浪涌电流抑制电路
浪涌工作原理
浪涌工作原理
浪涌工作原理是指在电气设备中，当遭受到电力过电压或电流冲击时，通过浪涌抑制器将过电压或过电流限制在一定范围内，保护设备免受损坏。
浪涌抑制器由浪涌电流保险丝、电闸和浪涌吸收器等组成。
具体而言，浪涌抑制器的工作原理包括以下几个步骤：
1. 检测：浪涌电流保险丝和电闸能够检测到过电压或过电流的存在，并迅速发出信号。
2. 断开：电闸会迅速打开，切断电路中的电流流动，以防止过电压或过电流的传导。
3. 吸收：浪涌吸收器作为电路的一部分，能够吸收过电压或过电流的能量。
它采用了特殊的材料和结构设计，能够迅速响应并吸收过电压或过电流的峰值。
4. 释放：一旦过电压或过电流消失，浪涌吸收器会自动释放并恢复正常的工作状态。
通过以上几个步骤，浪涌抑制器能够有效地保护电气设备免受过电压或过电流的损害。
它能够稳定电路中的电压和电流，保证设备的正常运行，并提高设备的寿命。
浪涌抑制器在各种电气设备中广泛应用，如电子设备、通信设备、家用电器等。
mos管浪涌电流抑制电路
mos管浪涌电流抑制电路
浪涌电流抑制电路是一种用来保护电气设备免受浪涌电流的损害的电路。
浪涌电流是指在电源或电路突然发生变化时，电流瞬间增加的现象，可能导致电器设备的故障。
为了抑制浪涌电流，可以采用以下几种常见的电路设计：1. 电感电阻电路：将电感线圈与电阻器串联，通过电感的电流变化来衰减浪涌电流。
电感的电流变化是缓慢的，能够有效抑制浪涌电流的瞬时增长。
2. 二极管电路：利用二极管的非线性特性，使其在浪涌电流出现时阻断，从而减少浪涌电流对电路的影响。
此电路常用于电源输入端，用来保护电源供电部分的电子元件。
3. 金属氧化物压敏电阻（MOV）电路：将MOV连接在电路中，当电压超过MOV的阈值时，MOV变为一个高阻抗，从而限制电压的上升，抑制浪涌电流。
4. 波形整形电路：通过改变电路的输入波形，使其与设备的工作要求相匹配。
这样可以降低浪涌电流的幅值和频率，保护设备免受浪涌电流的影响。
需要注意的是，不同的设备和电路对于浪涌电流的抑制要求不同，因此在设计浪涌电流抑制电路时，需要根据具体的应用场景和需求进行选择。
同时，还需要遵循相关的安全标准和规定，确保电路的稳定性和可靠性。
常用的防浪涌电路有三种方案
常用的防浪涌电路有三种方案常用的防浪涌电路有三种方案：一、利用传统的防雷元器件组合成防浪涌电路，例如TVS管（瞬态抑制二极管），气体放电管，PTC（热敏电阻）等。
这些防雷元器件的价格都很低。
二、光耦合电路。
(光隔离器件，价格较低，TPL521-4价格为2元左右。
)三、磁耦合电路。
磁隔离是ADI公司iCoupler专利技术，是基于芯片级变压器的隔离技术。
利用该公司生产的相关芯片可以大大简化电路，减少PCB的面积。
(adm2483的价格在10元左右，adm3251e的价格在10元~20元之间。
)浪涌的来源：浪涌通常由自然界的雷电、电源系统（特别是带很重的感性负载）开关切换时引起的，浪涌的产生将带来能量巨大的瞬变过压或过流，例如感应雷在RS-485传输线上引起的瞬变干扰，其能量可在瞬间烧毁连结传输线上的全部器件。
通常所说的防浪涌，有两个耐压指标，一个是共模，一个是差模。
自然界雷电或大电流切换时产生的浪涌一般认为是共模的，而差模形式的浪涌往往是由于数据电缆附近有高压线经过，数据电缆与高压线之间因绝缘不良而产生的，虽然后者比前者产生的电压和电流要小得多，但它不像前者那样只维持很短的几毫秒，而会在数据通信网络中较长时间内稳定地存在。
光耦或磁耦器件标称的耐压是共模，也就是前端到后端之间的耐压。
如果超过这个耐压，前端后端都一起烧坏；器件不会标称差模的耐压，这个由电路的设计来决定，如果超过这个耐压，前端烧坏，后端不会烧坏。
防浪涌电路通常分为隔离法和规避法：一、隔离法光耦合（需要隔离电源）光耦合器（optical coupler，OC）亦称光电隔离器，简称光耦。
