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开关电源产生浪涌电流的原因？
很多开关电源(特别是大功率开关电源)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。
1）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。
&& 软启动电路电气工作原理：如果采用“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
2）开关电源浪涌电流产生的原因：开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于电容器上的初始
电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流损坏;轻者也会使空气开关
合不上闸。上述现象均会造成开关电源无法正常工作，为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路，以保证二手机
器人电源正常而可靠运行。
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软启动电路
软启动电路
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　　由于电路中的存在，突然加上电压会产生很大的暂态电流，因此一般在接通时先串联一定的，延时后再短路这个，这个过程就限制了暂态电流，而这样的电路则称为电路。
软启动电路优点
　　1. 启动电流小，不论是大负载还是容性负载都只产生很小的启动电流。
　　2. 提高了元器件的使用寿命，更好的确保了产品品质的稳定性。
　　3. 对输入电压无要求，在输入电压较高时此电路也能正常工作。
　　4. 引入直流偏置电压，优化的静态特性。
　　5. 电路简单，容易实现。
常用软起动电路
　　1采用功率电路
　　防冲击电流电路如图所示。它利用的Rt的负温度系数特性，在接通瞬间，的阻值较大，达到限制冲击电流的作用;当流过较大电流时，发热而使其阻值变小，电路处于正常工作状态。采用防止冲击电流一般适用于小功率，由于的热惯性，重新恢复高阻需要时间，故对于断电后又需要很快接通的情况，有时起不到限流作用。
　　2采用SCR-R电路
　　该电路如图所示。在瞬时接通时，输入电压经VD1-VD4和限流R对C充电。当C充电到约80%的额定电压时，正常工作，经主辅助绕组产生的触发信号，使导通并短路限流R，处于正常运行状态。
　　这种限流电路存在如下问题：当瞬时断电后，由于C上的电压不能突变，其上仍有断电前的充电电压，可能还处于工作状态，保持继续导通，此时若马上重新接通输入，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，关闭功率管VT2的驱动信号，使停止工作，同时切断SCR的门极触发信号，确保重新接通时防止冲击电流。
　　4K1与R构成的电路
　　该电路原理图如图所示。接通时，输入电压经限流R1对C1充电，同时辅助是Vcc经R2对并接于K1线包的C2充电，当C2上的充电电压达到的动作电压时，K1动作，旁路限流R1，达到瞬时防冲击电流的作用。通常在接通之后，K1动作延时0.3～0.5秒，否则限流R1因通流时间长会烧坏。
　　然而这种简单的RC延迟电路在考虑到吸合电压时还必须顾及流过线包的电流，一般的阻值较小而的容量较大，延迟时间很难准确控制，这主要是容量的误差和漏电流造成，需要仔细地挑选和测试。同时的动作阈值取决于C2上的充电电压，的动作电压会抖动及振荡，造成工作不可靠。
　　5采用定时触发器的与限流的电路
　　该电路如图所示(仅画出定时电路，主电路同图5)，它是图5的改进型电路。按通时，输入电压经和限流R1对C1充电，同时定时时基电路555的定时C2由辅助经定时R2开始充电，经0.3秒后，555的2端电压低于二分之一电压，其输出端3输出高电平，VT2导通，K1动作，限流R1被旁路，直流供电电压对C1继续充电而达到额定值，处于正常工作状态。由于该电路在RC延迟定时电路与之间插入了单稳态触发器和电流，确保动作干脆、可靠，有效地防止冲击电流的效果，而不会像图2-62电路那样由于动作的不可靠性而烧坏限流及的自身触点。
　　6过零触发的与构成的电路
　　该电路如图所示。输出稳定的5V电压，为软起动电路提供电压。VT1、反相器IC2构成过零触发电路，IC1 555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，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。
软启动电路电气工作原理
　　采用这种的“电路”来消除启动时的浪涌电流，可以很好地避免上述传统浪涌电流限制方法的缺点。通过“”来控制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，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的路论述“”技术。所用的是一个含有LT1172HVCT的，从负到正补偿提升式(buck－boost)，其实任何一个从－48 V～+5 V的都能工作。其中，电路和电路是相互独立的，电气原理如图所示。
　　在VC等于3 V的时候Q1导通，也就是说在的输出达到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()的缓慢导通是至关重要的。若转换太快，有可能产生一个大的浪涌电流，失去电路的效用。开关电源中实用软启动电路图b-位移传感器-电子产品世界
-&-&-&开关电源中实用软启动电路图b
开关电源中实用软启动电路图b
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开关电源常用保护电路-过热、过流、过压以及软启动保护电路
发布时间： 10:30:17
来源：互联网
