[发明专利]一种开机瞬间冲击电流计算方法

权利要求书

1.一种开机瞬间冲击电流计算方法，其特征在于，包括：

步骤S1：计算供电电源电路的等效电路；

步骤S2：计算等效电路的冲击电流，具体包括：

(1)当等效电路为供电电源、开关SS1、电容C’和等效电阻R’组成的串联回路，电容C’的两端为电压输出端时：

供电电源开机且在开关SS1闭合瞬间，供电电源母线上的冲击电流的峰值I_pk有：

I_pk＝Uin/R’ (1)

其中，Uin为供电电源电压，等效电阻R’包括电源内阻、正负母线上的寄生电阻和滤波电感的寄生电阻；

(2)对电源母线较长或者母线上串联有电感的电子系统，将其等效成由电源U_S、开关SS1、电容C、电阻R和电感L依次连接组成的回路，开关SS1闭合后，电容C两端电压u_C：

u_C+u_R+u_L＝U_S (2)

其中，u_R为电阻R两端电压，u_L为电感L两端电压；

电容C的充电电流i_C：

其中，i_L是电感L的电流；

由式(2)得到，

将(3)代入(4)，得到：

将式(5)转换为标准形式：

式中，α＝R/2L，

令：

式(6)对应的齐次微分方程为：

A：当时，即即α＞ω₀时，齐次微分方程式(9)有两个不相等的实根p₁和p₂，分别表达为：

当电容充电过程为过阻尼情况，电容两端电压及电容充电电流表达为：

当t＝ln(p₂/p₁)/(p₁-p₂)时，i_L(t)达到峰值，即冲击电流峰值；

B、当时，即即α＜ω₀时，式(9)有两个互为共轭的虚根p1和p2，分别表达为：

当电容充电过程为欠阻尼情况，电容充电电流表达为：

式中，α＝R/2L，其中，

当ωt＝β，即t＝β/ω时，电流i_L(t)达到峰值，即冲击电流峰值；

步骤S3：根据计算出的冲击电流峰值选择是否采用冲击电流抑制电路；

所述冲击电流抑制电路包括MOS管Q1、滤波电容C2以及驱动电路，所述驱动电路包括电阻R2、稳压管D1、电容C1以及电阻R1，所述电阻R1的一端连接模拟直流电压源的正极输出端，另一端通过所述电阻R2连接模拟直流电压源的负极输入端，所述稳压管D1和电容C1与电阻R2并联；所述MOS管Q1的栅极连接电阻R1和电阻R2之间的节点，MOS管Q1的源极和漏极串联在模拟直流电压源的负极输入端和负极输出端之间；所述滤波电容C2设于所述模拟直流电压源的正极输出端和负极输出端之间；还包括功率电阻R3，功率电阻R3并联于所述MOS管Q1的源极和漏极之间；

其中，Q1为N沟道MOSFET，滤波电容C2为后级滤波电容，R3为功率电阻，电阻R1、电阻R2和电容C1形成Q1的驱动电路，稳压管D1用于钳位电阻R2两端的电压，避免MOS管Q1的栅极-源极两端电压过高而损坏，起到保护MOS管Q1的作用；

整个电路具有瞬态与稳态两种工作状态，其中输入端上电过程属于瞬态工作状态，之后则属于稳态工作状态，在稳态工作状态时，电阻R1与电阻R2形成分压电路，电阻R2两端电压用于驱动MOS管Q1稳态导通工作，此时MOS管Q1完全导通，后端设备正常工作；在瞬态工作状态下，当SS1突然闭合时，电阻R1与电容C1形成RC充电电路给并联在MOS管Q1栅极-源极端的电容C1充电，电容C1两端电压为MOS管Q1驱动电压，由于RC充电电路具有电压延时效果，因此MOS管Q1驱动电压将会缓慢上升，MOS管Q1将延迟导通，延迟时间由电阻R1和电容C1的时间常数确定，在这个过程中电源通过功率电阻R3对后端滤波电容C2进行充电，进而抑制启动冲击电流。