基于新型器件STIL的浪涌电流限制电路(ICLC)设计

　　0 引言

　　在AC/DC电源变换器启动期间，由于大容量电容器充电，会产生一个比系统正常工作电流高几倍乃至50倍的浪涌电流。如果对浪涌电流不加以限制，在主电源上会产生一个较大的电压降落，影响连接在同一电源网络中设备的工作，并会烧毁输入线路上的保险丝。

　　为了限制浪涌电流强度，传统的解决方案主要有两种：一种是在较低功率的电源系统桥式整流器之前，串接单独的阻抗元件，如浪涌限制电阻或NTC热敏电阻;另一种是使用SCR、Triac和继电器等通路元件或半可控整流桥(HCRB)，当变换器启动时电容器一被充电，通过通路元件去短路串联阻抗元件，以减小功率损耗。不论是采用哪一种方法，都有其缺点，或者是尺寸较大，或者是功率损耗较大，或者是响应速度较慢，或者是抗干扰能力较差。

　　意法半导体(ST)公司基于ICRB拓扑结构并采用ASDTM专门工艺制造的STIL系列器件，是一种新型的浪涌电流限制器，具有低功耗、抗扰性强和可靠性高等优点。

　　1 STIL的基本结构、工作原理和主要电气特性

　　浪涌电流限制器STIL是基于HCRB制作的，内部结构主要包括两个非敏感单向功率开关及其驱动器电路，与桥式整流器并联使用。图1示出了STIL的基本结构及其在电源变换器应用中的连接。

图1 STIL的内部结构及其应用连接

　　在系统启动期间，STIL中的两个单向开关是断开的。浪涌电流通过二极管桥式整流和浪涌电阻Ri(通常为NTC热敏元件)。随着主电源变换器导通，与电源变压器(或PFC变换器件升压电感器)耦合在一起的辅助电源被启动，为STIL中的两个开关提供足够的能量使其接通。在正常状态下，桥式整流器中只有2只二极管和两个单向开关去整流AC线路电流。

　　STIL主要包含STIL-02和STIL04两种型号，其通态输出电流Iout(AV)分别为2A和4A(当结温Tj=150℃时)，两种器件断态正向/反向电压(VDout/VRout)均为700V，动态电压上升率dv/dt>500V/μs，驱动器触发电流最大值Ipt(max)=10mA，触发电压VD(pt)典型值为0.85V，开关门限直接电压Vto=0.7V(典型值)，动态直接电阻Rd=70mΩ(典型值)，正向压降VF典型值为0.9V，总反向漏电流Ik<300μA。

　　2 应用电路与设计

　　2.1 在PFC预变换器中的应用电路

　　STIL在以L6561作为功率因数控制器的功率因数校正(PFC)预变换器中的应用电路如图2所示。其中，STIL、NTC(热敏电阻)、PFC升压电感器(L1)的附加绕组N2、二极管D1与D2、电容C1和C2及C3、电阻R1与R2等，组成PFC升压变换器的浪涌电流限制电路(ICLC)。