Как схемы ограничения тока защищают электронику и источники питания

Схема ограничения тока помогает в источниках питания, обеспечивая общую защиту там, где может быть перегрузка или короткое замыкание.

Обычно вы найдете ограничители тока, встроенные в электронные компоненты, чтобы предотвратить будущие повреждения при питании. Они среди стандартных функций, необходимых в регулируемых источниках питания интегральных схем (ИС).

Вышеуказанное и многое другое — то, о чем мы собираемся расширить в этой статье.

1. Что такое схема ограничения тока?

Простыми терминами, ограничители тока предотвращают повреждение схем, ограничивая токи от регулируемого источника питания. Таким образом, единственный максимальный уровень тока, который электронная схема может определить, будет применим в долгосрочной перспективе.

(электронная схема)

Так зачем нам нужен ограничитель тока?

Потому что вы можете использовать ограничители тока в нескольких приложениях, лучше обеспечить долговечность и безопасность электронных компонентов. В конечном счете, вы получите защиту тока на устройствах.

Часто вы будете использовать схемы ограничения тока в линейных источниках питания или даже применять техники 감живания в импульсных источниках питания. Другие разы вы можете использовать схему управления током для работы высоковаттного светодиода.

Мы коснемся обоих применений по мере продвижения.

2. Типы схем ограничения тока

Существует множество ограничителей тока, из которых вы можете выбрать в зависимости от вашего проекта. Однако наиболее часто используемые — типы ниже.

Постоянное ограничение тока

Технологи считают постоянное ограничение тока самой базовой формой ограничения тока при регулировке источников питания.

Механизмы действия: Постоянный ограничитель тока работает, поддерживая выходное напряжение, пока ток поднимается до максимального уровня. Когда ток достигает пика, он будет на постоянном обслуживании. Затем произойдет падение напряжения с увеличением нагрузки.

Некоторые его преимущества включают:

• Это простая схема с понятной схемотехникой.
• Кроме того, она требует только несколько электронных компонентов.

Что касается недостатков:

• Всякий раз, когда происходит короткое замыкание, он не уменьшает ток. Он поддерживает ток цепи на максимальном уровне, что может привести к некоторым повреждениям схемы.

(короткое замыкание, приводящее к повреждениям)

• Кроме того, когда ограничение тока начинает свое действие, вы сможете потреблять максимальный ток. В процессе, однако, выходное напряжение падает, что приводит к увеличению напряжения через последовательный проходной транзистор в регулировке источника питания. Следовательно, происходит увеличение рассеивания мощности внутри электронного устройства.
• В-третьих, когда он достигает почти нулевого выходного напряжения и потребляемого максимального тока, напряжение почти всегда равно начальному входному напряжению от выпрямительных схем и сглаживания.

К сожалению, такое состояние на этапе проектирования электронной схемы не рекомендуется. Это потому, что не будет сделано допуска, следовательно, принуждая к включению более крупного последовательного проходного транзистора.

Также вам может понадобиться дополнительная способность теплоотвода, что впоследствии добавляет к размеру и стоимости регулируемого источника питания.

(радиатор для рассеивания тепла в печатной плате)

Обратное ограничение тока (Fold-back)

Обратное ограничение тока обеспечивает поддержание выходного напряжения до начала действия ограничения тока. В этом процессе ток начинает снижаться вместе с ограничением тока. Традиционно, более высокая перегрузка мощности приводит к снижению тока, следовательно, снижая шансы повреждения электрической схемы.

Некоторые его достоинства включают:

• Во-первых, оно снижает потребление энергии, так как увеличивающаяся перегрузка заставляет ток отступать. По мере этого потребление мощности уменьшается, и рассеивание тепла последовательного проходного транзистора находится на достойном пределе.
• Затем вы можете реализовать его использование в нескольких электронных компонентах.
• Кроме того, это эффективно по затратам. В основном включение обратного ограничения тока в интегральные схемы регулируемого источника питания является неизбежной особенностью. Таким образом, быть требованием делает стоимость почти незаметной.

