時(shí)間間隔很短時(shí)，NTC起不到限制上電浪涌電流的作用,，因此,，這種限制上電浪涌電流方式僅用于價(jià)格低廉的微機(jī)電源或其他低成本電源。而在彩色電視機(jī)和顯示器上,，限制上電浪涌電流則采用串一限流電阻,，電路如圖4所示。最常見的應(yīng)用是彩色電視機(jī),，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡單,，可靠性高，允許在寬環(huán)境溫度范圍內(nèi)工作,，其缺點(diǎn)是限流電阻上有損耗,，降低了電源效率。事實(shí)上整流器上電處于穩(wěn)態(tài)工作后,，這一限流電阻的限流作用已完成,，僅起到消耗功率、發(fā)熱的負(fù)作用,，因此,，在功率較大的開關(guān)電源中，采用上電后經(jīng)一定延時(shí)后用一機(jī)械觸點(diǎn)或電子觸點(diǎn)將限流電阻短路,，如圖5所示,。這種限制上電浪涌電流方式性能好，但電路復(fù)雜,，占用體積較大,。為使應(yīng)用這種抑制上電浪涌電流方式，象僅僅串限流電阻一樣方便,，本文推出開關(guān)電源上電浪涌電流抑制模塊,。
3 上電浪涌抑制模塊
3.1 帶有限流電阻的上電浪涌電流抑制模塊
將功率電子開關(guān)（可以是MOSFET或SCR）與控制電路封裝在一個(gè)相對很小的模塊（如400W以下為25mm×20mm×11mm）中，引出3～4個(gè)引腳,，外接電路如圖6（a）所示,。整流器上電后最初一段時(shí)間，外接限流電阻抑制上電浪涌電流,，上電浪涌電流結(jié)束后,，模塊導(dǎo)通將限流電阻短路,，這樣的上電過程的輸入電流波形如圖6（b）所示。很顯然上電浪涌電流峰值被有效抑制,，這種上電浪涌電流抑制模塊需外接一限流電阻,，用起來很不方便，如何將外接電阻省掉將是電源設(shè)計(jì)者所希望的,。
3.2 無限流電阻的上電浪涌電流抑制模塊
有人提出一種無限流電阻的上電浪涌電流抑制電路如圖7（a）所示,，其上電電流波形如圖7（b）所示，其思路是將電路設(shè)計(jì)成線形恒流電路,。實(shí)際電路會(huì)由于兩極放大的高增益而出現(xiàn)自激振蕩現(xiàn)象,，但不影響電路工作。從原理上講,，這種電路是可行的,，但在使用時(shí)則有如下問題難以解決：如220V輸入的400W開關(guān)電源的上電電流至少需要達(dá)到4A，如上電時(shí)剛好是電網(wǎng)電壓峰值,，則電路將承受4×220×=1248W的功率,。不僅遠(yuǎn)超出IRF840的125W額定耗散功率，也遠(yuǎn)超出IRFP450及IRFP460的150W額定耗散功率,，即使是APT的線性MOSFET也只有450W的額定耗散功率,。因此，如采用IRF840或IRFP450的結(jié)果是,，MOSFET僅能承受有限次數(shù)的上電過程便可能被熱擊穿,，而且從成本上看，IRF840的價(jià)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。
欲真正實(shí)現(xiàn)無限流電阻的上電浪涌電流抑制模塊,，需解決功率器件在上電過程的功率損耗問題,。作者推出的另一種上電浪涌電流抑制模塊的基本思想是,，使功率器件工作在開關(guān)狀態(tài),，從而解決了功率器件上電過程中的高功率損耗問題，而且電路簡單,。電路如圖8（a）和圖8（b）所示,，上電電流波形如圖8（c）所示。
3.3 測試結(jié)果
A模塊在400W開關(guān)電源中應(yīng)用時(shí),，外殼溫升不大于40℃,，允許間隔20ms的頻繁重復(fù)上電，最大峰值電流不大于20A,，外形尺寸25mm×20mm×11mm或 35mm×25mm×11mm,。
B模塊和C模塊用于800W的額定溫升不大于40℃,，重復(fù)上電時(shí)間間隔不限，上電峰值電流為正常工作時(shí)峰值電流的3～5倍,，外形尺寸35mm×30mm×11mm或者50mm×30mm×12mm,。
模塊的鋁基板面貼在散熱器上，模塊溫度不高于散熱器5℃,。
4 結(jié)語
開關(guān)電源上電浪涌電流抑制模塊的問世,，由于其外接電路簡單，體積小給開關(guān)電源設(shè)計(jì)者帶來了極大方便,，特別是無限流電阻方案,，國內(nèi)外尚未見到相關(guān)報(bào)道。同時(shí)作者也將推出其它沖擊負(fù)載（如交流電機(jī)及各種燈類等）的上電浪涌電流抑制模塊,。