Меню

Измерение пускового тока блока питания

Пусковые токи электрооборудования

Пусковые токи электрооборудования

Пользователей электроэнергии не оставляет равнодушными мощность электроприборов, которые окружают нас в повседневности, ведь в конце концов она упирается в возможности нашего кошелька. Суммарную мощность, из указанных в документации на электроприборы цифр мы учитываем при проектировании будущей сети, правда, не всегда принимаем во внимание, что производитель указывает электрические характеристики для оборудования, работающего в номинальном режиме.

В реальных условиях большинство электроприборов превышает номинальные мощности, достигая максимальной нагрузки в момент включения. Происходит это из-за пусковых токов, которые в течение краткого периода времени (от десятых долей до нескольких секунд) превышают номинальный потребляемый ток до 10 раз.

Такими особенностями отличаются электроприборы, имеющие электродвигатели (холодильники, кондиционеры, электронасосы), электронагревательные приборы, использующие ТЭНы. Как ни странно даже обычные лампы накаливания имеют достаточно высокие величины пускового тока от 5 до 13 раз превышающие номинальные значения (недаром практически всегда они перегорают в момент включения).

Природа пусковых токов

Проиллюстрировать причину возникновения пускового тока легко на простом примере. Кто когда-либо катался на велосипеде, знает – больше всего усилий требуют первые повороты педалей, когда велосипед трогается с места, долее при достижении номинальной скорости это делать значительно легче.

Аналогичные процессы происходят при запуске электродвигателя, ведь для преодоления инерции вала мотора и сопряженных с ним механизмов требуется мощное электромагнитное поле, которое действует до набора рабочих оборотов. Оно характеризуется более высокими токами при запуске двигателя, связанными с номинальными значениями при помощи коэффициентов пускового тока (кратностью пускового тока к номинальному значению).

Иная природа пусковых токов у ламп накаливания. Величина сопротивления вольфрамовой нити 100 ваттной лампочки в холодном (выключенном) состоянии составляет 40 Ом, а в накаленном (включенном) – 490 Ом, не удивительно, что ток в момент включения имеет более чем 12 кратное превышение над номинальным током лампы. Аналогичным образом меняется сопротивление нихромовой нити ТЭНа нагревательного электрического прибора.

Чем опасны пусковые токи и методы борьбы с ними

Пусковые токи не только ведут к неоправданному увеличению потребляемой мощности, они несут в себе серьезную опасность для:

  • электрической сети в целом путем создания пиковых нагрузок;
  • электронике другого электрооборудования, чувствительной к импульсным перепадам напряжения.

Максимальную мощность с учетом величин пусковых токов необходимо учитывать при выборе:

  • генераторов резервного питания;
  • стабилизаторов напряжения;
  • входных автоматов.

Конечно же, можно предположить, что при штатном использовании бытовой аппаратуры пусковые токи различных потребителей по времени не совпадают, однако представьте ситуацию с отключением электроэнергии и последующем ее включением, при всех включенных ранее потребителях.

Выдержит ли суммарный пусковой ток входной автомат?

Не сработает ли защита от перегрузки стабилизатора?

А как поведет себя генератор резервного питания?

При проектировании конкретной электрической сети следует предварительно найти ответы на поставленные вопросы и учитывать их при выборе аппаратуры.

На сегодняшний день существуют различные способы уменьшения пускового тока, особенно это актуально в производственных условиях, где используется масса технологического оборудования, работающего на электродвигателях переменного тока. Среди наиболее популярных можно назвать:

  • запуск электрического двигателя на холостом ходу, с последующим подключением нагрузки;
  • изменение схемы подключения в момент пуска треугольник-звезда, правда, такой метод имеет ограничения при пуске асинхронных электродвигателей;
  • автотрансформаторный запуск позволяет плавно изменять ток до достижения номинальной величины;
  • добиваться ограничения стартовых токов путем применения пусковых резисторов.

Отличные результаты показывают устройства плавного запуска (тиристорные, преобразователи частоты, софт-стартеры).

