Die Ursachen für Einschaltströme in Schaltnetzteilen
Unter den verschiedenen in der Vergangenheit und Gegenwart häufig verwendeten Netzteilen erfreuen sich Schaltnetzteile großer Beliebtheit und können im Allgemeinen alle Designanforderungen erfüllen. Dieses Netzteil ist sehr sparsam, allerdings gibt es auch einige Probleme im Industriedesign. Aus diesem Grund haben viele Schaltnetzteile (insbesondere Hochleistungs-Schaltnetzteile) einen inhärenten Nachteil: Sie müssen beim Einschalten einen großen Strom ziehen. Dieser Stoßstrom kann das 10- bis 100-fache des statischen Betriebsstroms des Netzteils erreichen. Daher können mindestens zwei mögliche Probleme auftreten. **Wenn das Gleichstromnetzteil keinen ausreichenden Anlaufstrom liefern kann, kann es sein, dass das Schaltnetzteil in einen gesperrten Zustand übergeht und nicht starten kann; **Dieser Stoßstrom kann zu einem Abfall der Eingangsspannung der Stromversorgung führen, der ausreicht, um bei anderen Stromversorgungsgeräten, die dieselbe Eingangsstromversorgung verwenden, sofort einen Stromausfall zu verursachen.
Die traditionelle Methode zur Begrenzung des Eingangsstoßstroms besteht darin, Thermistor-Strombegrenzungswiderstände (NTC) mit negativem Temperaturkoeffizienten in Reihe zu schalten. Diese einfache Methode weist jedoch viele Nachteile auf, z. B. dass die strombegrenzende Wirkung von NTC-Widerständen stark von der Umgebungstemperatur beeinflusst wird, dass die strombegrenzende Wirkung bei kurzen Unterbrechungen des Hauptnetzes (in der Größenordnung von mehreren hundert Millisekunden) nur teilweise erreicht wird und dass der Leistungsverlust von NTC-Widerständen die Umwandlungseffizienz von Schaltnetzteilen verringert. Tatsächlich können die beiden oben genannten Probleme durch eine „Sanftanlaufschaltung“ gelöst werden, die im Folgenden ausführlich vorgestellt wird.
Gründe für die Entstehung von Stoßströmen in Schaltnetzteilen
Der Eingangskreis von Schaltnetzteilen verwendet meist eine Gleichrichterschaltung mit Kondensatorfilterung. Im Moment des Schließens der eingehenden Stromversorgung entsteht beim Laden des Kondensators ein großer Stoßstrom, da die Anfangsspannung am Kondensator Null ist. Insbesondere bei Schaltnetzteilen mit hoher Leistung werden Filterkondensatoren mit größerer Kapazität verwendet, um den Stoßstrom auf 100 A oder mehr zu bringen. Ein solch großer Stoßstrom beim Einschalten kann häufig dazu führen, dass die Eingangssicherung durchbrennt oder die Kontakte des Schließschalters durchbrennen, was zu Überstromschäden an der Gleichrichterbrücke führt; In leichten Fällen kann es auch dazu kommen, dass der Luftschalter nicht schließt. Die oben genannten Phänomene können zu Fehlfunktionen des Schaltnetzteils führen. Daher sind fast alle Schaltnetzteile mit Sanftanlaufschaltungen ausgestattet, um Stoßströme zu verhindern und so den normalen und zuverlässigen Betrieb des gebrauchten Roboter-Netzteils zu gewährleisten.
2. Elektrisches Funktionsprinzip der Sanftanlaufschaltung
Wenn eine „Sanftanlaufschaltung“ verwendet wird, um den Stoßstrom während des Startvorgangs eines Schaltnetzteils zu eliminieren, können die oben genannten Nachteile der herkömmlichen Methoden zur Stoßstrombegrenzung wirksam vermieden werden. Die Steuerung des Starts-eines Schaltnetzteils durch „Sanftanlauf“ zur Eliminierung von Stoßströmen erfordert zwei Konstruktionsprinzipien: Entfernen der Last im Moment des Einschaltens und gleichzeitig Begrenzen des Nutzstroms. Wenn die Last nicht betrieben wird, ist der Strom beim Starten des Schaltnetzteils im Allgemeinen sehr klein. In vielen Fällen kann der Anlaufstrom tatsächlich kleiner sein als der stationäre Betriebsstrom, der mit dieser Methode aufrechterhalten wird.
