开关电压冲击电流控制方法..
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冲击电压发生器原理
冲击电压发生器是一种产生高压瞬态电压的装置,利用充电电路的储能元件(如电容器)储存能量,然后通过开关元件(如开关管)将储存的能量突然释放出来,产生瞬态的高电压。
其工作原理可以分为以下几个步骤:
1. 充电:电压发生器的电容器首先会通过外部电源进行充电。
在充电过程中,电容器两端的电压逐渐上升,直到达到所需的充电电压。
2. 储能:一旦电容器充电到设定电压,充电电源会停止向电容器供电。
此时,电容器储存了一定的电能,其中电压与所需冲击电压相同。
3. 释放:在释放阶段,通过控制开关元件(如开关管)的导通与断开,将电容器内储存的电能突然释放出来。
开关管通常会在极短的时间内(纳秒至微秒级)完成导通和断开的操作。
4. 冲击电压产生:当开关管导通时,电容器会通过导通的通路放电,产生瞬时高电流。
根据电流与时间的变化率,根据欧姆定律(U=IR),高电流通过电阻会产生高电压。
这样就产生了一个瞬态的高电压冲击波。
冲击电压发生器通过控制充电、储能和释放阶段的操作,可以产生不同幅度和脉冲宽度的冲击电压,用于各种测试和实验需求。
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。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020752420.6(22)申请日 2020.05.09(73)专利权人 成都新欣神风电子科技有限公司地址 610000 四川省成都市高新区天勤东街58号(72)发明人 王威 彭亭 王勇 牟玉聪 (74)专利代理机构 四川省成都市天策商标专利事务所 51213代理人 陈艺文(51)Int.Cl.H02H 9/02(2006.01)(54)实用新型名称冲击电流抑制电路(57)摘要本实用新型公开了一种冲击电流抑制电路,包括模拟直流电压源VDC、空气开关SS1和滤波电容C2,还包括MOS管Q1、驱动电路和功率电阻R3,所述驱动电路包括电阻R1、电阻R2和电容C1,所述电阻R1和电阻R2串联设于所述模拟直流电压源VDC的正极和负极之间,所述MOS管Q1的栅极经电阻R1与所述模拟直流电压源VDC的正极连接,MOS管Q1的源极和漏极串联于模拟直流电压源VDC的负极,所述功率电阻R3并联于MOS管Q1的源极和漏极之间,所述电容C1并联于MOS管Q1的源极和栅极之间,所述空气开关SS1设于模拟直流电压源VDC正极的输入端和电阻R1之间,所述滤波电容C2设于模拟直流电压源VDC正极和负极的输出端之间;本实用新型可有效抑制开机瞬间的母线冲击电流。
权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 212033769 U 2020.11.27C N 212033769U1.一种冲击电流抑制电路,包括模拟直流电压源VDC、空气开关SS1和滤波电容C2,其特征在于,还包括MOS管Q1、驱动电路和功率电阻R3,所述驱动电路包括电阻R1、电阻R2和电容C1,所述电阻R1和电阻R2串联设于所述模拟直流电压源VDC的正极和负极之间,所述MOS管Q1的栅极经电阻R1与所述模拟直流电压源VDC的正极连接,MOS管Q1的源极和漏极串联于模拟直流电压源VDC的负极,所述功率电阻R3并联于MOS管Q1的源极和漏极之间,所述电容C1并联于MOS管Q1的源极和栅极之间,所述空气开关SS1设于模拟直流电压源VDC正极的输入端和电阻R1之间,所述滤波电容C2设于模拟直流电压源VDC正极和负极的输出端之间。
开关电源冲击电流
浪涌电流通常使用罗氏线圈来测量,目前全球做的最好的是pearson这一家的,很贵,动辄上万。
自己也可以试着利用欧姆定律做,即使用一个较小的电阻,比如0.1ohm,功率和耐压够大,穿在线路中测量他的电压,就可以知道电流了。
当然要使用无感的,使用电阻率合适的康铜丝可以,采用对绕的方式。
具体可参见西交大陈景亮老师和姚学龄老师的书,具体书名忘记了。
这个要有专门的检测设备才能做的,深圳天盾防雷有这些设备的,看资料找何工。
开关电源规格书中的启动冲击电流是哪一项
通常开关电源是以交流输入的,交流电源经二极管整流后得到脉动的单极性电源,为了滤除脉动纹波得到平滑的直流电源,在整流后大多采用大电容平滑滤波措施。
