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什么是浪涌電流？該如何應(yīng)對？
2020-11-10 19:06
浪涌電流是電源或電氣設(shè)備在接通時消耗的瞬時高輸入電流。這是由于為電容器和電感器或變壓器充電需要很高的初始電流。浪涌電流也稱為接通浪涌或輸入浪涌電流。
浪涌電流波形圖
上圖是一個典型的浪涌電流（Inrush current）波形。其中第一個浪涌尖端電流峰值是輸入電壓電源啟動時產(chǎn)生的。這個峰值電流流入EMI濾波器電容和直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸入端電容，并被充電至穩(wěn)態(tài)值。第二個是電流峰值是直流－直流轉(zhuǎn)換器啟動時產(chǎn)生的。這個峰值電流通過直流－直流電源變壓器流入到輸出端電容器和所有負(fù)載電容，充電至穩(wěn)態(tài)值。
浪涌電流怎么測量？
1.使用R&S示波器搭配電流探頭可以測量到浪涌電流。
2.使用Chroma的交流電源自身的測量功能來做浪涌電流的測試。
3.一般功率計或者功率分析儀具有浪涌電流的測試功能。
浪涌電流會造成什么樣的后果？
線路接通時，電源中的放電電容器提供低阻抗，當(dāng)它們從零充電至最大值時，允許大電流流入電路。這些電流可能高達穩(wěn)態(tài)電流的20倍。即使它僅持續(xù)約10毫秒，它仍需要30到40個周期才能使電流穩(wěn)定到正常工作值。如果沒有限制，那么大電流除了會在電源線上產(chǎn)生電壓驟降之外，還會損壞設(shè)備，并導(dǎo)致由同一電源供電的其他設(shè)備發(fā)生故障。
常用抑制浪涌電流的方法：
1.串聯(lián)電阻
在做小功率的開關(guān)電源時，直接使用功率電阻限制浪涌電流。
優(yōu)點：
電路簡單、成本低、對浪涌電流的的限制方面幾乎不受高低溫的影響
缺點：
由于高功耗和串聯(lián)電阻的損耗導(dǎo)致效率低下，該方法只適用于較小功率電源。
2.串聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)熱敏限流電阻器(ntc)
串聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)熱敏限流電阻器ntc無疑是目前為止最簡單的抑制輸入浪涌電流的方法。因為ntc電阻器會隨溫度升高而降低。在開關(guān)電源起動時，ntc電阻器處于常溫，有很高的電阻，可以有效地限制電流；而在電源起動之后，ntc電阻器會由于自身散熱而迅速升溫至約110℃，電阻值則減少到室溫時的約十五分之一，減少了開關(guān)電源正常工作時的功率損耗。
優(yōu)點：
電路簡單實用、成本低
缺點：
(1)ntc電阻器的限流效果受環(huán)境溫度影響較大：如果在低溫（零下）起動時，電阻過大，充電電流過小，開關(guān)電源可能無法起動；如果在高溫起動，電阻器的阻值過小，則可能達不到限制輸入浪涌電流的效果。
(2)限流效果在短暫的輸入主電網(wǎng)中斷（約幾百毫秒數(shù)量級）時只能部分地達到。在這個短暫的中斷期間，電解電容器已被放電，而ntc電阻器的溫度仍很高，阻值很小，在需要電源馬上重新起動時，ntc無法有效地實現(xiàn)限流作用。
(3)ntc電阻器的功率損耗降低了開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率。
3.NTC熱敏電阻與普通功率電阻并聯(lián)
常溫起機時，功率電阻與熱敏電阻并聯(lián)后的阻值來限制浪涌電流，在低溫起機時NTC熱敏電阻的阻值急劇升高但功率電阻阻值基本是不變的能保證低溫啟動，不過在高溫實驗時浪涌電路也很大。
優(yōu)點：
簡單實用、對于常溫和低溫起機時效果不錯
缺點：
效率影響較大
高溫浪涌電流大
4.有源電路
有源電路包括電阻器，晶體管，三端雙向可控硅開關(guān)元件或晶閘管以及控制電路以驅(qū)動開關(guān)設(shè)備。這些適用于需要熱重啟功能的應(yīng)用程序。
總結(jié)：保護方法的選擇取決于浪涌電流的頻率，成本，設(shè)備功率水平，預(yù)期的可靠性和性能。NTC熱敏電阻被廣泛用作限制裝置，并且與有源電路相比，由于其簡單的設(shè)計和低成本而被首選，但是它具有一些缺點，使其不適合在極端天氣條件下或敏感應(yīng)用中使用。
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