Ограничение бросков тока при включении нагрузки большой мощности

STMicroelectronics TYN610

Журнал РАДИОЛОЦМАН, февраль 2016

Защитите схемы от больших токов на время заряда конденсатора

Мощный сетевой источник питания – это не более чем полу- или полномостовой DC/DC преобразователь. Выпрямив переменное сетевое напряжение, получают постоянное напряжение, используемое для питания преобразователя. При включении источника питания сглаживающий конденсатор выпрямителя полностью разряжен. Это приводит к возникновению огромного зарядного тока, поскольку разряженный конденсатор на время закорачивает диоды выпрямительного каскада. Если не принять специальных мер, большой бросок пускового тока может привести к срабатыванию автомата защиты сети или, даже, к выходу из строя выпрямительных диодов. Схема, ограничивающая пусковой ток, показана на Рисунке 1.

Вебинар «Экономичные решения МЕAN WELL для надежных разработок» (30.09.2021)

Ограничение бросков тока при включении нагрузки большой мощности
Рисунок 1. Тиристор и MOSFET управляют током, текущим через сглаживающий
конденсатор CO. Эта схема ограничивает пусковой ток.

Если в момент включения мгновенное значение выпрямленного переменного напряжения сети VACR превысит приблизительно 10 В (точка A на Рисунке 2), MOSFET Q2 включится и выключит тиристор Q1. В этом случае идущий через R1 и Q2 слабый ток инжектирует в конденсатор CO небольшой заряд (траектория A–B на Рисунке 2).

Ограничение бросков тока при включении нагрузки большой мощности
Рисунок 2. Если VACR больше примерно десяти вольт, MOSFET Q2 открывается, и ток,
идущий через R1 и Q2, инжектирует в конденсатор CO небольшой заряд.

Когда разность VACR – VO становится равной или меньшей примерно 8 В (где VO – выходное напряжение), Q2 закрывается, позволяя включиться тиристору Q1. Благодаря этому сглаживающий конденсатор через Q1 получает заряд (траектория B–C на Рисунке 2), достаточный для того, чтобы напряжение VO сравнялось с VACR. Далее VACR становится меньше VO, и до тех пор, пока разность VACR – VO не превысит примерно 5 В (траектория C–D на Рисунке 2), питание DC/DC преобразователя поддерживается только за счет заряда сглаживающего конденсатора. В точке D VACR – VO ≈ 5 В, и тиристор Q1 открывается, обеспечивая как заряд конденсатора, так и работу DC/DC преобразователя до тех пор, пока VACR не сравняется с пиком синусоиды в точке E.

Когда напряжение VACR падает, тиристор Q1 закрывается, и DC/DC преобразователь питается только от сглаживающего конденсатора. Вновь проводить тиристор начнет тогда, когда VACR и VO сравняются на пике синусоиды. Затем этот процесс повторяется. Используйте тиристор с низкой чувствительностью управляющего электрода, с пробивным напряжением не менее 400 В (для сетевого напряжения 220 В) и с допустимым током, как минимум, вдвое превышающим ток выпрямительных диодов.

В этой схеме использован тиристор TYN610. Сопротивление резистора R1 можно рассчитать, используя выражение

где

VGT – минимальное напряжение между управляющим электродом и катодом, необходимое для возникновения тока, открывающего Q1;
IGT–20° – минимальный ток управляющего электрода, способный включать Q1 при температурах, начиная от –20 °C.

В качестве MOSFET для этой схемы подойдет прибор NTD4815NHG. При использовании MOSFET с другим пороговым напряжением, возможно, потребуется изменить сопротивления резисторов R2 и R3.

Ссылки

  1. Ограничение бросков тока при включении нагрузки низкой и средней мощности

Материалы по теме

  1. Datasheet STMicroelectronics TYN610
  2. Datasheet ON Semiconductor NTD4815NHG

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Limit inrush current in high-power applications

Изготовление 1-4 слойных печатных плат за $2

50 предложений от 27 поставщиков
Тиристор - [TO-220-3]; Тип: Тиристор; Uмакс: 600 В; Iкомм: 10 А; Iуэ(вкл): 15 мА; Iуэ(выкл): А Корпус TO220AB , Тип...
TYN610RG
STMicroelectronics
19 ₽
Элитан
Россия
TYN610RG
STMicroelectronics
23 ₽
ЗУМ-СМД
Россия
TYN610RG
STMicroelectronics
29 ₽
TYN610RG
STMicroelectronics
по запросу
Запись вебинара «Микросхемы для защиты цепей питания: ограничители всплесков напряжения и тока, контроллеры горячей замены, идеальные диоды»
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Непривычное решение. Но наверное вполне работоспособно. Проверять надобно... А что если сравнить эту схему с той, что используется [URL="http://el-shema.ru/_pu/1/42602677.gif"]в сварочных инверторах[/URL]? Там сперва питалово подаётся через резистор, затем он замыкается контактами реле, и подаётся полная мощность. В схеме сварочных инверторов плюсом является простота, надёжность реле по сравнению с греющимся тиристором в этой схеме. Минусом в сварке, я считаю, - слишком большое время выставлено для срабатывания реле. Тут время само выставится, в зависимости от нагрузки. Только тиристор тут мне совсем не нравится... Кстати, схему эту не трудно переделать для плавного включения переменки, в оригинале на выходе постоянка для DC/DC.
  • А еще немаловажный фактор - дешевизна . Еще используют конденсаторы мелкофарад на 3-5 , в паре с реле . Конденсатор не перегорает , но он дороже резистора . Касательно схемы выше - получим еще одну печку , с которой надо сдувать тепло . Да и цена тиристора на большой ток останавливает .
  • На таком принципе работают устройства плавного пуска (УПП) асинхронных двигателей, используются пары встречно включенных тиристоров, а управление с контроллером развязано через оптосимистор.
  • Эраносян С.А. Сетевые блоки питания с высокочастотными преобразователями. с.59. Идея 80-х ...