開(kāi)關(guān)電源開(kāi)機(jī)浪涌電流的解析與應(yīng)對(duì)方案

劉超

摘 要：21世紀(jì)的電源技術(shù)已經(jīng)飛速發(fā)展，表現(xiàn)出高功率、高效率的特征，在進(jìn)行電源產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候，工作人員將要面對(duì)研究的重要難題是如何控制涌浪電流，保證在開(kāi)關(guān)時(shí)能夠?qū)㈦妷哼M(jìn)行適當(dāng)切換，保證產(chǎn)品能夠適應(yīng)各種電壓環(huán)境。本文將會(huì)對(duì)浪涌電流進(jìn)行深入的分析，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題提出應(yīng)對(duì)方案，保證產(chǎn)品的使用壽命以及使用范圍的擴(kuò)張。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源；開(kāi)機(jī)涌浪電流；應(yīng)對(duì)方案

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）11-0063-02

引 言

開(kāi)關(guān)電源是一種比較小巧的物體，所實(shí)現(xiàn)的效率比較高而且重量輕，在很多場(chǎng)所已經(jīng)普遍使用。但是在設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，關(guān)于開(kāi)機(jī)浪涌電流的控制，設(shè)計(jì)者將會(huì)處于困擾當(dāng)中。所以設(shè)計(jì)者應(yīng)該不斷提升技術(shù)將這一問(wèn)題解決，保證產(chǎn)品市場(chǎng)的擴(kuò)大以及提升使用安全率。在進(jìn)行研究過(guò)程中，應(yīng)該注意實(shí)際情況，具體問(wèn)題具體分析，實(shí)現(xiàn)有效抑制。

1 浪涌電流產(chǎn)生原因

開(kāi)關(guān)電源的重要關(guān)鍵部分是DC/DC變換電路的使用，此變換電路是要在接口處加上電容器C11。電容器在沒(méi)有接入電源時(shí)電壓顯示為零，當(dāng)接入電源時(shí)將會(huì)使電容器進(jìn)入充電狀態(tài)，這時(shí)候就要注意開(kāi)機(jī)浪涌電流的現(xiàn)象的產(chǎn)生。在充電的開(kāi)始時(shí)期，電流是最大的，這就會(huì)造成開(kāi)機(jī)浪涌電流，此時(shí)電容器的大小受電阻以及電壓的影響，電阻越小朗通電流將會(huì)越大，電壓越高，浪涌電流就會(huì)更高[1]。

如果輸入回路中并沒(méi)有浪涌電流，則證明是等值的電容器ERS接入。生活中常使用的電壓值為220V，這對(duì)于開(kāi)關(guān)電流將會(huì)達(dá)到300V，所以開(kāi)關(guān)電源在開(kāi)機(jī)時(shí)的浪涌電流是非常大的，極容易損害電器。

2 浪涌電流的危害

如果不對(duì)開(kāi)機(jī)浪涌電流進(jìn)行抑制，在開(kāi)機(jī)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生近千安培的浪涌電流，這會(huì)對(duì)線路以及電網(wǎng)產(chǎn)生很大的危害。

2.1 輸入回路保護(hù)單元失誤

涌浪電流在沖擊強(qiáng)的時(shí)候會(huì)造成空氣開(kāi)關(guān)不能閉閘，嚴(yán)重情況下將會(huì)造成開(kāi)關(guān)在觸點(diǎn)時(shí)的連接，影響空氣開(kāi)關(guān)的作用。所以在涌浪電流的影響下將會(huì)造成輸入回路電路中的保險(xiǎn)絲斷裂[2]。

2.2 對(duì)電子元器件的沖擊

輸入回路上所有電子元器件都會(huì)被涌浪電流所影響，從巨大的沖擊以及過(guò)渡時(shí)間來(lái)看將會(huì)產(chǎn)生電流應(yīng)力，造成器件的損壞以及可靠程度縮小。

2.3 擾亂電網(wǎng)

