SMPS の主電源整流器のコンデンサの充電電流の制限。スキーム、説明

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主整流器SMPSのコンデンサの充電電流を制限する

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ネットワークスイッチング電源における重要な問題のXNUMXつは、ネットワーク整流器の出力に設置される大容量平滑コンデンサの充電電流の制限です。充電回路の抵抗によって決定されるその最大値は、特定のデバイスごとに固定されていますが、いずれの場合も非常に重要であり、ヒューズが切れるだけでなく、入力回路要素の故障につながる可能性があります。この記事の著者は、この問題を解決する簡単な方法を提供しています。

始動電流の制限の問題を解決するために多くの研究が行われており、その中でいわゆる「ソフト」スイッチングデバイスが説明されています [1 ～ 3]。広く使用されている方法の 4 つは、非線形特性を持つ充電回路を使用することです。通常、コンデンサは電流制限抵抗を介して動作電圧まで充電され、その後この抵抗が電子キーで閉じられます。最も単純なこのようなデバイスは、サイリスタを使用する場合に得られます [XNUMX]。

図はスイッチング電源の入力ノードの代表的な回路を示しています。提案されたデバイスに直接関係しない要素（入力フィルター、主電源整流器）の目的は、この部分が標準的な方法で作成されているため、記事では説明されていません[5]。

主整流器SMPSのコンデンサの充電電流を制限する

平滑コンデンサ C7 は、サイリスタ VS1 が並列に接続された電流制限抵抗 R2 を介して主電源整流器 VD1 から充電されます。抵抗器は 7 つの要件を満たす必要があります。XNUMX つ目は、充電中にヒューズを流れる電流がヒューズを焼損させないように抵抗が十分である必要があり、XNUMX つ目は、抵抗器の電力損失が、完全に充電する前に故障しない程度のものである必要があります。コンデンサCXNUMX。

最初の条件は、抵抗が 150 オームの抵抗器によって満たされます。この場合の最大充電電流は約 2 A です。抵抗が 300 オームで電力が 2 W の XNUMX つの抵抗を並列に接続すると、XNUMX 番目の要件を満たすことが実験的に確認されています。

コンデンサC7の静電容量660μFは、最大負荷電力200Wにおける整流電圧脈動の振幅が10Vを超えてはならないという条件から選択されました。要素C6およびR3の値は次のように計算されます。コンデンサ C7 は、時間 t=2R95・C3=2・7・3・150-660 -10 秒以内に、抵抗 R6 を介してほぼ完全に充電されます (最大電圧の 0,3%)。この時点で、サイリスタ VS1 が開くはずです。

サイリスタは、その制御電極の電圧が 1 V に達するとオンになります。これは、コンデンサ C6 が 0,3 秒以内にこの値まで充電する必要があることを意味します。厳密に言えば、コンデンサの電圧は非線形に増加しますが、1 V の値は可能な最大値 (約 0,3 V) の約 310% であるため、この初期セクションはほぼ線形であると考えることができます。したがって、コンデンサ C6 の静電容量は次のように計算されます。簡単な公式: C = Q /U、ここで Q=l・t - コンデンサの電荷。 I - 充電電流。

充電電流を決めてみましょう。これは、サイリスタ VS1 がオンになる制御電極電流よりわずかに大きくなければなりません。よく知られている KU202N に似ていますが、ターンオン電流が低い KU1R202 サイリスタを選択します。 20 個のサイリスタのバッチにおけるこのパラメータの範囲は 1,5 ～ 11 mA で、大部分の場合、その値は 5 mA を超えませんでした。さらなる実験のために、スイッチング電流が 3 mA のデバイスが選択されました。抵抗器 R3 の抵抗値として 45 kOhm を選択します。この場合、コンデンサ C6 の充電電流は 310 V/45 kOhm = 6,9 mA となり、これはサイリスタのターンオン電流の 2,3 倍になります。

コンデンサ C6 の静電容量を計算してみましょう: C=6,9・10-3・0,3/1-2000 µF。電源には、電圧1000Vに対して容量10μFの小型コンデンサを採用し、充電時間を約0,15秒と半分に短縮しました。コンデンサ C7 の充電回路の時定数を減らす必要がありました。抵抗 R2 の抵抗は 65 オームに減少しました。この場合、スイッチをオンにした瞬間の最大充電電流は 310 V/65 オーム = 4,8 A ですが、0,15 秒後には電流は約 0,2 A に減少します。

ヒューズには大きな慣性があり、定格電流を大幅に超える短いパルスを損傷することなく通過させることができることが知られています。私たちの場合、0,15 秒間の平均値は 2,2 A で、ヒューズは「痛みなく」それを許容します。抵抗値が 130 オーム、電力がそれぞれ 2 W の 6 つの抵抗器を並列接続すると、このような負荷にも対応できます。コンデンサ C1 が 0,15 V の電圧まで充電される時間 (7 秒) の間に、コンデンサ C97 は最大値の XNUMX% まで充電されます。

したがって、安全な動作のためのすべての条件が満たされます。スイッチング電源の長期間の動作により、記載されたユニットの高い信頼性が示されています。平滑コンデンサ C0,15 の電圧が 7 秒かけて徐々に増加すると、電圧コンバータと負荷の両方の動作に有益な効果があることに注意してください。

抵抗 R1 は、電源がネットワークから切断されたときにコンデンサ C6 を急速に放電するのに役立ちます。これがなければ、このコンデンサの放電にはさらに長い時間がかかります。この場合、電源をオフにした後すぐに電源をオンにすると、サイリスタ VS1 が開いたままになり、ヒューズが切れる可能性があります。

抵抗 R3 は直列に接続された 15 つの抵抗で構成され、それぞれの抵抗は 1 kOhm、電力は 2 W です。約 2 W の電力を消費します。抵抗 R2 は 130 オームの抵抗を持つ 7 つの MLT-330 を並列接続したもので、コンデンサ C350 は 1 V の定格電圧に対して 2 μF の容量を持つ 41 つの並列接続です。スイッチ SA1 - トグルスイッチ T202 または押しボタンスイッチ PkN1-15。後者の方が、両方の導体をネットワークから切断できるため、推奨されます。 KU15R1 サイリスタには、寸法 XNUMXxXNUMXxXNUMX mm のアルミニウムヒートシンクが装備されています。

文学

二次電源。参考マニュアル。 - M.: ラジオと通信、1983 年。
。 Eranosyan S. A. 高周波コンバータを備えたネットワーク電源。 - L.: エネルギーアトミズダット、1991 年。
3. Frolov A. ネットワーク整流器のコンデンサ充電電流の制限。 - ラジオ、2001 年、第 12 号、p. 38、39、42。
4. Mkrtchyan Zh. A. 電子コンピュータの電源。 - M.: エネルギー、1980 年。
5. 外国の家庭用ビデオ機器の集積回路。参考マニュアル。 - サンクトペテルブルク: ランビクトリア、1996 年。

著者: M. ドロフィーエフ、モスクワ

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