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1. 引言

　　開(kāi)關(guān)電源的輸入普通有濾波器來(lái)減小電源反應到輸入的紋波，輸入濾波器普通有電容和電感組成∏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

由于電容器在瞬態(tài)時(shí)能夠看成是短路的，當開(kāi)關(guān)電源上電時(shí)，會(huì )產(chǎn)生十分大的沖擊電流，沖擊電流的幅度要比穩態(tài)工作電流大很多，如對沖擊電流不加以限制，不但會(huì )燒壞保險絲，燒毀接插件，還會(huì )由于共同輸入阻抗而干擾左近的電器設備。

圖3.　通訊系統的最大沖擊電流限值（AC/DC電源）

圖4.　通訊系統在標稱(chēng)輸入電壓和最大輸出負載時(shí)的沖擊電流限值（DC/DC電源）
　歐洲電信規范協(xié)會(huì )(the European Telecommunications Standards Institute)對用于通訊系統的開(kāi)關(guān)電源的沖擊電流大小做了規則，圖3為通訊系統用AC/DC電源供電時(shí)的最大沖擊電流限值[4]，圖4為通訊系統在DC/DC電源供電，標稱(chēng)輸入電壓和最大輸出負載時(shí)的最大沖擊電流限值[5]。圖中It為沖擊電流的瞬態(tài)值，Im為穩態(tài)工作電流。
　　沖擊電流的大小由很多要素決議，如輸入電壓大小，輸入電線(xiàn)阻抗，電源內部輸入電感及等效阻抗，輸入電容等效串連阻抗等。這些參數依據不同的電源系統和規劃不同而不同，很難停止預算，最準確的辦法是在實(shí)踐應用中丈量沖擊電流的大小。在丈量沖擊電流時(shí)，不能因引入傳感器而改動(dòng)沖擊電流的大小，引薦用的傳感器為霍爾傳感器。

2. AC/DC開(kāi)關(guān)電源的沖擊電流限制辦法

2.1 串連電阻法

　　關(guān)于小功率開(kāi)關(guān)電源，能夠用象圖5的串連電阻法。假如電阻選得大，沖擊電流就小，但在電阻上的功耗就大，所以必需選擇折衷的電阻值，使沖擊電流和電阻上的功耗都在允許的范圍之內

圖5. 串連電阻法沖擊電流控制電路（適用于橋式整流和倍壓電路，其沖擊電流相同）

　　串連在電路上的電阻必需能接受在開(kāi)機時(shí)的高電壓和大電流，大額定電流的電阻在這種應用中比擬合適，常用的為線(xiàn)繞電阻，但在高濕度的環(huán)境下，則不要用線(xiàn)繞電阻。因線(xiàn)繞電阻在高濕度環(huán)境下，瞬態(tài)熱應力和繞線(xiàn)的收縮會(huì )降低維護層的作用，會(huì )因濕氣入侵而惹起電阻損壞。
　　圖5所示為沖擊電流限制電阻的通常位置，關(guān)于110V、220V雙電壓輸入電路，應該在R1和R2位置放兩個(gè)電阻，這樣在110V輸入銜接線(xiàn)銜接時(shí)和220V輸入銜接線(xiàn)斷開(kāi)時(shí)的沖擊電流一樣大。關(guān)于單輸入電壓電路，應該在R3位置放電阻。

2.2 熱敏電阻法

　　在小功率開(kāi)關(guān)電源中，負溫度系數熱敏電阻（NTC）常用在圖5中R1，R2，R3位置。在開(kāi)關(guān)電源第一次啟動(dòng)時(shí)，NTC的電阻值很大，可限制沖擊電流，隨著(zhù)NTC的本身發(fā)熱，其電阻值變小，使其在工作狀態(tài)時(shí)的功耗減小。
　　用熱敏電阻法也由缺陷，當第一次啟動(dòng)后，熱敏電阻要過(guò)一會(huì )兒才抵達其工作狀態(tài)電阻值，假如這時(shí)的輸入電壓在電源能夠工作的最小值左近，剛啟動(dòng)時(shí)由于熱敏電阻阻值還較大，它的壓降較大，電源就可能工作在打嗝狀態(tài)。另外，當開(kāi)關(guān)電源關(guān)掉后，熱敏電阻需求一段冷卻時(shí)間來(lái)將阻值升高到常溫態(tài)以備下一次啟動(dòng)，冷卻時(shí)間依據器件、裝置方式、環(huán)境溫度的不同而不同，普通為1分鐘。假如開(kāi)關(guān)電源關(guān)掉后馬上開(kāi)啟，熱敏電阻還沒(méi)有變冷，這時(shí)對沖擊電流失去限制造用，這就是在運用這種辦法控制沖擊電流的電源不允許在關(guān)掉后馬上開(kāi)啟的緣由。

2.3 有源沖擊電流限制法

關(guān)于大功率開(kāi)關(guān)電源，沖擊電流限制器件在正常工作時(shí)應該短路，這樣能夠減小沖擊電流限制器件的功耗

圖6. 有源沖擊電流限制電路 （橋式整流時(shí)的沖擊電流大）

　　在圖6中，選擇R1作為啟動(dòng)電阻，在啟動(dòng)后用可控硅將R1旁路，因在這種沖擊電流限制電路中的電阻R1能夠選得很大，通常不需求改動(dòng)110V輸入倍壓和220V輸入時(shí)的電阻值。在圖6中所畫(huà)為雙向可控硅，也能夠用晶閘管或繼電器將其替代。
　　圖6所示電路在剛啟動(dòng)時(shí)，沖擊電流被電阻R1限制，當輸入電容充溢電后，有源旁路電路開(kāi)端工作將電阻R1旁路，這樣在穩態(tài)工作時(shí)的損耗會(huì )變得很小。
　　在這種可控硅啟動(dòng)電路中，很容易經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電源主變壓器上的一個(gè)線(xiàn)圈來(lái)給可控硅供電。由開(kāi)關(guān)電源的緩啟動(dòng)來(lái)提供可控硅的延遲啟動(dòng)，這樣在電源啟動(dòng)前就能夠經(jīng)過(guò)電阻R1將輸入電容充溢電。

