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. Согласно стандарту NEC / NFPA 70 2020, 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, которую можно получить в та же схема, если устройство было заменено одножильным проводом с совместимым сопротивлением ".
Ограничение пускового тока
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
В некоторых электронных схемах используется активное ограничение тока, поскольку плавкий предохранитель может не защитить твердотельные устройства.
На изображении показан один из типов схемы ограничения тока. Схема представляет собой простой механизм защиты, используемый в регулируемых источниках постоянного тока и усилителях мощности класса AB .
Q1 - проходной или выходной транзистор. R sens - 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 сохраняться до тех пор, 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]
Одиночные схемы питания
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 пропускать 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 в качестве источника тока для мощных светодиодов. [3]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ 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.
- ^ «Новинка !!! Источник постоянного тока №1» . Учебные пособия . Проверено 4 июля 2012 года .