利用“软启动电路”消除开关电源浪涌电流
电源冲击电流抑制方法
电源冲击电流抑制方法电源冲击电流是指在电源开关或负载开关瞬间闭合或断开时，由于电感、电容等元件的存在，导致电路中产生的瞬态电流。
这种冲击电流会对电源和负载设备造成影响，甚至损坏设备。
为了抑制电源冲击电流，保护电源和设备的正常运行，人们提出了多种方法。
可以通过合理设计电源电路来抑制冲击电流。
在电源电路中添加电源滤波电容和电感元件，可以起到减缓冲击电流的作用。
电源滤波电容可以消除电源中的高频干扰，而电感元件则可以减小电流瞬变率，从而减少冲击电流。
可以采用软启动技术来限制电源冲击电流。
软启动技术是通过逐渐增加电源输出电压或电流的方式来启动电路，从而减少冲击电流对设备的影响。
软启动可以通过电路设计或者专用的软启动芯片来实现。
还可以采用电源电流限制电路来抑制冲击电流。
电源电流限制电路是一种能够限制电流上升速率的电路，它可以在电源输出电流超过一定阈值时，自动减小输出电流，从而避免冲击电流对设备的损害。
电源电流限制电路可以采用可调电流源、电压比较器等元件来实现。
还可以通过采用电流限制保护器件来抑制冲击电流。
电流限制保护器件是一种能够在电流超过一定阈值时，迅速切断电路的保护元件。
常见的电流限制保护器件有热敏电阻、快速保险丝等。
这些保护器件可以在电流超过设定值时迅速切断电路，从而保护设备免受冲击电流的损害。
合理选择合适的电源也可以起到抑制冲击电流的作用。
一些电源具有较好的抑制冲击电流的性能，可以根据设备的需求选择合适的电源。
例如，开关电源通常具有较好的抑制冲击电流的能力，可以在一些对冲击电流敏感的设备中使用。
电源冲击电流抑制方法有很多种，可以通过合理设计电源电路、采用软启动技术、使用电源电流限制电路、采用电流限制保护器件以及选择合适的电源等方式来实现。
这些方法可以有效地抑制冲击电流，保护电源和设备的正常运行。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的抑制方法，并进行合理的设计和调试，以确保电源和设备的可靠性和稳定性。
开关电源的防浪涌电路
开关电源模块的输入电路大都采用整流加电容滤波电路。
在输入电路合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流(如图1所示)，特别是大功率开关电源，其输入采用较大容量的滤波电容器，其冲击电流可达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的冲击电流幅值，往往会导致输入熔断器烧断，有时甚至将合闸开关的触点烧坏，轻者也会使空气开关合不上闸，上述原因均会造成开关电源无法正常投入。
为此几乎所有的开关电源在其输入电路设置防止冲击电流的软起动电路，以保证开关电源模块正常而可靠的运行。
图1 合闸瞬间滤波电容电流波形2 常用软起动电路(1)采用功率热敏电阻电路热敏电阻防冲击电流电路如图2所示。
它利用热敏电阻的Rt的负温度系数特性，在电源接通瞬间，热敏电阻的阻值较大，达到限制冲击电流的作用;当热敏电阻流过较大电流时，电阻发热而使其阻值变小，电路处于正常工作状态。
采用热敏电阻防止冲击电流一般适用于小功率开关电源，由于热敏电阻的热惯性，重新恢复高阻需要时间，故对于电源断电后又需要很快接通的情况，有时起不到限流作用。
图2 采用热敏电阻电路(2)采用SCR R电路该电路如图3所示。
在电源瞬时接通时，输入电压经整流桥VD1VD4和限流电阻R对电容器C 充电。
