开关电源冲击电流限制策略与测量方法详解

在电源技术中，开关电源在上电时面临的挑战主要来自冲击电流的问题。由于电容器在上电时的特性，它瞬间相当于短路，这会导致很大的冲击电流，其峰值远超于正常工作的稳态电流。如果不进行适当的处理，这种冲击电流可能导致保险丝熔断、接插件损坏，甚至通过共同输入阻抗干扰其他电器设备的正常工作。 开关电源通常采用输入滤波器来应对这个问题，滤波器的核心组成部分是电容和电感组成的Π型滤波器，如图1和图2所示，分别适用于AC/DC和DC/DC电源系统。这些滤波器的主要作用是衰减电源输入端的纹波，减少冲击电流的产生。 欧洲电信标准协会（ETSI）针对通信系统中的开关电源设定了冲击电流的限值，图3和图4展示了不同情况下的最大冲击电流要求。冲击电流的大小取决于多种因素，如输入电压、线路阻抗、电源内部电感和等效阻抗、输入电容的串联阻抗等，这些参数需根据具体电源系统和设计进行精确计算或现场测量。 一种常见的冲击电流限制方法是串连电阻法，尤其适用于小型开关电源，如图5所示。通过在电路中增加适当大小的电阻，可以在一定程度上限制冲击电流，但需确保电阻的选择既能有效降低电流又不过度消耗功率。选用的电阻需能够承受开机时的高电压和大电流，大功率电阻在这种场景下较为适用。 除了电阻法，还有其他方法如采用快速放电二极管、使用钳位电路或利用电源控制器的保护功能来管理冲击电流。这些方法可能涉及更复杂的电路设计，但都能在满足安全性和效率的前提下，有效地抑制开关电源的冲击电流问题。 总结来说，电源技术中的开关电源限制冲击电流的关键在于合理设计输入滤波器、遵循行业标准以及选择合适的限流措施。实际应用中，工程师需综合考虑电源特性、负载需求和安全规范，以确保电源系统的稳定和兼容性。