光耦合器以光为媒介传输电信号。
它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。
目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。
光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。
输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波。
mos管浪涌电流抑制电路
MOS管浪涌电流抑制电路1. 引言在电力系统中，由于突然断电、电源开关切换、雷击等原因，会产生浪涌电流。
浪涌电流对电力设备和系统的稳定性和可靠性造成了很大的威胁。
因此，为了保护电力设备和系统，需要设计一种有效的浪涌电流抑制电路。
本文将介绍一种基于MOS管的浪涌电流抑制电路。
首先，我们将简要介绍浪涌电流的产生原因和危害。
然后，我们将详细介绍MOS管的工作原理和特性。
接下来，我们将介绍如何设计和实现MOS管浪涌电流抑制电路。
最后，我们将对该电路的性能进行评估和讨论。
2. 浪涌电流的产生原因和危害浪涌电流是由于电力系统中突然发生的电压或电流变化引起的瞬态现象。
浪涌电流的产生原因主要包括突然断电、电源开关切换、雷击等。
浪涌电流的危害主要表现在以下几个方面：•对电力设备和系统的损害：浪涌电流会对电力设备和系统的绝缘材料、电子元器件等产生过电压或过电流，导致设备和系统的损坏甚至故障。
•对电力质量的影响：浪涌电流会导致电力系统的电压和电流波形失真，影响电力质量，降低设备和系统的可靠性和稳定性。
•对生产和生活的影响：浪涌电流可能导致设备故障、停机等，给生产和生活带来不便和损失。
因此，为了保护电力设备和系统，需要设计一种有效的浪涌电流抑制电路。
3. MOS管的工作原理和特性MOS管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）是一种常用的半导体器件，具有高频特性好、功耗低、可靠性高等优点，广泛应用于电力电子领域。
MOS管的工作原理是基于场效应的。
它由源极、漏极和栅极组成。
当栅极施加正向电压时，栅极与漏极之间形成电场，控制漏极和源极之间的电流。
MOS管具有低电压驱动、高电流承受能力等特点。
MOS管的特性主要包括导通电阻、截止电压、饱和电压、漏极电流等。
导通电阻是指MOS管导通时的电阻大小，影响MOS管的功耗和效率。
截止电压是指MOS管完全截止时的栅极电压，影响MOS管的开关特性。
(整理)气体放电管在浪涌抑制电路的应用
气体放电管在浪涌抑制电路的应用1 浪涌电压的产生和抑制原理在电子系统和网络线路上，经常会受到外界瞬时过电压干扰，这些干扰源主要包括：由于通断感性负载或启停大功率负载，线路故障等产生的操作过电压；由于雷电等自然现象引起的雷电浪涌。
这种过电压（或过电流）称为浪涌电压（或浪涌电流），是一种瞬变干扰。
浪涌电压会严重危害电子系统的安全工作。
消除浪涌噪声干扰，防止浪涌危害一直是关系电子设备安全可靠运行的核心问题。
为了避免浪涌电压损害电子设备，一般采用分流防御措施，即将浪涌电压在非常短的时间内与大地短接，使浪涌电流分流入地，达到削弱和消除过电压、过电流的目的，从而起到保护电子设备安全运行的作用。
2 浪涌电压抑制器件分类浪涌电压抑制器件基本上可以分为两大类型。
第一种类型为橇棒（crow bar）器件。
其主要特点是器件击穿后的残压很低，因此不仅有利于浪涌电压的迅速泄放，而且也使功耗大大降低。
另外该类型器件的漏电流小，器件极间电容量小，所以对线路影响很小。
常用的撬棒器件包括气体放电管、气隙型浪涌保护器、硅双向对称开关（CSSPD）等。
另一种类型为箝位保护器，即保护器件在击穿后，其两端电压维持在击穿电压上不再上升，以箝位的方式起到保护作用。
常用的箝位保护器是氧化锌压敏电阻(MOV)，瞬态电压抑制器（TVS）等。
