提高继电器触点抗浪涌能力的一种新颖旁路保护电路

摘要：在航天器用电设备中，多数器件由DC—DC模块供电，部分由一次电源直接供电，DC—DC模块作为用电负载也由一次电源供电，在DC—DC模块及星载用电设备突然加电时，有可能产生较大的启动电流，浪涌电流可达到上百安培，若不进行有效控制，有可能对供电链路中配电设备的继电器触点造成损伤，甚至导致继电器触点粘连。文中从系统实际应用的角度出发，阐述了提高继电器触点抗浪涌能力的一种新颖保护电路，能够确保规避继电器触点受到浪涌电流的冲击，满足继电器用于航天产品中高可靠性的要求。
关键词：浪涌电流；继电器；保护

1 术语及定义
浪涌电流：用电设备在启动瞬间产生的大电流；
旁路电路：旁路用电设备在启动瞬间产生大电流的电路；
ESL：电容器的等效串联电感；
ESR：电容器等效串联电阻。

2 浪涌电流产生的原因
通常情况下，在设备加电时，电容器是产生浪涌电流的主要原因，原理示意图见图1。

上图中K1闭合后，电容器C开始充电，若将直流电源、开关K1以及连接的导线看作理想状态(直流电源可提供足够大的电流且内阻为零，K1接触电阻为零，导线线阻为零)，在电容器充电瞬间，产生的浪涌电流可根据公式1进行近似计算。

式中：I——浪涌电流
U——直流电源输出电压
ESR——电容器等效串联电阻
虽然电容电器ESL对输入浪涌电流有一定的抑制作用，但电感量较小，抑制作用也较小，可忽略。通常电容器ESR均比较小，例如，在100kHz下测量，液体钽电容器的ESR一般为几百毫欧，聚脂电容的ESR一般为几十毫欧，而陶瓷电容的FSR一般为几毫欧。所以在电容器加电瞬间，会产生较大的浪涌电流。
以上是针对电容器在加电瞬间产生的浪涌电流所进行的分析，若其它设备或元器件在加电瞬间与电容器具有类似特性，则同样会产生较大的浪涌电流，如蓄电池在充电状念下也会产生上百安培的浪涌电流。

3 旁路保护电路分析
浪涌旁路保护电路原理图见图2。