3. DC/DC開(kāi)關(guān)電源的沖擊電流限制辦法

3.1 長(cháng)短針?lè )?/P>

　　圖7所示電路為長(cháng)短針?lè )�沖擊電流限制電路，在DC/DC電源板插入時(shí)，長(cháng)針接觸，輸入電容C1經(jīng)過(guò)電阻R1充電，當電源板完整插入時(shí)，電阻R1被斷針短路。C1代表DC/DC電源的一切電容量

圖7. 長(cháng)短針?lè )�沖擊電流限制電路

　　這種辦法的缺陷是插入的速度不能控制，如插入速渡過(guò)快，電容C1還沒(méi)充溢電時(shí)，短針就曾經(jīng)接觸，沖擊電流的限制效果就不好。

　　也可用熱敏電阻法來(lái)限制沖擊電流，但由于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，普通不用此辦法。

3.2 有源沖擊電流限制法

3.2.1 應用MOS管限制沖擊電流

　　應用MOS管控制沖擊電流能夠克制無(wú)源限制法的缺陷。MOS管有導通阻抗Rds_on低和驅動(dòng)簡(jiǎn)單的特性，在四周加上少量元器件就能夠做成沖擊電流限制電路。
　　MOS管是電壓控制器件，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能夠由以下公式肯定：

公式中MOS管的反應電容Crss,輸入電容Ciss和輸出電容Coss的數值在MOS管的手冊上能夠查到。
　　電容充放電快慢決議MOS管開(kāi)通和關(guān)斷的快慢，為確保MOS管狀態(tài)間轉換是線(xiàn)性的和可預知的，外接電容C2并聯(lián)在Cgd上，假如外接電容C2比MOS管內部柵漏電容Cgd大很多，就會(huì )減小MOS管內部非線(xiàn)性柵漏電容Cgd在狀態(tài)間轉換時(shí)的作用。
　　外接電容C2被用來(lái)作為積分器對MOS管的開(kāi)關(guān)特性停止準確控制�？刂屏寺�極電壓線(xiàn)性度就能準確控制沖擊電流。
　
　　電路描繪：
　　圖9所示為基于MOS管的自啟動(dòng)有源沖擊電流限制法電路。MOS管 Q1放在DC/DC電源模塊的負電壓輸入端，在上電霎時(shí)，DC/DC電源模塊的第1腳電平和第4腳一樣，然后控制電路按一定的速率將它降到負電壓，電壓降落的速度由時(shí)間常數C2*R2決議，這個(gè)斜率決議了最大沖擊電流。
　　C2能夠按以下公式選定：

　　R2由允許沖擊電流決議：

　　其中Vmax為最大輸入電壓，Cload為C3和DC/DC電源模塊內部電容的總和，Iinrush為允許沖擊電流的幅度。

圖9. 有源沖擊電流限制法電路

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　　D1用來(lái)限制MOS管 Q1的柵源電壓。元器件R1，C1和D2用來(lái)保證MOS管Q1在剛上電時(shí)堅持關(guān)斷狀態(tài)。
　　上電后，MOS管的柵極電壓要漸漸上升，當柵源電壓Vgs高到一定水平后，二極管D2導通，這樣一切的電荷都給電容C1以時(shí)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(chǎn)生沖擊電流。
　　以下是計算C1和R1的公式：
^R`A-/M--http://www.cn-pe.cn#OO}?m

　　其中Vth為MOS管Q1的最小門(mén)檻電壓，VD2為二極管D2的正導游通壓降，Vplt為產(chǎn)生Iinrush沖擊電流時(shí)的柵源電壓。Vplt能夠在MOS管供給商所提供的產(chǎn)品材料里找到。

　　MOS管選擇
　　以下參數關(guān)于有源沖擊電流限制電路的MOS管選擇十分重要：
l 漏極擊穿電壓 Vds
　　必需選擇Vds比最大輸入電壓Vmax和最大輸入瞬態(tài)電壓還要高的MOS管，關(guān)于通訊系統中用的MOS管，普通選擇Vds≥100V。
l 柵源電壓Vgs
　　穩壓管D1是用來(lái)維護MOS管Q1的柵極以避免其過(guò)壓擊穿，顯然MOS管Q1的柵源電壓Vgs必需高于穩壓管D1的最大反向擊穿電壓。普通MOS管的柵源電壓Vgs為20V，引薦12V的穩壓二極管。
l 導通電阻Rds_on.
　　MOS管必需可以耗散導通電阻Rds_on所惹起的熱量，熱耗計算公式為：
c82gHUv--

　　其中Idc為DC/DC電源的最大輸入電流，Idc由以下公式肯定：
KFP`

　　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(shí)的效率。η能夠在DC/DC電源供給商所提供的數據手冊里查到。MOS管的Rds_on必需很小，它所惹起的壓降和輸入電壓相比才能夠疏忽。