刚开机时由于平滑电容上的电压为零,因此刚开机时经整流得到的脉动电源将向平滑电容充电,根据电容上二端电压不能突变的原理,开机瞬间平滑电容的等效电路相当于短路,因此开机瞬间的冲击电流陡然增加,大多数开关电源的启动冲击电流基本上就是平滑电容开机瞬间容抗为为零时对平滑电容的冲充电电流击电流。
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。
电力电子技术中如何处理电流冲击问题电力电子技术在现代电力系统中发挥着重要的作用,它通过对电能的转换和控制,实现了高效、稳定、可靠的电能传输与利用。
然而,由于电力电子设备操作中会产生电流冲击问题,这对电力系统的稳定性和设备的寿命都会带来不利的影响。
因此,电力电子技术中如何处理电流冲击问题成为了研究的热点之一。
一、电流冲击问题的原因及影响电流冲击问题主要源于电力电子设备的工作原理以及电力系统的特点。
在电力电子设备中,由于开关管等元件的导通与断开会引起电流的突变,从而产生冲击电流。
这种冲击电流在电力系统中会导致电压波动,增加系统的谐波含量,还可能损坏设备,降低设备的效率和寿命。
二、电流冲击问题的解决方法为了解决电流冲击问题,电力电子技术的研究者们提出了一系列有效的解决方法,下面将分别从设备设计、控制策略以及滤波器设计等方面进行介绍。
1. 设备设计电力电子设备的设计可以通过选择合适的元件和电路拓扑结构来降低电流冲击。
例如,采用快速开关元件可以减小开关过程中的电流冲击,利用基于电流反馈的控制方法可以改善系统响应速度,减小电流冲击。
2. 控制策略电流冲击问题可以通过合理的控制策略来减小。
例如,在电力电子变换器的控制中,可以采用软开关技术,即在关断和开通开关元件时,通过合理的控制方法减小开关过程中的电流冲击。
此外,还可以利用预充电技术来限制电容器电流的突变,在降低冲击电流的同时,提高系统的稳定性。
3. 滤波器设计通过合理设计和配置滤波器可以有效地减小电流冲击。
滤波器可以对电流和电压进行滤波,减小谐波含量,降低电流冲击的风险。
常见的滤波器包括电感、电容和RC滤波器等,通过合理选择滤波器参数和配置方式,可以实现对电流冲击的有效抑制。
三、电流冲击问题的研究进展与应用近年来,电力电子技术在处理电流冲击问题方面取得了显著进展。
随着功率电子元件的不断发展,新型的开关设备和控制方法被提出,有效地降低了电流冲击的发生。
同时,在实际应用中,电流冲击问题的处理也日益得到重视。
AC/DC开关电源的冲击电流限制方法1、串连电阻法对于小功率开关电源,可以用象图1的串连电阻法。
如果电阻选得大,冲击电流就小,但在电阻上的功耗就大,所以必须选择折衷的电阻值,使冲击电流和电阻上的功耗都在允许的范围之内。
串连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。
图1所示为冲击电流限制电阻的通常位置,对于110V、220V双电压输入电路,应该在R1和R2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。
图1. 串连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)2、热敏电阻法在小功率开关电源中,负温度系数热敏电阻(NTC)常用在图1中R1,R2,R3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。
用热敏电阻法也由缺点,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。
另外,当开关电源关掉后,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。
如果开关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电源不允许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开关电源,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。
