Obwód ograniczający prąd-Obwód ograniczający prąd pomaga w zasilaniu poprzez zapewnienie ogólnej ochrony w przypadku przeciążenia lub zwarcia.
Ogólnie rzecz biorąc, można znaleźć ograniczniki prądu zamontowane w komponentach elektronicznych, aby zapobiec przyszłym uszkodzeniom podczas zasilania. Należą one do standardowych funkcji potrzebnych w regulacji zasilaczy Układy scalone (IC).
Powyższe i więcej są tym, co mamy zamiar wyjaśnić w tym artykule.
1. Obwód ograniczający prąd-Co to jest obwód ograniczający prąd?
W prostych słowach, ograniczniki prądu zapobiegają uszkodzeniu obwodów poprzez ograniczenie prądów z regulowanego źródła zasilania. W ten sposób, jedyny maksymalny poziom prądu, jaki może określić obwód elektroniczny, będzie miał zastosowanie w dłuższej perspektywie.
(układ elektroniczny)
Obwód ograniczający prąd-Po co nam więc ogranicznik prądu?
Ponieważ ograniczniki prądu możesz wykorzystać w kilku zastosowaniach, najlepiej jest zapewnić komponentom elektronicznym długowieczność i bezpieczeństwo. W końcu będziesz miał ochronę prądową na urządzeniach.
Często będziesz używać obwodów ograniczenia prądu w liniowych zasilaczach lub nawet stosować techniki wykrywania w zasilaczach impulsowych. Innym razem, możesz użyć obwodu kontrolera prądu w obsłudze wysokowatowej diody LED.
W miarę postępu prac dotkniemy obu zastosowań.
2. Rodzaje obwodów ograniczających prąd
Istnieje wiele różnych ograniczników prądu, które można wybrać w zależności od projektu. Jednak najczęściej używane są te wymienione poniżej.
Obwód ograniczający prąd-Stałe ograniczenie prądu
Technolodzy uważają ograniczanie prądu stałego za najbardziej podstawową formę ograniczania prądu przy regulacji zasilaczy.
Mechanizmy działania:
A
Ogranicznik prądu stałego
działa poprzez utrzymywanie napięcia wyjściowego, gdy prąd wzrasta do maksymalnego poziomu. Gdy prąd osiągnie swój szczyt, będzie na stałym utrzymaniu. Następnie nastąpi spadek napięcia wraz ze wzrostem obciążenia.
Niektóre z jego zalet to;
Jest to prosty obwód o zrozumiałym układzie.
Dodatkowo wymaga tylko kilku elementów elektronicznych.
Obwód ograniczający prąd-Co do wad;
Zawsze, gdy występuje zwarcie, nie zmniejsza prądu. Utrzymuje prąd obwodu na maksymalnym poziomie, co może skutkować pewnymi uszkodzeniami obwodu.
(short circuit resulting in damages)
Ponadto, gdy ograniczenie prądu rozpocznie swoje działanie, uda się pobrać maksymalny prąd. W trakcie tego procesu spada jednak napięcie wyjściowe, co prowadzi do wzrostu napięcia na szeregowym tranzystorze przelotowym w regulacji zasilania. W konsekwencji następuje wzrost rozpraszania mocy w urządzeniu elektronicznym.
Po trzecie, po dojściu do prawie zerowego napięcia wyjściowego i pobranego prądu maksymalnego, napięcie prawie zawsze jest równe początkowemu napięciu wejściowemu z obwodów prostowniczych i wygładzania.
Niestety, taki stan na etapie projektowania układu elektronicznego nie jest godny polecenia. Nie będzie bowiem zrobiony naddatek, a więc wymusi włączenie większego szeregowego tranzystora przepustowego.
Ponadto, może być potrzebny dodatkowy radiator, co w konsekwencji zwiększa rozmiar i koszt regulowanego zasilacza.
(radiator do odprowadzania ciepła w płytce drukowanej)
Obwód ograniczający prąd-A Ograniczenie prądu składanego
Ograniczenie prądu typu fold-back zapewnia utrzymanie napięcia wyjściowego do momentu rozpoczęcia działania ograniczenia prądu. W ten sposób, obok ograniczenia prądu, rozpoczyna się jego obniżanie. Konwencjonalnie, większa moc przeciążenia prowadzi do zmniejszenia prądu, a tym samym zmniejsza szanse na uszkodzenie obwodu elektrycznego.
Niektóre z jego zalet obejmują;
Po pierwsze, zmniejsza zużycie energii, ponieważ rosnące przeciążenie powoduje spadek prądu. W ten sposób zmniejsza się pobór mocy, a rozpraszanie ciepła przez tranzystor szeregowo-przepustowy jest na godnym pochwały poziomie.
Następnie można wdrożyć jego użycie w kilku komponentach elektronicznych.
Ponadto jest to rozwiązanie opłacalne. Najczęściej, fold-back current limiting włączony do układów scalonych z regulowanym zasilaniem jest cechą nieuniknioną. Tak więc, będąc wymogiem sprawia, że koszt jest prawie niezauważalny.
Wady;
Fold-back limiter jest bardziej skomplikowany w porównaniu do stałego ogranicznika prądu, ponieważ wymaga więcej elementów elektronicznych. Oznacza to również dodatkową złożoność liniowego zasilacza.
