开关电源开机浪涌电流的解析与应对方案

刘超

摘 要：21世纪的电源技术已经飞速发展，表现出高功率、高效率的特征，在进行电源产品设计的时候，工作人员将要面对研究的重要难题是如何控制涌浪电流，保证在开关时能够将电压进行适当切换，保证产品能够适应各种电压环境。本文将会对浪涌电流进行深入的分析，对出现的问题提出应对方案，保证产品的使用寿命以及使用范围的扩张。

关键词：开关电源；开机涌浪电流；应对方案

中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0063-02

引 言

开关电源是一种比较小巧的物体，所实现的效率比较高而且重量轻，在很多场所已经普遍使用。但是在设计时经常会出现问题，关于开机浪涌电流的控制，设计者将会处于困扰当中。所以设计者应该不断提升技术将这一问题解决，保证产品市场的扩大以及提升使用安全率。在进行研究过程中，应该注意实际情况，具体问题具体分析，实现有效抑制。

1 浪涌电流产生原因

开关电源的重要关键部分是DC/DC变换电路的使用，此变换电路是要在接口处加上电容器C11。电容器在没有接入电源时电压显示为零，当接入电源时将会使电容器进入充电状态，这时候就要注意开机浪涌电流的现象的产生。在充电的开始时期，电流是最大的，这就会造成开机浪涌电流，此时电容器的大小受电阻以及电压的影响，电阻越小朗通电流将会越大，电压越高，浪涌电流就会更高[1]。

如果输入回路中并没有浪涌电流，则证明是等值的电容器ERS接入。生活中常使用的电压值为220V，这对于开关电流将会达到300V，所以开关电源在开机时的浪涌电流是非常大的，极容易损害电器。

2 浪涌电流的危害

如果不对开机浪涌电流进行抑制，在开机时将会产生近千安培的浪涌电流，这会对线路以及电网产生很大的危害。

2.1 输入回路保护单元失误

涌浪电流在冲击强的时候会造成空气开关不能闭闸，严重情况下将会造成开关在触点时的连接，影响空气开关的作用。所以在涌浪电流的影响下将会造成输入回路电路中的保险丝断裂[2]。

2.2 对电子元器件的冲击

输入回路上所有电子元器件都会被涌浪电流所影响，从巨大的冲击以及过渡时间来看将会产生电流应力，造成器件的损坏以及可靠程度缩小。

2.3 扰乱电网

如果涌浪电流在开机时的冲击力很强，将会造成对电网的影响，严重情况下将会导致区域之间的断电情况。而且还会产生低次电流污染，这将会严重影响到人们的日常生活状态以及生活方式，给工作生活带来极大的不便。

3 应对方法

根据问题找出问题产生的原因，并且采取相应的措施去弥补，减少事故的发生率，保障人员与物品的安全，以及对涌浪电流进行抑制是一项重大而又急需解决的事情。

3.1 增加输入回路的阻抗能力

经过试验得出最简单有效的办法就是增加电阻值，在输入回路上增加电容器，缓解电流冲击压力，根据实际情况选择相应的电容器，将涌浪电流控制在一定范围之内，保证开关产品的安全可靠。

3.2 小功率小电流

如果发现在使用过程中呈现的小功率，则应该输入电流小的开关，这是简单方便的方法，也可以将普通的电阻器更换成热敏电阻器。在开关机时热敏电阻器会呈现冷态，不活跃，阻力值很大，可以将浪涌电流控制在一定范围中[3]。同时热敏电阻器在运行过程中将会产生大量的热量，降低阻力值，对输入电路的保护起到一定作用。

3.3 直接接入电阻器

这种方法虽然能够直接对浪涌电流进行控制，但是对于大功率的情况仍然不起作用，反而会造成大量的能源浪费。这种方法会产生不利影响，一种是将会使电源开关的效率降低，另一种将会使有效电压降低，造成用电不方便。针对这种情况其实可以利用延时开关，电源开机时，延时开关仍然处于关闭状态，输入电路先经过电容器，电容器的充电值将会影响电阻器，电容器显示充电完成时延时开关才会开启，电阻器出现短路，从而防治直接进行限流或者热敏电阻器中出现的问题。

