【導讀】我wo們men日ri常chang生sheng活huo中zhong使shi用yong的de各ge種zhong家jia用yong電dian器qi，以yi及ji乘cheng坐zuo的de汽qi車che和he火huo車che等deng交jiao通tong工gong具ju都dou是shi電dian源yuan的de廣guang泛fan應ying用yong
，而er且qie電dian源yuan設she備bei在zai軍jun工gong及ji航hang空kong航hang天tian等deng特te殊shu行xing業ye中zhong也ye有you著zhe極ji其qi廣guang泛fan的de應ying用yong。

一、摘要

我wo們men日ri常chang生sheng活huo中zhong使shi用yong的de各ge種zhong家jia用yong電dian器qi，以yi及ji乘cheng坐zuo的de汽qi車che和he火huo車che等deng交jiao通tong工gong具ju都dou是shi電dian源yuan的de廣guang泛fan應ying用yong，而er且qie電dian源yuan設she備bei在zai軍jun工gong及ji航hang空kong航hang天tian等deng特te殊shu行xing業ye中zhong也ye有you著zhe極ji其qi廣guang泛fan的de應ying用yong。

為wei保bao證zheng電dian源yuan設she備bei穩wen定ding工gong作zuo不bu被bei幹gan擾rao，需xu要yao在zai電dian源yuan設she備bei的de輸shu入ru端duan並bing聯lian電dian容rong。同tong時shi為wei實shi現xian電dian源yuan設she備bei的de輸shu入ru過guo載zai保bao護hu，還hai會hui在zai電dian源yuan設she備bei的de輸shu入ru端duan串chuan聯lian保bao險xian絲si或huo斷duan路lu器qi等deng。由you於yu輸shu入ru電dian容rong的de存cun在zai，電dian源yuan設she備bei在zai啟qi動dong過guo程cheng中zhong將jiang會hui產chan生sheng較jiao大da的de輸shu入ru衝chong擊ji電dian流liu，可ke能neng會hui導dao致zhi保bao險xian絲si熔rong斷duan或huo斷duan路lu器qi跳tiao閘zha等deng問wen題ti。本ben文wen將jiang從cong電dian源yuan設she備bei輸shu入ru衝chong擊ji電dian流liu抑yi製zhi方fang案an的de設she計ji與yu應ying用yong，給gei出chu可ke靠kao的de解jie決jue方fang案an。

二
、輸入衝擊電流的產生原因

輸入衝擊電流產生路徑如圖1所示。

供電係統啟動時
，輸入電壓Vin快速升高，輸入電壓Vin通過輸入等效阻抗Rin對輸入等效大電容Cin進行充電。輸入回路沒有使用輸入衝擊電路抑製電路時，由於輸入等效阻抗Rin主要為PCB走線阻抗、EMC電路中共模/差模電感阻抗和端口連接阻抗等，輸入等效阻抗Rin相對較小（相對於輸入衝擊電路抑製電路的阻抗可忽略不計），將導致較大的輸入衝擊電流。

在110VDC輸入
，輸入等效大電容Cin為100uF，未加電流抑製電路時，輸入衝擊電流典型波形如圖2所示

，輸入衝擊電流達到170A。

三、輸入衝擊電流抑製電路應用係統框圖

輸入衝擊電流抑製電路應用係統框圖如圖3所示。

輸入衝擊電流過大將會導致輸入端保險絲熔斷或斷路器跳閘等問題，對於高可靠性要求的行業應用
，進行輸入衝擊電流抑製必不可少。

四、電路方案對比

為了有效抑製輸入衝擊電流

，行業內常采用的方案有以下幾種：

方案1：將電阻器串聯在電源設備的輸入回路中，進行輸入衝擊電流抑製，輸入回路串聯電阻器R1後的方案示意圖如圖4所示。

供電係統開始供電時，輸入等效大電容Cin電壓較小

，輸入衝擊電流最大為，為有效抑製輸入衝擊電流，串聯電阻器R1需要較大的阻值，電源設備穩定工作時，將有持續的電流流過電阻器R1，電阻器R1存在發熱嚴重和影響產品效率的缺點。