Смотрите также другие статьи :

Иногда возникает необходимость измерения потребляемой мощности, в частности на работе потребность определить суммарную мощность электрооборудования может возникнуть при проектировании резервной сети, в быту при появлении сомнений при оплате счетов за электроэнергию.

Защитным отключением в случае появления дифференциальных токов, равных току утечки занимается устройство защитного отключения (УЗО). При этом контролируемый ток утечки зависит от типа прибора и может начинаться от 10 мА. Устанавливать защитный прибор необходимо последовательно с входным автоматом.

Источник

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

  • Вычислительная техника
    • Микроконтроллеры микропроцессоры
    • ПЛИС
    • Мини-ПК
  • Силовая электроника
  • Датчики
  • Интерфейсы
  • Теория
    • Программирование
    • ТАУ и ЦОС
  • Перспективные технологии
    • 3D печать
    • Робототехника
    • Искусственный интеллект
    • Криптовалюты

Чтение RSS

Что такое пусковой ток и как его ограничить

Что такое пусковой ток

Пусковой ток – это максимальный ток, потребляемый электрической цепью во время ее включения. Значение пускового тока намного выше, чем установившийся ток цепи, и этот высокий ток может повредить устройство или привести в действие автоматический выключатель. Пусковой ток обычно появляется во всех устройствах, где присутствует магнитный сердечник, таких как трансформаторы, промышленные двигатели и т. д. Пусковой ток также известен как входной импульсный ток или импульсный ток включения.

Что такое пусковой ток и как его ограничить

Почему появляется пусковой ток

Есть причина появления пускового тока. Подобно некоторым устройствам или системам, которые имеют развязывающий конденсатор или сглаживающий конденсатор, при запуске потребляется большое количество тока для их зарядки. Ниже приведенная диаграмма даст вам представление о разнице между пусковым, пиковым и установившимся током цепи.

Пусковой ток

Пиковый ток: это максимальное значение тока, достигаемое сигналом в положительной или отрицательной области.

Ток установившегося состояния: он определяется как ток в каждом интервале времени, который остается постоянным в цепи. Ток установившегося состояния достигается, когда di/dt = 0, что означает, что ток остается неизменным во времени.

Особенности пускового тока: появляется мгновенно, когда устройство включается; появляется на короткий промежуток времени; выше номинального значения цепи или устройства.

Пусковой ток трансформатора

Пусковой ток трансформатора определяется как максимальный мгновенный ток, потребляемый трансформатором, когда вторичная сторона не нагружена или находится в состоянии разомкнутой цепи. Этот бросок тока вредит магнитным свойствам сердечника и вызывает нежелательное переключение автоматического выключателя трансформатора.

Пусковой ток трансформатора

Величина пускового тока зависит от точки волны переменного тока, в которой запускается трансформатор. Если трансформатор (без нагрузки) включается, когда напряжение переменного тока достигает своего пика, тогда пусковой ток не возникает при запуске, и если трансформатор (без нагрузки) включается, когда напряжение переменного тока проходит через ноль, то значение броска ток будет очень высоким, и он также будет превышать ток насыщения, как вы можете видеть на изображении выше.

Пусковой ток двигателя

Как и трансформатор, асинхронный двигатель не имеет непрерывного магнитного пути. Сопротивление асинхронного двигателя высокое из-за воздушного зазора между ротором и статором. Следовательно, из-за такого характера индуктивного устройства с высоким сопротивлением требуется большой ток намагничивания для создания вращающегося магнитного поля при запуске. График ниже показывает пусковые характеристики двигателя при полном напряжении.

Пусковой ток двигателя

Как вы можете видеть на графике, пусковой ток и пусковой момент очень высоки в начале. Этот высокий пусковой ток может повредить электрическую систему, а начальный высокий крутящий момент может повлиять на механическую систему двигателя. Если уменьшить начальное значение напряжения на 50%, это может привести к снижению крутящего момента двигателя на 75%. Таким образом, для преодоления этих проблем используются схемы питания с плавным пуском.

