浪涌電流限制器STIL02在臨界模式PFC升壓變換器中的應(yīng)用

摘要：以半可控整流器橋路(HCRB)為基礎(chǔ)的STIL02浪涌電流限制器克服了NTC熱敏電阻在熱態(tài)重啟時(shí)浪涌限流功能變差以及熱態(tài)功耗較大的缺點(diǎn)，因而是一款優(yōu)質(zhì)高效的新型浪涌電流限制器。文中介紹了STIL02臨界模式ＰＦＣ升壓預(yù)調(diào)整器中的應(yīng)用，同時(shí)給出了其應(yīng)用電路。

    關(guān)鍵詞：浪涌電流；限流器件；STIL02；PFC應(yīng)用

在脫線變換器啟動(dòng)期間，因?qū)Υ笕萘侩娙萜鞒潆姇?huì)產(chǎn)生一個(gè)大電流。這個(gè)大電流比系統(tǒng)正常電流大幾倍乃至幾十倍(即所謂浪涌電流)，而這可能使ＡＣ線路的電壓降落，從而影響連接在同一ＡＣ線路上的所有設(shè)備的運(yùn)行，有時(shí)會(huì)燒斷保險(xiǎn)絲和整流二極管等元件。因此，必須對(duì)其加以限制。

限制浪涌電流的最簡(jiǎn)單方法是在系統(tǒng)ＡＣ線路輸入端串聯(lián)一只ＮＴＣ熱敏電阻。由于在冷啟動(dòng)時(shí)，ＮＴＣ熱敏電阻呈現(xiàn)高阻抗，因而將使涌入電流得到限制。而當(dāng)電流的熱效應(yīng)使ＮＴＣ熱敏元件的溫度升高，ＮＴＣ阻值急劇下降時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的電流限制作用會(huì)較小。同時(shí)，由于ＮＴＣ熱敏電阻在熱態(tài)下的阻抗并不是零，故會(huì)產(chǎn)生功率損耗，從而影響系統(tǒng)的運(yùn)行效率。還有一個(gè)問(wèn)題是ＮＴＣ熱敏電阻在熱態(tài)下重新啟動(dòng)時(shí)，對(duì)浪涌電流起不到限制作用。為此，可在系統(tǒng)啟動(dòng)之后，利用ＳＣＲ等元件將ＮＴＣ熱敏元件短路。

１　基于ＨＣＲＢ的電流限制器ＳＴＩＬ０２

在傳統(tǒng)浪涌電流限制電路中，ＨＣＲＢ被認(rèn)為是較為先進(jìn)的一種電路，其基本結(jié)構(gòu)如圖１所示。ＨＣＲＢ電路是在橋式整流器上部二極管Ｄ１、Ｄ２和限流電阻(Ｒｉｎｒｕｓｈ)之間并接兩個(gè)ＳＣＲＳ(ＳＣＲ１和ＣＳＲ２)，以組成ＳＣＲ／二極管混合橋路，從而在系統(tǒng)(ＰＦＣ升壓預(yù)變換器)啟動(dòng)期間使浪涌電流通過(guò)Ｄ１、Ｄ２和Ｒｉｎｒｕｓｈ并被Ｒｉｎｒｕｓｈ(ＮＴＣ)限制。當(dāng)大容量電容器完全充電后，ＡＣ電流通過(guò)觸發(fā)的ＳＣＲ１、ＳＣＲ２和Ｄ３、Ｄ４整流而將Ｄ１、Ｄ２和Ｒｉｎｒｕｓｈ短路。

基于ＨＣＲＢ電路，ＳＴ公司利用專門的ＡＳＤＴＭ工藝研制出新型浪涌電流限制器件ＳＴＩＬ０２。該器件內(nèi)置兩個(gè)非靈敏單向開關(guān)和驅(qū)動(dòng)器電路，如圖２所示。這種采用５引腳小型單列直插式(ＰＥＮＴＡＷＡＴＴ ＨＶ２)封裝的器件，在使用時(shí)可將腳Ｌ(１)連接到ＡＣ線路的火線上，腳Ｎ(５)連接ＡＣ線路的地線上。而它的其余３個(gè)引腳中，ＯＵＴ(３)為輸出端，ＰＴ１(２)和ＰＴ２(４)為觸發(fā)輸入端。

ＳＴＩＬ０２的重復(fù)正向和反向截止電壓達(dá)７００Ｖ，輸出平均電流Ｉｏｕｔ(ＡＶ)為２Ａ，具有ｄＶ／ｄｔ＞５００Ｖ／μｓ的高抗擾性能和較小的功率損耗。

與ＨＣＲＢ電路比較，ＳＴＩＬ０２解決了功率損耗與抗擾性之間的矛盾。眾所周知：ＳＣＲ分為靈敏和非靈敏兩類。如果ＨＣＲＢ中ＳＣＲ采用靈敏型器件(觸發(fā)電流小于１００μＡ)，盡管其反向漏電流和反向損耗都很小，但實(shí)際上還是不可行。原因是其抗擾性太差，ｄＶ／ｄｔ僅約１０Ｖ／μｓ(加進(jìn)阻尼電路也只有約１００Ｖ／μｓ)，而系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)在前端產(chǎn)生的窄振蕩脈沖電壓上升速率ｄＶ／ｄｔ通常將近３００Ｖ／μｓ。如果ＨＣＲＢ中的ＳＣＲ采用非靈敏器件(觸發(fā)電流為幾個(gè)ｍＡ)，雖然ｄＶ／ｄｔ可達(dá)２００Ｖ／μｓ(附加阻尼電路將近４００Ｖ／μｓ)，但其反向漏電流和反向損耗比靈敏型ＳＣＲ約高１００倍。而ＳＴＩＬ０２的功率損耗與靈敏ＳＣＲ相同，但抗擾性是所有類型的ＳＣＲ都不能比擬的(其ｄＶ／ｄｔ可達(dá)１０００Ｖ／μｓ以上)。

２　應(yīng)用電路及工作原理

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