1 引言
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。
图4 具有断电检测的SCR R电路
(4)继电器K1与电阻R构成的电路
该电路原理图如图5所示。电源接通时，输入电压经限流电阻R1对滤波电容器C1充电，同时辅助电源VCC经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电，当C2上的充电电压达到继电器的动作电压时，K1动作，旁路限流电阻R1，达到瞬时防冲击电流的作用。通常在电源接通之后，继电器K1动作延时0.3～0.5秒，否则限流电阻R1因通流时间过长会烧坏。
图5 由继电器与电阻构成的电路
然而这种简单的RC延迟电路在考虑到继电器吸合电压时还必须顾及流过线包的电流，一般电阻的阻值较小而电容的容量较大，延迟时间很难准确控制，这主要是电容容量的误差和漏电流造成，需要仔细地挑选和测试。同时继电器的动作阈值取决于电容器C2上的充电电压，继电器的动作电压会抖动及振荡，造成工作不可靠。
(5)采用定时触发器的继电器与限流电阻的电路
该电路如图6所示(仅画出定时电路，主电路同图5)，它是图5的改进型电路。电源接通时，输入电压经整流桥和限流电阻R1对C1充电，同时定时时基电路555的定时电容C2由辅助电源经定时电阻R2开始充电，经0.3秒后，集成电路555的2端电压低于二分之一模块电源电压，其输出端3输出高电平，VT2导通，继电器K1动作，限流电阻R1被旁路，直流供电电压对C1继续充电而达到额定值，逆变器处于正常工作状态。由于该电路在RC 延迟定时电路与继电器之间插入了单稳态触发器和电流放大器，确保继电器动作干脆、可靠，有效地起到防止冲击电流的效果，而不会像图5电路那样由于继电器动作的不可靠性而烧坏限流电阻及继电器的自身触点。
图6 定时电路
(6)过零触发的光耦可控硅与双向可控硅构成的电路
该电路如图7所示。集成稳压器输出稳定的5V电压，为软起动电路提供电源电压。晶体管VT1、反相器IC2构成过零触发电路，IC1555构成单稳态触发器，R1、C1为定时周期，但因5端至1端接有延迟电路R2、C2，所以555是逐步达到满周期的。当电网电压过零时，晶体管VT1截止，反相器IC2输出低电平，起动定时电路555工作，软起动延迟时间由时间常数R1C1及R2C2共同决定。
图7 过零触发的光耦可控硅与双向可控硅构成的电路
通信直流电源输入防浪涌电路 一、过压浪涌测试方法 对于一些特定环境和用途的电子设备, 其供电电源中经常会有电压浪涌(本文所指浪涌均为过压浪涌)，通讯设备过压涌浪主要有以下几种形式，具体参数如下： 为防止这些过压涌浪对后端用电设备的影响，在电源设计过程中必须对电源进行涌浪测试。 相关浪涌测试要求为：用电设备应经受五次过压浪涌，两次过压浪涌之间的时间间隔为1 min。 过压浪涌检测方法：首先用电设备在正常稳态电压下供电, 然后使用电设备输入电压增加到浪涌电压，最后输入电压恢复到正常稳态电压。过压浪涌后，电源及后端设备不应发生任何故障。 二、实际案例 某通信公司采用ACBEL出品的SV48-28-450B电源模块制作的-48V直流转换电源在做2KV浪涌测试时，输入前端电路起火，直接损坏后端的MOSFET。 经过分析，该直流转换电源由于前端防涌浪电路在2KV高电压冲击下，产生大电流冲击，导致电路板起火并损毁后端MOSFET，最直接的原因应是电源前端设计的防涌浪电路失效。 三、电路设计 为了保护用此电源的通讯设备，防止受浪涌电压冲击而损坏，所以对防涌浪电路进行了设计。具体电路图如下：
