文中分析了開關(guān)電源啟動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)沖擊電流，闡述了應(yīng)用不同器件設(shè)計(jì)的開關(guān)電源軟啟動(dòng)電路及開關(guān)電源軟啟動(dòng)實(shí)用電路。
1.引言
開關(guān)電源以其體積小巧、性能卓越、使用方便的顯著特點(diǎn)，在通信、網(wǎng)絡(luò)、工控、鐵路、軍事等領(lǐng)域日益得到廣泛的應(yīng)用。很多系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員已經(jīng)意識(shí)到，正確合理地設(shè)計(jì)開關(guān)電源，可以省去電源設(shè)計(jì)、調(diào)試方面的麻煩。這樣不僅可以提高整體系統(tǒng)的可靠性和設(shè)計(jì)水平，而且更重要的是縮短了整個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)周期。本文重點(diǎn)闡述如何正確合理設(shè)計(jì)開關(guān)電源的軟啟動(dòng)電路，以供廣大系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)人員參考。
開關(guān)電源的輸入電路大都采用整流加電容濾波電路。在輸入電路合閘瞬間，由于電容器上的初始電壓為零會(huì)形成很大的瞬時(shí)沖擊電流如圖1所示，特別是大功率開關(guān)電源，其輸入采用較大容量的濾波電容器，其沖擊電流可達(dá)100A以上。在電源接通瞬間如此大的沖擊電流幅值，往往會(huì)導(dǎo)致輸入熔斷器燒斷，有時(shí)甚至將合閘開關(guān)的觸點(diǎn)燒壞，輕者也會(huì)使空氣開關(guān)合不上閘，上述原因均會(huì)造成開關(guān)電源無法正常投入。為此幾乎所有的開關(guān)電源在其輸入電路設(shè)置的防止沖擊電流的軟起動(dòng)電路，以保證開關(guān)電源正常而可靠的運(yùn)行。
2.常用軟起動(dòng)電路
2.1采用功率熱敏電阻電路
熱敏電阻防沖擊電流電路如圖2所示。它利用熱敏電阻的Rt的負(fù)溫度系數(shù)特性，在電源接通瞬間，熱敏電阻的阻值較大，達(dá)到限制沖擊電流的作用;當(dāng)熱敏電阻流過較大電流時(shí)，電阻發(fā)熱而使其阻值變小，電路處于正常工作狀態(tài)。采用熱敏電阻防止沖擊電流一般適用于小功率開關(guān)電源，由于熱敏電阻的熱慣性，重新恢復(fù)高阻需要時(shí)間，故對(duì)于電源斷電后又需要很快接通的情況，有時(shí)起不到限流作用。
2.2采用SCR-R電路
該電路如圖3所示。在電源瞬時(shí)接通時(shí)，輸入電壓經(jīng)整流橋VD1-VD4和限流電阻R對(duì)電容器C充電。當(dāng)電容器C充電到約80%的額定電壓時(shí)，逆變器正常工作，經(jīng)主變壓器輔助繞組產(chǎn)生晶閘管的觸發(fā)信號(hào)，使晶閘管導(dǎo)通并短路限流電阻R，開關(guān)電源處于正常運(yùn)行狀態(tài)?！?
