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开关电源的AC-DC介绍分析
时间:2021-01-08 08:43:44 点击次数:49

AC-DC电源中输入电压首先经过干扰滤波,通过桥式整流器变成直流,再通过电解电容器进行波形平滑,然后进入直流-直流转换器。输入浪涌电流就是在对这个电解电容器进行初始充电时产生的,冲击电流的大小由很多因素决定,如输入电压大小、输入电线阻抗、电源内部输入电感及等效阻抗、输入电容等效串联阻抗等。

这些参数根据不同的开关电源系统和布局不同而不同,很难进行估算,最精确的方法是在实际应用中测量冲击电流的大小。但在测量冲击电流时,不能因引入传感器而改变冲击电流的大小。下面谈下三种常用的AC-DC电源防止冲击电流的方法。

 

1、串联电阻法:

对于小功率AC-DC电源,可以用串联电阻法。如果电阻选得大,冲击电流就小,但在电阻上的功耗就大,所以必须选择折中的电阻值,使冲击电流和电阻上的功耗都在允许的范围之内。

 

上图所示为串联电阻法冲击电流控制电路(适用于桥式整流和倍压电路,其冲击电流相同),对于110V220V双电压输入电路,应该在R1R2位置放两个电阻,这样在110V输入连接线连接时和220V输入连接线断开时的冲击电流一样大。对于单输入电压电路,应该在R3位置放电阻。

串联在电路上的电阻必须能承受在开机时的高电压和大电流,大额定电流的电阻在这种应用中比较适合,常用的为线绕电阻,但在高湿度的环境下,则不要用线绕电阻。因线绕电阻在高湿度环境下,瞬态热应力和绕线的膨胀会降低保护层的作用,会因湿气入侵而引起电阻损坏。

该方法优点为电路简单、成本低、对浪涌电流的的防止方面几乎不受高低温的影响。缺点为只适合微小功率开关电源,对效率影响很大。

 

2、热敏电阻法:

在小功率AC-DC电源中,负温度系数热敏电阻(NTC)常用在第一种方法图中的R1R2R3位置。在开关电源第一次启动时,NTC的电阻值很大,可限制冲击电流,随着NTC的自身发热,其电阻值变小,使其在工作状态时的功耗减小。该方法优点为电路简单实用、成本低。这种方法的缺点是当第一次启动后,热敏电阻要过一会儿才到达其工作状态电阻值,如果这时的输入电压在电源可以工作的最小值附近,刚启动时由于热敏电阻阻值还较大,它的压降较大,电源就可能工作在打嗝状态。当电源关掉后,热敏电阻需要一段冷却时间来将阻值升高到常温态以备下一次启动,冷却时间根据器件、安装方式、环境温度的不同而不同,一般为1分钟。如果电源关掉后马上开启,热敏电阻还没有变冷,这时对冲击电流失去限制作用,这就是在使用这种方法控制冲击电流的开关电源不建议在关掉后马上开启的原因。

 

3、有源冲击电流限制法:

对于大功率AC-DC电源,冲击电流限制器件在正常工作时应该短路,这样可以减小冲击电流限制器件的功耗。如下图所示:选择R1作为启动电阻,在启动后用可控硅将R1旁路,因在这种冲击电流防止电路中的电阻R1可以选得很大,通常不需要改变110V输入倍压和220V输入时的电阻值。图中所画为双向可控硅,也可以用晶闸管或继电器将其替代。

 

有源冲击电流限制电路 (桥式整流时的冲击电流大),在电路在刚启动时,冲击电流被电阻R1限制,当输入电容充满电后,有源旁路电路开始工作将电阻R1旁路,这样在稳态工作时的损耗会变得很小。在这种可控硅启动电路中,很容易通过开关电源主变压器上的一个线圈来给可控硅供电,由开关电源的缓启动来提供可控硅的延迟启动,这样在开关电源启动前就可以通过电阻R1将输入电容充满电。

对于各种浪涌电流防止方案各自有各自的优势,需要根据实际要求来选择,看应用产品对AC-DC电源的要求来选择适合的会更好。

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