回路のフィルターコンデンサーのスムーズな充電。 スムーズな容量充電：何を選択しますか？ Sergey Chemezov：Rostecは、すでに世界で最大の機械製造企業10社の1つです。
静電容量Cの非充電コンデンサと抵抗Rの抵抗で構成される回路を定電圧Uの電源に接続してみましょう（図16-4）。
コンデンサのスイッチを入れた瞬間はまだ充電されていないので、コンデンサの両端の電圧したがって、最初の瞬間の回路では、抵抗Rの両端の電圧降下はUに等しく、電流が発生します。
米。 16-4。 コンデンサの充電。
電流iの通過は、コンデンサに電荷Qが徐々に蓄積することを伴い、コンデンサに電圧が発生し、抵抗Rの両端の電圧降下が減少します。
第二キルヒホッフの法則から次のように。 したがって、現在の強さ
回路内の電流が減少すると、電荷Qの蓄積率も減少します。
時間の経過とともに、コンデンサは充電を続けますが、電荷Qとその電圧はますますゆっくりと増加し（図16-5）、回路の電流は差に比例して徐々に減少します-電圧
米。 16-5。 コンデンサを充電したときの電流と電圧の変化のグラフ。
十分に長い時間間隔（理論的には無限大）の後、コンデンサの両端の電圧は電源の電圧に等しい値に達し、電流はゼロに等しくなります-コンデンサを充電するプロセスは終了します。
コンデンサを充電するプロセスが長くなるほど、電流を制限する回路Rの抵抗が大きくなり、コンデンサCの静電容量が大きくなります。これは、容量が大きいほど、より多くの電荷を蓄積する必要があるためです。 プロセスの速度は、チェーンの時定数によって特徴付けられます
多いほど、プロセスは遅くなります。
チェーンの時定数には時間の次元があります。
回路がオンになった瞬間からの時間間隔の後、コンデンサの両端の電圧は電源電圧の約63％に達し、間隔の後、コンデンサの充電プロセスは完了したと見なすことができます。
充電時のコンデンサ電圧
つまり、Uの値からゼロまで指数関数の法則に従って時間の経過とともに減少する電源の定電圧と自由電圧の差に等しくなります（図16-5）。
コンデンサの充電電流
初期値からの電流は、指数関数の法則に従って徐々に減少します（図16-5）。
b）コンデンサ放電
ここで、抵抗Rの抵抗を介して電源から電圧Uに充電されたコンデンサCの放電プロセスを考えてみましょう（図16-6、スイッチが位置1から位置2に移動した場合）。
米。 16-6。 コンデンサを抵抗器に放電します。
米。 16-7。 コンデンサ放電中の電流と電圧の変化のグラフ。
最初の瞬間に、回路に電流が流れ、コンデンサが放電を開始し、その両端の電圧が低下します。 電圧が低下すると、回路の電流も減少します（図16-7）。 時間間隔が経過すると、コンデンサ両端の電圧と回路電流は初期値の約1％に減少し、コンデンサの放電プロセスは完了したと見なすことができます。
放電時のコンデンサ電圧
つまり、指数関数の法則に従って減少します（図16-7）。
コンデンサ放電電流
つまり、電圧と同様に、同じ法則に従って減少します（図6-7）。
コンデンサを充電するときに蓄積されるすべてのエネルギー 電界、放電中に、抵抗Rで熱の形で放出されます。
コンデンサの誘電体とその端子間の絶縁にはある程度の導電性があるため、電源から切り離された充電されたコンデンサの電界は、長期間変化しないままにすることはできません。
不完全な誘電体と絶縁によって引き起こされるコンデンサの放電は、自己放電と呼ばれます。 コンデンサの自己放電中の時定数は、プレートの形状やプレート間の距離に依存しません。
コンデンサを充電および放電するプロセスは、トランジェントと呼ばれます。
主電源整流器SMPSのコンデンサの充電電流を制限する
ネットワークスイッチング電源の重要な問題の1つは、ネットワーク整流器の出力に取り付けられた大容量の平滑コンデンサの充電電流を制限することです。 彼の 最大値、充電回路の抵抗によって決定され、それぞれに固定されます 特定のデバイス、しかしすべての場合において、それは非常に重要であり、ヒューズが飛ぶだけでなく、入力回路の要素の故障にもつながる可能性があります。 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。
突入電流を制限する問題の解決に多くの作業が費やされており、いわゆる「ソフト」スイッチオンのデバイスが説明されています。 広く使用されている方法の1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、この抵抗は電子スイッチで閉じられます。 最も単純なのは、SCRを使用する場合の同様のデバイスです。
この図は、一般的なスイッチング電源入力アセンブリを示しています。 提案されたデバイス（入力フィルター、主整流器）に直接関係しない要素の目的は、この部分が標準として実行されるため、記事には記載されていません。
平滑コンデンサC7は、SCRVS1が接続されている電流制限抵抗R2を介して主電源整流子VD1から充電されます。 抵抗器は2つの要件を満たす必要があります。1つは、充電中にヒューズを流れる電流がバーンアウトを引き起こさないように抵抗器が十分である必要があり、2つ目は、完全に充電される前に抵抗器が故障しないようにする必要があります。コンデンサC7の。