当电容器C充电到约80%的额定电压时，逆变器正常工作，经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R，开关电源处于正常运行状态。
图3 采用SCR R电路这种限流电路存在如下问题：当电源瞬时断电后，由于电容器C上的电压不能突变，其上仍有断电前的充电电压，逆变器可能还处于工作状态，保持晶闸管继续导通，此时若马上重新接通输入电源，会同样起不到防止冲击电流的作用。
(3)具有断电检测的SCR R电路该电路如图4所示。
它是图3的改进型电路，VD5、VD6、VT1、RB、CB组成瞬时断电检测电路，时间常数RBCB的选取应稍大于半个周期，当输入发生瞬间断电时，检测电路得到的检测信号，关闭逆变器功率开关管VT2的驱动信号，使逆变器停止工作，同时切断晶闸管SCR的门极触发信号，确保电源重新接通时防止冲击电流。
开机浪涌电流抑制电路设计
开机浪涌电流抑制电路设计开机浪涌电流抑制电路设计：
开机浪涌电流抑制电路是一种用于限制设备在开机时突然增加的电流波动的电路。
这种电流波动可能对电子设备的稳定性和寿命造成损害。
以下是一个简单的开机浪涌电流抑制电路设计。
1. 电阻限流器：使用一个电阻限流器可以有效地限制开机时的电流冲击。
该电阻应根据设备的功率需求和电路参数进行选择。
电阻限流器应该能够承受设备开机时的最大电流，并且具有足够的功率耐受能力。
2. 陶瓷电容器：在电源输入端并联一个陶瓷电容器，以滤除电源中的高频噪声和涟漪。
这可以减少开机时的电压下降和电流波动。
3. 双向TVS二极管：在电源输入端并联一个双向TVS（穿梭二极管）以提供过电压保护。
这可以防止过高的电压对设备产生损坏，并限制开机时的电流冲击。
4. 电源软启动：使用电源软启动电路，可以逐渐提供电源电压，而不是突然施加全电源电压。
这有助于减少开机时的电流瞬变。
5. 过电流保护：在电路中添加过电流保护装置，如保险丝或自动保护开关，可以在电流超过设定阈值时切断电源。
这将帮助保护设备免受过流和短路等故障的影响。
除上述设计之外，根据具体需求，还可以采用其他一些技术方案，如电源滤波电容、变压器辅助启动等，以提高电路的抗干扰能力和稳定性。
注意，在设计任何电路时，需要仔细计算和评估所选元件的性能和特性，以确保电路的有效性和安全性。
还需要遵循相应的安全标准和规范。
软启动抑制开关电源浪涌的原理及注意
软启动抑制开关电源浪涌的原理及注意
开关电源之所以普及的非常快，是因为其能够满足大部分的电子电路设计要求，再加上开关电源成本低、效率高，所以才能够很快流行开来，成为主流的电路设计方法。
但是开关电源也并非完美的，大部分开关电源都存在一个弊病，就是在通电的瞬间需要一个比较大的电流，而这个电流很有可能是电路在静态工作模式下的10-100倍。
由于电流的瞬间增大，将很有可能产生两个方面的问题。
第一点，如果电路从直流电源得不到足够的启动电流，那幺开关电源就有可能成为锁定的状态，导致无法启动。
第二点，这种浪涌电流可能造成输入电源电压的降低，足以引起使用同一输入电源的其它动力设备瞬间掉电。
常见的对开关电源中输入浪涌电流的限制方法，是采用在电路中串联NTC 的方式，NTC是负温度系数热敏限流电阻器的缩写。
这种方法较为简单，然而这种简单的方法具有很多缺点：如NTC电阻器的限流效果受环境温度影响较大、限流效果在短暂的输入主电网中断(约几百毫秒数量级)时只能部分地达到、NTC电阻器的功率损耗降低了开关电源的转换效率。
其实上面提出的这两个问题可以通过一个“软启动电路”来解决，下面就对这种解决方法进行详细的介绍。
开关电源浪涌产生的原因
在谈解决方案之前，首先要了解浪涌电流是如何产生的，这样才能达到最有效抑制的目的。
