中心議題：

• 上電浪湧電流
• 上電浪湧電流的抑製
• 上電浪湧電流抑製模塊設計

解決方案：

• 帶有限流電阻的上電浪湧電流抑製模塊
• 無限流電阻的上電浪湧電流抑製模塊

本文分析了電容輸入式濾波整流器上電時對電源的浪湧電流衝擊及危害，介紹了常規解決辦法及存在的問題
，提出一種實用解決方案。

1    上電浪湧電流

目前，考慮到體積，成本等因素
，大多數AC/DC變換器輸入整流濾波采用電容輸入式濾波方式，電路原理如圖1所示。由於電容器上電壓不能躍變，在整流器上電之初
，濾波電容電壓幾乎為零，等效為整流輸出端短路。如在最不利的情況（上電時的電壓瞬時值為電源電壓峰值）上電，則會產生遠高於整流器正常工作電流的輸入浪湧電流
，如圖2所示。當濾波電容為470μF並且電源內阻較小時
，第一個電流峰值將超過100A，為正常工作電流峰值的10倍。

圖1    電容輸入式濾波電路

圖2    上電後輸入浪湧電流

浪湧電流會造成電源電壓波形塌陷，使得供電質量變差
，甚至會影響其他用電設備的工作以及使保護電路動作；由(you)於(yu)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)衝(chong)擊(ji)整(zheng)流(liu)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)熔(rong)斷(duan)器(qi)，使(shi)其(qi)在(zai)若(ruo)幹(gan)次(ci)上(shang)電(dian)過(guo)程(cheng)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)衝(chong)擊(ji)下(xia)而(er)非(fei)過(guo)載(zai)熔(rong)斷(duan)。為(wei)避(bi)免(mian)這(zhe)類(lei)現(xian)象(xiang)發(fa)生(sheng)

，而(er)不(bu)得(de)不(bu)選(xuan)用(yong)更(geng)高(gao)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)的(de)熔(rong)斷(duan)器(qi)，但(dan)將(jiang)出(chu)現(xian)過(guo)載(zai)時(shi)熔(rong)斷(duan)器(qi)不(bu)能(neng)熔(rong)斷(duan)，起(qi)不(bu)到(dao)保(bao)護(hu)整(zheng)流(liu)器(qi)及(ji)用(yong)電(dian)電(dian)路(lu)的(de)作(zuo)用(yong)；過高的上電浪湧電流對整流器和濾波電容器造成不可恢複的損壞。因此
，必須對帶有電容濾波的整流器輸入浪湧電流加以限製。

2    上電浪湧電流的限製

限製上電浪湧電流最有效的方法是
，在整流器與濾波電容器之間，或在整流器的輸入側加一負溫度係數熱敏電阻（NTC），如圖3所示。利用負溫度係數熱敏電阻在常溫狀態下具有較高阻值來限製上電浪湧電流，上電後由於NTC流過電流發熱使其電阻值降低以減小NTC上的損耗。這種方法雖然簡單，但存在的問題是限製上電浪湧電流性能受環境溫度和NTC的初始溫度影響，在環境溫度較高或在上電時間間隔很短時，NTCqibudaoxianzhishangdianlangyongdianliudezuoyong，yinci，zhezhongxianzhishangdianlangyongdianliufangshijinyongyujiagediliandeweijidianyuanhuoqitadichengbendianyuan。erzaicaisedianshijihexianshiqishang，xianzhishangdianlangyongdianliuzecaiyongchuanyixianliudianzu
，dianlurutu4所suo示shi。最zui常chang見jian的de應ying用yong是shi彩cai色se電dian視shi機ji，這zhe種zhong方fang法fa的de優you點dian是shi簡jian單dan
，可ke靠kao性xing高gao，允yun許xu在zai寬kuan環huan境jing溫wen度du範fan圍wei內nei工gong作zuo
，其qi缺que點dian是shi限xian流liu電dian阻zu上shang有you損sun耗hao，降jiang低di了le電dian源yuan效xiao率lv。事shi實shi上shang整zheng流liu器qi上shang電dian處chu於yu穩wen態tai工gong作zuo後hou

，這zhe一yi限xian流liu電dian阻zu的de限xian流liu作zuo用yong已yi完wan成cheng，僅jin起qi到dao消xiao耗hao功gong率lv、發熱的負作用

，因此，在功率較大的開關電源中
，采用上電後經一定延時後用一機械觸點或電子觸點將限流電阻短路，如圖5所suo示shi。這zhe種zhong限xian製zhi上shang電dian浪lang湧yong電dian流liu方fang式shi性xing能neng好hao
，但dan電dian路lu複fu雜za，占zhan用yong體ti積ji較jiao大da。為wei使shi應ying用yong這zhe種zhong抑yi製zhi上shang電dian浪lang湧yong電dian流liu方fang式shi，象xiang僅jin僅jin串chuan限xian流liu電dian阻zu一yi樣yang方fang便bian，本ben文wen推tui出chu開kai關guan電dian源yuan上shang電dian浪lang湧yong電dian流liu抑yi製zhi模mo塊kuai。

