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              如何觀察浪涌電流的思路介紹

              返回列表來源:壹芯微 發布日期 2023-04-26 瀏覽:-

              如何觀察浪涌電流的思路介紹

              電路板的電源入口,一般來說都會有較大的電容,在通電的一瞬間,電容由于自身的等效電阻很小,所以瞬間電流非常大。這個電流被稱為浪涌電流。浪涌電流持續時間很短,峰值遠大于正常工作時的電流,可能會導致某些器件損壞,也可能導致電源電壓瞬間降低,影響其它設備工作。

              觀察浪涌電流的思路

              浪涌電流用萬用表無法觀察到,需要用電流采樣電路+示波器觀察。

              在電路中串聯一個阻值小且精確的采樣電阻,然后使用示波器觀察電阻兩端的電壓差,就可以根據瞬間的電壓波形推算出瞬間的電流。此電阻阻值必須小,不能影響到電路正常工作;但是如果阻值太小,低于示波器的最小量程,會無法準確測量電壓差。例如,采用10mΩ的采樣電阻,在電流為0.1A的時候,只會產生1mV的電壓。1mV是常見示波器的最小量程,多數情況下,示波器由于受到干擾而產生的底噪都會高于1mV。

              因此,常常先用運放電路,把采樣電阻兩端的電壓差放大若干倍,再用示波器測量。之前說過的交流運放電路就可以實現這個功能。
              21.png

              但是交流信號運算放大電路的放大倍數依賴于電阻的精度。常見的1%電阻不夠精確。

              如果想精確控制放大電路的倍數,可以采用功能放大器。我們需要放大器有較高的共模抑制比,對信號的差值極敏感,對共模量不敏感。例如我們采用的INA213,共模抑制比達到120dB。除此之外,INA213內部集成了高精度的電阻對,放大倍數是固定的,也是精準的。
              22.png

              可以看出此電路的放大倍數為50倍。如果流過采樣電阻的電流大小為I,電流采樣電路的輸出電壓為V,采用10mΩ的采樣電阻,那么:

              I * 0.01 * 50 = V

              化簡可得I=2V,即電流采樣電路的輸出電壓為1伏,那么流過采樣電阻的電流大小為2安。使用電流采樣電路加示波器,可以觀察到浪涌電流。

              浪涌電流的波形

              很多電源自帶限流功能,可以避免輸出電流過大,燒壞后續電路板,因此無法觀察到浪涌電流。為了觀察到浪涌電流,我把軟啟動電路板的輸入端放置大容量電容Cin,相當于電源不防浪涌的輸出端;在電路板的輸出端也放置大電容CL,作為負載的輸入端。電源與電路板連接時,將Cin充滿電;閉合開關的瞬間,Cin為CL充電,兩者間電阻極小,故浪涌電流極大。
              23.png

              下圖是浪涌電流的波形圖,黃色是電流采樣電路的輸出,通過公式I=2V可以計算出浪涌電流的大小。藍色是負載電容的電壓。
              24.png

              可以看出,開關閉合過程中,由于彈性觸點的臨界狀態,會產生不止一次(3次)浪涌電流,浪涌電流大小超過10A,由于電流采樣電路限制,只能觀察到5V的電壓,所以只能顯示10A。浪涌電流隨著兩個電容壓差的增大而減小,持續時間不超過1ms。

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