目前使用的大多数开关电源和逆变器都是采用脉冲宽度调制来对电能进行转换。
其中的核心部件是直流-直流转换器。
如图1所示的开关电源中，输入电压首先经过干扰滤波，再通过桥式整流器变成直流，然后通过一个很大的电解电容器进行波形平滑，之后才能进入真正的直流-直流转。
抑制冲击电流的方法
抑制冲击电流的方法
冲击电流有时候就像个调皮捣蛋的小怪兽，突然冒出来会给电路啥的带来不少麻烦呢。
那咱得想办法把它给制住呀。
一种方法就是串联电阻。
这就好比在电流的道路上设个小关卡，电阻就像个小卫士，电流要想过去就得规规矩矩的，不能一下子猛冲。
比如说在一些简单的电路启动的时候，加个合适的电阻，就能让电流慢慢增加，而不是一下子来个大冲击。
不过呢，这电阻在正常工作的时候可能会消耗一些电能，就像小卫士也得拿点报酬似的。
还有就是采用软启动电路。
这软启动电路可就像个贴心的小管家啦。
它能控制电压慢慢升高，电流也就跟着稳稳地增加，而不是像脱缰的野马一样冲出去。
就像我们开一扇门，不是一下子用力推开，而是慢慢推开，这样就不会有突然的冲击力啦。
这种方法在很多电机启动的时候用得可多了，能很好地保护电机和其他设备呢。
另外呀，使用电感也能抑制冲击电流。
电感就像是个电流的缓冲器。
电流突然要变大的时候，电感就会产生一个反向的电动势，就像有人在拉着电流说“慢着点，别跑太快”。
在一些电子设备的电源部分，电感常常被用来防止电流的突然冲击，让设备能稳定地工作。
在一些大的电力系统里，还会用到电容来抑制冲击电流。
电容就像个小水库，在电流大的时候它能把多余的电流存起来，电流小的时候再放出去。
这样就避免了电流的大幅波动，让整个系统都能平稳运行。
抑制冲击电流的这些方法呀，就像给电流套上了缰绳，让它乖乖听话，这样我们的电路、设备啥的就能平平安安地工作啦，不会被突然冒出来的冲击电流给搞坏咯。
软启动电流过大的解决方法
软启动电流过大的解决方法
软启动电流过大可能会对电路和设备造成损坏，因此需要采取
一些解决方法来降低电流过大的问题。
以下是一些可能的解决方法：
1. 采用软启动电路，软启动电路可以通过逐渐增加电压或者限
制电流来减少启动时的电流冲击。
这种电路可以帮助设备缓慢启动，从而减少启动时的电流冲击。
2. 增加电容器，在电路中增加电容器可以帮助平滑电流，减少
启动时的电流峰值。
这种方法可以有效地减少启动时的电流冲击。
3. 优化电路设计，通过优化电路设计，可以减少启动时的电流
过大的问题。
例如，可以使用适当的电阻、电感和电容来平衡电路，从而降低启动时的电流冲击。
4. 使用软件控制，在一些情况下，可以通过软件控制来限制设
备的启动电流。
这种方法通常适用于一些需要精确控制的设备，可
以通过软件来控制设备的启动过程，从而减少电流冲击。
5. 考虑设备升级，如果以上方法无法解决问题，可能需要考虑
升级设备或者更换更适合的设备，以解决电流过大的问题。
总的来说，软启动电流过大的问题可以通过软启动电路、增加电容器、优化电路设计、软件控制和设备升级等多种方法来解决。
针对具体情况需要综合考虑各种因素来选择合适的解决方法。
浪涌电流抑制电路
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。
消除输入浪涌电流的“软启动”
消除输入浪涌电流的“软启动”
Michael Raspotnig
【期刊名称】《《电源技术应用》》
【年(卷),期】2007(31)10
【摘要】通常在开关电源启动时，可能需要输入端的主电网提供短时的大电流脉冲，这种电流脉冲通常被称为“输入浪涌电流（inrush current）”。
