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인러시 전류는 방전된 커패시터를 충전할 때 생긴다
전원을 연결하는 순간 입력 커패시터의 전압이 0V에 가깝다면 전원과의 전압차가 가장 크다. 커패시터 전류는 `I = C × dV/dt`이므로 전압을 짧은 시간에 올릴수록 큰 전류가 필요하다. 경로를 저항성 성분으로 단순화한 초기 피크는 `I0 ≈ (Vin − Vcap0) / Rtotal`로 볼 수 있다. Rtotal에는 전원, 케이블, 커넥터, 스위치 저항과 커패시터 ESR이 포함된다.
짧은 펄스라도 커넥터 스파크, 릴레이·컨택터 접점 마모, 퓨즈 오동작과 버스 전압 강하를 만들 수 있다. MOSFET을 통과한다면 높은 VDS와 ID가 겹치는 구간의 열 스트레스도 생긴다.
NTC는 간단하지만 뜨거운 재시동에 약하다
NTC 서미스터는 차가울 때 저항이 커서 초기 전류를 줄이고, 전류가 흐르며 가열되면 저항이 낮아진다. 부품 수가 적지만 정상 운전 중에도 전압강하와 손실이 남는다. 전원을 끈 직후 다시 켜면 NTC가 아직 뜨거워 저항이 낮으므로 첫 기동과 같은 제한 효과를 기대하기 어렵다.
선정할 때는 25°C 저항만 보지 않는다. 최대 입력전압과 커패시터 용량에서의 펄스 에너지, 정상 RMS 전류, 뜨거운 상태 저항, 주변온도와 냉각시간을 확인한다. 빠른 재시동을 반복해야 한다면 NTC 단독 방식이 조건마다 같은 피크전류를 만들기 어렵다는 점을 반영한다.
프리차지 저항은 전류·시간·에너지로 정한다
대용량 DC link에서는 프리차지 컨택터와 저항으로 커패시터 전압을 먼저 올린 뒤 메인 컨택터를 닫는다. 초기 제한전류를 기준으로 `Rpre ≥ (Vbat − Vdc0) / Ilimit`를 잡고, 부하가 거의 없는 이상적 RC 회로의 시간상수는 `τ = Rpre × Cdc`로 계산한다. 약 90% 충전에는 2.3τ, 95%에는 3τ가 걸린다.
저항이 커지면 초기 전류는 줄지만 충전시간이 길어진다. 프리차지 중 부하전류가 크면 목표 전압에 도달하지 못할 수도 있다. 저항은 옴값과 연속 전력만 볼 것이 아니라 펄스 전력, 반복 간격과 전압 정격을 확인한다. 이상적인 무부하 충전에서 저항이 흡수하는 에너지는 `0.5 × Cdc × (Vbat − Vdc0)²`로 근사할 수 있다.
시퀀스는 시스템 점검, 프리차지 ON, DC link 전압 상승 확인, 메인 컨택터 ON, 프리차지 OFF 순서로 진행한다. 고정 지연만 두기보다 Vdc가 설정 비율에 도달했는지 확인하고, 시간 초과나 전압 상승 정지 시에는 메인 접점을 닫지 않도록 진단한다.
MOSFET 소프트스타트는 SOA가 제한 조건이다
MOSFET이나 hot-swap·eFuse IC로 출력 상승률을 제어하면 `Iinrush ≈ Cload × dVout/dt`로 충전전류를 정할 수 있다. 그러나 천천히 켜지는 동안 MOSFET이 선형 영역에 머물러 큰 VDS와 ID를 동시에 견딘다. 연속 전류 정격만 보지 말고 해당 상승시간의 SOA, 과도 열임피던스와 fault timeout을 확인해야 한다.
