Простий і ефективний обмежувач пускового струму запобігає появі перешкод

Активна схема і реле замінюють NTC термістор з високими втратами.

Відключаються блоки живлення з навантаженням від 200 Вт і більше, вимагають використання обмежувачів пускового струму. Обмежуємося пусковий струм може досягати величини до декількох сот Ампер, здатних пошкодити мережевий випрямляч, спалити запобіжники і індуктивності вхідного фільтра та пошкодити PFC (схема корекції реактивної потужності) фільтруючі конденсатори.

Простим методом обмеження пускового струму є використання NTC (негативний температурний коефіцієнт) термісторів, включених послідовно з лінією живлення. У холодному стані термистор має високий опір, яке значно зменшується при зростанні температури, обмежуючи пусковий струм за рахунок своєї теплової інерції і здатності швидко зменшувати опір. У той же час, NTC термістор має залишкове опір при нормальному робочому струмі джерела живлення. Для збереження низького нормального опору, термістор повинен тривалий час працювати при високій температурі, що може погіршити температурний режим джерела живлення і підвищити температуру в його корпусі, де розсіювання енергії і так становить значну величину.

Ідея конструкції представляє альтернативну схему, яка ефективно обмежує пусковий струм і не додає додаткові джерела тепла в корпус блоку живлення. Без внесення додаткових втрат енергії під час нормальної роботи, комутований послідовний резистор ефективно обмежує пусковий струм джерела живлення до тих пір, поки PFC електролітичні конденсатори не наберуть повний заряд. Після цього, електромеханічне або твердотельное реле з гальванічною ізоляцією закорачивает резистор.

У той же час, визначення моменту повного заряду PFC схеми представляє деяку складність. Конструкція універсальних блоків живлення має на увазі роботу в деякому діапазоні вхідної змінної напруги і визначення напруги, що означає повний заряд, може бути помилковим. Крім того, обмежувач пускового струму повинен затримати початок роботи будь-яких додаткових джерел живлення та інших споживачів енергії для забезпечення заряду PFC конденсаторів в повному обсязі.

Найпростішим засобом для вирішення цих проблем є використання схеми, яка вимірює власне пусковий струм, а не напруга на PFC конденсаторах. Вона визначає закінчення процесу пуску, відстежуючи згасання амплітуди пускового струму. По досягненню заданого рівня, схема дає команду на запуск допоміжних джерел живлення та інших споживачів енергії. Відстеження пускового струму дозволяє ефективно контролювати початок роботи джерела живлення і робити поріг включення незалежним від напруги мережі живлення.

На рис.1 показаний реальний варіант схеми PFC, в якій використовується обмежувач пускового струму з перемикається резистором. Схема вимірювання пускового струму містить дротяний резистор R1 і паралельний MOSFET транзистор в режимі збіднення Q1, який підключений до резистори R2, як джерело струму, що працює на резистори R3 і R4. У широкому діапазоні падінь напруги на резисторі R1 від декількох сотень до декількох вольт, дана схема виробляє стабільний струм, який забороняє роботу допоміжних джерел живлення і запобігає їх вплив на процес обмеження вхідного струму. Коли пусковий струм досить знизиться, падіння напруги на резисторі R1 стає недостатнім для функціонування Q1 в режимі джерела струму.

Струм, що протікає через Q1, знижується, дозволяючи роботу допоміжних джерел живлення і включення блоку живлення, активуючи реле S1, чиї контакти закорачивается резистор R1. Номінал R2 визначає струм, необхідний для утримання допоміжних джерел живлення в вимкненому стані, що дає можливість PFC конденсатору C1 повністю зарядитися. 12 В електромеханічне реле, наприклад, G2RL-1 компанії Omron. має контакти з низьким опором для шунтування R1.

В якості альтернативи, для заміни S1, можна використовувати оптично ізольоване твердотельное реле, наприклад, RP1A48D5 компанії Carlo Gavazzi з MOSFET транзисторів або SCR (керований випрямляч) за умови, що падіння напруги на вихідних контактах заміни не вносить помітних втрат потужності.

Рис.2 ілюструє перебіг процесу заряду по падінню напруги на резисторі R1. Експоненціальна огинає і її заповнення характеризують пусковий процес; фільтр R3 і C2 відфільтровує заповнення і формує експоненціально снижающееся напруга на R4, яке утримує Q2 включеним під час всього процесу пуску. Q2 запобігає запуск допоміжних джерел живлення, утримуючи їх входи дозволу роботи в низькому стані. При падінні напруги на R1 в кілька вольт, Q1 припиняє виробляти постійна напруга і закриває Q2, дозволяючи роботу допоміжних джерел живлення. Таким чином, весь джерело живлення очікує, коли пусковий струм досягне безпечної величини, встановленої резистором R2. Джерело живлення включається негайно, як тільки реле S1 спрацює і закоротити резистор R1. Інші елементи на рис.1 відносяться до стандартної схеми PFC, але можуть також бути замінені на частину будь-який іншій конфігурації джерела живлення.

Trace 1 на рис.3 ілюструє включення 2,4 кВт джерела живлення з обмежувачем пускового струму і ланцюгом затримки включення, яка розносить по часу процеси підключення до мережі і включення блоку живлення. Пусковий струм обмежена 5 А, що значно менше, ніж рівень навантаження 2,4 кВт. Trace 4 відображає вхідний струм, який вимірюється за допомогою струмового датчика. На рис.4 відображено сссс. Його пусковий струм спеціально обмежений на рівні 5 А, що значно нижче робочого струму, що становить приблизно 14 А.