惠州市技师学院
一、引言
开关电源已广泛应用于军用和民用电子设备，为适应各种环境的需要，对军用和民用电子设备的开关电源可靠性提出更高要求，为了提高开关电源的可靠性，必须设计合理的保护电路，限流电路就是保护电路之一，它是在开关电源开通的一瞬间对电源和功率器件的一种保护。
开关电源所输入的220V交流电压，先经过桥式全波整流，然后经过容量较大的电容器进行滤波，在接通交流电压前，滤波电容器上的电压为零，在开机的一瞬间滤波电容器充电电流很大，这一瞬间相当于短路，再加上次级整流后滤波电容器的充电和负载用电，冲击电流就更大。为了解决开机一瞬间冲击电流过大问题，一般在滤波电容器前串联一个电阻，这样对较大的冲击电流起到一定的限制作用，该电阻称为"限流电阻"。为了达到较好的限流效果，这里介绍3种笔者实际经验所得的开关电源限流方法。
二、开关电源限流方法
1、固定电阻限流法
固定电阻限流法电路图如图1所示，其中C1和C2是较大容量的滤波电容器，R1就是限流电阻，限流电阻的阻值一般在2~50Ω不等，在开机的一瞬间，由于滤波电容器C1和C2的充电电流很大，故在限流电阻R1上有较大的电压降，所以滤波电容器的充电电流会受到一定的限制，而在电路正常工作时电流较小，故在限流电阻R上的电压降也较小，所以不会影响开关电源正常工作。这种限流方法的缺点是，在限流电阻上会浪费一定的能量。为了使限流电阻能够承受较大电流的冲击，一般都选用功率较大的电阻。用固定电阻限流的方法，也可以把电阻串联在整流前的交流电路中。固定电阻限流，在小功率开关电源中用的比较多，因为小功率开关电源的滤波电容器的容量较小，开机一瞬间它的冲击电流也就校它在正常工作时的电源电流也比较小，故在限流电阻上能量损失也就小，在电源中产生的热量也很校
2、负热敏电阻限流法
负热敏电阻限流法的简化图如图2所示，其中C1和C2是较大容量的滤波电容器，电阻Rt就是"负温度系数热敏电阻"，简称"负热敏电阻"，负热敏电阻的阻值是随着温度的变化而改变，它是随着温度升高而阻值变小的一种电阻。它与固定电阻限流不同的是，在常温下开机前负热敏电阻Rt的阻值比较大，大约有5Ω~10Ω，而在开机的一瞬间，滤波电容器的充电电流就要受到负热敏Rt的限制，开机后，因为负热敏电阻Rt中有了电流，使其温度升高，这样热敏电阻Rt的阻值就要下降，当电路中的电流稳定后， 负热敏电阻Rt的阻值降低到约有1Ω左右，这样在负热敏电阻Rt上消耗的能量，要比用固定电阻限流消耗的能量小得多，负热敏电阻也可以串联在整流前的交流电路中。使用负热敏电阻限流的开关电源，在每次关机后，不要马上开机，最好要等30秒钟以后再开机，只有等负热敏电阻Rt温度降低后，它的阻值才能增长上去，从而再次开机时才能起到限流的作用。这种限流方法，一般用在功率稍大一些的开关电源中（200W~300W）,通常在现行的电脑和显示器中都采用这种方法。在功率较大的开关电源中，滤波电容器的容量就要用的要大些，在开机瞬间冲击电流也要大一些，所使用限流电阻的阻值也要大一些，但在正常工作时，希望限流电阻的阻值越小越好，这样在限流电阻上能量损失就小，提高了电源的效率，降低了电源的温度。
3、用可控硅短路限流电阻限流法
图3所示为用可控硅短路限流电阻限流法电路图。其中C1是容量较大的滤波电容器，R5是限流电阻。在开机一瞬间，可控硅SCR因为没有触发信号而没有导通，这样限流电阻R5起到了限流的作用。当逆变管Q1在截止时，开关变压器T绕组W1的2对1就有正脉冲输出，这个正脉冲二极管D9整流，经过电阻R7和电容器C1滤波变成直流电有足够的限流时间，当C1的电压上升稍慢一些，推迟可控硅导通时间，保证有足够的限流时间，当C1两端电压上升到0.7V时，就能触发可控硅使之导通，从而短路了限流电阻R5，这时可控硅两端还有约1V左右的电压降，限流电阻R5中还有一小部分的散热片。如果电源发生故障，不能启动，可控硅就不能导通，时间稍长一些限流电阻肯定要被烧毁的，这是用可控硅电路的不足之处。图中的电阻R6是必不可少的释放电阻，它的作用是在关机后，电容器C2上的电压要通过电阻R6放掉，这样才能保证在下一次开机一瞬间，可控硅保证有足够的延迟时间再导通。使用这种电源应注意在关机后不要马上开机，要等15秒以后再开机。
用可控硅短路限流电阻的方法，一般要用在功率大一些的开关电源中，限流电阻的阻值和功率都要选的大一些，使之能经得起大电流的冲击，否则因经不起大电流冲击而烧毁。
三、小结
本文总结3种实际可行的限流方法，其中固定电阻限流法可用于小功率开关电源中，负热敏电阻限流法和可控硅短路限流法用于功率较大的开关电源中。电子专业技术人员可以根据实际的开关电源电路选择合适的限流方法。
参考文献
【1】陈仲林 模拟电子技术基础[M].人民邮电出版社，2007.12
【2】普利斯曼，开关电源设计，电子工业出版社， 2010，6
【3】赵同贺，新型开关电源典型电路设计与应用，机械工业出版社，2015，5
【4】户川治朗，实用电源电路设计:从整流电路到开关稳压器 ，科学出版社2006，1
论文作者:卢运
论文发表刊物:《科技尚品》2019年第1期
论文发表时间:2019/7/18
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