最初の条件は、150オームの抵抗によって満たされます。 この場合の最大充電電流は約2Aです。並列に接続された抵抗300オームと電力2Wの2つの抵抗器が2番目の要件を満たすことが実験的に確立されています。
コンデンサC7660μFの容量は、最大負荷電力200Wでの整流電圧リップルの振幅が10Vを超えない条件から選択されます。要素C6およびR3の定格は次のように計算されます。 コンデンサC7は、時間t = 3R2・C7 = 3・150・660・10-6 -0.3 sの間に、抵抗R2を介してほぼ完全に（最大電圧の95％）充電されます。 この時点で、VS1トリニスタが開くはずです。
SCRは、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秒でこの値に充電される必要があることを意味します。 厳密に言えば、コンデンサ両端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310 V）の約0.3％であるため、この最初のセクションはほぼ線形と見なすことができ、コンデンサC6の静電容量が計算されます。簡単な式を使用します。C= Q / U、ここでQ = l・t-コンデンサの電荷。 私は充電電流です。
充電電流を決定します。 VS1SCRがオンになるゲート電極電流よりもわずかに高くする必要があります。 よく知られているKU202Nに似ていますが、ターンオン電流が少ないトリニスターKU202R1を選択します。 20個のSCRのバッチにおけるこのパラメーターは、1.5〜11 mAの範囲であり、大部分の場合、その値は5mAを超えませんでした。 さらなる実験のために、3mAのターンオン電流を備えたデバイスが選択されました。 45kオームに等しい抵抗R3の抵抗を選択します。 その場合、コンデンサC6の充電電流は310 V /45kΩ= 6.9 mAであり、これはSCRのスイッチング電流の2.3倍です。
コンデンサC6の容量を計算します：C = 6.9 10-3 0.3 /1-2000μF。 電源は、容量が1000μF、電圧が10 Vの小型のコンデンサを使用しています。充電時間は半分になり、約0.15秒になりました。 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オームに減りました。 この場合、スイッチを入れたときの最大充電電流は310 V / 65オーム= 4.8 Aですが、0.15秒後に電流は約0.2Aに減少します。
ヒューズには大きな慣性があり、定格電流よりはるかに高い損傷なしに短いインパルスを通過させることができることが知られています。 この場合、0.15秒の平均値は2.2 Aであり、ヒューズはそれを「痛みを伴わずに」転送します。 並列に接続された2つの130オーム、2 Wの抵抗も、この負荷を処理します。 コンデンサC6が1V（0.15 s）の電圧に充電されている間、コンデンサC7は最大値の97％まで充電されます。
したがって、安全な作業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動作は、説明されているユニットの高い信頼性を示しています。 平滑コンデンサＣ７の電圧が０．１５秒間滑らかに増加すると、電圧変換器と負荷の両方の動作に有益な効果があることに留意されたい。
抵抗R1は、電源が主電源から切断されたときにコンデンサC6をすばやく放電するのに役立ちます。 これがないと、このコンデンサははるかに長く放電します。 この場合、電源をオフにした後すぐにオンにすると、VS1 SCRが開いたままになり、ヒューズが切れることがあります。
抵抗R3は、直列に接続された3つで構成され、抵抗は15 kOhm、電力はそれぞれ1Wです。 それらは約2ワットの電力を消費します。 抵抗R2-130オームの抵抗で並列に接続された2つのMLT-2、および並列に接続された公称電圧350Vに対して容量330μFのコンデンサC7-2。 スイッチSA1-T2トグルスイッチまたはPkN41-1押しボタンスイッチ。 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、望ましい方法です。 Trinistor KU202R1には、15x15x1mmの寸法のアルミニウムヒートシンクが装備されています。
文学
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JB Castro-Miguens、マドリード
コンピュータ電源などのスイッチング電源をオンにした瞬間、整流器の平滑コンデンサは完全に放電されます。 充電電流の突入は、特にコンデンサの静電容量が大きい場合に、ネットワークの回路ブレーカーの動作、または整流ダイオードの故障につながる可能性があります。
コンデンサの等価直列抵抗とワイヤの抵抗とインダクタンスは突入電流を低減しますが、ピーク値は数十アンペアに達する可能性があります。 これらのサージは、整流ダイオードを選択する際に考慮する必要がありますが、コンデンサの寿命に最も顕著な影響を及ぼします。 ターンオン電流スパイクを制限する回路を図1に示します。