Как ограничить пусковой ток

Всегда следует помнить о пусковом токе в асинхронных двигателях, трансформаторах и в электронных цепях, которые состоят из катушек индуктивности, конденсаторов или сердечников. Как упоминалось ранее, пусковой ток – это максимальный пиковый ток, наблюдаемый в системе, и он может быть в два-десять раз больше нормального номинального тока. Этот нежелательный всплеск тока может повредить устройство, пусковой ток может вызвать срабатывание выключателя при каждом включении. Регулировка допуска выключателя может помочь нам, но компоненты должны выдерживать пиковое значение.

Читайте также:  Привода постоянного тока российского производства

Находясь в электронной схеме, некоторые компоненты должны выдерживать высокие значения пускового тока в течение короткого промежутка времени. Но некоторые компоненты сильно нагреваются или повреждаются, если значение при быстром запуске очень велико. Поэтому лучше использовать схему защиты от пускового тока при проектировании электронной схемы или печатной платы.

Для защиты от пускового тока вы можете использовать активное или пассивное устройство. Выбор типа защиты зависит от частоты пускового тока, производительности, стоимости и надежности.

Вы можете использовать NTC-термистор (с отрицательным температурным коэффициентом), который является пассивным устройством, работает как электрический резистор, сопротивление которого очень высоко при низкотемпературном значении. Термистор NTC соединяется последовательно с входной линией питания. Обладает высокой устойчивостью при температуре окружающей среды. Поэтому, когда мы включаем устройство, высокое сопротивление ограничивает пусковой ток, который протекает в систему. По мере непрерывного протекания тока температура термистора повышается, что значительно снижает сопротивление. Следовательно, термистор стабилизирует пусковой ток и позволяет постоянному току течь в цепь. Термистор NTC широко используется для ограничения тока из-за его простой конструкции и низкой стоимости. У него также есть некоторые недостатки, например, нельзя полагаться на термистор в экстремальных погодных условиях.

Активные устройства ограничения пускового тока стоят дороже, а также увеличивают размер системы или схемы. Они состоят из чувствительных компонентов, которые переключают высокий входящий ток. Некоторые из активных устройств – устройства плавного пуска, регуляторы напряжения и преобразователи постоянного тока.

Эти средства защиты используются для защиты как электрической, так и механической системы путем ограничения мгновенного пускового тока. На приведенном ниже графике показано значение пускового тока со схемой защиты и без схемы защиты. Мы ясно видим, насколько эффективна защита от пускового тока.

ограничить пусковой ток

Как измерить пусковой ток

Сегодня на рынке представлено большое количество клещей (мультиметров), которые обеспечивают измерение пускового тока. Также вы можете использовать токовые клещи Fluke 376 FC True-RMS для измерения пускового тока. Иногда пусковой ток показывает значение, которое выше номинального значения автоматического выключателя, но, тем не менее, автоматический выключатель не отключается. Причина этого заключается в том, что автоматический выключатель работает по кривой зависимости тока от времени, например, если бы вы использовали автоматический выключатель на 10 А, поэтому пусковой ток, превышающий 10 А, должен протекать через автоматический выключатель больше, чем номинальное время.

Токовые клещи

Выполните следующие шаги для измерения пускового тока:

  • Тестируемое устройство должно быть отключено изначально.
  • Поверните циферблат и установите переключатель на Hz-A.
  • Поместите провод под напряжением в клещи или используйте датчик, соединенный с измерителем.
  • Нажмите кнопку измерения пускового тока, как показано на рисунке выше.
  • Включив испытуемое устройство, вы получите значение пускового тока на дисплее прибора.

Источник

Методики измерения пускового тока для соответствия требованиям Постановления Правительства

В соответствии с общепринятой терминологией, пусковой ток в электронных блоках питания (БП) – это самый первый импульс тока, возникающий сразу после включения БП в питающую сеть. Амплитуда такого тока зачастую в десятки раз превышает рабочий ток (nominal current), что связано с «нулевым сопротивлением» входных емкостей, являющихся элементами фильтра ЭМС/ЭМИ без которых невозможно создать БП соответствующий всем нормам и требованиям.