本电路采用两级防雷电路来进行防雷及浪涌处理，是一种较高等级的直流防雷及浪涌处理电路。现在通信客户输入端需要满足IEC61000规定的输入对大地要满足2KV，4KV浪涌电压，雷击电流5KA，10KA的要求。 此电路的工作原理如下：当感应雷击或浪涌电压产生时，由于L1会阻挡电压的突变，让前级电路先动作，前级四个MOV(MOV1--4)管，两个放电管(FDG1，2)来泄放大电流，随后，小部分的能量通过后级的L1电感，两个MOV管(MOV5，6)来泄放较小的电流，同时进一步钳位输入端的浪涌电压，以防止损坏后面的器件和电源模块。器件的结电容会影响他们的动作时间，三种器件中，TVS的响应动作时间最快，FDG的次之，MOV的最慢。由于MOV的损坏多数是呈短路状态，为了防止短路时起火，所以要串联保险管，保险管要选择防爆慢熔型，且要满足8/20微秒电流波形的冲击。差模电感L1还可以和后级电容组成EMC差模滤波，对1MHZ以下的干扰有较好的抑制作用，注意此电感一定要是空心线圈，这样通过大电流时不会饱和，太大时其体积也大，L2，L3是两个共模电感，Q1是防反接MOSFET，Q2和R9是防开机时的瞬态冲击电流。此电路在模块前端不仅具有防浪涌功能，而且兼具干扰抑制和防反接功能。 四、更改设计电路后测试效果 通过现场分析，采用我们提供的此电路后，多次实际测试，成功抑制2KV浪涌，保护了后端的器件。
防浪涌电路汇总
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防浪涌电路调研总结 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），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。 只要浪涌产生的电压幅值不超过光耦器件标称的值（通常为2500V），光耦就不会损坏，即使浪涌电压长时间地存在也不会对被隔离的设备产生损害。值得注意的是，光耦一般只能抑制共模形式的浪涌，不能抑制差模形式的浪涌。光耦
信号口浪涌防护电路设计 通讯设备的外连线和接口线都有可能遭受雷击（直接雷击或感应雷击），比如交流供电线、用户线、ISDN接口线、中继线、天馈线等，所以这些外连线和接口线均应采取雷击保护措施。 设计信号口防雷电路应注意以下几点： 1、防雷电路的输出残压值必须比被防护电路自身能够耐受的过电压峰值低，并有一定裕量。 2、防雷电路应有足够的冲击通流能力和响应速度。 3、信号防雷电路应满足相应接口信号传输速率及带宽的需求，且接口与被保护设备兼容。 4、信号防雷电路要考虑阻抗匹配的问题。 5、信号防雷电路的插损应满足通信系统的要求。 6、对于信号回路的峰值电压防护电路不应动作，通常在信号回路中，防护电路的动作电压是信号回路的峰值电压的1.3～1.6倍。 1.1网口防雷电路 网口的防雷可以采用两种思路：一种思路是要给雷电电流以泄放通路，把高压在变压器之前泄放掉，尽可能减少对变压器影响，同时注意减少共模过电压转为差模过电压的可能性。另一种思路是利用变压器的绝缘耐压，通过良好的器件选型与PCB设计将高压隔离在变压器的初级，从而实现对接口的隔离保护。下面的室外走线网口防雷电路和室内走线网口防雷电路就分别采用的是这两种思路。 1.1.1室外走线网口防雷电路 设计。1当有可能室外走线时，端口的防护等级要求较高，防护电路可以按图 R1TX组合式G1PE，低节电容TVS R2 R3组合式RXG2PE，低节电容TVS R4a 变/22.23R097CXTXUNUSESLVU2.8-UNUSE10/10TXTXENTERNERX PH RXUNUSETXUNUSERX RJ47777RXVCVCCGND b 1 室外走线网口防护电路图从图中可以看出该电路的结构与室给出的是室外走线网口防护电路的基本原理图，图1aTVS口防雷电路类似。共模防护通过气体放电管实现，差模防护通过气体放电管和外走线E1它可以同时是三极气体放电管，，型号是3R097CXAG1管组成的二级防护电路实现。图中和G2使电阻，/2W起到两信号线间的差模保护和两线对地的共模保护效果。