车载大功率电台电源软启动设计

熊伟

摘 要：车载大功率电台是车载信息系统的重要组成部分。作为大功率用电设备，车载电台的供电电源在启动时会有很大的浪涌电流，会引起空气开关跳闸。因此，需要进行相应的防浪涌电路设计。本文结合各种防浪涌电路的设计，给出一种防浪涌电路的设计，综合使用了整流滤波电路及防浪涌电路，并将该电路直接应用到供电电源中。

关键词：机载加固计算机；防浪涌；软启动；开关电源

0 引言

机载大功率电台作为车载信息系统的重要组成部分，其工作稳定性、可靠性十分重要。其供电电源经過这些年的发展，从线性电源发展到功率密度更高的开关电源，但是供电输入还是以交流输入为主，采用的大多是电容滤波型整流电路，在开机瞬间，给电容充电的浪涌电流非常高，为防止浪涌电流给供电回路造成损害，在电源输入端设计防浪涌电路，确保电源正常可靠运行。

1 设计需求

开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达100A以上。在电源接通瞬间如此大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流损坏；轻者也会使空气开关合不上闸。上述现象均会造成开关电源无法正常工作，为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路，以保证电源正常而可靠运行。

2 常用的防浪涌软启动电路

图1是采用晶闸管V和限流电阻R1组成的防浪涌电流电路。在电源接通瞬间，输入电压经整流桥（D1～D4）和限流电阻R1对电容器C充电，限制浪涌电流。当电容器C充电到约80%额定电压时，逆变器正常工作。经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R1，电源处于正常运行状态。

图2是采用继电器K1和限流电阻R1构成的防浪涌电流电路。电源接通瞬间，输入电压经整流（D1～D4）和限流电阻R1对滤波电容器C1充电，防止接通瞬间的浪涌电流，同时辅助电源Vcc经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电，当C2上的电压达到继电器K1的动作电压时，K1动作，其触点K1.1闭合而旁路限流电阻R1，电源进入正常运行状态。限流的延迟时间取决于时间常数（R2C2）。

3 硬件电路设计

根据图1和图2给出的总体思路，进行了具体硬件电路设计，如图3所示。

如图3所示，交流电压经过整流桥后得100Hz的直流脉冲波形进入软启动单元，此脉冲电压向高压电容组件（Ca-Ch，C9，R0）充电，在电容C9两端得到一个比较平稳的大约300V的直流电压。

继电器K2和电阻R2、R3、R4组成一个缓冲电路，R2、R3、R4 3个电阻限制给高压电容组件充电时的充电电流起到抗浪涌的作用，当K2吸合之后，R2、R3、R4被短路，300VDC电压的电流则经过K1的闭合触点向后级电路供电，K2吸合的时间常数由Ca-Ch上的电压决定。光耦N1：4N35的初级导通电压为1.2V，设抗浪涌电阻R2上的电压为U1，U1经R1、V1、R5分压，在R5上产生电压U2即光耦4N35的初级导通电压，则U2=（U1-Uled）×200÷（10000+200），已知U2=1.2V、Uled（发光二极管导通压降）=1.6V，可得出U1=62.8V（R2两端的电压），这个电压是光耦工作的极限最低电压，也就是说当R2两端的电压大于等于62.8V时光耦N1是工作的，而当限流电阻R2-R4上的压降低于62.8V时，即Ca-Ch上的电压达到约237V时，光耦N1截止。N1截止后，V4的基极通过下拉电阻R6成低电平，V4导通，随着V4的导通，V5的基极电平升高也导通，V5的集电极被拉低为低电平，工作电源+12V电压加到继电器K2的线包上，K2动作常开触点变为吸合，输入交流整流出的直流高压此时短路掉缓冲电阻R2、R3、R4直接经过K2向电容Ca-Ch充电，完成整个高压的软起动过程。在软起动过程未结束的过程中，由于V4、V5截止，V5的集电极由K2的线包拉高（此时K2线包相当于一个电阻），使输出至后级的功率变换单元的软起动信号为高电平，此高电平的软起动信号抑制后级的功率变换单元工作直至软启动过程结束。图中V6是起对多个信号的隔离作用，如果给V6并联二极管，相当于多个信号的“或”门二极管，可以分别供给几个不同功率变换单元软启动信号。

V3为6.8V稳压管，刚上电时，由于高压未建立，防止继电器K2的误吸合，C1和V3起延迟V4导通的作用，上电时，由于C1充电电压未达到V3+V4的导通电压（6.8V+0.7V=7.5V），而使V4截止，在C1充电的过程中，由于高压整流使N1初级导通，C2上的电压又被N1的次级导通后拉高，再次使V4处于截止状态，随着高压充电逐步完成，光耦N1的初级导通电流渐渐减小，光耦次级的最后变成截止，C2上的电平逐渐降低到使V4导通，然后V5导通，完成软启动过程。软起动未完成的过程中，U⑧=12V，U⑤=5～11V，U⑥=0V，U“A”=12V；软起动完成后，U⑧=7V，U⑤=6.3V，U⑥=0.7V，U“A”=0～0.5V。

4 結束语

上述防浪涌软启动电路，具有电路可靠性高、可移植性好等突出特点。目前该电路已成功应用于某型中功率电台的供电电源和其他类似产品上，有效地提升了产品的可靠性和稳定性。

参考文献

[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001.

（作者单位：华北计算技术研究所）