  1. Амплитуда и длительность пускового тока (inrush current) всеми известными мировыми производителями блоков питания для светодиодных светильников (MOONS’, MEAN WELL, INVENTRONICS, HELVAR, OSRAM, PHILIPS и др.) измеряется в соответствии с требованиями мирового стандарта NEMA 410-2015 (Performance Testing for Lighting Controls and Switching Devices with Electronic Drivers and Discharge Ballasts) и приведена в Приложении №1.
  2. В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 3 ноября 2018 г. № 1312 пункт 27: «Пусковой ток светильников на этапе 2 не должен быть более 5-кратного рабочего тока источника питания». Поскольку определение «пусковой ток» и методика его измерения в российской нормативной базе не описана, то мы можем сами определять, какой именно ток в нашем светильнике «пусковой». То есть мы можем в качестве пускового указать значение тока не в момент включения БП в питающую сеть, а через 300–800 мс. Этот ток правильно называется «стартовый», но, еще раз повторим, нам никто не запрещает назвать его применительно к нашему изделию «пусковым». Методика измерения Амплитуды пускового тока приведена в Приложении №2. В связи с тем, что выполнить эти требования «честно» представляется возможным только применяя специальные дополнительные устройства, например, SPD-230_OVP от MOONS’, что приводит к существенному удорожанию светильников, то были введены в действие результаты работы так называемой регуляторной гильотины, отсекшей ряд Постановлений Правительства, касающихся требований к светотехнической продукции. В частности, в Постановлении Правительства РФ от 11 июля 2020 г. № 1036 признаны утратившими силу с 1 января 2021 года:
    • Постановление Правительства РФ от 10 ноября 2017 г. № 1356 «Об утверждении требований к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения».
    • Постановление Правительства Российской Федерации от 3 ноября 2018 г. № 1312 «О внесении изменений в требования к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения».

Блок питания для внутреннего и наружного применения MOONS

Приложение 1

ТИПОВАЯ МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ПУСКОВОГО ТОКА ПО NEMA 410-2015 ДЛЯ ЛЮБОГО БЛОКА ПИТАНИЯ ИЛИ СВЕТИЛЬНИКА

  1. Необходимо подать напряжение на блок питания строго в момент времени максимального значения амплитуды (пик) напряжения, так как именно в этот момент времени значение пускового тока будет максимально. Это можно сделать, например, с помощью специального лабораторного оборудования в виде электронного генератора сети переменного тока, как указано ниже:
    • AC Electronic Load – 4600 Series
      https://nhresearch.com/wp-content/uploads/data-sheet-programmable-ac-electronic-load-4600-series.pdf
    • Programmable AC Electronic Load – 63800
      https://www.chromausa.com/product/programmable-ac-electronic-load-63800/#Documentation

  2. Использовать эквивалент питающей сети – 450 мОм 800 мкГн;
  3. Подключить осциллограф с 2 каналами (с гальванической изоляцией измерительных каналов от питающей сети) ко входу блока питания, чтобы наблюдать форму входного тока относительно формы входного напряжения;
  4. Зафиксировать осциллограмму (режим Триггер) и измерить амплитуду пускового тока, а также измерить длительность импульса при 10% и 50% от значения амплитуды импульса. Типовые значения Амплитуды пускового тока >20 А, а длительность тока в среднем составляет от 150 до 400 мксек;
  5. Провести такое измерение 5 раз, чтобы в итоге в паспорте на изделие указать среднее значение.

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ПУСКОВОГО ТОКА БЛОКОВ ПИТАНИЯ MOONS’

В отличие от методики NEMA 410-2015 в которой измеряется амплитуда и длительность пускового тока, в данной методике необходимо измерить только амплитуду стартового тока (в Паспорте на свой светильник Вы имеете право назвать стартовый ток пусковым, так как отсутствует определение Пускового тока) – соответственно не требуется подавать напряжение на блок питания строго в момент максимального значения амплитуды напряжения, так как на стартовый ток это никак не влияет.

Если Вы используете в своих светильниках БП MOONS’, то мы рекомендуем указывать максимальное кол-во подключаемых БП на один автоматический выключатель, эту информацию Вы найдете в спецификации на БП или обратитесь в компанию «Планар-СПб».

