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交流电源中浪涌电流的控制电路

2012-03-05 16:14
姚看江湖
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  采用墙上交流电压工作的大功率电源都要使用大的输入滤波电容。必须限制这些电容的浪涌电流,否则,电源就可能触发交流断路器,或者造成整流器、滤波扼流圈或PCB(印刷电路板)走线的损坏。本例中的电路是在电容的充电路径中插入一个限流电阻。它可探测出电容何时充电到一个最小阈值电压。然后,它使用一只TRIAC(三端交流开关)将电阻短路。监控电容电压比监控输入电流更好,从而避免在可能造成浪涌限流的工作中出现大的负载电流。

        

  图1,本电路使用一只负阻半导体,当滤波电容上的电压达到32V时,构成一个700Hz振荡器。

  本电路用一只负阻半导体来探测滤波电容两端的最小阈值电压。负阻半导体以前也叫肖特基二极管,它是一种非对称的晶闸管,正极为交替的P+与N-结构。在这个穿通二极管中,雪崩电流触发一个无栅极晶闸管。单向晶闸管不同于意法半导体公司Trisil、Bourns公司的双向TISP(晶闸管浪涌保护器),以及Littelfuse公司的SIDACtor(硅二极管交流)器件。晶闸管比较少见,但仍然可以找到有32V穿通电压的DB3型管。这些器件可探测大于38V的电容电压。你可以用PNP/NPN晶体管对或一只带齐纳二极管的小功率晶闸管,模拟一个任何电压的负阻半导体。

  当电容达到阈值电压时,负阻半导体成为一个700Hz的振荡器。通过一个变压器或电容,就可以简单地使这个交流信号穿过绝缘边界。如果不能确定信号变压器的绝缘规格,可以用电容做变压器的耦合(图1)。如果采用了可选电容C2和C3,则它们的额定电压应大于800V.功率电阻R3限制浪涌电流,其额定功率应大于2W~10W.最好采用自带热熔丝的电阻。用ZCD(零交越探测器)使R3的短路事件与交流电流过零转换同步。飞兆半导体公司的MOC3062M零交越光闸流管光耦就可以完成这一功能。

  负阻半导体D1、电容C1、电阻R1以及变压器T2构成了一个振荡器。当E的值超过负阻半导体穿通电压值时,该振荡器开始工作。振荡器提供了大于20mA的电流脉冲,足以触发任何类型的TRIAC,消耗不到1.5mAdc.由于脉冲的频率大约为700Hz,因此变压器T2很小。电阻R2限制了通过负阻半导体D1的放电电流。如果变压器有适当的直流电阻,则可以省掉R2.选择TRIAC时要挑选栅极触发电流低于20mA的型号。如果T1泄漏电感与交流电力线电感都不大,则也可以不需要RS和CS构成的缓冲网络。

  电路可适用于45V以上的电容电压(图2)。由R4和R5构成的分压器为负阻振荡器供电。这个分压器耗电为10mA~20mA,但使振荡器频率保持在接近700Hz.为避免拉出直流电流,可以使用或模拟一个更高电压的负阻半导体。本电路省掉了绝缘变压器,而使用了电容C2和C3.用R11和R12代替图1中的R1,有助降低注入大地的电流,以及由于700Hz振荡器产生的音频干扰。

        

  图2 电容电压可达到45V,用R11和R12代替图1中的R1,有助降低注入大地的电流,以及由于700Hz振荡器产生的音频干扰。

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