Limitation du courant de charge du condensateur du redresseur secteur SMPS

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L'un des problèmes importants des alimentations à découpage de réseau est la limitation du courant de charge d'un condensateur de lissage de grande capacité installé en sortie du redresseur du secteur. Sa valeur maximale, déterminée par la résistance du circuit de charge, est fixée pour chaque appareil spécifique, mais dans tous les cas, elle est très importante, ce qui peut entraîner non seulement des fusibles grillés, mais également une défaillance des éléments du circuit d'entrée. L'auteur de l'article propose un moyen simple de résoudre ce problème.

De nombreux travaux sont consacrés à la solution du problème de la limitation du courant de démarrage, dans lesquels des dispositifs de la commutation dite "douce" sont décrits [1 - 3]. L'une des méthodes largement utilisées est l'utilisation d'un circuit de charge à caractéristique non linéaire. En règle générale, le condensateur est chargé à travers une résistance de limitation de courant à la tension de fonctionnement, puis cette résistance est fermée avec une clé électronique. Le plus simple est un tel dispositif lors de l'utilisation d'un trinistor [4].

La figure montre un schéma typique du nœud d'entrée d'une alimentation à découpage. La fonction des éléments qui ne sont pas directement liés au dispositif proposé (filtre d'entrée, redresseur secteur) n'est pas décrite dans l'article, puisque cette partie est réalisée de manière standard [5].

Le condensateur de lissage C7 est chargé à partir du redresseur secteur VD1 via la résistance de limitation de courant R2, en parallèle avec laquelle le trinistor VS1 est connecté. La résistance doit répondre à deux exigences: premièrement, sa résistance doit être suffisante pour que le courant traversant le fusible pendant la charge ne conduise pas à son éruption, et deuxièmement, la dissipation de puissance de la résistance doit être telle qu'elle ne tombe pas en panne avant complètement chargée condensateur C7.

La première condition est satisfaite par une résistance d'une résistance de 150 ohms. Le courant de charge maximal dans ce cas est approximativement égal à 2 A. Il a été établi expérimentalement que deux résistances d'une résistance de 300 ohms et d'une puissance de 2 W chacune, connectées en parallèle, satisfont à la deuxième exigence.

La capacité du condensateur C7 660 μF est choisie à partir de la condition que l'amplitude de l'ondulation de la tension redressée à une puissance de charge maximale de 200 W ne doit pas dépasser 10 V. Les valeurs des éléments C6 et R3 sont calculées comme suit. Le condensateur C7 sera chargé presque complètement à travers la résistance R2 (95% de la tension maximale) pendant le temps t=3R2 C7=3 150 660 10-6 -0,3 s. À ce stade, le trinistor VS1 devrait s'ouvrir.

Le trinistor s'allumera lorsque la tension à son électrode de commande atteindra 1 V, ce qui signifie que le condensateur C6 doit être chargé à cette valeur en 0,3 s. À proprement parler, la tension sur le condensateur croît de manière non linéaire, mais comme la valeur de 1 V est d'environ 0,3% du maximum possible (environ 310 V), cette section initiale peut être considérée comme presque linéaire, donc la capacité du condensateur C6 est calculé à l'aide d'une formule simple : C \uXNUMXd Q /U, où Q=l t est la charge du condensateur ; Je - courant de charge.

Déterminons le courant de charge. Il doit être légèrement supérieur au courant de l'électrode de commande, à laquelle le trinistor VS1 s'allume. Nous choisissons le trinistor KU202R1, similaire au célèbre KU202N, mais avec un courant d'activation plus faible. Ce paramètre dans un lot de 20 trinistors était compris entre 1,5 et 11 mA, et pour la grande majorité de sa valeur ne dépassait pas 5 mA. Pour d'autres expériences, un appareil avec un courant d'activation de 3 mA a été choisi. Nous sélectionnons la résistance de la résistance R3 égale à 45 kOhm. Ensuite, le courant de charge du condensateur C6 est de 310 V / 45 kOhm = 6,9 mA, ce qui est 2,3 fois supérieur au courant d'activation du trinistor.

Nous calculons la capacité du condensateur C6: C \u6,9d 10 3-0,3 1 / 2000-1000 μF. L'alimentation utilise un plus petit condensateur de 10 microfarads pour une tension de 0,15 V. Son temps de charge a été divisé par deux, à environ 7 s. J'ai dû réduire la constante de temps du circuit de charge du condensateur C2 - la résistance de la résistance R65 a été réduite à 310 ohms. Dans ce cas, le courant de charge maximal au moment de la mise sous tension est de 65 V / 4,8 Ohm = 0,15 A, mais après un temps de 0,2 s, le courant diminuera à environ XNUMX A.

On sait que le fusible a une inertie importante et peut passer des impulsions courtes, bien supérieures à son courant nominal, sans dommage. Dans notre cas, la valeur moyenne pour un temps de 0,15 s est de 2,2 A et le fusible la transfère "sans douleur". Deux résistances d'une résistance de 130 ohms et d'une puissance de 2 W chacune, connectées en parallèle, font également face à une telle charge. Lors de la charge du condensateur C6 à une tension de 1 V (0,15 s), le condensateur C7 sera chargé à 97% du maximum.

Ainsi, toutes les conditions d'un fonctionnement sûr sont réunies. Le fonctionnement à long terme d'une alimentation à découpage a montré la grande fiabilité du fonctionnement du nœud décrit. Il convient de noter qu'une augmentation de tension régulière sur le condensateur de lissage C0,15 pendant 7 s affecte favorablement le fonctionnement du convertisseur de tension et de la charge.

La résistance R1 sert à décharger rapidement le condensateur C6 lorsque l'alimentation est coupée du secteur. Sans lui, ce condensateur se déchargerait beaucoup plus longtemps. Si dans ce cas vous allumez rapidement l'alimentation après l'avoir éteinte, alors le trinistor VS1 peut encore être ouvert et le fusible grillera.

La résistance R3 se compose de trois, connectées en série, avec une résistance de 15 kOhm et une puissance de 1 W chacune. Ils dissipent environ 2 watts de puissance. Résistance R2 - deux MLT-2 connectés en parallèle avec une résistance de 130 ohms, et condensateur C7 - deux, d'une capacité de 330 microfarads pour une tension nominale de 350 V, connectés en parallèle. Interrupteur SA1 - interrupteur à bascule T2 ou interrupteur à bouton-poussoir PkN41-1. Ce dernier est préférable car il permet de déconnecter les deux conducteurs du réseau. Le trinistor KU202R1 est équipé d'un dissipateur thermique en aluminium de taille 15x15x1 mm.

littérature

1. Sources d'alimentation secondaire. Manuel de référence. - M. : Radio et communication, 1983.
2. . Eranosyan S. A. Alimentations réseau avec convertisseurs haute fréquence. - L.: Energoatomizdat, 1991.
3. 3. Frolov A. Limitation du courant de charge du condensateur dans le redresseur secteur. - Radio, 2001, n° 12, p. 38, 39, 42.
4. 4. Mkrtchyan Zh. A. Alimentation des ordinateurs électroniques. - M. : Énergie, 1980.
5. 5. Circuits intégrés d'équipements vidéo domestiques étrangers. Manuel de référence. - S.-Pb : Lan Victoria, 1996.

Auteur : M. Dorofeev, Moscou

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