4 浪涌抑制模块

浪涌抑制模块主要是由两部分组成，一种是脉冲发生器电路，另一种是切换电路。脉冲发生器在一定的电流中产生一定的频率和脉冲，影响开关，切换电路是在电容器完成充电之后将脉冲发生器从旁指引，防止出现损失能量。

4.1 脉冲发生器

此模块将会影响到系统的稳定，所以必须认真研究，此模块在进行设计过程中必须要有高要求才会发挥作用。首先应该在进行运转时能够顺利通过阻容网络，能够调节整个浪涌电流的大小，在启动时保持迅速的状态，控制浪涌电流必须要比其他模块更快，在开关机的瞬间就应该作用，在低压状态下运转效果会更好。必须要保证电压是250V或者是350.5V左右，同时脉冲发生器在具备足够的驱动能力时将会产生斜率，可以使MOSFET快速进入电阻区域将截止区和饱和区进行切换，减少能源消耗。在进行选择时可以根据各自的优缺点以及实际情况进行筛选，例如KA384X的脉冲灵活性比较强，但是必须要在供电稳定的情况下才能够进行，否则将会出现故障。

4.2 切换电路

继电器在浪涌切换电路中是最常使用的，在一定情况下根据提供的信息将高电平转换到浪涌抑制器旁侧线路上，而实现切换电路的则是继电器中的驱动电路。根据实际情况得出单片机不能够实现继电器的驱动，所以必须使用三极管的放大电路。三极管如果出现截止情况，会使继电器中的电流突然中断影响运作，会使电压超出安全电压造成三极管的损坏。所以在进行运转过程中，可以并联二极管，一旦三极管出现截止状态，将会和继电器形成回路，保证三极管的安全。

5 注意事项

5.1 延时开关的选择

延时开关的种类有很多种，对于主开关可以选择机械性开关，也可以选择电子开关，电子开关中可以利用晶闸管或者是MOSFET。晶闸管的性价比比较高，可冲击性能强大，所以很多设计者在选择延时开关的时候会将注意力投向晶闸管，但是晶闸管会存在一个问题，就是电压梯度，此参数较大时将会造成自触通电的情况[4]。所以使用晶闸管进行控制浪涌电流时并不能保证起到良好的效果，想要解决此问题，可以在晶闸管的管道阴阳中间加入缓冲电路用器或者是在主回路上串联电感器，电感器选择时应该选择接电量比较大的，可以将两种电气分开使用，也可以结合使用，目的是为了降低电压梯度值。

5.2 限流电阻器的选择

限流电阻器在选择过程中不能随意选择，应该注意几点事项，防止出现意外。①应该注意电阻器的I2T耐量，当发现I2T并不能够满足现有的要求时会出现严重的后果，电阻器在进行充电时将会产生高的能量，造成电阻器的损害或者是影响电器的使用。②测量浪涌电流的值，确定大小并最终决定限制值的大小。通常情况下开机后浪涌电流的值不能超过正常电流值，所以在选择限制值的时候选择小于正常电流的1.5倍左右就可以起到良好效果。

6 结束语

开机浪涌电流的产生原理很简单，但是在面对如何解决此问题就会显得比较困难，将浪涌电流控制在一定范围内保证电器的正常使用就需要设计者进行全方面的思考，将影响因素全部融入进去，再结合实际情况提出解决措施。面对快速发展的社会，解决此项问题已经成为了重要任务，这在未来时期中还会被不断改进，以保证电源技术的发展。

参考文献

[1]朱圣杰.中小功率开关电源的浪涌电流抑制及辅助电源研究[D].苏州大学，2015：103～120.

[2]闫 涛.管理电路系统的电流浪涌加强系统保护[J].中国科技博览，2015（24）：284.

[3]陈 平.LED亮化照明配电系统浪涌电流问题及解决方法[J].电气时代，2015（6）：64～65.

[4]呂宏伟，覃 波，付 益.直流电源浪涌电流抑制电路研究[J].广东通信技术，2016，36（3）：77～79.

收稿日期：2018-3-13