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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Limitación de la corriente de carga del condensador del rectificador de red SMPS
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Cargadores, baterías, celdas galvánicas Uno de los problemas importantes en las fuentes de alimentación conmutadas de red es la limitación de la corriente de carga de un condensador de filtrado de gran capacidad instalado en la salida del rectificador de red. Su valor máximo, determinado por la resistencia del circuito de carga, se fija para cada dispositivo específico, pero en todos los casos es muy significativo, lo que puede conducir no solo a fusibles quemados, sino también a fallas en los elementos del circuito de entrada. El autor del artículo ofrece una forma sencilla de resolver este problema. Se dedican muchos trabajos a la solución del problema de limitar la corriente de arranque, en los que se describen los dispositivos de la llamada conmutación "suave" [1 - 3]. Uno de los métodos más utilizados es el uso de un circuito de carga con una característica no lineal. Por lo general, el capacitor se carga a través de una resistencia limitadora de corriente al voltaje de operación y luego esta resistencia se cierra con una llave electrónica. El más simple es un dispositivo de este tipo cuando se usa un trinistor [4]. La figura muestra un diagrama típico del nodo de entrada de una fuente de alimentación conmutada. El propósito de los elementos que no están directamente relacionados con el dispositivo propuesto (filtro de entrada, rectificador de red) no se describe en el artículo, ya que esta parte se realiza de forma estándar [5].
El condensador de filtrado C7 se carga desde el rectificador de red VD1 a través de la resistencia limitadora de corriente R2, en paralelo con el cual está conectado el trinistor VS1. La resistencia debe cumplir dos requisitos: en primer lugar, su resistencia debe ser suficiente para que la corriente a través del fusible durante la carga no provoque su explosión y, en segundo lugar, la disipación de potencia de la resistencia debe ser tal que no falle antes de que esté completamente cargada. condensador C7. La primera condición la satisface una resistencia con una resistencia de 150 ohmios. La corriente de carga máxima en este caso es aproximadamente igual a 2 A. Se ha establecido experimentalmente que dos resistencias con una resistencia de 300 ohmios y una potencia de 2 W cada una, conectadas en paralelo, cumplen el segundo requisito. La capacitancia del capacitor C7 660 μF se selecciona a partir de la condición de que la amplitud de la ondulación del voltaje rectificado a una potencia de carga máxima de 200 W no exceda los 10 V. Los valores de los elementos C6 y R3 se calculan como sigue. El capacitor C7 se cargará casi por completo a través de la resistencia R2 (95% del voltaje máximo) durante el tiempo t=3R2 C7=3 150 660 10-6 -0,3 s. En este punto, el trinistor VS1 debería abrirse. El trinistor se encenderá cuando el voltaje en su electrodo de control alcance 1 V, lo que significa que el capacitor C6 debe cargarse a este valor en 0,3 s. Estrictamente hablando, el voltaje en el capacitor crece de forma no lineal, pero dado que el valor de 1 V es aproximadamente el 0,3% del máximo posible (alrededor de 310 V), esta sección inicial puede considerarse casi lineal, por lo que la capacitancia del capacitor C6 se calcula usando una fórmula simple: C \uXNUMXd Q /U, donde Q=l t es la carga del capacitor; Yo - corriente de carga. Determinemos la corriente de carga. Debe ser un poco más grande que la corriente del electrodo de control, en el que se enciende el trinistor VS1. Elegimos el trinistor KU202R1, similar al conocido KU202N, pero con menor corriente de encendido. Este parámetro en un lote de 20 trinistores estaba en el rango de 1,5 a 11 mA, y para la gran mayoría de su valor no superaba los 5 mA. Para otros experimentos, se eligió un dispositivo con una corriente de encendido de 3 mA. Seleccionamos la resistencia de la resistencia R3 igual a 45 kOhm. Entonces, la corriente de carga del capacitor C6 es de 310 V / 45 kOhm = 6,9 mA, que es 2,3 veces mayor que la corriente de encendido del trinistor. Calculamos la capacitancia del capacitor C6: C \u6,9d 10 3-0,3 1 / 2000-1000 μF. La fuente de alimentación utiliza un condensador más pequeño de 10 microfaradios para una tensión de 0,15 V. Su tiempo de carga se ha reducido a la mitad, a unos 7 s. Tuve que reducir la constante de tiempo del circuito de carga del capacitor C2: la resistencia de la resistencia R65 se redujo a 310 ohmios. En este caso, la corriente de carga máxima en el momento del encendido es de 65 V / 4,8 Ohm = 0,15 A, pero después de un tiempo de 0,2 s, la corriente disminuirá hasta aproximadamente XNUMX A. Se sabe que el fusible tiene una inercia significativa y puede pasar pulsos cortos, mucho más altos que su corriente nominal, sin daño. En nuestro caso, el valor medio para un tiempo de 0,15 s es de 2,2 A y el fusible lo transfiere "sin dolor". Dos resistencias con una resistencia de 130 ohmios y una potencia de 2 W cada una, conectadas en paralelo, también soportan tal carga. Durante la carga del condensador C6 a una tensión de 1 V (0,15 s), el condensador C7 se cargará al 97 % del máximo. Por lo tanto, se cumplen todas las condiciones para un funcionamiento seguro. La operación a largo plazo de una fuente de alimentación conmutada ha demostrado la alta confiabilidad de la operación del nodo descrito. Cabe señalar que un aumento suave de voltaje en el condensador de filtro C0,15 durante 7 s afecta favorablemente el funcionamiento tanto del convertidor de voltaje como de la carga. La resistencia R1 se utiliza para descargar rápidamente el condensador C6 cuando la fuente de alimentación se desconecta de la red eléctrica. Sin él, este capacitor estaría descargado por mucho más tiempo. Si en este caso enciende rápidamente la fuente de alimentación después de apagarla, es posible que el trinistor VS1 aún esté abierto y el fusible se queme. La resistencia R3 consta de tres, conectados en serie, con una resistencia de 15 kOhm y una potencia de 1 W cada uno. Disipan alrededor de 2 vatios de potencia. Resistencia R2: dos MLT-2 conectados en paralelo con una resistencia de 130 ohmios, y condensador C7: dos, con una capacidad de 330 microfaradios para un voltaje nominal de 350 V, conectados en paralelo. Interruptor SA1: interruptor de palanca T2 o interruptor de botón PkN41-1. Este último es preferible porque le permite desconectar ambos conductores de la red. El trinistor KU202R1 está equipado con un disipador de calor de aluminio de 15x15x1 mm de tamaño. Literatura
Autor: M. Dorofeev, Moscú
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