Po drugie, nie działa dobrze z obciążeniami nieliniowymi.
Ponadto, lockout może wystąpić, gdy używasz ogranicznika z urządzeniem nieohmicznym. Jednocześnie urządzenia te mają tendencję do pobierania ciągłych poziomów prądu niezależnych od napięcia zasilania.
N/B - Aby pomóc uniknąć stanu lockout, mata ogranicznika prądu fold-back zawiera opóźnienie przejściowe.
3. Obliczanie rezystora ogranicznika prądu
(zastosowanie rezystorów w elementach elektrycznych)
Aby obliczyć rezystor ograniczający prąd, będziemy musieli spojrzeć na poniższy rysunek. Na rysunku pokazany jest zmienny rezystor, który możesz wykorzystać do ustawienia regulacji prądu.
W przypadku R1 możesz zastąpić go rezystorem stałym, obliczając go za pomocą wskazanego wzoru:
R1 (rezystor ograniczający) = Vref/prąd.
Alternatywnie
R1 = 1.25/prąd
Moc R1 = 1.25 x prąd
Uwaga: różne diody LED mogą mieć różne prądy, a obliczyć je można dzieląc optymalne napięcie zasilania przez ich moc (napięcie standardowe w watach (przy 3,3V)).
Na przykład, 2-watowa dioda LED miałaby 2/3,3V = 0,6 ampera lub 300 ma.
Obliczenia te dotyczą również innych diod LED.
Dla tej części artykułu, jest dyskusja na temat używania ograniczenia prądu do projektowania obwodu prędkości prądu LED.
Obwód ograniczający prąd-Znaczenie prądu stałego dla diod LED
Diody LED wytwarzają światło w sposób wydajny i przy niskim zużyciu energii. Jednak czasami ich wydajność może zostać zakłócona przez prąd i ciepło. Jest to szczególnie prawdziwe, gdy weźmiemy pod uwagę diody LED o dużej mocy, ponieważ wytwarzają one dużo ciepła.
Dioda LED, zasilana wysokim prądem, nagrzewa się ponad swoją tolerancję i ulega uszkodzeniu. Z drugiej strony, niekontrolowane odprowadzanie ciepła sprawi, że w końcu zacznie pobierać większy prąd i również ulegnie zniszczeniu.
Dlatego ograniczenie prądu pomaga ograniczyć te problemy.
Obwody aplikacyjne - projektowanie lampki rurowej LED sterowanej prądem
Możesz użyć obwodu prędkości prądu, aby skutecznie wykonać obwody lamp LED sterowanych prądem z dużą precyzją. Na przykład, przy podłączaniu 30-watowego obwodu sterownika LED o stałym prądzie, użyjesz poniższego wzoru do obliczenia podłączonego rezystora szeregowego.
R = (napięcie zasilania - całkowite napięcie zasilania LED)/prąd LED
R (waty) = (napięcie zasilania - całkowite napięcie zasilania LED) x prąd LED
Jeśli brakuje Ci układu scalonego, możesz zdecydować się na skonfigurowanie Bipolar Junction Transistors lub kilku tranzystorów, aby utworzyć działający obwód kontrolera prądu dla Twojej diody LED.
(Kontroler LED z tranzystorem)
Praktyczne sposoby, dzięki którym możesz zaprojektować obejmują;
Użycie dwóch diod i rezystora
Rodzaje diod jako elementów elektrycznych.
Obwód zasilania użyje emiter tranzystora przepustowego wyjściowego z rezystorem sensu znajdującym się w serii. Następnie umieścisz dwie diody pomiędzy bazą tranzystora a wyjściem obwodu, aby uzyskać efekt ograniczenia prądu.
Ponieważ obwód pracuje na normalnym zakresie, niewielkie napięcie istnieje w poprzek rezystora szeregowego.
Małe napięcie i napięcie baza-emiter są często zbyt małe, aby włączyć prądy obu diod, tak jak uczyniłyby to dwa spadki złącza diodowego - niemniej jednak wzrost prądu powoduje wzrost napięcia na rezystorze.
Aby obie diody mogły przewodzić prąd, musi być równy spadek złącza baza-emiter i rezystora, co ostatecznie równa się dwóm spadkom złącza diody.
Obliczanie rezystorów
Wyznaczysz R1 według następującego wzoru:
R1 = (Us - 0,7) Hfe/prąd obciążenia.
Us = napięcie zasilania
Hfe = wzmocnienie prądu wyprzedzającego T1
Prąd obciążenia = prąd diody LED = 100W/35V = 2,5 ampera
Co do R2:
R2 = 0,7/LED current
Wnioski
Podsumowując, urządzenia elektroniczne o stałym zasilaniu wymagają zabezpieczeń, aby mogły pracować przez długi czas. Ponadto zabezpieczenie powinno wykorzystywać mniejszą ilość dodatkowych elementów elektronicznych, być tanie i proste w implementacji w urządzeniach. Ogranicznik prądu wpisuje się we wszystkie wymienione tu kategorie.
Co więcej, można go samodzielnie zintegrować w ramach projektu. Jeśli jednak pojawią się jakieś zapytania, skontaktuj się z nami. Z przyjemnością pomożemy.