Ограничение тока - это практика ограничения тока, который может подаваться на нагрузку, для защиты схемы, генерирующей или передающей ток, от вредных воздействий из-за короткого замыкания или перегрузки. Термин «ограничение тока» также используется для определения типа устройства защиты от перегрузки по току. В соответствии с NEC / NFPA 70 2020 года, токоограничивающее устройство защиты от сверхтоков определяется как «устройство, которое при прерывании токов в своем диапазоне ограничения тока снижает ток, протекающий в неисправной цепи, до величины, существенно меньшей, чем та, которая может быть получена в та же схема, если устройство было заменено одножильным проводом с совместимым сопротивлением ".
Ограничение пускового тока [ править ]
Пусковой ограничитель тока представляет собой устройство или группу устройств , используемых для ограничения пускового тока. Пассивные резистивные компоненты, такие как резисторы или термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), являются простыми вариантами, причем их основными недостатками, соответственно, являются рассеяние мощности и время охлаждения. Более сложные решения с использованием активных компонентов могут использоваться, когда более простые варианты не подходят.
В электронных цепях питания [ править ]
В некоторых электронных схемах используется активное ограничение тока, поскольку плавкий предохранитель может не защитить твердотельные устройства.
Один тип схемы ограничения тока показан на изображении. Схема представляет собой простой механизм защиты, используемый в регулируемых источниках постоянного тока и усилителях мощности класса AB .
Q1 - проходной или выходной транзистор. R sens - это датчик тока нагрузки. Q2 - это защитный транзистор, который включается, как только напряжение на R sens становится около 0,65 В. Это напряжение определяется значением R sens и током нагрузки через него (I load ). Когда Q2 включается, он снимает базовый ток с Q1, тем самым уменьшая ток коллектора Q1. что очень близко к току нагрузки. Таким образом, R sens фиксирует максимальный ток на уровне 0,65 / R sens . Например, если R sens = 0,33 Ом, ток ограничивается примерно до 2 А, даже если R нагрузка становится короткой (и V o становится равным нулю).
Кроме того, это рассеяние мощности будет оставаться, пока существует перегрузка, а это означает, что устройства должны быть способны выдерживать ее в течение значительного периода времени. Эта рассеиваемая мощность будет значительно меньше, чем при отсутствии схемы ограничения тока. В этом методе за пределами ограничения по току выходное напряжение будет уменьшаться до значения, зависящего от ограничения по току и сопротивления нагрузки.
Чтобы уменьшить тепло, которое должно рассеиваться проходными устройствами при коротком замыкании, используется ограничение тока обратной связи , которое снижает ток в случае короткого замыкания. При коротком замыкании , когда выходное напряжение упало до нуля, ток обычно ограничивается небольшой долей максимального тока.
Основная цель ограничения тока обратной связи в линейных источниках питания - удерживать выходной транзистор в пределах безопасного предела рассеиваемой мощности . Линейный регулятор рассеивает разницу между входным и выходным напряжениями в виде тепла. В условиях перегрузки выходное напряжение падает, поэтому разница становится больше, что увеличивает рассеяние. Foldback помогает удерживать выходной транзистор в безопасной рабочей зоне в условиях сбоя и перегрузки . Foldback также значительно снижает рассеиваемую мощность в нагрузке в условиях отказа, что может снизить риски возгорания и теплового повреждения. [1]
Многие источники питания используют защиту с ограничением постоянного тока ; Функция foldback делает еще один шаг вперед, линейно уменьшая предел выходного тока по мере уменьшения выходного напряжения. Однако это усложняет источник питания и может запускать условия «блокировки» с неомическими устройствами, потребляющими постоянный ток независимо от напряжения питания (например, операционные усилители). Ограничитель тока с обратной связью может также использовать временную задержку, чтобы избежать блокировки и ограничить локальный нагрев при коротком замыкании.
Импульсный стабилизатор напряжения , работающих на предельном токе с выхода короткое замыкание не увеличили рассеивание мощности в транзисторе мощности (ы), так что Foldback ограничение тока является функция приложения только , а не тот , который также предотвращает ошибку нагрузки от также разрушение источника питания. Преимущество безопасности за счет уменьшения мощности, передаваемой при коротком замыкании в нагрузке, пропорционально пределу рабочего тока. Ограничение обратного тока чаще всего встречается в импульсном блоке питания, когда он является компонентом продукта, который прошел независимую сертификацию в соответствии с региональными стандартами безопасности. [2]
Цепи одиночного питания [ править ]
Проблема с предыдущей схемой заключается в том, что Q1 не будет насыщен, если его база не будет смещена примерно на 0,5 В выше V cc .
Эти схемы работают более эффективно от одного источника (V cc ). В обеих схемах R1 позволяет Q1 включать и передавать напряжение и ток на нагрузку. Когда ток через R_sense превышает расчетный предел, Q2 начинает включаться, который, в свою очередь, начинает отключать Q1, тем самым ограничивая ток нагрузки. Дополнительный компонент R2 защищает Q2 в случае короткого замыкания нагрузки. Когда V cc составляет не менее нескольких вольт, для Q1 можно использовать полевой МОП-транзистор для более низкого падения напряжения. Из-за своей простоты эту схему иногда используют как источник тока для мощных светодиодов. [3]
См. Также [ править ]
- Источник тока
- Лом
- Электрический балласт
- Ограничитель тока повреждения
Ссылки [ править ]
- ^ Хоровиц, Уинфилд Хилл, Искусство электроники Second Edition , Cambridge University Press, 1989 ISBN 0-521-37095-7 , p.316
- ^ Кейт Х. Биллингс (1999). Справочник по импульсным источникам питания . McGraw-Hill Professional. п. 1.113. ISBN 978-0-07-006719-6.
- ^ «Новый материал !!! Постоянный источник тока №1» . Учебные пособия . Проверено 4 июля 2012 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
Внешние ссылки [ править ]
- Ограничение тока для шаговых двигателей
- Калькулятор токоограничивающего резистора для светодиодных матриц
- Ограничение постоянного и обратного тока