整流されたAC主電源電圧の瞬時値がターンオン時に14Vを超えると、MOSFET Q 1がオンになり、IGBT Q 2がオフになり、コンデンサは充電されません。
整流された電圧がコンデンサ両端の電圧に14Vを加えた値よりも小さい場合（V 1 = VIN-VOUT≤14V）、Q1はオフになり、Q2はR3を介してオンになり、コンデンサと負荷を接続します（R LOAD ）整流器に。 したがって、Q 2はオンのままであり、Q1は回路の動作に影響を与えなくなります。
定常状態では、コンデンサの両端の電圧が整流されたAC電圧に等しい場合、Q 1はオフで、Q 2はオンであり、コンデンサの充電を妨げるものは何もありません。
電流リミッタを使用すると、回路を過電圧保護で補うことができます。 整流された出力電圧が380Vを超えると、リファレンス出力とIC 1のアノード間の電圧が内部の2.495Vリファレンスよりも大きくなり、アノードからカソードへの電圧が約2Vに低下します。 R 3がカソードに流れ、Q2が閉じます。
整流された主電源電圧が380V未満の場合、TL431のカソード電流は実質的にありません。 結果として、Q2はR3を介してオンになり、コンデンサとR LOADを全波整流器に接続します（V 1 = VIN-VOUT≤14Vと仮定）。
回路内のコンポーネントによって消費される電力は非常に低いです。 230 Vrmsの入力電圧で。 最大500Wの負荷電力で、GP10NC60KDをQ2として使用できます。
- 実際の回路は、供給電圧がゼロになったときにフィルタコンデンサの接続を提供します。 ゼロ電圧でスイッチオン機能を備えたオプトシミスタ（オプトリレー）を使用する方が簡単ではありませんか。 で 大容量フィルタコンデンサ、この回路もオプトリレーも突入電流からあなたを救うことはありません。
- 回路はもちろん良好で、「MOSFETを使用したAN1542アクティブ突入電流制限」で説明されているdv / dtリミッターオプションの1つに似ています。「トライアックとサイリスタを備えたAN4606突入電流リミッター回路（ICL）も有用です。 。回路自体は、過電圧保護ではなく、負荷の短絡保護の方がはるかに便利です。さらに、そのようにネットワークから切断できない種類の負荷があります。 主電源電圧その瞬間の消失よりもひどいです。 おそらく、入力容量の充電の問題は、200W以上の電力を持つすべてのSMPSで一般的です。 ソリューションの大きな花畑は、溶接インバーター、周波数変換器、およびその他の技術機器の図に見ることができます。ここでは、何らかの方法で高電力の直流リンクがあります。 リミッター回路の複雑さ（何らかの理由で常に「ソフトスタート回路」と書かれています）は、予算と開発者の想像力によって決まります。 小さな階層：「フォーク」とは、小さな電力のサーミスタの場合は抵抗またはチョークを意味します。 記事に記載されているものと同様の回路が続きます（サイリスタまたはトランジスタ）。 次に-制御された整流器; さて、私の意見では、一番上に力率補正器があります（完全に制御された整流器または非絶縁型DC / DCコンバーターの総称でもあります）。 そして上の図に関して。 私の前には電源ユニットがあり、その入力は4000mkF * 450Vです。 リミッターは、強力な60アンペアのスターターによってシャントされる10Wの抵抗器です。 容器の充電時間は約12秒です。 これは古典的にトランジスタのベースにあるRC回路によって設定され、低電力リレーの巻線を切り替え、スターターをオンにします。 抵抗がバイパスされるとすぐに、整流器のステータス「準備完了」がフォトカプラを介して制御回路に送信されます。 説明した解決策に従ってサイリスタまたはIGBTを取り付けることにより（電流が非正弦波であるため、マージンが大きくなります）、制御回路を簡単に編成できます。 サイリスタの場合、lllllが書いたように、ネットワークが0を通過するときに最適なオプションを使用します。 しかし、ここに問題があります。全負荷時のネットワークからの消費電流は約30アンペアです。 これは、50〜100Wの電力の「ヒーター」が回路に追加されることを意味します。 もちろん、これは節電ではありません:-)。 しかし、あなたは思わず考えます-電気機械の「ソフトスタート」は本当に悪いです。
- サイクルからのスキーム、「何もすることがないとき、それから...」。 低電力の場合、トピックは関係ありません。 私はリミッターを見たことがありませんが、練習が示すように、何も問題はなく、マシンは動作しません。 中電力および高電力の場合-これは時代遅れであり、現在の基準では電流リミッターではなく力率補正が必要です。 大容量コンデンサを使用する場合（たとえば、ULFの場合）、通常、電源を入れてからしばらくすると短絡する電流制限抵抗を介してスムーズに充電されます。
- 中電力負荷用のサージ電流リミッタではありませんか？ 「書くものがなく、手がかゆいとき...」というサイクルからのあなたの投稿をAMCします。
