中心議題：

• AC/DC開關電源的衝擊電流限製方法
• DC/DC開關電源的衝擊電流限製方法

• 串連電阻法、熱敏電阻法和有源衝擊電流限製法
• 長短針法和有源衝擊電流限製法

1. 引言

開關電源的輸入一般有濾波器來減小電源反饋到輸入的紋波，輸入濾波器一般有電容和電感組成∏形濾波器

，圖1. 和圖2. 分別為典型的AC/DC電源輸入電路和DC/DC電源輸入電路



youyudianrongqizaishuntaishikeyikanchengshiduanlude

，dangkaiguandianyuanshangdianshi
，huichanshengfeichangdadechongjidianliu
，chongjidianliudefuduyaobiwentaigongzuodianliudahenduo
，ruduichongjidianliubujiayixianzhi

，budanhuishaohuaibaoxiansi，shaohuijiechajian，haihuiyouyugongtongshuruzukangerganraofujindedianqishebei。

歐洲電信標準協會(the European Telecommunications Standards Institute)對用於通信係統的開關電源的衝擊電流大小做了規定
，圖3為通信係統用AC/DC電源供電時的最大衝擊電流限值[4]，圖4為通信係統在DC/DC電源供電，標稱輸入電壓和最大輸出負載時的最大衝擊電流限值[5]。圖中It為衝擊電流的瞬態值
，Im為穩態工作電流。



圖3.　通信係統的最大衝擊電流限值（AC/DC電源）



圖4.　通信係統在標稱輸入電壓和最大輸出負載時的衝擊電流限值（DC/DC電源）

chongjidianliudedaxiaoyouhenduoyinsujueding，rushurudianyadaxiao

，shurudianxianzukang，dianyuanneibushurudianganjidengxiaozukang，shurudianrongdengxiaochuanlianzukangdeng。zhexiecanshugenjubutongdedianyuanxitonghebujubutongerbutong，hennanjinxinggusuan
，zuijingquedefangfashizaishijiyingyongzhongceliangchongjidianliudedaxiao。zaiceliangchongjidianliushi，bunengyinyinruchuanganqiergaibianchongjidianliudedaxiao

，tuijianyongdechuanganqiweihuoerchuanganqi。

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2. AC/DC開關電源的衝擊電流限製方法

2.1 串連電阻法

對於小功率開關電源，可以用象圖5dechuanliandianzufa。ruguodianzuxuandeda


，chongjidianliujiuxiao，danzaidianzushangdegonghaojiuda，suoyibixuxuanzezhezhongdedianzuzhi，shichongjidianliuhedianzushangdegonghaodouzaiyunxudefanweizhinei。

串(chuan)連(lian)在(zai)電(dian)路(lu)上(shang)的(de)電(dian)阻(zu)必(bi)須(xu)能(neng)承(cheng)受(shou)在(zai)開(kai)機(ji)時(shi)的(de)高(gao)電(dian)壓(ya)和(he)大(da)電(dian)流(liu)，大(da)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)的(de)電(dian)阻(zu)在(zai)這(zhe)種(zhong)應(ying)用(yong)中(zhong)比(bi)較(jiao)適(shi)合(he)
，常(chang)用(yong)的(de)為(wei)線(xian)繞(rao)電(dian)阻(zu)，但(dan)在(zai)高(gao)濕(shi)度(du)的(de)環(huan)境(jing)下(xia)，則(ze)不(bu)要(yao)用(yong)線(xian)繞(rao)電(dian)阻(zu)。因(yin)線(xian)繞(rao)電(dian)阻(zu)在(zai)高(gao)濕(shi)度(du)環(huan)境(jing)下(xia)，瞬(shun)態(tai)熱(re)應(ying)力(li)和(he)繞(rao)線(xian)的(de)膨(peng)脹(zhang)會(hui)降(jiang)低(di)保(bao)護(hu)層(ceng)的(de)作(zuo)用(yong)，會(hui)因(yin)濕(shi)氣(qi)入(ru)侵(qin)而(er)引(yin)起(qi)電(dian)阻(zu)損(sun)壞(huai)。