输入浪涌电流首先给主电网中的断路器（Main Circuit Breaker）和其它熔断器的选择造成了麻烦：断路器一方面要保证在过载时不能熔断，避免误动作。
其次输入浪涌电流会产生输入电压波形塌陷，使供电质量变差，进而影响其它用电设备的工作。
通常输入浪涌电流没能引起系统工程师在选择电源时足够的重视，从而可能导致此后一些难以预计的情况发生。
【总页数】3页(P91-93)
【作者】Michael Raspotnig
【作者单位】德INPULS有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM862
【相关文献】
1.利用"软启动电路"消除开关电源浪涌电流 [J], 崔建国;宁永香
2.一种新型的输入启动浪涌电流抑制电路研究 [J], 陈明中;郑寄平;阮翔
3.消除输入浪涌电流的“软”启动 [J],
4.新型输入浪涌电流抑制电路 [J], 王红蕾
5.新型输入浪涌电流抑制电路 [J], 王红蕾
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利用“软启动电路”消除开关电源浪涌电流
2009-10-30 14:33:55 作者：崔建国宁永香来源：山西电子技术
关键字：开关电源软启动电路浪涌
0 引言
在各种过去和现在常用的电源中，开关电源是很普及的，一般可以满足任何设计要求。
这种电源很经济，但在设计中也存在一些问题。
这就是很多开关电源(特别是大功率开关电源)，都存在一个固有的缺点：在加电瞬间要汲取一个较大的电流。
这个浪涌电流可能达到电源静态工作电流的1O倍～100倍。
由此，至少有可能产生两个方面的问题。
第一，如果直流电源不能供给足够的启动电流，开关电源可能进入一种锁定状态而无法启动；第二，这种浪涌电流可能造成输入电源电压的降低，足以引起使用同一输入电源的其它动力设备瞬间掉电。
传统的输入浪涌电流限制方法是串联负温度系数热敏限流电阻器(NTC)，然而这种简单的方法具有很多缺点：如NTC电阻器的限流效果受环境温度影响较大、限流效果在短暂的输入主电网中断(约几百毫秒数量级)时只能部分地达到、NTC电阻器的功率损耗降低了开关电源的转换效率……。
其实上面提出的这两个问题可以通过一个“软启动电路”来解决，下面详细介绍之。
1 开关电源浪涌电流产生的原因
在论述“软启动电路”以前，我们首先讨论浪涌电流是如何产生的。
现代的驱动系统、逆变器和开关电源等一般通过脉冲调制技术(PWM)来转换电能，其中的核心部件是直流／直流转换器。
如图1所示的开关电源中，输入电压首先经过干扰滤波，再通过桥式整流器变成直流，然后通过一个很大的电解电容器进行波形平滑，之后才能进入真正的直流／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，它的大小取决于起动上电时输入电压的幅值以及由桥式整流器和电解电容器所形成回路的总电阻。
如果恰好在交流输入电压的峰值点起动时，就会出现峰值输入浪涌电流。
另外，变压器电源起动时也会出现输入浪涌电流。
然而，这种输入浪涌电流的出现原因有所不同。
当变压器电源在正弦输入电压的过零点起动时，变压器磁芯的磁化在前几个周期中被迫进入一种不平衡状态。
结果，磁芯在每个半周饱和。
此时的励磁电流只能由微弱的漏电感寄生电阻来限制，导致出现很大的输入浪涌电流。
变压器电源通常带有特殊的输入浪涌电流限制器来保证其在正弦输入电压的峰值起动，以防止出现很高的输入浪涌电流。
而如果在开关电源中也使用这种输入浪涌电流限制器，则如前文所述，后果恰恰相反，不但起不到限流作用，反而会导致出现峰值输入浪涌电流。