  1. Подключить блок питания через токовый шунт 0,5 Ом (мощностью 1 Вт для блоков питания мощностью до 320 Вт) к питающей сети напряжения 220/230 В 50 Гц;
  2. Подключить осциллограф с 2 каналами (с гальванической изоляцией измерительных каналов от питающей сети) ко входу блока питания, чтобы наблюдать форму входного тока относительно формы входного напряжения;
  3. Зафиксировать осциллограмму (режим работы Триггер) и измерить амплитуду стартового тока – импульс тока, следующий после пускового тока через ориентировочно 300-800 мсек характеризующий включение БП. Типовые значения амплитуды стартового тока превышают значения номинального входного тока в зависимости от мощности БП в 1,5-2 раза;
  4. Провести такое измерение 5 раз, чтобы в итоге в паспорте на изделие указать среднее значение;
  5. Осциллограмма блоков питания MOONS’ ME075Mxxx приведена ниже и на них мы видим, что жёлтым показано входное напряжение, синим – входной ток, а стартовый ток выделен красным и полностью соответствует требованиям Постановления Правительства.

Источник

Пусковые токи блоков питания компьютеров

Ребята следующая проблема. Имеется 3 группы компюьтеров по 13 штук в каждой( импульсные блоки питания),все группы идут шлейфами с верхних губок вводных автоматов .каждай группа имеет свой щиток ЩК3.1-ЩК3.2-ЩК3.3 в каждом ЩК стоит вводной трехфазный ВА ИЭК с хар-кой «С» и диф автоматы однофазные один на два компа на 10 А. по фазам подключены 4 на фазе А, 4 на фазе Б, и 5 на С. В голове стоит 25 А вводной автомат 3ф с хар-кой «С» . Итак ,пропадает напряжение в сети , и через 10 сек восстанавливается при этом выбивает головной 25А автомат,при повторном его включении начинают выбивать вводные автоматы в щитках 16 А. Блоки постоянно включены в сеть. т.е после пропадания напряжения нужно несколько раз включать долбаные автоматы Кто скажет где можно найти харктеристики пусковых токов импульсных блоков питания для компов или как можно защитить сеть от этих токов ?

ПС. при включении вводных автоматов в щитках .. такое ощущение что включается мощный электропривод( в темно время суток видна дуга на контактах ВА)

ИМХО= нужно просчитать мощность компов. Для этого суммируем мощность основного системника, монитора (проблема в основном от них — старые лсд -мониторы профтипа потреляют БОЛЬШОЙ пусковой ток. У меня LG-795FT-Plus вызывает просадку напруги со свистом УПС( а он у меня кинговская версия на 800). Также принтеры, сканеры, и вся периферия, что подключено. У вас вероятно всего пусковой ток превышает номинал автомата нехило.
БЛОК питания системника — сейчас делают на 300-400-500 ватт. Если 4 штуки- то уже набежит пара киловатт — а это уже почти 10 А. В момент пропадания напряжения в сети и потом включения ОДНОМОМЕНТНО будет бросок тока — все компы пытаются включиться сразу.
Выход ест, недешевый, но спасет вашу аппаратуру = СТАВЬТЕ УПС. И при пропаднии напруги в сети спокойно выключайте аппаратуру или запрограммируйте эти упс на это автоматически.
Будут вопросы- пишите- ответим, что сможем, только у меня анлим остался на день, потом надо платить.

нет монитор современный жк . компы тоже новейшие «хулед пакард» вроде, но у меня таких компов 650 . штук на объекте .. пытался мерять ток осцилографом,но не смог из за некалибровки прибора .. но при пуске синусоида увеличивается раз в 20 от нормальной работы . пробовал клещами ток мерять — ну показывает трех кратный ( видно клещи сильно инертны) , пробовал лабораторным амперметром , скачок где то в 2.5 раза от номинала.Хочется все таки понять какой пусковой ток и импульсных блоков питания( наверно это связано с конденсаторами которын там стоят) .