在图2中,选择R1作为启动电阻,在启动后用可控硅将R1旁路,因在这种冲击电流限制电路中的电阻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。
涌流和冲击电流和短路电流的关系-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在现代电力系统中,电流是不可避免的重要组成部分。
涌流、冲击电流和短路电流是电力系统中常见的三种电流现象。
它们都具有不同的概念和特点,同时也存在一定的相互关系。
涌流电流是指突然接通电路时或在电路中发生故障时所产生的瞬态电流。
涌流电流的特点是电流瞬间达到较高峰值,然后逐渐衰减至稳定状态。
涌流电流的发生主要与电容、电感等电路元件的特性有关。
冲击电流是指突然断开电路时或在电路中以高频率开关开关操作时所产生的瞬态电流。
冲击电流的特点是电流瞬间达到较高峰值,并且其波形包含多个瞬态振荡。
冲击电流的产生主要与开关、变压器等电力设备的操作特性有关。
短路电流是指电路中出现短路故障时所产生的电流。
短路电流的特点是电流迅速增大,达到很高的峰值,并且持续时间较长。
短路电流的产生主要与电路中的短路故障以及电源的输出能力有关。
这三种电流现象在电力系统中均有可能对设备、线路和系统造成不良影响,如过电压、电弧、热损失等。
因此,了解涌流电流、冲击电流和短路电流之间的关系对于电力系统的设计、运行和保护都具有重要意义。
本文将重点讨论涌流电流与冲击电流、涌流电流与短路电流以及冲击电流与短路电流之间的关系,并探讨它们在电力系统中的影响与应对措施。
通过对这些关系的深入研究,我们可以为电力系统的设计与优化提供有价值的参考和指导。
文章结构部分的内容可以如下所示:1.2 文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分,每个部分都会详细探讨涌流电流、冲击电流和短路电流之间的关系。
在引言部分,我们将概述本文的主题以及涌流电流、冲击电流和短路电流的基本概念和特点。
同时,我们会明确本文的目的,即解释这些电流之间的关系,并提供相关的应用示例。
正文部分将分为三个小节,分别介绍涌流电流、冲击电流和短路电流的概念和特点。
在每个小节中,我们将详细解释这些电流的定义、产生原因以及其对电路和设备的影响。
同时,我们还将分析它们之间可能存在的相互关系和相互作用。
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冲击电流可能导致电路中的损坏,降低系统的效率,甚至引发安全隐患。
因此,设计有效的抑制冲击电流的方法至关重要。
下面我将详细介绍几种常用的方法。
1. 电容器的使用。
电容器是最常见的抑制冲击电流的元件之一。
通过将电容器连接到电路中,可以在电压变化时提供额外的电荷/放电路径,从而减缓冲击电流的上升和下降速度。
开关电源的冲击电流控制方法开关电源的输入一般有滤波器来减小电源反馈到输入的纹波,输入滤波器一般有电容和电感组成∏形滤波器,图1. 和图2. 分别为典型的AC/DC电源输入电路和DC/DC电源输入电路。
由于电容器在瞬态时可以看成是短路的,当开关电源上电时,会产生非常大的冲击电流,冲击电流的幅度要比稳态工作电流大很多,如对冲击电流不加以限制,不但会烧坏保险丝,烧毁接插件,还会由于共同输入阻抗而干扰附近的电器设备。
图3.通信系统的最大冲击电流限值(AC/DC电源)图4.通信系统在标称输入电压和最大输出负载时的冲击电流限值(DC/DC电源)欧洲电信标准协会(the European Telecommunications Standards Institute)对用于通信系统的开关电源的冲击电流大小做了规定,图3为通信系统用AC/DC电源供电时的最大冲击电流限值[4],图4为通信系统在DC/DC电源供电,标称输入电压和最大输出负载时的最大冲击电流限值[5]。
图中It为冲击电流的瞬态值,Im为稳态工作电流。
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,输入电容等效串连阻抗等。
这些参数根据不同的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。
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,推荐用的传感器为霍尔传感器。
