スイッチング電源におけるサージ電流の原因

スイッチング電源におけるサージ電流の原因

過去から現在まで一般的に使用されているさまざまな電源の中で、スイッチング電源は非常に人気があり、一般にあらゆる設計要件を満たすことができます。この電源は非常に経済的ですが、工業設計にはいくつかの問題もあります。これは、多くのスイッチング電源（特に高出力スイッチング電源）の固有の欠点です。電源投入時に大きな電流を引き込まなければなりません。このサージ電流は、電源の静止動作電流の10倍から100倍に達する可能性があります。その結果、少なくとも2つの問題が発生する可能性があります。まず、DC電源が十分な起動電流を供給できない場合、スイッチング電源がロック状態になり、起動できなくなる可能性があります。次に、このサージ電流によって入力電源電圧が低下し、同じ入力電源を使用している他の電源装置が一時的に電源を失う可能性があります。

従来の入力サージ電流制限方法は、負温度係数サーミスタ電流制限抵抗器 (NTC) を直列に接続することです。ただし、この単純な方法には多くの欠点があります。たとえば、NTC 抵抗器の電流制限効果は周囲温度に大きく影響されます。この効果は、入力メイン グリッドの短時間の中断 (数百ミリ秒程度) 中に部分的にしか達成されません。NTC 抵抗器の電力損失により、スイッチング電源の変換効率が低下します...実際、上記の 2 つの問題は、「ソフト スタート回路」によって解決できます。これについては、以下で詳しく説明します。

1. スイッチング電源におけるサージ電流の原因
スイッチング電源の入力回路のほとんどは、コンデンサフィルタ整流回路を使用しています。入力電源がオンになると、コンデンサの初期電圧はゼロであるため、コンデンサが充電される瞬間に大きなサージ電流が発生します。特に、大容量のフィルタコンデンサを使用する高出力スイッチング電源の場合、サージ電流が100A以上に増加する可能性があります。電源投入時のこのような大きなサージ電流により、入力ヒューズが切れたり、クローズスイッチの接点が焼損したりして、整流ブリッジに過電流による損傷が発生します。最悪の場合、エアスイッチが閉じられなくなることもあります。上記の現象により、スイッチング電源が正常に動作しなくなります。このため、ほとんどすべてのスイッチング電源には、突入電流を防ぐソフトスタート回路が装備されており、中古ロボット電源の正常で信頼性の高い動作を確保しています。

2. ソフトスタート回路の電気的動作原理
スイッチング電源の起動時に突入電流を排除するために「ソフトスタート回路」を使用すれば、前述の従来の突入電流制限方法の欠点を十分に回避できます。スイッチング電源の起動を制御して「ソフトスタート」で突入電流を排除するには、電源投入時に負荷を取り除き、同時に有効電流を制限するという2つの設計原則があります。負荷が駆動されていない場合、スイッチング電源の起動時の電流は一般に非常に小さくなります。多くの場合、起動電流は実際にはこの方法で維持される定常動作電流よりも小さくなる可能性があります。