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ICL-16系列与断路器的介绍及选用方式

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文: 吴振源 /工程部
willard@meanwell.com

开关式电源供应器由于输入端会设计大电容(Bulk Capacitor)，作为桥式整流滤波用，藉以降低输出端2倍频的涟波；所以当开机瞬间，电容等同短路，故会产生很大的涌浪电流。为了控制涌浪电流的大小，通常开关式电源供应器会设计抑制电路，大多会使用负温度系数热敏电阻(NTC)来抑制；但热敏电阻会有损耗，进而影响效率。为了整体效益考虑，热敏电阻值也不能太大，只需将涌浪电流控制在适当的范围。但这样的作法，有些使用者还是无法接受，故ICL-16系列就应运而生。
 
ICL-16系列 ，16A AC涌浪电流抑制器

ICL-16系列是一款16A的涌浪电流限制器，可用于降低电容性负载所产生的高涌浪电流，防止断路器误动作。同时ICL-16使得在同一交流线路上可以安装多台电源，如此可降低系统断路器的使用颗数，藉以降低整体设备成本。
 
ICL-16的线路方块图如图一所示，是由三个方块所组成，方块一是水泥电阻R，这排除了负温度系数热敏电阻会因温度上升降低阻值的问题。方块二是继电器，其作用是将水泥电阻短路，减少损耗。至于继电器什么时候要短路，就是由方块三控制电路来决定。

图一 ICL-16线路方块图

此机型依照安装方式的不同，有轨道安装的导轨型ICL-16R，如图二所示。以及接线端子安装的长条型ICL-16L，如图三所示。其详细的规格可参考官网的规格书。其应用配接图可参考图四所示。

  
 图二 ICL-16R 图三 ICL-16L
 
    
 

      
图四 应用配接图


如何计算ICL-16可连接电源供应器的台数
 
首先说明ICL-16要如何计算可连接电源的台数，主要是根据规格书中交流连续额定电流与最大允许电容负载来计算。在计算之前，必须先知道电源的输入大电容容值与交流电流大小，若是选择明纬的电源，这两个参数都可以从明纬的官网取得。以下举ICL-16R搭配SDR-120-24为例，你可以透过一步一步的流程来计算ICL-16R于230VAC下可以接几台SDR-120-24。

步骤一：

根据以下ICL-16R规格书得知其交流连续额定电流为16A，最大允许电容负载为2500μF。
 


步骤二：

根据以下明纬官网SDR-120规格书得知于230VAC下，满载输入交流电流为0.7A。
根据ICL-16R交流连续额定电流16A与SDR-120-24满载输入交流电流0.7A，可依以下公式概算ICL-16R可以接22台SDR-120-24。
16A/0.7A=22.8… →无条件舍去取22

 

步骤三：

根据以下明纬官网SDR-120-24测试报告中环测测试数据得知输入大电容容值为100μF。
 

 
根据ICL-16R最大允许电容负载2500F与SDR-120-24输入大电容容值100μF，可依以下公式概算ICL-16R可以接25台SDR-120-24。
2500uF/100uF=25台

步骤四：

最后由步骤二与步骤三分别计算的台数取最少的台数，并乘上0.9的系数，就可以决定ICL-16R可以接19台SDR-120-24。
22*0.9=19.8… →无条件舍去取19


步骤五：

实际装机验证台数。

断路器的一般规格介绍以及选用的方式

(一) 简介  

断路器(Circuit Breaker，简称CB)，又称遮断器，是一种过电流保护之装置，可用于室内配线之总开关与分电流控制开关，也可有效保护电器的重要零件，主要用作短路保护以及防止严重超载，如:工业机器上的马达负载保护也会指定使用断路器做为保护装置之一。

 

(二) 种类      

常见断路器为无熔丝断路器(日本称NFB，欧美人称MCB)，依跳脱电流特性曲线可分为4类，A、B、C、D型跳脱特性曲线。A型跳脱电流为(2~3)*In，适用于保护半导体电子线路，有小功率电源变压器的测量线路，或线路长且短路电流小的系统。B型跳脱电流为(3~5)*In，适用于住户配电系统，家用电器的保护和人身安全保护。C型跳脱电流为(5~10)*In，适用于保护配电线路，以及具有较高接通电流的照明线路。D型跳脱电流为(10~20)*In，适用于保护具有很高冲击电流的设备，如变压器电磁阀等。
搭配明纬的电源供应器，建议至少应使用C型或D型的断路器。(In:额定电流)

 

(三) 规格   
以下针对断路器上几个常标示的重要规格来做介绍：

 

  1. 额定电压：断路器可以使用的额定输入电压，如AC 240V、120V。
  2. 极数：可以同时接通、断开m条线路就是m极；断路器有1、2、3、4极区分，以P表示，如2P就是2极。一般3、4极用于三相线路。
  3. 额定电流(以AT表示)：可承载并使机构跳脱之电流容量。
  4. 框架容量(以AF表示)：断路器的框架容量即表示此断路器能承受的电流。
  5. 额定极限短路启断容量(以Icu表示)：指规定条件下的启断容量，如380V-30kA；按规定的试验程序之后，不考虑断路器继续承载额定电流，如225A。
  6. 额定使用短路启断容量(以Ics表示)：指规定条件下的启断容量，如380V-15kA；按规定的试验程序之后，须考虑断路器继续承载额定电流，如225A。以上规格若有标示不全者，那此断路器就不合法规所规定。

(四) 选用方式   
选择断路器时，必须遵循以下几个原则：
  1. 断路器的额定电流必须大于总负载电流；通常会以实际总负载电流乘上1.25倍的系数。
  2. 负载若为电容性，会有瞬间短路大电流(Inrush Current)，由于时间非常短暂，因此只需要考虑Ics大于瞬间短路大电流即可。范例：若使用士林电机断路器BHA32C16，规格如下，额定电压为AC 380V，额定电流为16A，Ics为380V-6kA，C型断路器(跳脱电流为5*In)；今使用明纬HLP-80H系列的LED电源供应器(230VAC的输入电流为0.425A，230VAC的Inrush Current为70A)，请问最多可以并接几台？
解答：
  1. 16/1.25=12.8；12.8/0.425=30(台)
  2. 70*30=2100A<6kA

经由上面的计算，我们可以得知最多可以接30台。实际安装30台确实也不会有跳脱现象。若是没有乘1.25倍的系数，则应该可以接37台，但实际安装36台，断路器就会跳脱了。另外上述的数据是在常温25℃下的参数，若是环温更高的话，则必须参考厂商的温度补正曲线图来修正(降低)额定电流。


(五) 结论    

并接多台明纬电源供应器时，应慎选合适的断路器，以避免一开机断路器即跳脱保护；若实在并接太多台而无法挑选合适的单一断路器，此时应考虑使用多个断路器分路保护。
上述断路器的计算方式是属于大众化的方式；另外一种方式是还要考虑涌浪电流大小与T50，并搭配断路器的K系数来计算。但由于K系数不是每家厂商都能提供，故这里就不多着墨。
综合以上所说，开关式电源供应器有涌浪电流是无可避免的，若其规格无法满足系统需求，可以另外选用ICL-16来抑制涌浪电流的大小，同时也可以降低系统前端断路器的使用颗数，来达到整系统最佳性价比的设计。