随着科学技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用,并相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了直流开关电源。同时随着许多高新技术,包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术等技术的发展,开关电源技术在不断地创新,这为直流开关电源提供了广泛的发展空间。但是由于开关电源中控制电路比较复杂,晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差,在使用过程中给用户带来很大不便。为了保护开关电源自身和负载的安全,根据了直流开关电源的原理和特点,设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路。
2、开关电源的原理及特点
2、1工作原理
直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。功率转换部分是开关电源的核心,它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能。它主要由开关三极管和高频变压器组成。
图1画出了直流开关电源的原理图及等效原理框图,它是由全波整流器,开关管V,激励信号,续流二极管Vp,储能电感和滤波电容C组成。实际上,直流开关电源的核心部分是一个直流变压器。
为了适应用户的需求,国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是通过改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn-Zn)材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能,同时SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄。因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。
直流开关电源的缺点是存在较为严重的开关干扰,适应恶劣环境和突发故障的能力较弱。由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距,因此直流开关电源的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高,
3、直流开关电源的保护
基于直流开关电源的特点和实际的电气状况,为使直流开关电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,本文根据不同的情况设计了多种保护电路。
3、1过电流保护电路
在直流开关电源电路中,为了保护调整管在电路短路、电流增大时不被烧毁。其基本方法是,当输出电流超过某一值时,调整管处于反向偏置状态,从而截止,自动切断电路电流。如图2所示,过电流保护电路由三极管BG2和分压电阻R4、R5组成。电路正常工作时,通过R4与R5的分压作用,使得BG2的基极电位比发射极电位低,发射结承受反向电压。于是BG2处于截止状态(相当于开路),对稳压电路没有影响。当电路短路时,输出电压为零,BG2的发射极相当于接地,则BG2处于饱和导通状态(相当于短路),从而使调整管BG1基极和发射极近于短路,而处于截止状态,切断电路电流,从而达到保护目的。
3、2过电压保护电路
直流开关电源中开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护。如果开关稳压器所使用的未稳压直流电源(诸如蓄电池和整流器)的电压如果过高,将导致开关稳压器不能正常工作,甚至损坏内部器件,因此开关电源中有必要使用输入过电压保护电路。图3为用晶体管和继电器所组成的保护电路,在该电路中,当输入直流电源的电压高于稳压二极管的击穿电压值时,稳压管击穿,有电流流过电阻R,使晶体管T导通,继电器动作,常闭接点断开,切断输入。输入电源的极性保护电路可以跟输入过电压保护结合在一起,构成极性保护鉴别与过电压保护电路。
3、3软启动保护电路
开关稳压电源的电路比较复杂,开关稳压器的输入端一般接有小电感、大电容的输入滤波器。在开机瞬间,滤波电容器会流过很大的浪涌电流,这个浪涌电流可以为正常输入电流的数倍。这样大的浪涌电流会使普通电源开关的触点或继电器的触点熔化,并使输入保险丝熔断。另外,浪涌电流也会损害电容器,使之寿命缩短,过早损坏。为此,开机时应该接入一个限流电阻,通过这个限流电阻来对电容器充电。为了不使该限流电阻消耗过多的功率,以致影响开关稳压器的正常工作,而在开机暂态过程结束后,用一个继电器自动短接它,使直流电源直接对开关稳压器供电,这种电路称之谓直流开关电源的&软启动&电路。
如图4(a)所示
在电源接通瞬间,输入电压经整流桥(D1~D4)和限流电阻R1对电容器C充电,限制浪涌电流。当电容器C充电到约80%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R1,开关电源处于正常运行状态。为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡,延迟电路可采用图4(b)所示电路替代RC延迟电路。
3、4过热保护电路
直流开关电源中开关稳压器的高集成化和轻量小体积,使其单位体积内的功率密度大大提高,因此如果电源装置内部的元器件对其工作环境温度的要求没有相应提高,必然会使电路性能变坏,元器件过早失效。因此在大功率直流开关电源中应该设过热保护电路。
本文采用温度继电器来检测电源装置内部的温度,当电源装置内部产生过热时,温度继电器就动作,使整机告警电路处于告警状态,实现对电源的过热保护。如图5(a)所示,在保护电路中将P型控制栅热晶闸管放置在功率开关三极管附近,根据TT102的特性(由Rr值确定该器件的导通温度,Rr越大,导通温度越低),当功率管的管壳温度或者装置内部的温度超过允许值时,热晶闸管就导通,使发光二极管发亮告警。倘若配合光电耦合器,就可使整机告警电路动作,保护开关电源。该电路还可以设计成如图5(b)所示,用作功率晶体管的过热保护,晶体开关管的基极电流被N型控制栅热晶闸管TT201旁路,开关管截止,切断集电极电流,防止过热。
文中主要讨论了直流开关电源内部器件的各种保护方式,并介绍了一些具体电路。对一个给定的直流开关电源来说,保护电路是否完善并按预定设置工作,对电源装置的安全性和可靠性至关重要。因为开关电源的保护方案和电路结构具有多样性,所以对具体电源装置而言,应选择合理的保护方案和电路结构。在实际应用中,通常选用几种保护方式加以组合的方式构成完善的保护系统,确保直流开关电源的正常工作。
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