Недостатки:

• Обратный ограничитель более сложен по сравнению с постоянным ограничителем тока, так как он требует больше электронных компонентов. Это также означает дополнительную сложность для линейного источника питания.
• Во-вторых, он не работает хорошо с нелинейными нагрузками.
• Далее, может возникнуть блокировка, когда вы используете ограничитель с неомовым устройством. Одновременно устройства имеют тенденцию потреблять постоянные уровни тока независимо от напряжения питания.

N/B – Чтобы помочь избежать состояния блокировки, обратный ограничитель тока может включать временную задержку.

3. Расчет резистора ограничителя тока

(применение резисторов в электрических компонентах)

Для расчета резистора ограничителя тока нам нужно взглянуть на рисунок ниже. Рисунок показывает переменный резистор, который можно использовать для установки управления током.

Для R1 вы можете заменить его фиксированным резистором, рассчитав его по указанной формуле:

R1 (ограничивающий резистор) = Vref/ток

Альтернативно

R1 = 1,25/ток

Мощность R1 = 1,25 x ток

Примечание: разные светодиоды могут иметь разные токи, и вы можете рассчитать его, разделив оптимальное прямое напряжение на его мощность (стандартное напряжение в ваттах (при 3,3В)).

Например, 2-ваттный светодиод будет иметь 2/3,3В = 0,6 А или 300 мА.

Расчет также применяется к другим светодиодам.

4. Применение схемы ограничения тока

Для этой части статьи обсуждается использование схемы ограничения тока для проектирования схемы управления током скорости светодиода.

Важность схемы управления током для светодиода

Светодиоды производят освещение эффективно и при низком потреблении. Но иногда их производительность может быть затронута током и теплом. Это особенно верно при рассмотрении высоковаттных светодиодов, так как они производят много тепла.

Светодиод, управляемый высокими токами, нагревается выше своей толерантности, затем повреждается. С другой стороны, неконтролируемое рассеивание тепла в конечном счете начнет потреблять больше тока и также подвергнется разрушению.

Следовательно, ограничение тока помогает решить проблемы под рукой.

Применения схем — проектирование токоуправляемой светодиодной трубки

Вы можете использовать схему управления током для эффективного создания схем токоуправляемых светодиодных трубок с высокой точностью. Например, при подключении 30-ваттной схемы драйвера постоянного тока для светодиода вы используете формулу ниже для расчета подключенного последовательного резистора.

R = (напряжение питания – Общее прямое напряжение светодиода) / ток светодиода

R (ватты) = (напряжение питания – Общее прямое напряжение светодиода) x ток светодиода

Если у вас нет ИС, вы можете выбрать конфигурацию биполярных транзисторов или нескольких транзисторов для формирования оперативной схемы контроллера тока для вашего светодиода.

(Контроллер светодиода с транзистором)

Практические способы проектирования включают:

Использование двух диодов и резистора

типы диодов как электрические компоненты.

Силовая схема питания будет использовать эмиттер выходного проходного транзистора с чувствительным резистором, найденным в последовательном соединении. Затем вы разместите два диода между базой транзистора и выходом схемы для достижения эффекта ограничения тока.

По мере работы схемы в нормальном диапазоне, небольшое напряжение существует на последовательном резисторе.

Небольшое напряжение и базо-эмиттерное напряжение часто слишком малы, чтобы включить два диодных тока, как два диодных перехода — тем не менее, увеличение тока приводит к увеличению напряжения на резисторе.

Должно быть равное базо-эмиттерное падение перехода и резистора для двух диодов для проведения тока, что в конечном счете равно двум диодным переходам.

Расчет резисторов

Вы определите R1 по следующей формуле:

R1 = (Us – 0,7) Hfe / Ток нагрузки

Us = напряжение питания

Hfe = коэффициент усиления прямого тока T1

Ток нагрузки = Ток светодиода = 100Вт/35В = 2,5 А

Что касается R2:

R2 = 0,7 / ток светодиода

Заключение

Подводя итог, электронные устройства с постоянным питанием требуют мер безопасности для длительной работы. Также мера безопасности должна использовать меньше дополнительных электронных компонентов, быть дешевой и простой в реализации в устройствах. Ограничитель тока подходит во всех упомянутых категориях.

Что более того, вы можете интегрировать его сами, настраивая свой проект. Если, однако, есть какие-либо вопросы, которые у вас могут быть, свяжитесь с нами. Мы будем рады помочь.