Заказчики жлобы и 650 УПСов откажуться покупать . пока они обвиняют нас,монтажников что у нас что то в сети.

Буслик написал :
пока они обвиняют нас,монтажников что у нас что то в сети.

А монтажники здесь при чем?
Это ошибка проектантов.
Чем покупать 650 УПСов не проще увеличить сечение вводного кабеля и номинал вводного автомата? Такая возможность есть?

Ну а для измерения пускового тока надо взять измерительный трансформатор тока и стрелочный амперметр. Такой точности будет вполне достаточно, ибо автомат тоже не на первой волне синусоиды отключается.

Буслик написал :
Заказчики жлобы и 650 УПСов откажуться покупать . пока они обвиняют нас,монтажников что у нас что то в сети.

Буслик написал :
Имеется 3 группы компюьтеров по 13 штук в каждой( импульсные блоки питания),все группы идут шлейфами с верхних губок вводных автоматов .каждай группа имеет свой щиток ЩК3.1-ЩК3.2-ЩК3.3 в каждом ЩК стоит вводной трехфазный ВА ИЭК с хар-кой «С» и диф автоматы однофазные один на два компа на 10 А. по фазам подключены 4 на фазе А, 4 на фазе Б, и 5 на С. В голове стоит 25 А вводной автомат 3ф с хар-кой «С» . Итак ,пропадает напряжение в сети , и через 10 сек восстанавливается при этом выбивает головной 25А автомат,при повторном его включении начинают выбивать вводные автоматы в щитках 16 А.

Просветите этих горе-экономщиков, что частое пропадание напруги и аврийное выключение компов грозит ПОЛОМКОЙ этих компов. Поломка или выход из строя компьютера и ремонт матчасти = КОПЕЙКИ по сравнению с потерей данных и затратами на их восстановление- Отчеты за годы, проеты, работы, приказы и много чего- СТОЯТ НАМНОГО ДОРОЖЕ. Припугните их тем, что при восстановлении жестких дисков в сервисах спокойно сливают себе информацию и она продается конкурентам и на развалах. У нас много охотниклв за такими данными.
А по делу — Проверьте проект и обоснование проекта. Если проекта нет, а делалось на глаз= это одно дело, а если по проекту — что вряд-ли, или опять съэкономили и не обеспечили бесперебойного питания.
Уважающая себя фирма, запускающая 650 компов просто обязана сделать систему автономного -резервного питания без отключения подачи напруги на внутреннюю сеть. Должны стоят бензогенераторы не ниже полной нагрузки, запитки от АКБ — на больших делают на щелочных АКБ — как телефонных станциях.
Если уговоры не действуют, или проекта нет, то просто замените головные на 32 или 40А, а парные на 16 или 25А =от КЗ защитят, ВВОДНЫЕ 16А заменить на 25А.
Так можно обойти эту ситуацию, если заказчикам в голове нечем думать.
Всё- ИМХО

Источник



Пусковой ток в DC/DC-преобразователях

Рис. 1. Пусковой ток в DC/DC-преобразователях

Вступление

Пусковой ток — это пиковый ток, возникающий в цепях источника питания при включении. На рисунке 1 показана стандартная система источника питания. Входной фильтр электромагнитных помех (EMI-фильтр) включает в себя конденсатор, который подключается к входной линии. DC/DC-преобразователь также имеет конденсаторы, которые подключаются на входе и выходе. Кроме того, к нагрузке может подключаться дополнительный конденсатор. Для каждого из этих конденсаторов требуется ток зарядки для обеспечения нужного уровня напряжения для устойчивого режима работы. Таким током является пусковой ток.

Высокий пусковой ток зависит от конкретно выбранных элементов схемы. Существует проблема, заключающаяся в том, что большие скачки тока могут создавать электромагнитные помехи в прилегающих схемах и приводить в действие (активизировать) элементы защиты цепей на входе, например предохранитель или полупроводниковую защиту от сверхтоков.

