Gründe für den durch das Schaltnetzteil erzeugten Stoßstrom
Unter den verschiedenen in der Vergangenheit und Gegenwart häufig verwendeten Netzteilen erfreuen sich Schaltnetzteile großer Beliebtheit und können im Allgemeinen alle Designanforderungen erfüllen. Diese Art der Stromversorgung ist sehr wirtschaftlich, 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 Arbeitsstroms des Netzteils erreichen. Infolgedessen können mindestens zwei mögliche Probleme auftreten. Erstens: Wenn das Gleichstromnetzteil keinen ausreichenden Anlaufstrom liefern kann, kann das Schaltnetzteil in einen gesperrten Zustand übergehen und nicht gestartet werden. Zweitens kann dieser Stoßstrom zu einem Abfall der Eingangsspannung der Stromversorgung führen, der ausreicht, um einen sofortigen Stromausfall bei anderen Stromversorgungsgeräten zu verursachen, die dieselbe Eingangsstromversorgung verwenden.
Die herkömmliche Methode zur Begrenzung des Eingangsstoßstroms besteht darin, den Strombegrenzungswiderstand (NTC) mit einem Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten in Reihe zu schalten. Diese einfache Methode hat jedoch viele Nachteile: Beispielsweise wird die strombegrenzende Wirkung des NTC-Widerstands stark von der Umgebungstemperatur beeinflusst, die strombegrenzende Wirkung kann nur teilweise erreicht werden, wenn das Eingangshauptstromnetz für kurze Zeit unterbrochen wird (ca mehrere hundert Millisekunden) und der Leistungsverlust des NTC-Widerstands verringert die Umwandlungseffizienz des Schaltnetzteils. Tatsächlich können die beiden oben genannten Probleme durch eine „Sanftanlaufschaltung“ gelöst werden, die im Folgenden ausführlich erläutert wird.
Gründe für die Entstehung von Stoßströmen in einem Schaltnetzteil
Die Eingangskreise von Schaltnetzteilen verwenden meist Gleichrichterschaltungen mit Kondensatorfilterung. Im Moment des Schließens der eingehenden Stromversorgung bildet sich beim Laden des Kondensators ein großer Stoßstrom, da die Anfangsspannung am Kondensator Null ist. Insbesondere bei Schaltnetzteilen mit hoher Leistung werden größere Siebkondensatoren eingesetzt, um einen Stoßstrom von über 100 A zu erreichen. Im Moment des Stromanschlusses kann ein so großer Stoßstrom oft dazu führen, dass die Eingangssicherung durchbrennt oder der Kontakt des Schließschalters durchbrennt, was zu Überstromschäden an der Gleichrichterbrücke führt; Selbst leichte Fehler können dazu führen, dass der Luftschalter nicht schließt. Alle oben genannten Phänomene führen dazu, dass das Schaltnetzteil nicht normal funktioniert. Aus diesem Grund sind fast alle Schaltnetzteile mit Sanftanlaufschaltungen ausgestattet, um Stromstöße zu verhindern und so den normalen und zuverlässigen Betrieb des gebrauchten Roboternetzteils zu gewährleisten.
2. Elektrisches Funktionsprinzip der Sanftanlaufschaltung
Wenn eine „Sanftanlaufschaltung“ verwendet wird, um den Stoßstrom beim Hochfahren des Schaltnetzteils zu eliminieren, können die oben erwähnten Nachteile der herkömmlichen Methode zur Stoßstrombegrenzung wirksam vermieden werden. Die Steuerung des Starts des Schaltnetzteils durch „Sanftanlauf“ zur Eliminierung von Stoßströmen umfasst zwei Konstruktionsprinzipien: Entfernen der Last im Moment des Einschaltens und 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 mit dieser Methode aufrechterhaltene stationäre Betriebsstrom
