Wie ein Schaltnetzteil den Eingangsstoßstrom reduzieren kann
Normalerweise kann es beim Starten eines Schaltnetzteils erforderlich sein, dass das Hauptstromnetz am Eingangsende kurzzeitige hohe Stromimpulse liefert, die üblicherweise als „Eingangsstoßströme“ bezeichnet werden. Der Eingangsstoßstrom bereitet zunächst Probleme bei der Auswahl von Hauptleistungsschaltern und anderen Sicherungen im Hauptstromnetz: Einerseits müssen Leistungsschalter sicherstellen, dass sie bei Überlastung absichern, um eine Schutzfunktion zu erfüllen. Andererseits ist es notwendig, bei Auftreten des Eingangsstoßstroms nicht abzusichern, um Fehlfunktionen zu vermeiden. Zweitens kann ein Eingangsstoßstrom zu einem Zusammenbruch der Eingangsspannungswellenform führen, was zu einer schlechten Stromversorgungsqualität führt und den Betrieb anderer elektrischer Geräte beeinträchtigt.
Der Grund für das Auftreten eines Eingangsstoßstroms
In einem Schaltnetzteil wird die Eingangsspannung zunächst durch Interferenzen gefiltert, dann durch einen Brückengleichrichter in Gleichstrom umgewandelt und dann durch einen großen Elektrolytkondensator geglättet, bevor sie in einen echten DC/DC-Wandler gelangt. Der Eingangsstoßstrom wird beim anfänglichen Laden des Elektrolytkondensators erzeugt und seine Größe hängt von der Amplitude der Eingangsspannung während des Startvorgangs und dem Gesamtwiderstand des aus Brückengleichrichter und Elektrolytkondensator gebildeten Stromkreises ab. Wenn es am Spitzenpunkt der AC-Eingangsspannung beginnt, tritt ein Spitzeneingangsstoßstrom auf.
Schema 1
Die am häufigsten verwendete Methode zur Begrenzung des Eingangsstoßstroms: thermischer Strombegrenzungswiderstand (NTC) mit negativem Temperaturkoeffizienten in Reihe.
Vorteile:
Einfache und praktische Schaltung mit geringen Kosten
Nachteile:
1. Die strombegrenzende Wirkung von NTC-Widerständen wird stark von der Umgebungstemperatur beeinflusst: Wenn der Widerstand beim Starten bei niedrigen Temperaturen (unter Null) zu hoch und der Ladestrom zu niedrig ist, kann das Schaltnetzteil möglicherweise nicht starten; Wenn der Widerstandswert des Widerstands während des Hochtemperaturstarts zu klein ist, wird möglicherweise nicht die Wirkung der Begrenzung des Eingangsstoßstroms erzielt. Der Serien-Thermistor NTC mit negativem Temperaturkoeffizienten ist zweifellos die bisher einfachste Methode zur Unterdrückung von Eingangsstoßströmen. Denn NTC-Widerstände nehmen mit steigender Temperatur ab. Wenn das Schaltnetzteil gestartet wird, hat der NTC-Widerstand Raumtemperatur und einen hohen Widerstand, wodurch der Strom wirksam begrenzt werden kann. Nach dem Einschalten der Stromversorgung erwärmt sich der NTC-Widerstand aufgrund seiner eigenen Wärmeableitung schnell auf etwa 110 °C und der Widerstandswert sinkt auf etwa ein Fünfzehntel des Wertes bei Raumtemperatur, wodurch der Leistungsverlust während des normalen Betriebs verringert wird das Schaltnetzteil.
2. Die strombegrenzende Wirkung kann bei einer kurzen Unterbrechung des Hauptstromnetzes (etwa einige hundert Millisekunden) nur teilweise erreicht werden. Während dieser kurzen Unterbrechung wurde der Elektrolytkondensator entladen, während die Temperatur des NTC-Widerstands noch hoch und der Widerstandswert klein ist. Wenn die Stromversorgung sofort neu gestartet werden muss, kann der NTC keine wirksame Strombegrenzungswirkung erzielen.
3. Die Verlustleistung von NTC-Widerständen verringert die Umwandlungseffizienz von Schaltnetzteilen.
Option 2
Verwenden Sie bei der Herstellung von Schaltnetzteilen mit geringer Leistung direkt Leistungswiderstände, um Stoßströme zu begrenzen.
Vorteile:
Einfache Schaltung, geringe Kosten und hinsichtlich der Begrenzung von Stoßströmen nahezu unbeeinflusst von hohen und niedrigen Temperaturen
Nachteile:
Nur für kleine Leistungsschaltnetzteile geeignet
● Erheblicher Einfluss auf die Effizienz
