DC/DC电源模块冲击电流的限制方法

开关电源的输入一般有滤波器来减小电源反馈到输入的纹波，输入滤波器一般有电容和电感组成π形滤波器，输入分别有AC/DC电源模块输入电路和DC/DC电源模块输入电路俩种。

由于电容器在瞬态时可以看成是短路的，当开关电源上电时，会产生非常大的冲击电流。冲击电流的幅度要比稳态工作电流大很多，如对冲击电流不加以限制，不但会烧坏保险丝，烧毁接插件，还会由于共同输入阻抗而干扰附近的电器设备。下面谈下俩种限制DC/DC电源模块冲击电流的方法。

1、长短针法：

长短针法冲击电流限制电路如上图所示：在DC/DC电源板插入时，长针接触，输入电容C1通过电阻R1充电，当电源板完全插入时，电阻R1被断针短路。C1代表DC/DC电源的所有电容量。

该方法缺陷是插入的速度不能控制，如插入速度过快，电容C1还没充满电时，短针就已经接触，冲击电流的限制效果就不好。也可用热敏电阻法来限制冲击电流，但由于DC/DC电源的输入电压较低，输入电流较大，在热敏电阻上的功耗也较大，一般不用这种方法。

2、有源冲击电流限制法：

利用MOS管控制冲击电流可以克服无源限制法的缺陷。MOS管有导通阻抗Rds_on低和驱动简单的特点，在周围加上少量元器件就可以做成冲击电流限制电路。MOS管是电压控制器件，其极间电容等效电路如下图所示：

带外接电容C2的N型MOS管极间电容等效电路MOS管的极间电容栅漏电容Cgd、栅源电容Cgs、漏源电容Cds可以由公式确定，公式中MOS管的反馈电容Crss，输入电容Ciss和输出电容Coss的数值在MOS管的产品技术手册上可以查到。公式如下：

电容充放电快慢决定MOS管开通和关断的快慢，为确保MOS管状态间转换是线性的和可预知的，外接电容C2并联在Cgd上，如果外接电容C2比MOS管内部栅漏电容Cgd大很多，就会减小MOS管内部非线性栅漏电容Cgd在状态间转换时的作用。外接电容C2被用来作为积分器对MOS管的开关特性进行精确控制，控制了漏极电压线性度就能精确控制冲击电流。

如上图所示：基于MOS管的自启动有源冲击电流限制法电路。MOS管Q1放在DC/DC电源模块的负电压输入端，在上电瞬间，DC/DC电源模块的第1脚电平和第4脚一样，然后控制电路按一定的速率将它降到负电压，电压下降的速度由时间常数C2*R2决定，这个斜率决定了最大冲击电流。

D1用来限制MOS管 Q1的栅源电压，元器件R1，C1和D2用来保证MOS管Q1在刚上电时保持关断状态。上电后，MOS管的栅极电压要慢慢上升，当栅源电压Vgs高到一定程度后，二极管D2导通，这样所有的电荷都给电容C1以时间常数R1×C1充电，栅源电压Vgs以相同的速度上升，直到MOS管Q1导通产生冲击电流。其中Vth为MOS管Q1的最小门槛电压，VD2为二极管D2的正向导通压降，Vplt为产生Iinrush冲击电流时的栅源电压。Vplt可以在MOS管厂商所提供的产品资料里找到。

漏极击穿电压Vds必须选择Vds比最大输入电压Vmax和最大输入瞬态电压还要高的MOS管，对于通讯系统中用的MOS管，一般选择Vds≥100V。稳压管D1是用来保护MOS管Q1的栅极以防止其过压击穿，显然MOS管Q1的栅源电压Vgs必须高于稳压管D1的最大反向击穿电压。一般MOS管的栅源电压Vgs为20V，推荐12V的稳压二极管。

其中Pout为DC/DC电源的最大输出功率，Vmin为最小输入电压，η为DC/DC电源在输入电压为Vmin输出功率为Pout时的效率。η可以在DC/DC电源厂商所提供的数据手册里查到。MOS管的Rds_on必须很小，它所引起的压降和输入电压相比才可以忽略。

该方法优点为功耗低，常温、低温、高温对浪涌电流的限制效果都特别好。缺点为体积大、成本高。