Die Ursache für Stoßströme im Schaltnetzteil
Unter allen Arten von Stromversorgungen, die früher und heute verwendet wurden, sind Schaltnetzteile sehr beliebt und können grundsätzlich alle Designanforderungen erfüllen. Diese Art von Stromversorgung ist wirtschaftlich, bringt aber auch einige Probleme beim Industriedesign mit sich. Viele Schaltnetzteile (insbesondere Hochleistungs-Schaltnetzteile) haben einen inhärenten Nachteil: Sie ziehen beim Einschalten einen großen Strom. Dieser Spitzenstrom kann das 10- bis 100-fache des statischen Betriebsstroms der Stromversorgung erreichen. Daraus können mindestens zwei Probleme resultieren. Wenn die Gleichstromversorgung nicht genügend Anlaufstrom liefern kann, kann das Schaltnetzteil in einen blockierten Zustand geraten und lässt sich nicht starten. Dieser Spitzenstrom kann dazu führen, dass die Spannung der Eingangsstromversorgung abfällt, was ausreicht, um andere Stromversorgungsgeräte, die dieselbe Eingangsstromversorgung verwenden, augenblicklich von der Stromversorgung auszuschließen.
Die herkömmliche Methode zur Begrenzung des Eingangsstoßstroms ist ein in Reihe geschalteter Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC). Diese einfache Methode weist jedoch viele Nachteile auf. So wird beispielsweise die Strombegrenzungswirkung des NTC-Widerstands stark von der Umgebungstemperatur beeinflusst. Die Strombegrenzungswirkung kann nur teilweise erreicht werden, wenn das Eingangsstromnetz für kurze Zeit (etwa mehrere hundert Millisekunden) unterbrochen wird. Außerdem verringert der Leistungsverlust des NTC-Widerstands die Umwandlungseffizienz des Schaltnetzteils. Tatsächlich können die beiden oben genannten Probleme durch eine „Softstart-Schaltung“ gelöst werden, die im Folgenden ausführlich vorgestellt wird.
1 Schaltnetzteil Stoßstrom verursacht
Der Eingangskreis des Schaltnetzteils besteht meist aus einem Kondensatorfilter-Gleichrichterkreis. Wenn die eingehende Stromversorgung geschlossen wird, entsteht ein großer Stoßstrom, da die Anfangsspannung am Kondensator Null ist, wenn der Kondensator geladen wird. Insbesondere bei Hochleistungs-Schaltnetzteilen wird der Filterkondensator mit großer Kapazität verwendet, damit der Stoßstrom mehr als 100 A A erreicht. Ein so großer Stoßstrom beim Einschalten der Stromversorgung führt häufig zum Durchbrennen der Eingangssicherung oder des Kontakts des Schließschalters, und der Überstrom der Gleichrichterbrücke wird beschädigt; ein geringerer Strom führt auch dazu, dass der Luftschalter die Bremse nicht mehr schließt. Alle oben genannten Phänomene führen dazu, dass das Schaltnetzteil nicht mehr normal funktioniert. Daher sind fast alle Schaltnetzteile mit Softstart-Schaltungen ausgestattet, um Einschaltstromspitzen zu verhindern und so den normalen und zuverlässigen Betrieb des gebrauchten Roboternetzteils zu gewährleisten.
2 Elektrisches Funktionsprinzip der Sanftanlaufschaltung
Wenn die „Softstart-Schaltung“ verwendet wird, um den Stoßstrom beim Einschalten des Schaltnetzteils zu eliminieren, können die Nachteile der oben genannten herkömmlichen Methode zur Begrenzung des Stoßstroms gut vermieden werden. Die Steuerung des Starts des Schaltnetzteils durch „Softstart“ zur Vermeidung des Stoßstroms umfasst zwei Konstruktionsprinzipien: Entfernen der Last beim Einschalten und gleichzeitige Begrenzung des Nutzstroms. Wenn die Last nicht angetrieben wird, hat das Schaltnetzteil beim Einschalten normalerweise einen kleinen Strom. In vielen Fällen kann der Startstrom tatsächlich kleiner sein als der durch diese Methode aufrechterhaltene Dauerbetriebsstrom.