2. AC/DC开关电源的冲击电流限制方法2.1 串连电阻法对于小功率开关电源,可以用象图5的串连电阻法。
如果电阻选得大,冲击电流就小,但在电阻上的功耗就大,所以必须选择折衷的电阻值,使冲击电流和电阻上的功耗都在允许的范围之内。
图5. 串连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)串连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。
图5所示为冲击电流限制电阻的通常位置,对于110V、220V双电压输入电路,应该在R1和R2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。
2.2 热敏电阻法在小功率开关电源中,负温度系数热敏电阻(NTC)常用在图5中R1,R2,R3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。
用热敏电阻法也由缺点,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。
另外,当开关电源关掉后,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。
如果开关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电源不允许在关掉后马上开启的原因。
2.3 有源冲击电流限制法对于大功率开关电源,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。
图6. 有源冲击电流限制电路(桥式整流时的冲击电流大)在图6中,选择R1作为启动电阻,在启动后用可控硅将R1旁路,因在这种冲击电流限制电路中的电阻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。
在图6中所画为双向可控硅,也可以用晶闸管或继电器将其替代。
图6所示电路在刚启动时,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,这样在电源启动前就可以通过电阻R1将输入电容充满电。
3. DC/DC开关电源的冲击电流限制方法3.1 长短针法图7所示电路为长短针法冲击电流限制电路,在DC/DC电源板插入时,长针接触,输入电容C1通过电阻R1充电,当电源板完全插入时,电阻R1被断针短路。
C1代表DC/DC 电源的所有电容量。
图7. 长短针法冲击电流限制电路这种方法的缺陷是插入的速度不能控制,如插入速度过快,电容C1还没充满电时,短针就已经接触,冲击电流的限制效果就不好。
也可用热敏电阻法来限制冲击电流,但由于DC/DC电源的输入电压较低,输入电流较大,在热敏电阻上的功耗也较大,一般不用此方法。
3.2 有源冲击电流限制法3.2.1 利用MOS管限制冲击电流利用MOS管控制冲击电流可以克服无源限制法的缺陷。
MOS管有导通阻抗Rds_on低和驱动简单的特点,在周围加上少量元器件就可以做成冲击电流限制电路。
MOS管是电压控制器件,其极间电容等效电路如图8所示。
图8. 带外接电容C2的N型MOS管极间电容等效电路MOS管的极间电容栅漏电容Cgd、栅源电容Cgs、漏源电容Cds可以由以下公式确定:公式中MOS管的反馈电容Crss,输入电容Ciss和输出电容Coss的数值在MOS管的手册上可以查到。
电容充放电快慢决定MOS管开通和关断的快慢,为确保MOS管状态间转换是线性的和可预知的,外接电容C2并联在Cgd上,如果外接电容C2比MOS管内部栅漏电容Cgd 大很多,就会减小MOS管内部非线性栅漏电容Cgd在状态间转换时的作用。
外接电容C2被用来作为积分器对MOS管的开关特性进行精确控制。
控制了漏极电压线性度就能精确控制冲击电流。
电路描述:图9所示为基于MOS管的自启动有源冲击电流限制法电路。
MOS管Q1放在DC/DC 电源模块的负电压输入端,在上电瞬间,DC/DC电源模块的第1脚电平和第4脚一样,然后控制电路按一定的速率将它降到负电压,电压下降的速度由时间常数C2*R2决定,这个斜率决定了最大冲击电流。
