車載大功率電臺電源軟啟動設計

熊偉

摘 要：車載大功率電臺是車載信息系統(tǒng)的重要組成部分。作為大功率用電設備，車載電臺的供電電源在啟動時會有很大的浪涌電流，會引起空氣開關跳閘。因此，需要進行相應的防浪涌電路設計。本文結合各種防浪涌電路的設計，給出一種防浪涌電路的設計，綜合使用了整流濾波電路及防浪涌電路，并將該電路直接應用到供電電源中。

關鍵詞：機載加固計算機；防浪涌；軟啟動；開關電源

0 引言

機載大功率電臺作為車載信息系統(tǒng)的重要組成部分，其工作穩(wěn)定性、可靠性十分重要。其供電電源經過這些年的發(fā)展，從線性電源發(fā)展到功率密度更高的開關電源，但是供電輸入還是以交流輸入為主，采用的大多是電容濾波型整流電路，在開機瞬間，給電容充電的浪涌電流非常高，為防止浪涌電流給供電回路造成損害，在電源輸入端設計防浪涌電路，確保電源正?？煽窟\行。

1 設計需求

開關電源的輸入電路大都采用電容濾波型整流電路，在進線電源合閘瞬間，由于電容器上的初始電壓為零，電容器充電瞬間會形成很大的浪涌電流，特別是大功率開關電源，采用容量較大的濾波電容器，使浪涌電流達100A以上。在電源接通瞬間如此大的浪涌電流，重者往往會導致輸入熔斷器燒斷或合閘開關的觸點燒壞，整流橋過流損壞；輕者也會使空氣開關合不上閘。上述現(xiàn)象均會造成開關電源無法正常工作，為此幾乎所有的開關電源都設置了防止流涌電流的軟啟動電路，以保證電源正常而可靠運行。

2 常用的防浪涌軟啟動電路

圖1是采用晶閘管V和限流電阻R1組成的防浪涌電流電路。在電源接通瞬間，輸入電壓經整流橋（D1～D4）和限流電阻R1對電容器C充電，限制浪涌電流。當電容器C充電到約80%額定電壓時，逆變器正常工作。經主變壓器輔助繞組產生晶閘管的觸發(fā)信號，使晶閘管導通并短路限流電阻R1，電源處于正常運行狀態(tài)。

圖2是采用繼電器K1和限流電阻R1構成的防浪涌電流電路。電源接通瞬間，輸入電壓經整流（D1～D4）和限流電阻R1對濾波電容器C1充電，防止接通瞬間的浪涌電流，同時輔助電源Vcc經電阻R2對并接于繼電器K1線包的電容器C2充電，當C2上的電壓達到繼電器K1的動作電壓時，K1動作，其觸點K1.1閉合而旁路限流電阻R1，電源進入正常運行狀態(tài)。限流的延遲時間取決于時間常數（R2C2）。

3 硬件電路設計

根據圖1和圖2給出的總體思路，進行了具體硬件電路設計，如圖3所示。

如圖3所示，交流電壓經過整流橋后得100Hz的直流脈沖波形進入軟啟動單元，此脈沖電壓向高壓電容組件（Ca-Ch，C9，R0）充電，在電容C9兩端得到一個比較平穩(wěn)的大約300V的直流電壓。

繼電器K2和電阻R2、R3、R4組成一個緩沖電路，R2、R3、R4 3個電阻限制給高壓電容組件充電時的充電電流起到抗浪涌的作用，當K2吸合之后，R2、R3、R4被短路，300VDC電壓的電流則經過K1的閉合觸點向后級電路供電，K2吸合的時間常數由Ca-Ch上的電壓決定。光耦N1：4N35的初級導通電壓為1.2V，設抗浪涌電阻R2上的電壓為U1，U1經R1、V1、R5分壓，在R5上產生電壓U2即光耦4N35的初級導通電壓，則U2=（U1-Uled）×200÷（10000+200），已知U2=1.2V、Uled（發(fā)光二極管導通壓降）=1.6V，可得出U1=62.8V（R2兩端的電壓），這個電壓是光耦工作的極限最低電壓，也就是說當R2兩端的電壓大于等于62.8V時光耦N1是工作的，而當限流電阻R2-R4上的壓降低于62.8V時，即Ca-Ch上的電壓達到約237V時，光耦N1截止。N1截止后，V4的基極通過下拉電阻R6成低電平，V4導通，隨著V4的導通，V5的基極電平升高也導通，V5的集電極被拉低為低電平，工作電源+12V電壓加到繼電器K2的線包上，K2動作常開觸點變?yōu)槲?，輸入交流整流出的直流高壓此時短路掉緩沖電阻R2、R3、R4直接經過K2向電容Ca-Ch充電，完成整個高壓的軟起動過程。在軟起動過程未結束的過程中，由于V4、V5截止，V5的集電極由K2的線包拉高（此時K2線包相當于一個電阻），使輸出至后級的功率變換單元的軟起動信號為高電平，此高電平的軟起動信號抑制后級的功率變換單元工作直至軟啟動過程結束。圖中V6是起對多個信號的隔離作用，如果給V6并聯(lián)二極管，相當于多個信號的“或”門二極管，可以分別供給幾個不同功率變換單元軟啟動信號。

V3為6.8V穩(wěn)壓管，剛上電時，由于高壓未建立，防止繼電器K2的誤吸合，C1和V3起延遲V4導通的作用，上電時，由于C1充電電壓未達到V3+V4的導通電壓（6.8V+0.7V=7.5V），而使V4截止，在C1充電的過程中，由于高壓整流使N1初級導通，C2上的電壓又被N1的次級導通后拉高，再次使V4處于截止狀態(tài)，隨著高壓充電逐步完成，光耦N1的初級導通電流漸漸減小，光耦次級的最后變成截止，C2上的電平逐漸降低到使V4導通，然后V5導通，完成軟啟動過程。軟起動未完成的過程中，U⑧=12V，U⑤=5～11V，U⑥=0V，U“A”=12V；軟起動完成后，U⑧=7V，U⑤=6.3V，U⑥=0.7V，U“A”=0～0.5V。

4 結束語

上述防浪涌軟啟動電路，具有電路可靠性高、可移植性好等突出特點。目前該電路已成功應用于某型中功率電臺的供電電源和其他類似產品上，有效地提升了產品的可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]童詩白，華成英.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2001.

（作者單位：華北計算技術研究所）