Ограничение пускового тока в преобразователях (тиристор + МОП)

Назначение

Мощный импульсные источники питания обычно выполняются по схемам полумостовых или мостовых преобразователей постоянного тока в постоянный (DC/DC CONVERTER).

Питание таких источников питания осуществляется выпрямленным напряжением сети со сглаживающим конденсатором довольно большой ёмкости (С0).

При включении питания конденсатор неуправляемого выпрямителя является полностью разряженным, что в момент включения равносильно практически короткому замыканию на выходе диодного моста. Это приводит к огромному зарядному току при высоком мгновенном линейном напряжении сети.

Высокий зарядный ток часто вызывает срабатывание сетевого выключателя, сжигает предохранители или может даже вывести из строя диоды выпрямительного моста, если не принять мер предосторожности.

Схема электрическая

Рис. 1 Схема электрическая принципиальная ограничения тока зарядки сглаживающего конденсатора C0. Тиристор VS1 и mosfet-транзистор ограничивают пусковой ток. С1 ≈ 15 мкФ

Рис. 2 Если VACR больше 10 вольт, VT1 открывается, запирая VS1 и зарядка C0 происходит по цепи R1-VT1

При подаче напряжения сети, если мгновенное выпрямленное напряжение VACR, превышает 10 В (точка A на рис. 2), транзистор VT1 отпирается, принудительно закрывая тиристор VS1. Заряд C0 происходит небольшим током, протекающим через R1 и VT1 (траектория A-B рис. 2).

Когда разность VACR – V0 становится ≤8 В (V0 – выходное напряжение), транзистор закрывается и включается тиристор VS1. Теперь сглаживающий конденсатор заряжается через тиристор (B–C на рис. 2), до того пока напряжение V0 не сравняется с VACR.

Далее напряжение VACR становится меньше V0, и до тех пор, пока разность VACR – V0 не превысит примерно 5 В (C–D на Рис. 2), питание преобразователя поддерживается только за счёт заряда сглаживающего конденсатора.

В точке D VACR – V0 ≈ 5 В, и тиристор VS1 открывается, обеспечивая как заряд конденсатора, так и работу преобразователя до тех пор, пока VACR не сравняется с пиком синусоиды в точке E.

Когда напряжение VACR падает, тиристор VS1 закрывается, и преобразователь опять питается только от сглаживающего конденсатора. Вновь открытым тиристор станет тогда, когда VACR и V0 сравняются на пике синусоиды. Затем этот процесс повторяется.

В этой схеме использован тиристор TYN610. Сопротивление резистора R1 можно рассчитать, используя выражение:
R1 = (6,8 - VGT) / IGT-20º
где VGT – минимальное напряжение между управляющим электродом и катодом, необходимое для открытия VS1; IGT-20 – минимальный ток управляющего электрода, способный включать тиристор при температурах, начиная от -20°C.

При использовании транзистора VT1 с другим пороговым напряжением, возможно, потребуется изменить сопротивления резисторов R2 и R3.