功能描述：P6Jesmc

最常用的浪涌電流抑制電路如圖1所示，電路開啟時(shí)采用RLIM 限制電解電容的充電電流；當(dāng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，繼電器吸合短路RLIM以提高效率。目前，在中低端的UPS電路里，仍然可以見到這種電路。

圖1. 繼電器+抑制電阻P6Jesmc

這種電路控制簡(jiǎn)單，但天生的缺點(diǎn)也不少：P6Jesmc

1. 體積大，笨重。和提高功率密度的時(shí)代要求背道而馳
2. 繼電器控制線圈的功耗大。與節(jié)能環(huán)保的時(shí)代要求背道而馳
3. 繼電器的開關(guān)次數(shù)是有壽命的，對(duì)質(zhì)保期是個(gè)威脅。
4. 繼電器帶電動(dòng)作時(shí)，會(huì)有電弧產(chǎn)生，在有粉塵的密閉空間， 石油化工等場(chǎng)所，有隱患。
5. 繼電器動(dòng)作時(shí)，有噪音擾民
6. 最關(guān)鍵的，繼電器成本貴。

既然繼電器有以上多種痛點(diǎn)，那我們不妨打開腦洞，思考一下該如何優(yōu)化。下圖將提供一些思路：P6Jesmc

圖2.P6Jesmc

圖3P6Jesmc

圖4P6Jesmc

看完以上三圖，會(huì)不會(huì)覺得茅塞頓開？沒錯(cuò)，我們可以用可控硅完美取代繼電器。這是一個(gè)大進(jìn)步，但是似乎還是不太完美，以上方案中，限流電阻始終存在。當(dāng)電路處于待機(jī)時(shí)，該電阻依然在工作，待機(jī)功耗始終處于高水平。所以，拿掉這顆限流電阻，才可以解決根本問題。P6Jesmc

感謝我們的數(shù)字控制技術(shù)，通過數(shù)字控制與可控硅相結(jié)合，可以將圖2，圖3，圖4中的限流電阻移除（圖4還可以同時(shí)移除D3，D4兩顆二極管），通過控制可控硅的導(dǎo)通狀況可同時(shí)實(shí)現(xiàn)浪涌電流抑制與待機(jī)時(shí)的高效率。要實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，除了需要控制策略，還需要滿足一些基本條件：P6Jesmc

1. 必須有串聯(lián)電感L（如圖2，3，4中的L）
2. 必須有控制電路，以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的控制策略
3. 必須有一個(gè)輔助電源，且該電源可以在電解電容充滿電之前，或者說主電路動(dòng)作以前，就可以給MCU供電，要不然，如何控制可控硅？

我們選取圖3的電路結(jié)構(gòu)，用PSPICE做仿真，看看結(jié)果如何。相關(guān)條件：P6Jesmc

1. 輸入電壓：120VAC 60HZ
2. 電路工作在倍壓模式，可控硅T2為ON的狀態(tài)
3. 電解電容C1=C2=220UF
4. 差模電感L=100Uh
5. 空載

T1 采用ST公司的T1235T可控硅（12A/600V），控制時(shí)序如下：P6Jesmc

1. T1第一次導(dǎo)通時(shí)，延時(shí)8.1ms導(dǎo)通
2. T1每下一次導(dǎo)通時(shí)，延時(shí)減少0.13ms
3. T1控制極的電流脈沖必須小于0.2ms，以避免該可控硅在下一個(gè)導(dǎo)通周期內(nèi)意外導(dǎo)通

圖5P6Jesmc

圖5中，綠色的呈脈沖狀的波形是流經(jīng)L的電流波形圖，紅色的正弦波形是輸入電壓VAC，綠色的曲線是輸出DC電壓VDC的波形圖。從圖中可以明顯看出，電解電容被緩慢充電（見VDC波形），輸入浪涌峰值電流被限制在20A以內(nèi)（見綠色脈沖狀波形圖），輸入電壓的幅值幾乎沒有任何變化，完全符合IEC61000-3-3中，關(guān)于輸入電壓畸變小于4%的要求。P6Jesmc

以上方案中，可控硅的控制部分，我們可以通過脈沖變壓器和光耦兩種方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。示意圖如下：P6Jesmc

圖6 通過光耦控制可控硅P6Jesmc

圖7通過脈沖變壓器控制可控硅P6Jesmc

如果采用光耦來(lái)控制可控硅的導(dǎo)通時(shí)序，需要特別注意幾組電壓的關(guān)系：VDD1，GND1；VDD2，GND2。VDD1的參考點(diǎn)GND1 等同于HVDC，VDD2的參考點(diǎn)GND2是接到MCU的地，這個(gè)非常重要，請(qǐng)參見圖8的電源示意圖。P6Jesmc

如果采用脈沖變壓器，則相對(duì)成本低廉得多，但是變壓器繞組的計(jì)算則相對(duì)復(fù)雜（關(guān)于此公式的推導(dǎo)將在其他文章專門介紹，這里不再詳述）。P6Jesmc

圖8 隔離電源的示意圖P6Jesmc

總結(jié)：P6Jesmc

本文旨在簡(jiǎn)要說明利用可控硅的電氣特性來(lái)設(shè)計(jì)更理想的浪涌抑制電路，起拋磚引玉之作用。讀者可以根據(jù)實(shí)際需求來(lái)做細(xì)化，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和成本接受程度選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在追求能源效率的時(shí)代下，此方案能幫助讀者提升待機(jī)效率。威雅利電子有限公司有完整的設(shè)計(jì)方案和演示板可供申請(qǐng)，以方便用戶評(píng)估和縮短開發(fā)周期，在該方案中，涉及到的產(chǎn)品線有：P6Jesmc

可控硅：STP6Jesmc

輔助電源：ST VIPER系列P6Jesmc

光耦：vishayP6Jesmc

整流橋，整流二極管：vishayP6Jesmc

MCU：ST / MICROCHIPP6Jesmc

電解電容：黑金剛 NCCP6Jesmc

薄膜電容：VISHAYP6Jesmc

除以上產(chǎn)品線外，威雅利電子公司代理的幾十條產(chǎn)品線中，在電源應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的零組件有：P6Jesmc

1， MURATA的高容值貼片陶瓷電容，高壓電容，安規(guī)電容，EMI濾波器P6Jesmc

2， STM, VISHAY, MCC的穩(wěn)壓管，整流管，肖特基二極管，超快恢復(fù)二極管，橋堆等P6Jesmc

3， VISHAY，STM的高壓MOSFET；STM， SANKEN電源管理芯片P6Jesmc

4， MICROCHIP，ST的微處理器，運(yùn)算放大器等P6Jesmc

5， 黑金剛電解電容P6Jesmc