圖5所示為衝擊電流限製電阻的通常位置
，對於110V、220V雙電壓輸入電路，應該在R1和R2位置放兩個電阻，這樣在110V輸入連接線連接時和220V輸入連接線斷開時的衝擊電流一樣大。對於單輸入電壓電路，應該在R3位置放電阻。



圖5. 串連電阻法衝擊電流控製電路（適用於橋式整流和倍壓電路，其衝擊電流相同）

2.2 熱敏電阻法

在小功率開關電源中，負溫度係數熱敏電阻（NTC）常用在圖5中R1，R2，R3位置。在開關電源第一次啟動時
，NTC的電阻值很大，可限製衝擊電流
，隨著NTC的自身發熱，其電阻值變小
，使其在工作狀態時的功耗減小。

用(yong)熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)法(fa)也(ye)由(you)缺(que)點(dian)，當(dang)第(di)一(yi)次(ci)啟(qi)動(dong)後(hou)，熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)要(yao)過(guo)一(yi)會(hui)兒(er)才(cai)到(dao)達(da)其(qi)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)電(dian)阻(zu)值(zhi)
，如(ru)果(guo)這(zhe)時(shi)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)在(zai)電(dian)源(yuan)可(ke)以(yi)工(gong)作(zuo)的(de)最(zui)小(xiao)值(zhi)附(fu)近(jin)
，剛(gang)啟(qi)動(dong)時(shi)由(you)於(yu)熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)阻(zu)值(zhi)還(hai)較(jiao)大(da)

，它(ta)的(de)壓(ya)降(jiang)較(jiao)大(da)，電(dian)源(yuan)就(jiu)可(ke)能(neng)工(gong)作(zuo)在(zai)打(da)嗝(ge)狀(zhuang)態(tai)。另(ling)外(wai)
，當(dang)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)關(guan)掉(diao)後(hou)
，熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)需(xu)要(yao)一(yi)段(duan)冷(leng)卻(que)時(shi)間(jian)來(lai)將(jiang)阻(zu)值(zhi)升(sheng)高(gao)到(dao)常(chang)溫(wen)態(tai)以(yi)備(bei)下(xia)一(yi)次(ci)啟(qi)動(dong)
，冷(leng)卻(que)時(shi)間(jian)根(gen)據(ju)器(qi)件(jian)、安裝方式、環境溫度的不同而不同，一般為1fenzhong。ruguokaiguandianyuanguandiaohoumashangkaiqi，remindianzuhaimeiyoubianleng，zheshiduichongjidianliushiquxianzhizuoyong，zhejiushizaishiyongzhezhongfangfakongzhichongjidianliudedianyuanbuyunxuzaiguandiaohoumashangkaiqideyuanyin。

2.3 有源衝擊電流限製法

對於大功率開關電源


，衝擊電流限製器件在正常工作時應該短路，這樣可以減小衝擊電流限製器件的功耗。

在圖6中，選擇R1作為啟動電阻，在啟動後用可控矽將R1旁路，因在這種衝擊電流限製電路中的電阻R1可以選得很大
，通常不需要改變110V輸入倍壓和220V輸入時的電阻值。在圖6中所畫為雙向可控矽，也可以用晶閘管或繼電器將其替代。



圖6. 有源衝擊電流限製電路 （橋式整流時的衝擊電流大）

圖6所示電路在剛啟動時，衝擊電流被電阻R1限製，當輸入電容充滿電後
，有源旁路電路開始工作將電阻R1旁路
，這樣在穩態工作時的損耗會變得很小。

在(zai)這(zhe)種(zhong)可(ke)控(kong)矽(gui)啟(qi)動(dong)電(dian)路(lu)中(zhong)，很(hen)容(rong)易(yi)通(tong)過(guo)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)主(zhu)變(bian)壓(ya)器(qi)上(shang)的(de)一(yi)個(ge)線(xian)圈(quan)來(lai)給(gei)可(ke)控(kong)矽(gui)供(gong)電(dian)。由(you)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)緩(huan)啟(qi)動(dong)來(lai)提(ti)供(gong)可(ke)控(kong)矽(gui)的(de)延(yan)遲(chi)啟(qi)動(dong)，這(zhe)樣(yang)在(zai)電(dian)源(yuan)啟(qi)動(dong)前(qian)就(jiu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)電(dian)阻(zu)R1將輸入電容充滿電。