C2可以按以下公式选定:R2由允许冲击电流决定:其中Vmax为最大输入电压,Cload为C3和DC/DC电源模块内部电容的总和,Iinrush 为允许冲击电流的幅度。
图9. 有源冲击电流限制法电路D1用来限制MOS管Q1的栅源电压。
元器件R1,C1和D2用来保证MOS管Q1在刚上电时保持关断状态。
上电后,MOS管的栅极电压要慢慢上升,当栅源电压Vgs高到一定程度后,二极管D2导通,这样所有的电荷都给电容C1以时间常数R1×C1充电,栅源电压Vgs以相同的速度上升,直到MOS管Q1导通产生冲击电流。
以下是计算C1和R1的公式:其中Vth为MOS管Q1的最小门槛电压,VD2为二极管D2的正向导通压降,Vplt为产生Iinrush冲击电流时的栅源电压。
Vplt可以在MOS管供应商所提供的产品资料里找到。
MOS管选择以下参数对于有源冲击电流限制电路的MOS管选择非常重要:l 漏极击穿电压Vds必须选择Vds比最大输入电压Vmax和最大输入瞬态电压还要高的MOS管,对于通讯系统中用的MOS管,一般选择Vds≥100V。
l 栅源电压Vgs稳压管D1是用来保护MOS管Q1的栅极以防止其过压击穿,显然MOS管Q1的栅源电压Vgs必须高于稳压管D1的最大反向击穿电压。
一般MOS管的栅源电压Vgs为20V,推荐12V的稳压二极管。
l 导通电阻Rds_on.MOS管必须能够耗散导通电阻Rds_on所引起的热量,热耗计算公式为:其中Idc为DC/DC电源的最大输入电流,Idc由以下公式确定:其中Pout为DC/DC电源的最大输出功率,Vmin为最小输入电压,η为DC/DC电源在输入电压为Vmin输出功率为Pout时的效率。
η可以在DC/DC电源供应商所提供的数据手册里查到。
MOS管的Rds_on必须很小,它所引起的压降和输入电压相比才可以忽略。
图10. 有源冲击电流限制电路在75V输入,DC/DC输出空载时的波形设计举例已知:Vmax=72VIinrush=3A选择MOS管Q1为IRF540S选择二极管D2为BAS21按公式(4)计算:C2>>1700pF。
选择C2=0.01μF;按公式(5)计算:R2=252.5kW。
选择R2=240kW,选择R3=270W<<R2;按公式(7)计算:C1=0.75μF。
选择C1=1μF;按公式(8)计算:R1=499.5W。
选择R1=1kW图10所示为图9电路的实测波形,其中DC/DC电源输出为空载。
3.2.2 利用专用集成电路控制冲击电流和实现热插拔功能对于复杂的系统,可能需要复杂的控制电路来实现以下功能:n DC/DC电源开关机控制n 当输入电压低于DC/DC电源最低工作电压时,关断冲击电流控制电路,当输入电压恢复正常时,重新启动。
现在有些公司的热插拔芯片可以提供这些功能,如Linear Technology公司的TL1640芯片就提供了简单而有效的冲击电流控制方法。
这种芯片可以工作在很宽的输入电压范围,可提供输入过、欠压保护,还可以对DC/DC电源提供开关机信号。
图11.基于LT1640L的冲击电流控制电路图11所示电路为基于LT1640L的冲击电流控制电路,该电路可以可靠的控制冲击电流、管理热插拔而不引起瞬态过压或欠压。
在上电或插入瞬间,MOS管Q1保持在关断状态,将未充电电容C3、DC/DC电源滤波器电容和输入电源隔开,随后MOS管Q1慢慢开通,电容在控制状态下慢慢充电,只有在电容充满电后,PWRGD才给出开关信号让DC/DC电源开始工作。
电路描述:电阻R3和MOS管Q1的栅极和源极间接外接电容C2作为反馈可以精确控制冲击电流的大小,外接栅极和源极间电容C2的容量可以由以下公式计算得到:式中:Vth为MOS管Q1的最小门槛电压,Cload为C3和DC/DC电源模块内部电容的总和。
电容C2的容量决定在MOS管Q1导通过程中冲击电流Iinrush的大小,最好将冲击电流Iinrush设定得和DC/DC的最大稳态工作电流一样。
改变所要求的冲击电流Iinrush的大小、MOS管型号,甚至MOS管生产厂家,就需要改变外接电容C1、C2的容量。
电阻R18的作用是减小MOS管Q1的关断时间,R3一般在10KW 到15KW之间。
电阻R7、R8决定电路的欠压保护点,电阻R9、R10决定电路的过压保护点,由于UV、OV 的比较电平都是1.24V,图11所示的过、欠压保护点分别为74V和30V。
C5、C6消除OV、UV端的干扰,C5和C6越接近芯片的各自管脚越好。