中间的退耦选用2.2Ω防雷性能电阻值在保证信号传输的前提下尽可能往大选取，前后级防护电路能够相互配合，因为网口传输速率高，在网口防雷TVS后级防护用的管，Ω。会更好，但电阻值不能小于2.21b图。SLVU2.8-4这里推荐的器件型号为管需要具有更低的结电容，TVS电路中应用的组合式 就是采用上述器件网口部分的详细原理图。 三极气体放电管的中间一极接保护地PGND，要保证设备的工作地GND和保护地PGND通过PCB走线在母板或通过电缆在结构体上汇合（不能通过0Ω电阻或电容），这样才能减小GND和PGND的电位差，使防雷电路发挥保护作用。 电路设计需要注意RJ45接头到三极气体放电管的PCB走线加粗到40mil，走线布在TOP层或BOTTOM层。若单层不能布这么粗的线，可采取两层或三层走线的方式来满足走线的宽度。退耦
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。
PFC电路防浪涌二极管的选用 摘要：本文主要介绍了采用BOOST拓扑结构的PFC电路在浪涌二极管上的选用，对有浪涌二极管和无浪涌二极管的PFC电路进行了相应的试验验证。 关键词：BOOST PFC电路，浪涌二极管。 在目前常用的PFC电路中大多是采用BOOST拓扑结构，BOOST拓扑结构的PFC 电路能够起到很好的功率因素矫正和输出预稳压的作用，有利于较少交流输入电网的电流谐波分量，同时输出的预稳压对后的设计起到一个优化的作用。 在我们常用的BOOST PFC电路中常会用到一个浪涌二极管，如图1中的VD15,该二极管跨接在升压电感和升压二极管两端。浪涌的二极管的作用在理论上主要为在交流输入端存在有电压尖峰浪涌时，二极管能够在输入尖峰浪涌到达时导通，利用PFC输出的滤波电容对尖峰浪涌进行吸收，避免尖峰浪涌通过升压电感冲击到开关管，起到保护开关管的作用。但在实际应用中浪涌二极管的作用存在有一定的质疑，下面主要对有浪涌二极管和没有浪涌二极管的BOOST PFC电路进行比较试验。 如图1中的BOOST PFC电路，输入电压范围为154Vac~310Vac，输出为410Vdc，输出功率2KW，PFC输出过压保护点为440Vdc，控制电路采用UC3854B的平均电路控制模式。在电路中的VD15为浪涌二极管，在有浪涌二极管的PFC电路和无浪涌二极管的PFC电路进行比较试验，试验的内容主要考核在高压输入和浪涌输入时的PFC开关管保护能力。
图1 带有防浪涌二极管的PFC电路 在图1中PFC电路的正常工作输入电压范围达到300Vac以上，VD15使用的是RS806，针对在高压输入时RS806导通问题进行相应的试验，PFC输出电压为410Vdc，带额定负载，但输入电压调高到295Vac以上时浪涌二极管开始导通，同时PFC电路的功率因素开始降低，试验结果如下： 图1 CH1：升压电感电流 CH2：VD15电流图2 CH1：升压电感电流 CH2：VD15电流
防浪涌电路调研总结 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），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。 只要浪涌产生的电压幅值不超过光耦器件标称的值（通常为2500V），光耦就不会损坏，即使浪涌电压长时间地存在也不会对被隔离的设备产生损害。值得注意的是，光耦一般只能抑制共模形式的浪涌，不能抑制差模形式的浪涌。光耦
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