以輸入電壓Vin=110VDC，輸出功率Po=100W
，產品效率ƞ=93%，需求輸入衝擊電流Iin≤10A為例，可計算出電阻器R1取值為，穩態工作時電阻器R1的輸入電流
，電阻器R1的損耗。考慮到電阻器的尺寸和溫升等，一般需要電阻器R1的損耗小於1W，即對於輸出功率小於30W的小功率電源設備可考慮使用此方案，對於較大功率的電源設備需要采用更優的方案設計。

方案2：將負溫度係數的熱敏電阻串聯在電源部分的輸入回路中，進行輸入衝擊電流抑製，輸入回路串聯熱敏電阻RT後的方案示意圖如圖5所示。

為解決方案1固(gu)定(ding)電(dian)阻(zu)穩(wen)態(tai)發(fa)熱(re)嚴(yan)重(zhong)和(he)影(ying)響(xiang)產(chan)品(pin)效(xiao)率(lv)的(de)問(wen)題(ti)，行(xing)業(ye)常(chang)用(yong)以(yi)上(shang)熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)方(fang)案(an)。電(dian)源(yuan)設(she)備(bei)剛(gang)啟(qi)動(dong)時(shi)
，熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)還(hai)未(wei)發(fa)熱(re)
，阻(zu)值(zhi)較(jiao)大(da)
，可(ke)進(jin)行(xing)輸(shu)入(ru)衝(chong)擊(ji)電(dian)流(liu)抑(yi)製(zhi)，穩(wen)態(tai)工(gong)作(zuo)後(hou)熱(re)敏(min)阻(zu)值(zhi)降(jiang)低(di)
，發(fa)熱(re)量(liang)較(jiao)小(xiao)和(he)對(dui)產(chan)品(pin)效(xiao)率(lv)影(ying)響(xiang)較(jiao)小(xiao)。

該gai方fang案an具ju有you熱re敏min電dian阻zu發fa熱re量liang較jiao小xiao和he對dui產chan品pin效xiao率lv影ying響xiang較jiao小xiao的de優you點dian，但dan是shi由you於yu負fu溫wen度du熱re敏min電dian阻zu特te性xing為wei阻zu值zhi隨sui溫wen度du的de降jiang低di而er降jiang低di和he阻zu值zhi恢hui複fu時shi間jian較jiao長chang，因yin此ci該gai方fang案an存cun在zai的de缺que點dian有you：

（1）高溫環境工作啟動時，熱敏電阻阻值小
，不能很好的抑製輸入衝擊電流；

（2）低溫環境工作啟動時，熱敏電阻阻值大
，可能會導致電源設備啟動不良；

（3）電源設備開關機間隔時間較短情況下啟動時，熱敏電阻穩態工作阻值減小後還未恢複到較大的阻值，不能很好的抑製輸入衝擊電流。

方案3：jiangdianzuqiyudianzikaiguanbinglianhouzaichuanlianzaidianyuanshebeideshuruhuiluzhong，bingcaiyongzidongkongzhidianlukongzhigaidianzikaiguanshifouyudianyuanshebeideshuruhuilujietong
，jinxingshuruchongjidianliudeyizhi。

輸入回路串聯電阻器、電子開關和控製電路後的方案示意圖如圖6所示。

為解決方案1和方案2的缺點，可采用以上方案3，該方案啟動時，電子開關S1斷開
，電阻器R1進行輸入衝擊電流抑製，穩態工作時電子開關S1閉合
，該方案的優點為：

（1）可有效抑製輸入衝擊電流，同時由於電阻器R1
、電子開關S1和控製電路受溫度影響較小
，輸入衝擊電流抑製效果受溫度的影響也較小
；

（2）電阻器和電子開關損耗低、發熱量小
，對電源設備正常工作時的效率的影響較小
；

（3）控製電路恢複時間快，電源設備開關機間隔時間較短時也能夠有效抑製輸入衝擊電流。

方案4：jiangdianzikaiguanchuanlianzaidianyuanshebeideshuruhuiluzhong

，bingcaiyongzidongkongzhidianlukongzhidianzikaiguandezukangjinxingshuruchongjidianliudehengliukongzhi，shuruhuiluchuanliandianzikaiguanhekongzhidianluhoudefanganshiyiturutu7所示。