3 气体放电管的构造及基本原理气体放电管采用陶瓷密闭封装，内部由两个或数个带间隙的金属电极，充以惰性气体（氩气或氖气）构成，基本外形如图1所示。
当加到两电极端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时，气体放电管便开始放电，并由高阻变成低阻，使电极两端的电压不超过击穿电压。
(a) BB型(b)BBS型图1 气体放电管的基本外形4 气体放电管与其它浪涌抑制器件参数比较1）火花间隙（Arc chopping）为两个形状象牛角的电极，彼此间有很短的距离。
当两个电极间的电位差达到一定程度时，间隙被击穿打火放电，由此将过电流释放入地。
NTC热敏电阻,抑制浪涌电流
为了避免电子电路中在开机瞬间产生得浪涌电流,在电源电路中串接一个功率型NTＣ热敏电阻,能有效得抑制开机时得浪涌电流,并在完成浪涌电流抑制作用后,由于通过其电流得持续作用,功率型热敏电阻得阻值将下降得一个非常小得程度,它消耗得功率可以忽略不计,不会对正常得工作电流造成影响,所以在电源回路中使用功率型ＮTC热敏电阻,就是抑制开机浪涌电流保护电子设备免遭破坏得最为简便而有效得措施。
功率型NTＣ热敏电阻器得选用原则1、电阻器得最大工作电流〉实际电源回路得工作电流２、功率型电阻器得标称电阻值R≥１。
4１4＊E／Iｍﻫ式中 E为线路电压 Im为浪涌电流对于转换电源,逆变电源,开关电源,UPS电源, Im＝100倍工作电流对于灯丝,加热器等回路 Im＝30倍工作电流3。
B值越大,残余电阻越小,工作时温升越小4 ﻫ、一般说,时间常数与耗散系数得乘积越大,则表示电阻器得热容量越大,电阻器抑制浪涌电流得能力也越强、华巨电子生产得功率型防浪涌热敏电阻工３种类型如下:功率型NTＣ热敏电阻,主要应用于开关电源,UＰS,大功率电子产品得开机防浪涌SC MF72功率型NTC热敏电阻ＳＣD大功率型ＮTC热敏电阻MＦ74超大功率型NTC热敏电阻０、1A~11Ａ2Ａ~３2Ａ1０A～36A其中SＣ系列为常规热敏电阻常见得有D5,Ｄ7,Ｄ9,Ｄ11,Ｄ1３,D1５,D２０,D25系列,如５D5,５D７,5D9,10D11,１0Ｄ15,5D20,5Ｄ２5等具体规格型号与参数等信息参见:SCＤ系列就是SCD系列大功率NTC热敏电阻就是华巨电子工程师花费数年时间研制出来得专利产品,产品选用纳米材料等高科技产品作为原材料联合南京东南大学与理工大学等几所学校与科研院所联合研发得新一代抑制浪涌得功率型ＮＴＣ热敏电阻,生产中采用新工艺新技术生产得新一代防浪涌NTC热敏电阻,SCD系列热敏电阻具有抑制浪涌能力强,最大稳态电流大,性能稳定,性价比高等特点。
tvs浪涌测试原理
tvs浪涌测试原理
TVS浪涌测试的原理是利用瞬态电压抑制二极管（TVS）来保护电路。
TVS全称是Transient Voltage Suppressor，即瞬态电压抑制器，是一种二极管形式的高效能保护器件。
当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以极快的速度将两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收电源和信号线上的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值。
TVS箝位响应时间仅为1ps，能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦，因此能有效地保护电子线路中的精密元器件免受损坏。
正向浪涌电流在T=25℃、T=10ms条件下，可达50~200A。
双向TVS二极管可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，实现了对电压的钳制，适用于交流电路；单向TVS一般用于直流电路。
NTC抑制浪涌电流