3. DC/DC開關電源的衝擊電流限製方法

3.1 長短針法

圖7所示電路為長短針法衝擊電流限製電路，在DC/DC電源板插入時，長針接觸，輸入電容C1通過電阻R1充電，當電源板完全插入時
，電阻R1被斷針短路。C1代表DC/DC電源的所有電容量。



圖7. 長短針法衝擊電流限製電路

這種方法的缺陷是插入的速度不能控製
，如插入速度過快，電容C1還沒充滿電時
，短針就已經接觸
，衝擊電流的限製效果就不好。

也可用熱敏電阻法來限製衝擊電流，但由於DC/DC電源的輸入電壓較低，輸入電流較大，在熱敏電阻上的功耗也較大
，一般不用此方法。

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3.2 有源衝擊電流限製法

3.2.1 利用MOS管限製衝擊電流

利用MOS管控製衝擊電流可以克服無源限製法的缺陷。MOS管有導通阻抗Rds_on低和驅動簡單的特點

，在周圍加上少量元器件就可以做成衝擊電流限製電路。

MOS管是電壓控製器件，其極間電容等效電路如圖8所示。

圖8. 帶外接電容C2的N型MOS管極間電容等效電路

MOS管的極間電容柵漏電容Cgd、柵源電容Cgs
、漏源電容Cds可以由以下公式確定：

公式中MOS管的反饋電容Crss,輸入電容Ciss和輸出電容Coss的數值在MOS管的手冊上可以查到。

電容充放電快慢決定MOS管開通和關斷的快慢，為確保MOS管狀態間轉換是線性的和可預知的，外接電容C2並聯在Cgd上
，如果外接電容C2比MOS管內部柵漏電容Cgd大很多

，就會減小MOS管內部非線性柵漏電容Cgd在狀態間轉換時的作用。

外接電容C2被用來作為積分器對MOS管的開關特性進行精確控製。控製了漏極電壓線性度就能精確控製衝擊電流。

電路描述：

圖9所示為基於MOS管的自啟動有源衝擊電流限製法電路。MOS管 Q1放在DC/DC電源模塊的負電壓輸入端，在上電瞬間
，DC/DC電源模塊的第1腳電平和第4腳一樣，然後控製電路按一定的速率將它降到負電壓
，電壓下降的速度由時間常數C2*R2決定，這個斜率決定了最大衝擊電流。

圖9. 有源衝擊電流限製法電路

D1用來限製MOS管 Q1的柵源電壓。元器件R1，C1和D2用來保證MOS管Q1在剛上電時保持關斷狀態。

上電後，MOS管的柵極電壓要慢慢上升
，當柵源電壓Vgs高到一定程度後，二極管D2導通
，這樣所有的電荷都給電容C1以時間常數R1×C1充電，柵源電壓Vgs以相同的速度上升，直到MOS管Q1導通產生衝擊電流。

其中Vth為MOS管Q1的最小門檻電壓，VD2為二極管D2的正向導通壓降
，Vplt為產生Iinrush衝擊電流時的柵源電壓。Vplt可以在MOS管供應商所提供的產品資料裏找到。

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MOS管選擇

以下參數對於有源衝擊電流限製電路的MOS管選擇非常重要：

漏極擊穿電壓 Vds
必須選擇Vds比最大輸入電壓Vmax和最大輸入瞬態電壓還要高的MOS管，對於通訊係統中用的MOS管，一般選擇Vds≥100V。

柵源電壓Vgs
穩壓管D1是用來保護MOS管Q1的柵極以防止其過壓擊穿，顯然MOS管Q1的柵源電壓Vgs必須高於穩壓管D1的最大反向擊穿電壓。一般MOS管的柵源電壓Vgs為20V，推薦12V的穩壓二極管。

其中Pout為DC/DC電源的最大輸出功率
，Vmin為最小輸入電壓，η為DC/DC電源在輸入電壓為Vmin輸出功率為Pout時的效率。η可以在DC/DC電源供應商所提供的數據手冊裏查到。MOS管的Rds_on必須很小，它所引起的壓降和輸入電壓相比才可以忽略。

圖10. 有源衝擊電流限製電路在75V輸入