Schaltnetzteil-Einschaltstromschutz

Ich möchte eine geeignete Leiterplatte für mein Audioverstärkerprojekt entwerfen. Die Verstärkerplatinen (sowohl der linke als auch der rechte Kanal) verbrauchen fast 4 Ampere bei 24 V bei voller Leistung. Ich möchte ein Netzteil mit Schaltmodus (wie ein Laptop-Ladegerät) verwenden, das für 6 Ampere und 24 V ausgelegt ist, aber ich mache mir Sorgen über den Einschaltstrom, mit dem dieses Netzteil beim Einschalten zwei 22000-uF-Kondensatoren auflädt.

Ich habe ein wenig recherchiert und festgestellt, dass ein NTC-Thermistor mit einem Relais, das den Thermistor über einen bestimmten Zeitraum kurzschließt, eine gängige Lösung für dieses Problem ist. Daher habe ich Falstad verwendet, um so gut wie möglich zu simulieren.

Hinweis: Der 5-Ohm-Widerstand befindet sich anstelle des NTC-Thermistors, da der Simulator keinen zu haben scheint.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

falstad link1

Der 6-Ohm-Widerstand emuliert die Verstärkerlast.

Der PNP-Transistor auf der linken Seite soll den 470-uF-Kondensator entladen, sobald die Schaltung ausgeschaltet wird, um den Timer zurückzusetzen.

Hinweis: Der 5-Ohm-Widerstand befindet sich anstelle des NTC-Thermistors, da der Simulator keinen zu haben scheint.

Die Last auf dem Power Brick hat jedoch immer noch eine scharfe Spitze von über 50 Ampere! ist das genau? (aufgrund von Kondensator-ESR usw.) und wird mein Power Brick mit einer solchen Spitze umgehen?

Antworten (2)

Wie Sie sich vorstellen können, ist das Aufladen von Caps während des Einschaltens ein sehr häufiges Szenario. Bei Tausenden von Watt und mehr lohnen sich diese Art von Schemata. Aber darunter ist es in der Praxis oft kein Thema. In der Praxis spart Ihnen meist die Kurzschlussstromgrenze der Stromversorgung. Alle nützlichen Netzteile haben einen maximalen Strom, den sie für kurze Zeit liefern können.

Angenommen, das Netzteil hat eine konservative Kurzschlussstromgrenze von 6,5 A. Dann dauert es 24 * 0,044 / 6,5 = 160 ms, um die Kappen beim Einschalten aufzuladen. Wenn die aktuelle Grenze höher ist, wird sie kürzer sein. Vorausgesetzt, alles kann den erhöhten Strom für etwa eine Sechstelsekunde bewältigen, ist alles in Ordnung.

Was mich jetzt mehr beunruhigen würde, ist die Stabilität der Stromversorgung bei einer kapazitiven Last. Im Allgemeinen sind Netzteile nur so ausgelegt, dass sie sich bis zu einer maximalen Lastkapazität korrekt verhalten. 44mF ist viel. Über ihre maximale Belastung hinaus kann die Rückkopplungsschleife des Netzteils aus der Stabilität gezogen werden, was zu wilden Schwankungen der Ausgangsspannung und möglicherweise zur Zerstörung führen kann. Sie können den kapazitiven Effekt mit einem Vorwiderstand am Ausgang des Netzteils abschwächen, müssen dann jedoch Spannungs- und Leistungsverluste berücksichtigen. Ich würde versuchen zu bestimmen, wie viel Lastkapazität das Netzteil vertragen kann.

Sie schalten das Relais zeitabhängig ein. Bei t = 3,49 s beträgt die Spannung der Kondensatorbank jedoch immer noch "nur" 12,4 V.
Wenn das Relais bei t = 3,5 s einschaltet, wird der NTC überbrückt ( zu früh! ), was zu einer Stromspitze von führt

v ich N − v Kondensatorbank R Sicherung + R 100m Ω + R Relais + R ESR / 3 = 24 v − 12.4 v 61  M Ω + 100  M Ω + 50  M Ω + 20 / 3  M Ω = 53  A

Die Simulationen scheinen also recht anständig zu sein.

Warum um alles in der Welt hat Falstad keine Referenzbezeichnungen?
Ja, das ist das Problem. Es scheint, dass der niedrigste Widerstand eines typischen Thermistors bei diesem Nennstrom etwa 5 Ohm beträgt. Ich habe auch zwei parallel verdrahtete Mosfets in Betracht gezogen (um die Last zu teilen), scheint aber selbst für 247-Pakete zu viel Wärme zu erzeugen.
@GFrank Ich verstehe deinen Kommentar nicht. Das Problem liegt nicht beim NTC, sondern bei der Timer-Schaltung. Es wird zu früh aktiviert. Aber ich würde die Zeitschaltung trotzdem entfernen und das Relais basierend auf der Spannung der Kondensatorbank steuern.
Es tut mir leid, ich musste noch nie einen NTC verwenden. Wie lange dauert es normalerweise, bis ein NTC bei diesem Strom unter 1 Ohm fällt?
Bei welcher Temperatur? Konnte diese Daten nicht auf dem Datenblatt finden. Um das Relais basierend auf dem NTC auszulösen, möchte ich das nicht tun, da ich immer X Sekunden haben möchte (aber NTC immer noch genug Zeit zum Leiten gebe), bevor ich den Verstärker vollständig einschalte.
Dies hängt von der Größe des NTC, der Umgebungstemperatur usw. ab. Vielleicht ist diese Seite hilfreicher: ametherm.com/blog/inrush-current/capacitor-inrush-current
Schaltnetzteil-Einschaltstromschutz
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v