2 浪涌電流與再浪涌電流

對于功率大于 75W 的前端電源 (PSU)，需要進行功率因數校正 (PFC)。PFC 強制輸入電流跟隨輸入電壓，以使電子負載顯示為電阻。PFC 通常有較大的輸出電容器。啟動前，PFC 輸出電容器已完全放電。由于 PFC 結構在 V_AC > V_OUT 時提供電流路徑，因此施加交流電壓將生成巨大的電流，因為輸入電壓基本上直接施加到 PFC 輸出電容器上。此電流稱為浪涌電流。

在 PFC 輸入側放置一個具有正溫度系數的熱敏電阻 (R_T) 和一個機械繼電器將限制浪涌電流，如圖 1 中所示。在 PFC 上電期間，該繼電器關閉。浪涌電流通過 R_T 限制為一個較低的值，PFC 輸出大容量電容器 (C_BULK) 將逐漸充電。輸出電壓 (V_OUT) 充電至等于交流電壓 (V_AC) 的峰值后，浪涌電流就會降至 0。然后，繼電器將打開，并旁路 R_T，以減少正常運行期間的功率損耗。

再浪涌電流有所不同；它在 PFC 正常運行期間發生。如圖 2 中所示，當 PFC 正常運行時，交流輸入電壓突然下降。由于仍然施加負載，PFC V_OUT 可能會降至較低的值。然后，當交流電壓恢復時，如果交流輸入電壓高于 V_OUT，將再次出現浪涌電流。此電流稱為再浪涌電流。

在此之前，它完全依賴于功率級元件處理再浪涌電流的能力。測試結果表明，再浪涌電流可能會躍升至比 PFC 額定最大輸入電流高 10 倍以上。如此高的再浪涌電流會損壞電源或縮短其使用壽命，這就是 M-CRPS 規格限制交流電壓恢復后再浪涌電流量的原因。在半個輸入頻率周期內，再浪涌電流的均方根值應小于 PSU 最大額定電流的五倍 (5 × I_rated,RMS)，而在一個輸入頻率周期內應小于 3.5 × I_rated,RMS。此外，在施加交流輸入后，輸入電流應在兩個輸入頻率周期內穩定至 ≤2 × I_rated,RMS 的值。

當考慮在此期間 PFC 脈寬調制 (PWM) 的運行情況時，問題變得更加復雜。如果 PFC 控制不當，當交流電壓恢復時，可能會出現不合適的 PWM 占空比，從而導致可能超過 M-CRPS 規格的另一個大輸入電流峰值。

另一方面，當交流電壓恢復時，PFC 需要提供足夠的電流，以盡快將 PFC 輸出電壓提升至其穩壓電平；否則，V_OUT 將由于負載較重而持續下降，最終觸發直流/直流轉換器的輸入欠壓鎖定電平。在交流電壓恢復后，為 PFC 輸出電容器充電將需要較大的輸入電流，該電流在 V_IN > V_OUT 時來自再浪涌，或在 V_IN < V_OUT 時來自 PFC 控制環路。

本文提供了一種處理此再浪涌電流的解決方案，能在交流電壓下降后恢復時很好地控制再浪涌電流（ V_IN > V_OUT 時）和非再浪涌電流（V_IN < V_OUT 時），使其足夠高以快速提升 V_OUT，但不超過 M-CRPS 限制規格。