Кривая пускового тока

Типовая кривая пускового тока показана на рисунке 2. На ней видны два пиковых скачка тока. Первый скачок пускового тока отмечается при включении источника входного напряжения. Такой пиковый ток протекает через конденсаторы EMI-фильтра и входной конденсатор DC/DC-преобразователя, заряжая их до уровня, необходимого для устойчивого режима работы. Второй скачок тока наблюдается при включении DC/DC-преобразователя. Такой пиковый ток течет через силовой трансформатор DC/DC-преобразователя и выходной конденсатор и, в свою очередь, заряжает их до необходимого для устойчивого режима работы уровня.

Рис. 2. Пусковой ток в DC/DC-преобразователях

Пусковой ток

Первый пик тока часто называется пусковым пиком. Его пиковое значение и форма значительно зависят от характеристик источника входного питания, времени повышения напряжения и сопротивления источника питания. Резко поднимающееся вверх колебание входного напряжения, как в случае замыкания пускового переключателя, будет соответствовать высокой и узкой кривой пика. Более медленное и плавное нарастание входного напряжения, например на выходе любого входного электронного устройства или конденсаторной батареи, будет соответствовать более мягкому пику.

Пиковое значение пускового тока определяется уравнением i=Cхdv/dt, где С — емкостное сопротивление, общее сопротивление EMI-фильтра и входного сопротивления DC/DC-преобразователя, а dv/dt — это крутизна кривой напряжения. Пик тока фиксируется только один раз, если источник входного напряжения характеризуется очень быстрым временем восстановления напряжения. Для этого источник должен обладать достаточным запасом мощности. Как правило, резкое изменение напряжения бывает только в случаях механического переключения нагрузки или замыкания реле. Если источником питания является импульсный преобразователь, полупроводниковый регулятор мощности или конденсаторная батарея, то длительность импульса будет более продолжительной. Обычно длительность импульса выходного напряжения импульсных преобразователей составляет несколько миллисекунд, полупроводниковых регуляторов (SSPC) обычно 50 мкс–500 мкс, а больших конденсаторных батарей — обычно не менее нескольких миллисекунд. Такое длительное нарастание напряжения не приведет к образованию высоких пиков. Важно также определить не только пиковый ток, но и крутизну нарастания тока, чтобы установить, будут ли приведены в действие входной предохранитель, выключатель и SSPC под воздействием пускового тока.

Ток включения

Второй пик тока на рисунке 2 также является важной частью пускового тока. Этот скачок отмечается, когда DC/DC-преобразователь включается и направляет ток от входа для зарядки своего выходного конденсатора и конденсатора нагрузки. Стандартные кривые тока включения показаны на рисунке 3. Ток включения остается одинаковым, независимо от того, включается ли преобразователь под воздействием входного напряжения или управляющим сигналом.

Рис. 3. Пусковой ток в DC/DC-преобразователях

Для DC/DC-преобразователей компании VPT используется запатентованная схема обратной магнитной связи с жестким контролем внутреннего цикла запуска и четкой и плавной подачей выходного напряжения. Плавная подача напряжения обеспечивает контролируемое изменение на выходе и меньшую крутизну dv/dt. Благодаря мягкому пуску входной ток обычно не превышает значения входного тока устойчивого режима работы преобразователя во время пуска.

DC/DC-преобразователи компании VPT также характеризуются непрерывным постоянным предельным током на выходе. Они подают весь объем номинального тока на источник нагрузки, не дают сбоев и не отключаются, вызывая необходимость перезапуска. Это позволяет им запускать любой конденсатор источника нагрузки, независимо от емкости. В случае использования очень больших емкостных нагрузок DC/DC-преобразователь входит в режим ограничения тока. В данном случае входной ток не должен более чем в 1,5 раза превысить номинальный ток работы. Этого оказывается достаточно, чтобы не вызывать помехи и/или активировать защитные устройства на входе. Второй скачок пускового тока не оказывает негативного воздействия на DC/DC-преобразователи в рамках конструкции системы.