为了避免电子电路中在开机瞬间产生的浪涌电流，在电源电路中串接一个功率型NTC热敏电阻，能有效的抑制开机时的浪涌电流，并在完成浪涌电流抑制作用后，由于通过其电流的持续作用，功率型热敏电阻的阻值将下降的一个非常小的程度，它消耗的功率可以忽略不计，不会对正常的工作电流造成影响，所以在电源回路中使用功率型NTC热敏电阻，是抑制开机浪涌电流保护电子设备免遭破坏的最为简便而有效的措施。
功率型NTC热敏电阻器的选用原则1.电阻器的最大工作电流〉实际电源回路的工作电流2.功率型电阻器的标称电阻值R≥*E/Im式中 E为线路电压 Im为浪涌电流对于转换电源，逆变电源，开关电源，UPS电源， Im=100倍工作电流对于灯丝，加热器等回路 Im=30倍工作电流值越大，残余电阻越小，工作时温升越小4.一般说，时间常数与耗散系数的乘积越大，则表示电阻器的热容量越大，电阻器抑制浪涌电流的能力也越强。
下图为使用MF72热敏电阻前后浪涌电流得比较曲线图，虚线为使用热敏电阻前，实线为使用热敏电阻后。
随着电子产品对可靠性要求的不断提高和能源资源的日益紧缩，高可靠性和高效节能的电子产品将是未来电子产品发展的一个方向，因此在产品的电源设计上，必须要充分考虑其可靠性能和电源使用效率。
本文首先分析电子产品为什么会有开机浪涌，然后以典型的电源电路为例分析如何使用热敏电阻抑制浪涌电流，最后介绍热敏电阻在实际应用中应如何选型。
开机浪涌电流产生的原因图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=311(A)。
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浪涌电流限制电路图
开关电源在加电时，会产生较高的浪涌电流，因此必须在电源的输入端安装防止浪涌电流的软启动装置，才能有效地将浪涌电流减小到允许的范围内。
浪涌电流主要是由滤波电容充电引起，在开关管开始导通的瞬间，电容对交流呈现出较低的阻抗。
如果不采取任何保护措施，浪涌电流可接近数百A。
开关电源的输入一般采用电容整流滤波电路如图2所示，滤波电容C可选用低频或高频电容器，若用低频电容器则需并联同容量高频电容器来承担充放电电流。
图中在整流和滤波之间串入的限流电阻Rsc是为了防止浪涌电流的冲击。
合闸时Rsc限制了电容C的充电电流，经过一段时间，C上的电压达到预置值或电容C1上电压达到继电器T动作电压时，Rsc被短路完成了启动。
同时还可以采用可控硅等电路来短接Rsc。
当合闸时，由于可控硅截止，通过Rsc对电容C进行充电，经一段时间后，触发可控硅导通，从而短接了限流电阻Rsc。
开关电源中浪涌电流抑制模块的应用
[导读]分析了电容输入式滤波整流器上电时对电源的浪涌电流冲击及危害，介绍了常规解决办法及存在的问题，提出一种实用解决方案。
1 上电浪涌电流
目前，考虑到体积，成本等因素，大多数AC/DC变换器输入整流滤波采用电容输入式滤波方式，电路原理如图1所示。
由于电容器上电压不能跃变，在整流器上电之初，滤波电容电压几乎为零，等效为整流输出端短路。
如在最不利的情况（上电时的电压瞬时值为电源电压峰值）上电，则会产生远高于整流器正常工作电流的输入浪涌电流，如图2所示。
当滤波电容为470μF并且电源内阻较小时，第一个电流峰值将超过100A，为正常工作电流峰值的10倍。
浪涌电流会造成电源电压波形塌陷，使得供电质量变差，甚至会影响其他用电设备的工作以及使保护电路动作；由于浪涌电流冲击整流器的输入熔断器，使其在若干次上电过程的浪涌电流冲击下而非过载熔断。
为避免这类现象发生，而不得不选用更高额定电流的熔断器，但将出现过载时熔断器不能熔断，起不到保护整流器及用电电路的作用；过高的上电浪涌电流对整流器和滤波电容器造成不可恢复的损坏。
因此，必须对带有电容滤波的整流器输入浪涌电流加以限制。
2 上电浪涌电流的限制