這種限流電路存在如下問題：當(dāng)電源瞬時(shí)斷電后，由于電容器C上的電壓不能突變，其上仍有斷電前的充電電壓，逆變器可能還處于工作狀態(tài)，保持晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，此時(shí)若馬上重新接通輸入電源，會(huì)同樣起不到防止沖擊電流的作用。
2.3具有斷電檢測(cè)的SCR-R電路
該電路如圖4所示。它是圖3的改進(jìn)型電路，VD5、VD6、VT1、RB、CB組成瞬時(shí)斷電檢測(cè)電路，時(shí)間常數(shù)RBCB的選取應(yīng)稍大于半個(gè)周期，當(dāng)輸入發(fā)生瞬間斷電時(shí)，檢測(cè)電路得到的檢測(cè)信號(hào)，關(guān)閉逆變器功率開關(guān)管VT2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使逆變器停止工作，同時(shí)切斷晶閘管SCR的門極觸發(fā)信號(hào)，確保電源重新接通時(shí)防止沖擊電流。
2.4繼電器K1與電阻R構(gòu)成的電路
該電路原理圖如圖5所示。電源接通時(shí)，輸入電壓經(jīng)限流電阻R1對(duì)濾波電容器C1充電，同時(shí)輔助是電源Vcc經(jīng)電阻R2對(duì)并接于繼電器K1線包的電容器C2充電，當(dāng)C2上的充電電壓達(dá)到繼電器的動(dòng)作電壓時(shí)，K1動(dòng)作，旁路限流電阻R1，達(dá)到瞬時(shí)防沖擊電流的作用。通常在電源接通之后，繼電器K1動(dòng)作延時(shí)0.3～0.5秒，否則限流電阻R1因通流時(shí)間長會(huì)燒壞。
然而這種簡單的RC延遲電路在考慮到繼電器吸合電壓時(shí)還必須顧及流過線包的電流，一般電阻的阻值較小而電容的容量較大，延遲時(shí)間很難準(zhǔn)確控制，這主要是電容容量的誤差和漏電流造成，需要仔細(xì)地挑選和測(cè)試。同時(shí)繼電器的動(dòng)作閾值取決于電容器C2上的充電電壓，繼電器的動(dòng)作電壓會(huì)抖動(dòng)及振蕩，造成工作不可靠。
2.5采用定時(shí)觸發(fā)器的繼電器與限流電阻的電路
該電路如圖6所示(僅畫出定時(shí)電路，主電路同圖5)，它是圖5的改進(jìn)型電路。電源按通時(shí)，輸入電壓經(jīng)整流橋和限流電阻R1對(duì)C1充電，同時(shí)定時(shí)時(shí)基電路555的定時(shí)電容C2由輔助電源經(jīng)定時(shí)電阻R2開始充電，經(jīng)0.3秒后，集成電路555的2端電壓低于二分之一電源電壓，其輸出端3輸出高電平，VT2導(dǎo)通，繼電器K1動(dòng)作，限流電阻R1被旁路，直流供電電壓對(duì)C1繼續(xù)充電而達(dá)到額定值，逆變器處于正常工作狀態(tài)。由于該電路在RC延遲定時(shí)電路與繼電器之間插入了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和電流放大器，確保繼電器動(dòng)作干脆、可靠，有效地防止沖擊電流的效果，而不會(huì)像圖2-62電路那樣由于繼電器動(dòng)作的不可靠性而燒壞限流電阻及繼電器的自身觸點(diǎn)?！?
2.6過零觸發(fā)的光耦可控硅與雙向可控硅構(gòu)成的電路
該電路如圖7所示。集成穩(wěn)壓器輸出穩(wěn)定的5V電壓，為軟起動(dòng)電路提供電源電壓。晶體管VT1、反相器IC2構(gòu)成過零觸發(fā)電路，IC1 555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，R1、C1為定時(shí)周期，但因5端至1端接有延遲電路R2、C2，所以555是逐步達(dá)到滿周期的。當(dāng)電網(wǎng)電壓過零時(shí)，晶體管VT1截止，反相器IC2輸出低電平，起動(dòng)定時(shí)電路555工作，軟起動(dòng)延遲時(shí)間由時(shí)間常數(shù)R1C1及R2C2共同決定?！?
3.應(yīng)用實(shí)例
圖8是AVANSYS電源模塊在電源板的應(yīng)用實(shí)例，選擇MOSFET作為輸入軟啟動(dòng)電路。電源板所用的DC/DC模塊分別是華為的AVH150-48S05和AVH50-48S05模塊，每個(gè)模塊輸入分別接有輸入電解電容C2、C3，電容總?cè)萘繛镃=C1+C2=470μF+220μF =690μF，軟啟動(dòng)限流電阻R1=5.1Ω，電容C1=1μF?！?/FONT>
（轉(zhuǎn)載）
