SMPS의 주전원 정류기 커패시터의 충전 전류 제한. 계획, 설명

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주전원 정류기 SMPS 커패시터의 충전 전류 제한

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네트워크 스위칭 전원장치의 중요한 문제점 중 하나는 네트워크 정류기의 출력단에 설치된 대용량 평활 커패시터의 충전 전류 제한이다. 충전 회로의 저항에 따라 결정되는 최대 값은 각 특정 장치에 대해 고정되어 있지만 모든 경우에 매우 중요하므로 퓨즈가 끊어질 뿐만 아니라 입력 회로 요소의 고장도 발생할 수 있습니다. 이 기사의 저자는 이 문제를 해결하는 간단한 방법을 제시합니다.

시동 전류 제한 문제를 해결하기 위해 많은 연구가 진행되어 왔으며, 소위 "소프트" 스위칭 장치가 설명되어 있습니다[1 - 3]. 널리 사용되는 방법 중 하나는 비선형 특성을 갖는 충전 회로를 사용하는 것입니다. 일반적으로 커패시터는 전류 제한 저항을 통해 작동 전압으로 충전된 다음 이 저항은 전자 키로 닫힙니다. 가장 간단한 장치는 사이리스터를 사용할 때 얻을 수 있습니다[4].

그림은 스위칭 전원 공급 장치의 입력 노드의 일반적인 회로를 보여줍니다. 제안된 장치(입력 필터, 주전원 정류기)와 직접적으로 관련되지 않은 요소의 목적은 이 부분이 표준 방식으로 만들어지기 때문에 기사에 설명되어 있지 않습니다[5].

주전원 정류기 SMPS 커패시터의 충전 전류 제한

평활 커패시터 C7은 사이리스터 VS1이 연결된 전류 제한 저항 R2를 통해 주전원 정류기 VD1에서 충전됩니다. 저항기는 두 가지 요구 사항을 충족해야 합니다. 첫째, 충전 중 퓨즈를 통과하는 전류가 소진되지 않도록 저항이 충분해야 하며, 둘째, 완전히 충전되기 전에 저항기의 전력 손실이 실패하지 않을 정도로 충분해야 합니다. 커패시터 C7.

첫 번째 조건은 저항이 150Ω인 저항으로 충족됩니다. 이 경우 최대 충전 전류는 대략 2A입니다. 저항이 300Ω이고 각각 2W의 전력을 갖는 두 개의 저항이 병렬로 연결되어 두 번째 요구 사항을 충족한다는 것이 실험적으로 확인되었습니다.

커패시터 C7 660μF의 커패시턴스는 최대 부하 전력 200W에서 정류된 전압 맥동의 진폭이 10V를 초과하지 않아야 한다는 조건에서 선택되었습니다. 요소 C6 및 R3의 값은 다음과 같이 계산됩니다. 커패시터 C7은 t=2R95·C3=2·7·3·150-660 -10초 시간에 저항 R6(최대 전압의 0,3%)를 통해 거의 완전히 충전됩니다. 이 순간 사이리스터 VS1이 열려야 합니다.

사이리스터는 제어 전극의 전압이 1V에 도달하면 켜집니다. 이는 커패시터 C6이 0,3초 내에 이 값까지 충전되어야 함을 의미합니다. 엄밀히 말하면 커패시터의 전압은 비선형적으로 증가하지만 1V의 값은 가능한 최대 값의 약 0,3%(약 310V)이므로 이 초기 구간은 거의 선형으로 간주될 수 있으므로 커패시터 C6의 커패시턴스는 다음을 사용하여 계산됩니다. 간단한 공식: C = Q /U, 여기서 Q=l·t - 커패시터 충전; I - 충전 전류.