故我们今天只讨论开关电源浪涌电流的产生和消除，变压器电源不在论述范围。
2 软启动电路电气工作原理
如果采用我们今天设计的“软启动电路”来消除开关电源启动时的浪涌电流，可以很好地避免上述传统浪涌电流限制方法的缺点。
通过“软启动”来控制开关电源的启动以消除浪涌电流，包含这样两条设计原则：即在加电瞬间除去负载、同时限制有用的电流。
如果不驱动负载，开关电源启动时一般电流很小。
在很多情况下，启动电流实际有可能要比利用这种方法保持的稳态工作电流小。
下面采用一个从－48 V～+5 V的开关电源路论述“软启动”技术。
所用的开关电源是一个含有LT1172HVCT的稳压器，从负到正补偿提升式(buck－boost)转换器，其实任何一个从－48 V～+5 V的开关电源都能工作。
其中，软启动电路和开关电源电路是相互独立的，电气原理如图2所示。
电路的工作原理很简单。
在开始加电时，全部晶体管都是截止的，C1处于放电状态，这时负载是断开的，输入电流由限流电阻R4分流。
当开关电源启动时，它的输出电压开始升高，在输出电压达到4．5 V的时候(D1两端3．9 V加上Q3的Veb=0．6 V)，Q3
导通并对C1充电。
当C1两端的电压VC达到Q1的门限电压时(通常为3 V)，Q1导通。
VC继续升高，Q1完全导通，对输入电流提供一个低阻抗通路，并且有效地旁路了限流电阻R4。
当VC达到7．4 V时(D2两端6．8 V加上Q4的Vbe=0．6V)，Q4导通，同时对Q2提供偏压，也是Q2导通。
这样就使负载通过一个低阻抗与电源连接。
至此，电源已被安全启动，软启动电路也已完成其功用。
利用下列公式可以计算出Q1和Q2的导通时间：
在VC等于3 V的时候Q1导通，也就是说在电源的输出达到4．5 V以后，大约150 ms时导通；在VC等于7．4 V时Q2导通，即在Q1导通后的330 ms时导通。
这样长的时间，足以保证电源需要的稳定时间和使Q1与Q2缓慢地导通。
因为要把启动电流保持在一个最小值，所以FET(场效应管)的缓慢导通是至关重要的。
若FET转换太快，有可能产生一个大的浪涌电流，失去软启动电路的效用。
3 注意事项
(1)软启动电路的增加是有代价的。
从整体来讲，这种电路可看作是电源的一部分，它要消耗功率，使电源的效率降低。
大部分功率损失是由于输出传递场效应管Q2的导通电阻不为零所造成的。
这种IRFD9210的导通电阻为0．6 Ω。
在500 mA输出电流时，Q2将消耗300 mW功率。
如果不允许这样大的损耗时，可以采用导通电阻更小的FET(但往往价格很高)。
(2)因为开关电源电压的感测是取自场效应管Q2的输入端，所以这种穿过Q2的电阻也影响负载电压的稳定。
只要负载电流是相对恒定的，这个问题并不严重。
如果输出电压的变化较大，可以选用导通电阻低的FET来改善，也可以在软启动电路工作完成以后，在Q2的输出端加一个电压感测电路来改善。
4 结论
以上详细论述了“软启动电路”是如何消除开关电源浪涌电流的，经过multisim软件仿真、最后实验室实践证明该软启动电路的控制能力很强。
近期我们与“北京纽波尔电源技术有限公司”联合设计了一款“SF-DC75～100 W模块电源”，该款电源部分利用了上述的设计原理，通过市场验证该电路确实能很好地消除较大功率开关电源启动时的浪涌电流，并且大大改善了模块电源的输出特性，故可以预测该电路具有不错的市场推广价值。
实际上，以上论述我们虽然都限定用在“-48 V～+5 V”的开关电源中，但也可以把它改制成适合于各种开关电源所用的电路中。