使用IT-M3900C抑制电机启动浪涌导致的压降问题

           使用IT-M3900C抑制电机启动浪涌导致的压降问题

引言：电机在工业体系中的重要性

电机在现代生活中无处不在，从家用电器到工业设备，再到交通运输领域，都深度依赖电机提供动力。‌‌电机的核心作用在于能量转换‌，它能将电能高效转换为机械能（电动机）或反之（发电机），这一基本功能使其成为几乎所有需要动力的设备的核心组件。‌‌电机的普及得益于其多方面的优势‌，包括高能效、清洁环保、易于控制和远距离电力传输能力，这些特点使其在许多场景下优于内燃机。‌ 例如，在工业领域，电机系统消耗了全球约‌50%的能源‌，在工业应用中占比高达‌80%‌；家用场景中，洗衣机、冰箱、空调等电器都依赖电机运行。‌‌技术进步进一步推动了电机的广泛应用‌，高效电机（如无刷直流电机和永磁同步电机）和变频驱动器的应用显著提升了能效，而物联网和人工智能的融合则实现了预测性维护，减少停机时间。‌ 这些创新不仅降低了能耗，还扩展了电机在电动汽车、高铁等领域的应用，使其成为现代科技和可持续发展的重要支撑。‌

一、 电机启动浪涌导致的压降现象

直流电源给电机供电时，电机启动瞬间会存在很大的浪涌，当电源的动态特性ΔU较大时，电压会瞬间降低，导致产品停机，无法正常进行带载老化测试。如下图一，电机浪涌10A时，电源出现瞬间电压跌落到7.3V，该产品电压低于7.5V时就会触发产品欠压保护。

                              图一 普通直流电源为电机供电的电压跌落

二、 如何解决启动浪涌导致的压降问题

方案一：在原有电源基础上，并联电容来介绍电压降低问题
电容的电压不能突变。电容两端存储有电荷（Q = C * V）。当负载突然增大导致电源输出电压V有下降趋势时，电容会立即放电，释放其储存的电荷来补充电流，从而减缓电压下降的速度和幅度。

提供高频电流路径。电容（特别是小容量陶瓷电容）对高频瞬变电流的阻抗极低，可以为浪涌电流中的高频分量提供“近地”回路，避免其通过较长的电源环路产生压降。

如图二，在原有电源基础上并联1680uF电容后，电压之跌落到9.6V。

                                  图二 并联电容方案

电容值估算

可以根据浪涌电流和允许的电压跌落来粗略估算所需总容量。
公式： C ≈ I * Δt / ΔV

C： 所需电容值（法拉，F）

I： 浪涌电流的峰值（安培，A）

Δt： 浪涌电流的持续时间（秒，s）

ΔV： 允许的最大电压跌落（伏特，V）

举例：负载启动时，需要2A电流持续10ms，希望电源电压（12V）跌落不超过0.5V。
C ≈ 2A * 0.01s / 0.5V = 0.04F = 40,000µF
这是一个非常大的值，可能需要多个大电容并联。实际中，电源本身也有一定的调节能力，所以最终所需电容可能小于计算值，但计算给出了一个数量级参考。

方案二：选择动态特性ΔU更好的电源

例如ITECH 3900C系列电源，在更高电流脉冲时（0-75A 90uS电流爬升斜率），动态变化ΔU更优，跌落电压仅有680mV（如图三）

                                  图三 IT-M3900C电源抑制电压跌落效果

除此之外，IT-M3900C是一款回馈式的双向可编程直流电源，集双向电源和回馈式负载功能特性于一体，并将消耗的能量清洁的返回至电网，高效的能量回馈效率不但节省了电能消耗和散热成本，同时不干扰电网运行。IT-M3900C提供了高精度的输出量测，高可靠性，高安全性和丰富的测量功能使IT-M3900C系列不但可以满足高精自动ATE测试的需求，同时也广泛应用于汽车电子、新能源汽车、光伏储能、智能化工业设备、电池模拟等多个方面。