Ограничение активного скачка

В некоторых случаях требуется ограничить скачок тока, идущего на входные конденсаторы. Единственная возможность сделать это — включить в цепь последовательный элемент перед конденсаторами. На рисунке 4 показана базовая схема ограничения скачка тока. Последовательный резистор R1 ограничивает входной ток, пока будут достаточно заряжены конденсаторы. После зарядки входных конденсаторов реле S1 замыкается и полный объем тока подается на DC/DC-преобразователь.

Рис. 4. Пусковой ток в DC/DC-преобразователях

Для ограничения пускового тока может также использоваться дроссель. Для такого решения не требуется обходного контура, так как постоянный ток проходит через него с низкими потерями. Вместе с тем, как правило, требуется большой номинал индуктивности для эффективного ограничения пускового тока. Необходимо проявлять осторожность, так как дроссель может образовывать резонансный контур с входным фильтром или с внутренним контуром обратной связи DC/DC-преобразователя, вызывая нестабильность работы системы. Обычно требуется установка дополнительных компонентов для снижения возникшего резонанса.

Другая распространенная схема изображена на рисунке 5. В ней используется последовательный МОП-транзистор VT1. Транзистор VT1 обычно находится в выключенном состоянии, при этом через резистор R2 подается низкое напряжение на затвор. При подаче входного напряжения питание на затвор подается через R1. Время включения транзистора VT1 ограничивается временем зарядки конденсатора С1. Значения R1 и С1 подбираются такие, чтобы входные конденсаторы заряжались медленно, ограничивая при этом пусковой ток. После зарядки входных конденсаторов на затвор транзистора VT1 подается напряжение до такого значения, пока оно не будет ограничено стабилитроном. При этом транзистор VT1 остается полностью включенным.

Данная схема может быть изменена путем подключения транзистора VT1 к плюсу питающего провода. Питание может подаваться точно так же с помощью использования Р-канального МОП-транзистора. Возможно также использование N-канального МОП-транзистора, но с подачей питания на затвор через генератор или отдельный источник питания. Существует множество других схем ограничения пускового тока. Все они используют последовательное устройство в первичной цепи и работают приблизительно по одной и той же схеме. Важно, чтобы всегда при окончании зарядки конденсаторов последовательное устройство было шунтировано или полностью включено в целях снижения сопротивления и потери мощности. Также важно, чтобы контроль пускового тока не приводил к возникновению шума и помех во входной линии, так как он осуществляется до EMI-фильтра.

Входные модули с ограничением пускового тока

Во многих входных модулях компании VPT предусмотрена встроенная система ограничения пускового тока (таблица 1). В каждом модуле используется последовательный N-канальный МОП-транзистор, подключенный к плюсу питающего провода. N-канальный МОП-транзистор обеспечивает самое низкое сопротивление в открытом состоянии с целью минимальных потерь мощности. Благодаря подключению его к плюсу питающего источника обратная цепь остается замкнутой, что упрощает конструкцию системы. В таких моделях МОП-транзистор используется в двух целях. Он также обеспечивает защиту от входного напряжения во время переходного режима.

Таб. 1. Пусковой ток в DC/DC-преобразователях

Модели DV–704A и DVMN28 включают EMI-фильтр и ограничение пускового тока. Обе схемы оптимизированы для совместной работы. Цепь пускового тока ограничивает любой ток, поступающий в EMI-конденсаторы, но не вызывает никаких дополнительных электромагнитных помех во входных линиях, как это может происходить в случае дискретных контуров. Модель VPTPCM–12 содержит цепь контроля пускового тока, которая ограничивает пусковой ток на конденсаторах данной модели и на конденсаторах в нагрузке. Но в ней также имеются переключатели, вследствие чего могут потребоваться дополнительные EMI-фильтры на входе.

Заключение

Пусковой ток — это пиковый ток, возникающий при подаче или включении напряжения. В некоторых случаях может быть необходимо ограничение скачка тока во входных конденсаторах. Это требует построения дополнительной схемы. А с применением DC/DC-преобразователей компании VPT многие системы питания будут соответствовать необходимым требованиям без построения специального решения ограничения пускового тока, что позволит упростить схему, снизить количество элементов, размер и цену на компоненты, при этом увеличив надежность и эффективность устройства.

Источник