Nguyên nhân gây ra dòng điện tăng vọt trong nguồn điện ở chế độ chuyển mạch
Trong số các bộ nguồn thường được sử dụng trước đây và hiện tại, bộ nguồn chuyển mạch rất phổ biến và nhìn chung có thể đáp ứng mọi yêu cầu thiết kế. Nguồn điện này rất tiết kiệm nhưng cũng có một số vấn đề trong thiết kế công nghiệp. Đây là khuyết điểm cố hữu của nhiều bộ nguồn chuyển mạch (đặc biệt là các bộ nguồn chuyển mạch công suất cao): chúng phải tạo ra một dòng điện lớn tại thời điểm bật nguồn. Dòng điện tăng vọt này có thể đạt từ 1O đến 100 lần dòng điện hoạt động không hoạt động của nguồn điện. Kết quả là, ít nhất hai vấn đề có thể phát sinh. Đầu tiên, nếu nguồn điện DC không thể cung cấp đủ dòng khởi động, thì nguồn điện chuyển mạch có thể chuyển sang trạng thái khóa và không thể khởi động; thứ hai, dòng điện đột biến này có thể khiến điện áp nguồn đầu vào giảm đến mức khiến các nguồn điện khác sử dụng cùng nguồn điện đầu vào khiến thiết bị mất điện trong giây lát.
Phương pháp hạn chế dòng điện đột biến đầu vào truyền thống là kết nối nối tiếp một điện trở giới hạn dòng điện trở nhiệt có hệ số nhiệt độ âm (NTC). Tuy nhiên, phương pháp đơn giản này có nhiều nhược điểm: ví dụ, tác dụng hạn chế dòng điện của điện trở NTC bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nhiệt độ môi trường. Hiệu ứng này chỉ đạt được một phần trong thời gian gián đoạn lưới điện đầu vào chính trong thời gian ngắn (khoảng vài trăm mili giây). Tổn thất điện năng trên điện trở NTC làm giảm hiệu suất chuyển đổi của nguồn điện chuyển mạch... Trên thực tế, hai vấn đề nêu trên có thể được giải quyết bằng “mạch khởi động mềm”, được giới thiệu chi tiết dưới đây.
1. Nguyên nhân gây đột biến dòng điện trong nguồn điện chuyển mạch
Hầu hết các mạch đầu vào của bộ nguồn chuyển mạch đều sử dụng mạch chỉnh lưu lọc tụ điện. Khi nguồn điện vào được bật, do điện áp ban đầu trên tụ điện bằng 0 nên một dòng điện đột biến lớn sẽ hình thành tại thời điểm tụ điện được sạc. Đặc biệt đối với các bộ nguồn chuyển mạch công suất cao, sử dụng tụ lọc công suất lớn hơn có thể tăng dòng điện đột biến lên hơn 100A. Dòng điện tăng đột biến lớn như vậy tại thời điểm bật nguồn thường sẽ khiến cầu chì đầu vào bị đứt hoặc các tiếp điểm của công tắc đóng bị cháy, gây hư hỏng quá dòng cho cầu chỉnh lưu; trong trường hợp xấu nhất còn có thể khiến công tắc điều hòa không đóng được. Hiện tượng trên sẽ khiến bộ nguồn chuyển mạch không hoạt động bình thường. Vì lý do này, hầu hết tất cả các bộ nguồn chuyển mạch đều được trang bị mạch khởi động mềm để ngăn dòng điện khởi động nhằm đảm bảo nguồn điện cho robot cũ hoạt động bình thường và đáng tin cậy.
2. Nguyên lý làm việc về điện của mạch khởi động mềm
Nếu sử dụng "mạch khởi động mềm" để loại bỏ dòng khởi động khi khởi động nguồn điện chuyển mạch, thì có thể tránh được những thiếu sót của phương pháp hạn chế dòng khởi động truyền thống nêu trên. Việc kiểm soát quá trình khởi động nguồn điện chuyển mạch để loại bỏ dòng điện khởi động thông qua "khởi động mềm" bao gồm hai nguyên tắc thiết kế: loại bỏ tải tại thời điểm bật nguồn và đồng thời hạn chế dòng điện hữu ích. Nếu tải không được điều khiển, dòng điện của nguồn điện chuyển mạch thường rất nhỏ khi khởi động. Trong nhiều trường hợp, dòng điện khởi động thực tế có thể nhỏ hơn dòng điện vận hành ở trạng thái ổn định được duy trì bằng phương pháp này.