為解決方案1和方案2的缺點
，還可采用以上方案4
，該方案除具有方案3的優點外
，還具有的優點為：

（1）不使用電阻器R1，可降低係統設備的尺寸和成本。

（2）電子開關的阻抗采用恒流控製，受輸入電壓變壓的影響較小。

綜上，對於性能和可靠性等要求較高的應用場合
，可選擇方案3或4進行設計。

五、電源設備可靠性設計

電源設備的設計要求高可靠性
，在環境的影響（如冷卻、幹熱
、交變濕熱、振動、衝擊等）、電磁兼容的影響（傳導騷擾抗擾度、輻射幹擾抗擾度、電快速瞬變脈衝群、電源過電壓、浪湧
、靜電放電等）和其它影響條件下，電路特性和壽命設計等都有應用規格要求。

電源設備的可靠性主要從以下三個方麵進行考慮：

1
、設計可靠性：電路方案選型、降額設計、熱設計、安規設計、EMC設計和PCB設計等進行可靠性設計；

2、原材料可靠性：失效率、MTBF、使用壽命等可靠性指標進行物料選型
；

3

、製造可靠性：可製造性、生產環境

、生產人員等保障製造可靠性。

六

、電源設備應用方案

以金升陽電源模塊應用於鐵路係統電力牽引控製單元為例，如圖8所示。

采用鐵路110VDC供電係統，經過輸入衝擊電流抑製電路
、保護電路和EMC電路等為DC/DC電源模塊供電

，DC/DC電源電源模塊將電壓轉換為3種不同的輸出電壓，輸出電壓再經過輸出EMI電路為不同需求的負載進行供電。

板卡電源集成輸入衝擊電流抑製電路、EMC電路、保護電路（防反接、過欠壓、過流、短路等），該板卡電源輸出衝擊電流可抑製到10A以內、功能齊全、滿足鐵標EN50155認證要求等，可滿足係統應用需求，金升陽板卡電源如圖9所示。

該板卡電源使用輸入衝擊抑製電路後的輸入衝擊電流波形如圖10所示。

七、小結

電(dian)源(yuan)設(she)備(bei)在(zai)各(ge)行(xing)各(ge)業(ye)的(de)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)，對(dui)於(yu)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)電(dian)源(yuan)設(she)備(bei)離(li)不(bu)開(kai)輸(shu)入(ru)衝(chong)擊(ji)電(dian)流(liu)抑(yi)製(zhi)這(zhe)個(ge)電(dian)路(lu)方(fang)案(an)設(she)計(ji)，我(wo)司(si)可(ke)為(wei)客(ke)戶(hu)提(ti)供(gong)配(pei)套(tao)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，針(zhen)對(dui)鐵(tie)路(lu)等(deng)行(xing)業(ye)應(ying)用(yong)還(hai)可(ke)提(ti)供(gong)係(xi)統(tong)方(fang)案(an)設(she)計(ji)的(de)板(ban)卡(ka)電(dian)源(yuan)，更(geng)好(hao)的(de)滿(man)足(zu)客(ke)戶(hu)應(ying)用(yong)需(xu)求(qiu)
，簡(jian)化(hua)客(ke)戶(hu)的(de)產(chan)品(pin)開(kai)發(fa)和(he)測(ce)試(shi)周(zhou)期(qi)，綜(zong)合(he)提(ti)升(sheng)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)、安全性和可靠性。

來源：金升陽

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