충전 전류를 결정합시다. 사이리스터 VS1이 켜지는 제어 전극 전류보다 약간 커야합니다. 우리는 잘 알려진 KU202N과 유사하지만 턴온 전류가 더 낮은 KU1R202 사이리스터를 선택합니다. 20개 사이리스터 배치의 이 매개변수 범위는 1,5~11mA였으며 대부분의 경우 그 값은 5mA를 초과하지 않았습니다. 추가 실험을 위해 스위칭 전류가 3mA인 장치를 선택했습니다. 저항 R3의 저항을 45kOhm으로 선택합니다. 그러면 커패시터 C6의 충전 전류는 310V/45kOhm = 6,9mA이며 이는 사이리스터의 턴온 전류보다 2,3배 더 큽니다.

커패시터 C6의 커패시턴스를 계산해 봅시다: C=6,9·10-3·0,3/1-2000 µF. 전원 공급 장치는 1000V 전압에 대해 10μF 용량의 더 작은 커패시터를 사용합니다. 충전 시간은 약 0,15초로 절반으로 단축되었습니다. 커패시터 C7 충전 회로의 시정수를 줄여야 했습니다. 저항 R2의 저항이 65Ω으로 감소했습니다. 이 경우 전원을 켤 때 최대 충전 전류는 310V/65Ω = 4,8A이지만 0,15초 후에는 전류가 약 0,2A로 감소합니다.

퓨즈는 상당한 관성을 가지며 정격 전류를 훨씬 초과하는 손상 없이 짧은 펄스를 전달할 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 우리의 경우 0,15초 동안의 평균 값은 2,2A이고 퓨즈는 이를 "통증 없이" 견딥니다. 저항이 130Ω이고 각각 2W의 전력을 갖는 두 개의 저항이 병렬로 연결되어 있으며 이러한 부하에도 대처할 수 있습니다. 커패시터 C6을 1V(0,15초)의 전압으로 충전하는 동안 커패시터 C7은 최대 전압의 97%까지 충전됩니다.

따라서 안전한 작동을 위한 모든 조건이 충족됩니다. 스위칭 전원 공급 장치의 장기간 작동은 설명된 장치의 높은 신뢰성을 보여주었습니다. 평활 커패시터 C0,15에 대한 전압이 7초 이상 점진적으로 증가하면 전압 변환기와 부하 모두의 작동에 유익한 효과가 있다는 점에 유의해야 합니다.

저항 R1은 전원 공급 장치가 네트워크에서 분리될 때 커패시터 C6을 빠르게 방전시키는 역할을 합니다. 이것이 없으면 이 커패시터는 방전하는 데 훨씬 더 오랜 시간이 걸립니다. 이 경우 전원 공급 장치를 끈 후 빠르게 켜면 사이리스터 VS1이 여전히 열려 있고 퓨즈가 끊어질 수 있습니다.

저항 R3은 직렬로 연결된 세 개로 구성되며 저항은 15kOhm이고 각각 1W의 전력입니다. 약 2W의 전력을 소비합니다. 저항 R2는 저항이 2Ω인 병렬 연결된 130개의 MLT-7이고, 커패시터 C330은 350개이며 정격 전압 1V에 대해 용량이 2μF이고 병렬로 연결되어 있습니다. 스위치 SA41 - 토글 스위치 T1 또는 푸시 버튼 스위치 PkN202-1. 후자는 네트워크에서 두 컨덕터의 연결을 끊을 수 있기 때문에 바람직합니다. KU15R15 사이리스터에는 1xXNUMXxXNUMXmm 크기의 알루미늄 방열판이 장착되어 있습니다.

문학

보조 전원. 참조 매뉴얼. - M.: 라디오 및 통신, 1983.
. Eranosyan S. A. 고주파 변환기가 포함된 네트워크 전원 공급 장치. -L.: Energoatomizdat, 1991.
3. Frolov A. 네트워크 정류기의 커패시터 충전 전류 제한. - 라디오, 2001, No. 12, p. 38, 39, 42.
4. Mkrtchyan Zh.A. 전자 컴퓨터의 전원 공급 장치. - M .: 에너지, 1980.
5. 외국 가정용 비디오 장비의 집적 회로. 참조 매뉴얼. - 상트페테르부르크: 란 빅토리아(Lan Victoria), 1996.

