开关电源中采样电阻的选型和作用

开关电源中采样电阻的选型和作用

深圳市光伟达

开机时,220V交流电,经过保险和采样电阻,整流后,对电容充电,而电容的特性，是瞬间充电电流为最大的,从而对前边的整流二极管、保险丝带来冲击，容易造成损坏，为了提高电源设计的安全系数，常在保险之后加入电阻进行限流，电阻越大时，虽则限流效果好，但是电阻消耗的电能也是越大的，开关电源启动后，限流电阻已没有作用，反而浪费电力。为了达到较好限流效果而又省电，现在的开关电源经常采用负温度采样电阻作限流使用（吸收浪涌电流），负温度采样电阻的特性是，温度越高，电阻越小。常温时，电阻一般是8~10欧，比较大，开机时，就起到较好的限流作用，电源启动后，工作电流经过采样电阻，使其发热，采样电阻阻值大幅下降（约1~2欧），使采样电阻在电源启动后，电力消耗降到最低。

本人初装一个输入功率12W的开关电源,输入滤波电容为47uF/400V,该电容上电时充电瞬间产生大电流.

为了不使这个电流冲击对电网上其它设备产生干扰,准备在保险后、整流桥前串联一个“上电限流电阻”.

经过试验,本人还是对该电阻难以确定,诚望各位前辈、老师给予指点,谢谢!

分析如下:

1、加装输入串联电阻的必要

如果没有限流电阻,AC220V经整流桥直接对输入电容充电,如果赶上交流峰值时刻上电,而此时电容两端电压为0V,此时电网上310V电压处于短路状态,短路电流大小取决于电网的内阻Rs,以1欧计将有300A的瞬间上电电流,虽然时间很不长,但会减短输入电容和整流桥的寿命,还可能对临近设备产生干扰.

所以认为加装这个串联限流电阻,很有必要.

2、查阅有关参考电路

该电阻在4.7欧到20欧,有使用NTC(负温度系数电阻),也有用普通电阻,当然也有不加的.

3、非上电工况的考虑

以12W输入功率计算,输入交流电流为12w/220V=0.055A

上电以后稳态情况下:

5欧电阻上的压降为0.055·5=0.27V,耗散功率为0.055^2·5=0.015W

20欧电阻上的压降为0.055·20=1.1V,耗散功率为0.055^2·20=0.06W

如此看来:上电以后的串联压降和功耗都不大,所以该串联电阻的选用应该重点考虑上电瞬间的工况.

4、关于串联电阻的耐压

查手册,0.5W以上的电阻,工作电压都超过350V

按此参数选用1~2W电阻该是没有问题.

5、关于串联电阻的最大电流

当输入电容初始电压为0V时,加到限流电阻上的可能的最大电压为220·1.4=310V;

通过5欧电阻的最大电流为62A;

通过20欧电阻的最大电流为15.5A;

电流产生热量,感觉,电阻能否通过足够大的电流,还是与它能承受的脉冲功率有关.

6、关于脉冲功率

查了一本电阻手册(可能老了点),对于碳膜金属膜电阻,最大脉冲功率不超过额定功率的500~1000倍.

对于5欧电阻,额定功率应该达到62^2·5/1000=19W

对于20欧电阻,额定功率应该达到15.5^2·20/1000=4.8W

若按500倍计算,分别应达到38W、10W

——这也太大了!!!是不是我的手册太老了,现在关于电阻瞬间脉冲功率的指标是怎么样的?从哪里能查到?还请各位不吝赐教啊!

7、关于用NTC(负温度系数电阻)

NTC采样电阻随着温度升高电阻减小.

如果用它做这个限流电阻,需要靠它自己本身的功耗加温.上电瞬间它是常温阻值,整个大电流上电的时间不长(20欧电阻;充电按三角波估算,约2mS),估计在这么短的时间里NTC阻值不会有多大变化,即使变化也是升温减小阻值.

而在上电以后正常工作时,即使100欧的阻值功耗才不足0.3W(12W电源输入功率),这么小的功率估计不会使NTC温升多少,阻值也不会减小太多.

——不知我这么考虑有没有问题?

——那么使用NTC电阻,到底有什么作用?

我做了这样的试验:

1、为了不受其它因素影响,将输入滤波电容后面的电路断开,只保留保险、限流电阻、整流桥和输入滤波电容.

2、不加限流电阻时,0.5A~1A保险均烧断

3、加1~2W/10~20欧限流电阻(金属膜),都有正常启动的时候,此时1A保险通过.

但最后多次上电后,都有被烧断的情况.

因板上空间有限,实在不想再增大电阻瓦数,而考虑抗干扰性,输入滤波电容也不想减小,所以很为难.

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