如果涌浪電流在開(kāi)機(jī)時(shí)的沖擊力很強(qiáng)，將會(huì)造成對(duì)電網(wǎng)的影響，嚴(yán)重情況下將會(huì)導(dǎo)致區(qū)域之間的斷電情況。而且還會(huì)產(chǎn)生低次電流污染，這將會(huì)嚴(yán)重影響到人們的日常生活狀態(tài)以及生活方式，給工作生活帶來(lái)極大的不便。

3 應(yīng)對(duì)方法

根據(jù)問(wèn)題找出問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并且采取相應(yīng)的措施去彌補(bǔ)，減少事故的發(fā)生率，保障人員與物品的安全，以及對(duì)涌浪電流進(jìn)行抑制是一項(xiàng)重大而又急需解決的事情。

3.1 增加輸入回路的阻抗能力

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得出最簡(jiǎn)單有效的辦法就是增加電阻值，在輸入回路上增加電容器，緩解電流沖擊壓力，根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的電容器，將涌浪電流控制在一定范圍之內(nèi)，保證開(kāi)關(guān)產(chǎn)品的安全可靠。

3.2 小功率小電流

如果發(fā)現(xiàn)在使用過(guò)程中呈現(xiàn)的小功率，則應(yīng)該輸入電流小的開(kāi)關(guān)，這是簡(jiǎn)單方便的方法，也可以將普通的電阻器更換成熱敏電阻器。在開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)熱敏電阻器會(huì)呈現(xiàn)冷態(tài)，不活躍，阻力值很大，可以將浪涌電流控制在一定范圍中[3]。同時(shí)熱敏電阻器在運(yùn)行過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，降低阻力值，對(duì)輸入電路的保護(hù)起到一定作用。

3.3 直接接入電阻器

這種方法雖然能夠直接對(duì)浪涌電流進(jìn)行控制，但是對(duì)于大功率的情況仍然不起作用，反而會(huì)造成大量的能源浪費(fèi)。這種方法會(huì)產(chǎn)生不利影響，一種是將會(huì)使電源開(kāi)關(guān)的效率降低，另一種將會(huì)使有效電壓降低，造成用電不方便。針對(duì)這種情況其實(shí)可以利用延時(shí)開(kāi)關(guān)，電源開(kāi)機(jī)時(shí)，延時(shí)開(kāi)關(guān)仍然處于關(guān)閉狀態(tài)，輸入電路先經(jīng)過(guò)電容器，電容器的充電值將會(huì)影響電阻器，電容器顯示充電完成時(shí)延時(shí)開(kāi)關(guān)才會(huì)開(kāi)啟，電阻器出現(xiàn)短路，從而防治直接進(jìn)行限流或者熱敏電阻器中出現(xiàn)的問(wèn)題。

4 浪涌抑制模塊

浪涌抑制模塊主要是由兩部分組成，一種是脈沖發(fā)生器電路，另一種是切換電路。脈沖發(fā)生器在一定的電流中產(chǎn)生一定的頻率和脈沖，影響開(kāi)關(guān)，切換電路是在電容器完成充電之后將脈沖發(fā)生器從旁指引，防止出現(xiàn)損失能量。

4.1 脈沖發(fā)生器

此模塊將會(huì)影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定，所以必須認(rèn)真研究，此模塊在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要有高要求才會(huì)發(fā)揮作用。首先應(yīng)該在進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠順利通過(guò)阻容網(wǎng)絡(luò)，能夠調(diào)節(jié)整個(gè)浪涌電流的大小，在啟動(dòng)時(shí)保持迅速的狀態(tài)，控制浪涌電流必須要比其他模塊更快，在開(kāi)關(guān)機(jī)的瞬間就應(yīng)該作用，在低壓狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)效果會(huì)更好。必須要保證電壓是250V或者是350.5V左右，同時(shí)脈沖發(fā)生器在具備足夠的驅(qū)動(dòng)能力時(shí)將會(huì)產(chǎn)生斜率，可以使MOSFET快速進(jìn)入電阻區(qū)域?qū)⒔刂箙^(qū)和飽和區(qū)進(jìn)行切換，減少能源消耗。在進(jìn)行選擇時(shí)可以根據(jù)各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及實(shí)際情況進(jìn)行篩選，例如KA384X的脈沖靈活性比較強(qiáng)，但是必須要在供電穩(wěn)定的情況下才能夠進(jìn)行，否則將會(huì)出現(xiàn)故障。