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VD1 VD4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。 图4 具有断电检测的SCR R电路 (4)继电器K1与电阻R构成的电路 该电路原理图如图5所示。电源接通时，输入电压经限流电阻R1对滤波电容器C1充电，同时辅助电源VCC经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电，当C2上的充电电压达到继电器的动作电压时，K1动作，旁路限流电阻R1，达到瞬时防冲击电流的作用。通常在电源接通之后，继电器K1动作延时0.3～0.5秒，否则限流电阻R1因通流时间过长会烧坏。 图5 由继电器与电阻构成的电路 然而这种简单的RC延迟电路在考虑到继电器吸合电压时还必须顾及流过线包的电流，一般电阻的阻值较小而电容的容量较大，延迟时间很难准确控制，这主要是电容容量的误差和漏电流造成，需要仔细地挑选和测试。同时继电器的动作阈值取决于电容器C2上的充电电压，继电器的动作电压会抖动及振荡，造成工作不可靠。 (5)采用定时触发器的继电器与限流电阻的电路 该电路如图6所示(仅画出定时电路，主电路同图5)，它是图5的改进型电路。电源接通时，输入电压经整流桥和限流电阻R1对C1充电，同时定时时基电路555的定时电容C2由辅助电源经定时电阻R2开始充电，经0.3秒后，集成电路555的2端电压低于二分之一模块电源电压，其输出端3输出高电平，VT2导通，继电器K1动作，限流电阻R1被旁路，直流供电电压对C1继续充电而达到额定值，逆变器处于正常工作状态。由于该电路在RC延迟定时电路与继电器之间插入了单稳态触发器和电流放大器，确保继电器动作干脆、可靠，有效地起到防止冲击电流的效果，而不会像图5电路那样由于继电器动作的不可靠性而烧坏限流电阻及继电器的自身触点。
浪涌防护器中的常用器件 目前在浪涌防护器中常用的器件主要包括： 1．金属氧化物压敏电阻（MOV） 金属氧化物压敏电阻是非线性的电子元件，允许大电流通过维持接线端（指定端）很低的残余电压。当金属氧化物压敏电阻遇到瞬时超过它的启动电压时，他立即由电阻抗变为低阻抗，让瞬间巨大的浪涌泻放到大地，是危险的高电压远离敏感的电子设备。典型的有氧化锌（ZnO）浪涌吸收器，它是一种以ZnO材料为主，添加多种过渡性金属氧化物经高温烧成处理而成的多晶半导体陶瓷元件。由于电微观结构的隧道效应，使它具有与齐纳二极管相似的非线性电压一电流特性曲线。另外，该元件的承受脉冲能量几乎是齐纳二极管的几十或几百倍。至今，这种元件已广泛地应用于电源设备或其他低频电路防雷击和吸引开关电涌。 2．滤波电容器 滤波电容器能够消除脉冲危害，并可以过滤高频噪音。当幅度为几十伏到几百伏的高脉冲进入电涌时，若没经过处理，这些脉冲会导致电子系统混乱和元件劣变。瞬间浪涌可以经金属氧化物压敏电阻与硅雪崩二极管的反应快并具钳位电压低的特性。为您提供最低的平稳钳位电压。同时由滤波电容器消除高频噪音。 3．混合型器件 混合型器件兼容了金属氧化物压敏电阻的大过流容量特性，提高浪涌电流导通能力，又具有硅雪二极管的反应快并具钳位电压低的特性。为您提供最低的平稳钳位电压。同时由滤波器消除高频噪音。 4．NTC热敏电阻器 抑制浪涌电流用负温度系数热敏电阻能有效地将开机瞬间的浪涌电流抑制在十分之一以内，而不影响仪器的正常工作，并且在正常工作时其阻值很小，从而所耗散的功率也很少。这类元件已广泛用于各类开关电源中。 5．瞬变电压抑制器（TVS） 瞬变电压抑制器（TVS）是一种特殊的硅二极管雪崩器件，故也称为闭变电压抑制二极管，其工作原理与齐纳二极管相似。特性及符号与齐纳二极管相同，但与一般的齐纳二极管不同的是对TVS器件有大面积的PN结，具有承受瞬间大电流的能力，另外它的反向特位为典型的雪崩型，在雪崩时有低动态阻抗及低竿位电压，只要将TVS并接受要保护的电路上，当有瞬态电压发生时，TVS将快速响应（击穿），以耗散大的浪涌电流，电路被塔位于低电压，使电路得以保护。