限制上电浪涌电流最有效的方法是，在整流器与滤波电容器之间，或在整流器的输入侧加一负温度系数热敏电阻（NTC），如图3所示。
利用负温度系数热敏电阻在常温状态下具有较高阻值来限制上电浪涌电流，上电后由于NTC流过电流发热使其电阻值降低以减小NTC 上的损耗。
这种方法虽然简单，但存在的问题是限制上电浪涌电流性能受环境温度和NTC
的初始温度影响，在环境温度较高或在上电时间间隔很短时，NTC起不到限制上电浪涌电流的作用，因此，这种限制上电浪涌电流方式仅用于价格低廉的微机电源或其他低成本电源。
而在彩色电视机和显示器上，限制上电浪涌电流则采用串一限流电阻，电路如图4所示。
最常见的应用是彩色电视机，这种方法的优点是简单，可靠性高，允许在宽环境温度范围内工作，其缺点是限流电阻上有损耗，降低了电源效率。
事实上整流器上电处于稳态工作后，这一限流电阻的限流作用已完成，仅起到消耗功率、发热的负作用，因此，在功率较大的开关电源中，采用上电后经一定延时后用一机械触点或电子触点将限流电阻短路，如图5所示。
这种限制上电浪涌电流方式性能好，但电路复杂，占用体积较大。
为使应用这种抑制上电浪涌电流方式，象仅仅串限流电阻一样方便，本文推出开关电源上电浪涌电流抑制模块。
3 上电浪涌抑制模块
3.1 带有限流电阻的上电浪涌电流抑制模块
将功率电子开关（可以是MOSFET或SCR）与控制电路封装在一个相对很小的模块（如400W以下为25mm×20mm×11mm）中，引出3～4个引脚，外接电路如图6（a）所示。
整流器上电后最初一段时间，外接限流电阻抑制上电浪涌电流，上电浪涌电流结束后，模块导通将限流电阻短路，这样的上电过程的输入电流波形如图6（b）所示。
很显然上电浪涌电流峰值被有效抑制，这种上电浪涌电流抑制模块需外接一限流电阻，用起来很不方便，如何将外接电阻省掉将是电源设计者所希望的。
3.2 无限流电阻的上电浪涌电流抑制模块
有人提出一种无限流电阻的上电浪涌电流抑制电路如图7（a）所示，其上电电流波形如图7（b）所示，其思路是将电路设计成线形恒流电路。
实际电路会由于两极放大的高增益而出现自激振荡现象，但不影响电路工作。
从原理上讲，这种电路是可行的，但在使用时则有如下问题难以解决：如220V输入的400W开关电源的上电电流至少需要达到4A，如上电时刚好是电网电压峰值，则电路将承受4×220×=1248W的功率。
不仅远超出IRF840的125W额定耗散功率，也远超出IRFP450及IRFP460的150W额定耗散功率，即使是APT的线性MOSFET也只有450W的额定耗散功率。
因此，如采用IRF840或IRFP450的结果是，MOSFET 仅能承受有限次数的上电过程便可能被热击穿，而且从成本上看，IRF840的价格可以接受，而IRFP450及IRFP460则难以接受，APT的线性MOSFET更不可能接受。
欲真正实现无限流电阻的上电浪涌电流抑制模块，需解决功率器件在上电过程的功率损耗问题。
作者推出的另一种上电浪涌电流抑制模块的基本思想是，使功率器件工作在开关状态，从而解决了功率器件上电过程中的高功率损耗问题，而且电路简单。
电路如图8（a）和图8（b）所示，上电电流波形如图8（c）所示。
3.3 测试结果
A模块在400W开关电源中应用时，外壳温升不大于40℃，允许间隔20ms的频繁重复上电，最大峰值电流不大于20A，外形尺寸25mm×20mm×11mm或35mm×25mm×11mm。
B模块和C模块用于800W的额定温升不大于40℃，重复上电时间间隔不限，上电峰值电流为正常工作时峰值电流的3～5倍，外形尺寸35mm×30mm×11mm或者50mm×30mm×12mm。
模块的铝基板面贴在散热器上，模块温度不高于散热器5℃。
4 结语
开关电源上电浪涌电流抑制模块的问世，由于其外接电路简单，体积小给开关电源设计者带来了极大方便，特别是无限流电阻方案，国内外尚未见到相关报道。
同时作者也将推出其它冲击负载（如交流电机及各种灯类等）的上电浪涌电流抑制模块。