4.2 切換電路

繼電器在浪涌切換電路中是最常使用的，在一定情況下根據(jù)提供的信息將高電平轉(zhuǎn)換到浪涌抑制器旁側(cè)線路上，而實(shí)現(xiàn)切換電路的則是繼電器中的驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)實(shí)際情況得出單片機(jī)不能夠?qū)崿F(xiàn)繼電器的驅(qū)動(dòng)，所以必須使用三極管的放大電路。三極管如果出現(xiàn)截止情況，會(huì)使繼電器中的電流突然中斷影響運(yùn)作，會(huì)使電壓超出安全電壓造成三極管的損壞。所以在進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，可以并聯(lián)二極管，一旦三極管出現(xiàn)截止?fàn)顟B(tài)，將會(huì)和繼電器形成回路，保證三極管的安全。

5 注意事項(xiàng)

5.1 延時(shí)開(kāi)關(guān)的選擇

延時(shí)開(kāi)關(guān)的種類有很多種，對(duì)于主開(kāi)關(guān)可以選擇機(jī)械性開(kāi)關(guān)，也可以選擇電子開(kāi)關(guān)，電子開(kāi)關(guān)中可以利用晶閘管或者是MOSFET。晶閘管的性價(jià)比比較高，可沖擊性能強(qiáng)大，所以很多設(shè)計(jì)者在選擇延時(shí)開(kāi)關(guān)的時(shí)候會(huì)將注意力投向晶閘管，但是晶閘管會(huì)存在一個(gè)問(wèn)題，就是電壓梯度，此參數(shù)較大時(shí)將會(huì)造成自觸通電的情況[4]。所以使用晶閘管進(jìn)行控制浪涌電流時(shí)并不能保證起到良好的效果，想要解決此問(wèn)題，可以在晶閘管的管道陰陽(yáng)中間加入緩沖電路用器或者是在主回路上串聯(lián)電感器，電感器選擇時(shí)應(yīng)該選擇接電量比較大的，可以將兩種電氣分開(kāi)使用，也可以結(jié)合使用，目的是為了降低電壓梯度值。

5.2 限流電阻器的選擇

限流電阻器在選擇過(guò)程中不能隨意選擇，應(yīng)該注意幾點(diǎn)事項(xiàng)，防止出現(xiàn)意外。①應(yīng)該注意電阻器的I2T耐量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)I2T并不能夠滿足現(xiàn)有的要求時(shí)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的后果，電阻器在進(jìn)行充電時(shí)將會(huì)產(chǎn)生高的能量，造成電阻器的損害或者是影響電器的使用。②測(cè)量浪涌電流的值，確定大小并最終決定限制值的大小。通常情況下開(kāi)機(jī)后浪涌電流的值不能超過(guò)正常電流值，所以在選擇限制值的時(shí)候選擇小于正常電流的1.5倍左右就可以起到良好效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

開(kāi)機(jī)浪涌電流的產(chǎn)生原理很簡(jiǎn)單，但是在面對(duì)如何解決此問(wèn)題就會(huì)顯得比較困難，將浪涌電流控制在一定范圍內(nèi)保證電器的正常使用就需要設(shè)計(jì)者進(jìn)行全方面的思考，將影響因素全部融入進(jìn)去，再結(jié)合實(shí)際情況提出解決措施。面對(duì)快速發(fā)展的社會(huì)，解決此項(xiàng)問(wèn)題已經(jīng)成為了重要任務(wù)，這在未來(lái)時(shí)期中還會(huì)被不斷改進(jìn)，以保證電源技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]朱圣杰.中小功率開(kāi)關(guān)電源的浪涌電流抑制及輔助電源研究[D].蘇州大學(xué)，2015：103～120.

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[3]陳 平.LED亮化照明配電系統(tǒng)浪涌電流問(wèn)題及解決方法[J].電氣時(shí)代，2015（6）：64～65.

[4]呂宏偉，覃 波，付 益.直流電源浪涌電流抑制電路研究[J].廣東通信技術(shù)，2016，36（3）：77～79.

收稿日期：2018-3-13