SMPS市电整流器电容充电电流的限制。方案、说明

限制市电整流器 SMPS 电容器的充电电流

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网络开关电源的重要问题之一是安装在网络整流器输出端的大容量平滑电容器的充电电流的限制。它的最大值由充电电路的电阻决定，对于每个特定设备都是固定的，但在所有情况下它都非常重要，这不仅会导致保险丝熔断，还会导致输入电路元件故障。文章作者提供了一个简单的方法来解决这个问题。

许多工作致力于解决限制启动电流的问题，其中描述了所谓的“软”开关器件[1-3]。广泛使用的方法之一是使用具有非线性特性的充电电路。通常，电容器通过限流电阻充电至工作电压，然后用电子钥匙闭合该电阻。最简单的此类设备是使用晶闸管 [4]。

图中所示为开关电源输入节点的典型电路。与所提出的设备（输入滤波器、电源整流器）不直接相关的元件的用途未在文章中描述，因为这部分是按标准方式制作的[5]。

限制市电整流器 SMPS 电容器的充电电流

平滑电容器C7由电源整流器VD1通过限流电阻R2充电，与晶闸管VS1并联。电阻器必须满足两个要求：首先，其阻值必须足够大，以便充电时流过保险丝的电流不会导致其烧毁；其次，电阻器的功耗必须使其在充满电之前不会失效。电容器C7。

第一个条件由阻值为 150 欧姆的电阻器满足。此时的最大充电电流约等于2A。经实验证明，并联两个阻值为300欧姆、功率为2W的电阻即可满足第二个要求。

电容器C7的电容量选择660μF，条件是最大负载功率200W时整流电压脉动的幅度不应超过10V。元件C6和R3的值计算如下。在时间t=7R2·C95=3·2·7·3-150 -660 秒内，电容器C10将通过电阻R6几乎完全充电（最大电压的0,3%）。此时晶闸管VS1应开通。

当晶闸管控制电极上的电压达到1V时，晶闸管将导通，这意味着电容器C6必须在0,3s内充电到该值。严格来说，电容器上的电压呈非线性增长，但由于 1 V 的值约为最大可能值（约 0,3 V）的 310%，因此该初始部分可以被认为几乎是线性的，因此电容器 C6 的电容可通过以下公式计算：一个简单的公式：C = Q /U，其中Q=l·t - 电容器电荷； I——充电电流。

让我们确定充电电流。它应略大于晶闸管VS1导通时的控制极电流。我们选择KU202R1晶闸管，与众所周知的KU202N类似，但导通电流更低。一批 20 个 SCR 的该参数范围为 1,5 至 11 mA，绝大多数其值不超过 5 mA。为了进一步进行实验，选择了开关电流为 3 mA 的器件。我们选择电阻器 R3 的阻值等于 45 kOhm。那么电容C6的充电电流为310V/45kOhm=6,9mA，是晶闸管开通电流的2,3倍。

我们来计算一下电容器C6的电容：C=6,9·10-3·0,3/1-2000 µF。电源使用容量为 1000 μF 的较小电容器，电压为 10 V。充电时间减半，约为 0,15 s。我必须减小电容器 C7 充电电路的时间常数 - 电阻器 R2 的电阻减小到 65 欧姆。在这种情况下，接通时的最大充电电流为 310 V/65 Ohm = 4,8 A，但 0,15 s 后电流将降至大约 0,2 A。

众所周知，保险丝具有很大的惯性，可以通过远远超过其额定电流的短脉冲而不会损坏。在我们的例子中，0,15 秒时间内的平均值为 2,2 A，保险丝可以“轻松地”承受它。两个阻值为 130 欧姆、功率为 2 W 的电阻并联也能应对这样的负载。在电容器 C6 充电至 1 V 电压期间（0,15 秒），电容器 C7 将充电至最大值的 97%。

因此，满足安全操作的所有条件。开关电源的长期运行显示出所述装置的高可靠性。应该注意的是，平滑电容器C0,15上的电压在7秒内逐渐增加对于电压转换器和负载的操作都有有益的影响。

当电源与网络断开时，电阻器R1用于使电容器C6快速放电。如果没有它，该电容器将需要更长的时间才能放电。如果在这种情况下关闭电源后快速打开电源，则晶闸管VS1可能仍处于开路状态，导致保险丝烧毁。

电阻R3由三个串联组成，每个电阻为15 kOhm，功率为1 W。它们消耗约 2 W 的功率。电阻R2为两个阻值为2欧姆的MLT-130并联，电容器C7为两个额定电压为330V、容量为350μF的电容C1并联。开关SA2-拨动开关T41或按钮开关PkN1-202。后者更可取，因为它允许您断开两条导线与网络的连接。 KU1R15晶闸管配备了尺寸为15x1xXNUMX毫米的铝制散热器。

文学

二次电源。参考手册。 - M.：无线电和通信，1983 年。
。 Eranosyan S.A. 带有高频转换器的网络电源。 - L.：Energoatomizdat，1991。
3. Frolov A.网络整流器中电容器充电电流的限制。 - 广播，2001 年，第 12 期，第 38 页39、42、XNUMX。
4. Mkrtchyan Zh. A. 电子计算机的电源。 - M.：能源，1980 年。
5、国外家用视频设备集成电路。参考手册。 - 圣彼得堡：兰·维多利亚，1996 年。

作者：M.Dorofeev，莫斯科

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