防浪涌电路保护--TVS 电源开发2008-10-17 12:01:38 阅读332 评论0 字号：大中小订阅 硅瞬变吸收二极管ＴＶＳ 硅瞬变吸收二极管的工作有点象普通的稳压管，是箝位型的干扰吸收器件，其应用是与被保护设备并联使用。硅瞬变电压吸收二极管具有极快的响应速度（亚纳秒级）、相当高的浪涌吸收能力和极多的电压档次。能保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。 ＴＶＳ管有单方向（单个二极管）和双方向（两个背对背连接的二极管）两种，它们的主要参数是击穿电压、漏电流和电容。使用中，ＴＶＳ管的击穿电压要比被保护电路工作电压高１０％左右，以防止因线路工作电压接近ＴＶＳ击穿电压，使ＴＶＳ漏电流影响电路正常工作；也避免因环境温度变化导致的ＴＶＳ管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。ＴＶＳ管有多种封装形式，如，轴向引线产品可用在电源馈线上，双列直插的和表面贴装的适合于在印刷板上作为逻辑电路、Ｉ／Ｏ总线及数据总线的保护。 ３．１ＴＶＳ的特性 ＴＶＳ的电路符号和普通的稳压管相同。其电压－电流特性曲线如图１所示。其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的ＰＮ结雪崩器件。图２是ＴＶＳ的电流－时间和电压－时间曲线。在浪涌电压的作用下，ＴＶＳ两极间的电压由额定反向关断电压ＶＷＭ上升到击穿电压ＶＢＲ，而被击穿。随着击穿电流的出现，流过ＴＶＳ的电流将达到峰值脉冲电流ＩＰＰ，同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压ＶＣ以下。其后，随着脉冲电流按指数衰减，ＴＶＳ两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态，这就是ＴＶＳ抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。当ＴＶＳ两极受到反向高能量冲击时，它能以１０～１２Ｓ级的速度，将其两极间的阻抗由高变低，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电位箝位于预定值，有效地保护电子设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害。ＴＶＳ具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控制、体积小等优点，目前已广泛应用于家用电器、电子仪表、通讯设备、电源、计算机系统等各个领域。 ３．２ＴＶＳ的主要参数 （１）最大反向漏电流ＩＤ和额定反向关断电压ＶＷＭ。ＶＷＭ是ＴＶＳ最大连续工作的直流或脉冲电压，当这个反向电压加于ＴＶＳ的两极间时它处于反向关断状态，流过它的电流应小于或等于其最大反向漏电流ＩＤ； （２）最小击穿电压ＶＢＲ和击穿电流ＩＲ。ＶＢＲ是ＴＶＳ最小的击穿电压。在２５℃时，低于这个电压ＴＶＳ是不会发生雪崩的。当ＴＶＳ流过规定的１ｍＡ电流（ＩＲ）时，加于ＴＶＳ两极的电压为其最小击穿电压ＶＢＲ。按ＴＶＳ的ＶＢＲ与标准值的离散程度，可把ＶＢＲ分为５％和１０％两种。对于５％的ＶＢＲ来说，ＶＷＭ＝０．８５ＶＢＲ；对于１０％的ＶＢＲ来说，ＶＷＭ＝０．８１ＶＢＲ； （３）最大箝位电压ＶＣ和最大峰值脉冲电流ＩＰＰ。当持续时间为２０ｍＳ的脉冲峰值电流ＩＰＰ流过ＴＶＳ时，在其两端出现的最大峰值电压为ＶＣ。ＶＣ、ＩＰＰ反映了ＴＶＳ的浪涌抑制能力。ＶＣ与ＶＢＲ之比称为箝位因子，一般在１．２～１．４之间； （４）电容量Ｃ。电容量Ｃ是由ＴＶＳ雪崩结截面决定的，是在特定的１ＭＨｚ频率下测得的。Ｃ的大小与ＴＶＳ的电流承受能力成正比，Ｃ太大将使信号衰减。因此，Ｃ是数据接口电路选用ＴＶＳ的重要参数；
1 引言 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