圖3    利用NTC抑製上電浪湧電流

圖4    用電阻抑製上電浪湧電流

（a）機械觸點短接    （b）電子觸點短接
圖5    短接電阻的方式[page]

3    上電浪湧抑製模塊

3.1    帶有限流電阻的上電浪湧電流抑製模塊
將功率電子開關（可以是MOSFET或SCR）與控製電路封裝在一個相對很小的模塊（如400W以下為25mm×20mm×11mm）中
，引出3～4個引腳，外接電路如圖6（a）suoshi。zhengliuqishangdianhouzuichuyiduanshijian
，waijiexianliudianzuyizhishangdianlangyongdianliu
，shangdianlangyongdianliujieshuhou，mokuaidaotongjiangxianliudianzuduanlu
，zheyangdeshangdianguochengdeshurudianliuboxingrutu6（b）所suo示shi。很hen顯xian然ran上shang電dian浪lang湧yong電dian流liu峰feng值zhi被bei有you效xiao抑yi製zhi，這zhe種zhong上shang電dian浪lang湧yong電dian流liu抑yi製zhi模mo塊kuai需xu外wai接jie一yi限xian流liu電dian阻zu，用yong起qi來lai很hen不bu方fang便bian，如ru何he將jiang外wai接jie電dian阻zu省sheng掉diao將jiang是shi電dian源yuan設she計ji者zhe所suo希xi望wang的de。

（a）電路圖（b）輸入電流波形
圖6    上電浪湧電流抑製模塊

3.2    無限流電阻的上電浪湧電流抑製模塊
有人提出一種無限流電阻的上電浪湧電流抑製電路如圖7（a）所示
，其上電電流波形如圖7（b）所suo示shi，其qi思si路lu是shi將jiang電dian路lu設she計ji成cheng線xian形xing恒heng流liu電dian路lu。實shi際ji電dian路lu會hui由you於yu兩liang極ji放fang大da的de高gao增zeng益yi而er出chu現xian自zi激ji振zhen蕩dang現xian象xiang，但dan不bu影ying響xiang電dian路lu工gong作zuo。從cong原yuan理li上shang講jiang，這zhe種zhong電dian路lu是shi可ke行xing的de
，但dan在zai使shi用yong時shi則ze有you如ru下xia問wen題ti難nan以yi解jie決jue：如220V輸入的400W開關電源的上電電流至少需要達到4A
，如上電時剛好是電網電壓峰值，則電路將承受4×220×=1248W的功率。不僅遠超出IRF840的125W額定耗散功率，也遠超出IRFP450及IRFP460的150W額定耗散功率，即使是APT的線性MOSFET也隻有450W的額定耗散功率。因此，如采用IRF840或IRFP450的結果是，MOSFET僅能承受有限次數的上電過程便可能被熱擊穿，而且從成本上看
，IRF840的價格可以接受，而IRFP450及IRFP460則難以接受
，APT的線性MOSFET更不可能接受。

（a）電路圖    （b）波形圖
圖7    一種上電浪湧電流抑製電路

欲yu真zhen正zheng實shi現xian無wu限xian流liu電dian阻zu的de上shang電dian浪lang湧yong電dian流liu抑yi製zhi模mo塊kuai，需xu解jie決jue功gong率lv器qi件jian在zai上shang電dian過guo程cheng的de功gong率lv損sun耗hao問wen題ti。作zuo者zhe推tui出chu的de另ling一yi種zhong上shang電dian浪lang湧yong電dian流liu抑yi製zhi模mo塊kuai的de基ji本ben思si想xiang是shi
，使shi功gong率lv器qi件jian工gong作zuo在zai開kai關guan狀zhuang態tai，從cong而er解jie決jue了le功gong率lv器qi件jian上shang電dian過guo程cheng中zhong的de高gao功gong率lv損sun耗hao問wen題ti
，而er且qie電dian路lu簡jian單dan。電dian路lu如ru圖tu8（a）和圖8（b）所示，上電電流波形如圖8（c）所示。

（a）電路圖1    （b）電路圖2    （c）波形圖
圖8    新型上電浪湧電流抑製電流

3.3    測試結果
A模塊在400W開關電源中應用時，外殼溫升不大於40℃，允許間隔20ms的頻繁重複上電，最大峰值電流不大於20A，外形尺寸25mm×20mm×11mm或35mm×25mm×11mm。

B模塊和C模塊用於800W的額定溫升不大於40℃，重複上電時間間隔不限，上電峰值電流為正常工作時峰值電流的3～5倍
，外形尺寸35mm×30mm×11mm或者50mm×30mm×12mm。

模塊的鋁基板麵貼在散熱器上
，模塊溫度不高於散熱器5℃。