저자: M. Dorofeev, 모스크바

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우리 세계에서 각 기본 입자는 반대 전하를 제외하고 모든 매개 변수에서 해당하는 쌍을 가지고 있습니다. 일반 입자와 반 입자가 우주에서 충돌하면 서로 상쇄되어 순수한 에너지로 바뀝니다. 당연히 반물질의 그러한 성질은 그것을 얻고, 저장하고, 연구하는 것을 어렵게 만든다. 2010년에 CERN 과학자들은 반물질의 저장 시간이 16분의 XNUMX초에 불과했음에도 불구하고 자기적으로 반물질을 포획하고 연구할 수 있었습니다. 그러나 바로 이듬해 트랩에 반물질이 머무는 시간이 XNUMX분으로 늘어났다.

기존의 물리 이론은 중력이 정상 물질과 정확히 같은 방식으로 반물질에 작용해야 한다고 예측합니다. 그러나 이론과 실제의 작은 편차라도 입자 물리학의 기존 표준 모델에 큰 변화를 줄 수 있기 때문에 이 가정은 실제로 테스트되어야 합니다. 이러한 "검증" 실험의 일환으로 몇 년 전 CERN 과학자 그룹은 반수소의 광학 스펙트럼을 연구했으며 이 스펙트럼이 일반 수소의 스펙트럼과 절대적으로 동일하다는 것을 발견했습니다.

또 다른 근본적인 질문은 반물질이 중력에 어떻게 반응하는지입니다. 이론에 따르면 반물질의 입자는 일반 물질의 입자와 같은 방식으로 중력장에 떨어져야 합니다. 그러나 반물질 입자가 반대 방향으로 떨어질 확률은 XNUMX만분의 XNUMX입니다. 그리고 이것은 반물질을 잡고 있는 전자기 덫의 "껴안음"에서 반물질을 방출해야만 알 수 있습니다.

반물질과 중력의 문제는 두 가지 실험에서 연구될 것입니다. 이 실험에서는 반물질 입자를 받은 직후 이를 잡아두는 자기 트랩이 꺼집니다. 그리고 민감한 센서는 에너지 폭발과 정확한 위치를 등록합니다. 얻은 데이터를 기반으로 과학자들은 반물질 입자의 이동 궤적을 계산하고 중력이 반물질 입자에 미치는 영향의 크기를 측정합니다.

두 실험의 주요 차이점은 반물질을 얻는 방법과 자유 낙하에 대한 준비입니다. 첫 번째 실험인 ALPHA-g는 과학자들이 반물질을 생성하고 포획할 수 있도록 하는 ALPHA 실험의 기존 하드웨어를 기반으로 합니다. 안티프로톤은 안티프로톤 감속기(AD)를 사용하여 생성되고 양전자와 결합하여 중성 안티수소 원자를 생성합니다. 다른 힘의 영향을 피하고 중력의 영향을 정확하게 측정하는 것을 가능하게 하는 것은 반수소 원자의 중성 특성입니다.

두 번째 실험인 GBAR은 ELENA 중재자로부터 반양성자를 가져와 작은 선형 가속기의 양전자와 결합합니다. 반양성자(반수소 이온)는 10마이크로켈빈으로 냉각되고 레이저 광의 도움으로 중성 원자로 변환됩니다. 생성된 반원자는 준비된 함정에 빠지고 거기서 더 연구됩니다.

불행히도 이러한 실험은 완료하는 데 매우 오랜 시간이 걸립니다. 그리고 몇 주 안에 CERN 가속기가 XNUMX년 동안 다시 폐쇄될 것이라는 사실 때문에 상황이 악화됩니다. 고휘도의 대형 강입자 충돌기(High-Luminosity Large Hadron Collider, HL-LHC). 그러나 GBAR 및 ALPHA-g 실험의 과학자들은 남은 시간이 연구의 실험 부분을 수행하기에 충분할 것이며 이 경우 수집된 데이터는 조금 후에 처리할 수 있을 것으로 예상합니다.

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