你防雷击浪涌电路的设计 本文所设计的是一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路，并将其应用到仪表的开关电源上。整个电路包括防雷电路和开关电源电路，其中防雷电路采用3个压敏电阻和一个陶瓷气体放电管组成复合式对称电路，共模、差摸全保护。与经典的开关电源电路组成防雷仪表的电源电路，采用压敏电阻并联，延长使用寿命，在压敏电阻短路失效后与开关电源电路分离，不会引起失火。 为了实现上述目的所采取的设计方案是：将压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路应用到仪表的电源上。主要分为防雷电路部分和开关电源电路部分，电路简单，采用复合式对称电路，共模、差摸全保护，可以不分L、N端连接。使压敏电阻MOV1位于整流模块前端分别与电源L、N并联，主要来钳位L、N线间电压，压敏电阻MOV2、MOV3与陶瓷气体放电管FD1串联后接地，MOV2与TVS串联主要是泄放L线上感应雷击浪涌电流，MOV3与TVS串联主要是泄放L线上感应雷击浪涌电流，MOV2、MOV3短路失效后，TVS可将其与电源电路分离，不会导致失火现象。MOV1前端线路上串联了一个保险，当此MOV1短路失效时，线绕电阻可起到保险丝的作用，将短路电路断开，MOV压敏电阻属电压钳位型保护器件，其钳位电压点即压敏电阻参数选择相对比较重要(选压敏电压高一点的，通流量大一些的更安全、耐用，故障率低)；根据通流容量要求选择外形尺寸和封装形式，本电路中采用471k－10D的压敏电阻与陶瓷气体放电管串联来延长使用寿命和确保安全。陶瓷气体放电管的通流容量根据要求的通流容量选择，电路采用3RM470M－8－M，通流量为10000A。此防雷抗浪涌电路在实际使用中能取得了较好的效果。
电子元器件的防浪涌应用 电浪涌引起的电过应力（EOS损伤或烧毁是电子元器件在使用过程中最常见的失效模式之一。 电浪涌是一种随机的短时间的高电压和强电流冲击，其平均功率虽然很小，但瞬时功率却非常之大。因此，它对电子元器件的破坏性很大，轻则引起逻辑电路出现误动作或导致器件的局部损伤，重则引发热电效应（如双极晶体管的二次击穿、CMOS电路的闩锁效应），使器件特性产生 不可逆的变化，甚至遭到永久性破坏（如造成铝金属互连线的烧熔飞溅）。随着电子元器件集成密度的提高和几何尺寸的缩小，使得它越来越容易因受到电过应力而损坏。因此，必须采取有效措施予以防范。集成电路开关工作产生的浪涌电流 数字集成电路在输出状态翻转时，其工作电流的变化很大。例如，在如图所示的具有图腾柱输出结构的TTL电路中，当状态翻转时，由于晶体管内储存电荷的释放需要一定的时间，其输出部分的两个晶体管VT>i和VT02会有大约10ns的瞬间同时导通，这相当于电源对地短路。每一个门电路，在此转换瞬间有幅度为30mA左右的浪涌电流输出。 对于大规模集成电路或高密度印制板组件，一块电路或一块组件上会有几十乃至成千上百个 门电路同时翻转，所形成的浪涌电流是十分可观的。在上例中，若有33块TTL电路同时翻转，则 瞬态电流可达1A，而变化时间只有10ns。象这种电流变化，稳压电源是难以稳定调节的。一般稳压电源的频率特性只有10kHz数量级，对于10ns级的剧烈变化是无济于事的。于是，上述效应就会造成电源电流的剧烈波动，不仅给产生浪涌的原电路，而且可能给电路中的其它器件造成危害，还会通过电磁辐射影响邻近的电路或设备。 由于这种浪涌电流具有很高的频率成分，可在集成电路附近接旁路电容（有时称去耦电容） 加以抑制，如图所示。根据经验，一般可以在每5?10块（具体数目与所用电路的类型有关）集 成电路旁接一个?卩F左右的电容；每一块大规模集成电路或每一块运算放大器也最好能旁接一个电容。去耦电容应该是低电感的高频电容，小容量电容一般选用园片陶瓷电容器或多层陶瓷电容器，大电容最好选用钽电解电容器或金属化聚酯电容器，不宜采用铝电解电容器，因为它的电