串聯電阻是最容易想到的限制浪涌電流的方案。如果電源電壓是5V,在負載的電容前,串聯5.1Ω的電阻(要注意標稱電阻沒有5Ω),就可以保持最大電流在1A以下。這種做法的缺點也是顯而易見的,這個電阻要浪費掉相當多的能源,如果穩態工作電流是0.5A,那么電阻上將浪費掉1.275W的電能;另外,會導致輸出電壓的達不到5V,如果負載內阻只有10Ω,那么負載上只能得到3.3V左右的電壓。
看來,我們需要的電阻要有這個特性:剛安全上電時電阻要大,抑制浪涌電流;等到浪涌電流過去,電流穩定時,電阻要小,不影響負載工作。有沒有這樣的電阻呢?
負溫度系數的熱敏電阻NTC就可以。負溫度系數指的是電阻值與溫度成反比,溫度越高電阻值越小。在電源接通瞬間,NTC熱敏電阻“較冷”,阻值較大,達到限制沖擊電流的作用;隨著電流持續流過熱敏電阻,電阻發熱而使其阻值變小。例如采用“MF72 20D-5”熱敏電阻,在25℃時,電阻有20Ω;如果穩定時工作電流在0.5A,自身阻值減小為1Ω左右。
我采用的電阻是 20D-5 NTC熱敏電阻,這是它的參數
這是它的效果波形截圖,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。
浪涌電流大小不超過0.5A,隨后浪涌電流大約維持在0.35A并緩慢減小,CL電壓緩慢上升。給負載電容充電的過程,真是夠慢的。講真的,可能是熱敏電阻選型不太好,跟直接串聯一個固定電阻效果不差太多。
熱敏電阻具有熱慣性,對于已經發熱了的熱敏電阻,散熱并重新恢復高阻狀態需要時間,故對于電源斷電后又需要很快接通的情況,有時起不到限流作用。并且,此電路對于流過負載的穩態電流也有要求,若穩態電流太小,將不足以維持NTC電阻的溫度。所以,熱敏電阻限流的方法,常用于穩態電流可以確定,且不會頻繁通斷的電路。
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