Ограничитель тока нагрузки: Ограничитель силы тока в нагрузке

Содержание

Ограничитель силы тока в нагрузке

Регулируемый ограничитель тока

Регулируемый ограничитель токаОграничитель силы тока – устройство, предназначенное для исключения возможного повышения силы тока в схеме выше заданного значения. Самым простым ограничителем является обыкновенный плавкий предохранитель. Конструктивно предохранитель представляет собой плавкую вставку, заключенную в изолятор – корпус. Если в схеме по тем или иным причинам повышается сила тока, потребляемая нагрузкой, плавкая вставка перегорает, и питание нагрузки прекращается.

Виды ограничителей

При всех преимуществах использования предохранителя он обладает одним серьезным недостатком – низким быстродействием, что делает невозможным его применение в некоторых случаях. К недостаткам можно отнести и одноразовость предохранителя – при его перегорании придется искать и устанавливать предохранитель точно такой же, как и перегоревший.

Электронные ограничители

Гораздо более совершенными по сравнению с упомянутыми выше предохранителями являются электронные ограничители. Условно такие устройства можно разделить на два типа:

  • восстанавливающиеся автоматически после устранения возникшей неисправности;
  • восстанавливающиеся вручную. Например: в схеме ограничителя предусмотрена кнопка, нажатие которой приводи к ее перезапуску.

Отдельно стоит сказать о так называемых пассивных устройствах защиты. Такие устройства предназначены для световой и/или звуковой сигнализации о ситуациях превышения допустимого тока в нагрузке. В большинстве своем такие схемы сигнализации применяются совместно с электронными ограничителями.

Цены на ограничители силы тока

электронные ограничители силы тока

 

Простейшая схема на полевом транзисторе

Ограничитель тока

Ограничитель токаСамым простым решением при необходимости ограничения постоянного тока в нагрузке является использование схемы на полевом транзисторе. Принципиальная схема этого устройства показана на рис.1:

Рис. 1 – Схема на полевом транзисторе

Ток нагрузки при использовании схемы представленной на рис.1 не может быть больше начального тока стока примененного транзистора. Следовательно, диапазон ограничения напрямую зависит от типа транзистора. Например, при использовании отечественного транзистора КП302 ограничение составит 30-50 мА.

Ограничитель на биполярном транзисторе

Основным недостатком схемы, описанной выше, является сложность изменения пределов ограничения. В более совершенных устройствах для исключения этого недостатка применяют дополнительный элемент, выполняющий функции датчика. Как правило, такой датчик представляет собой мощный резистор, который включается последовательно с нагрузкой. В момент, когда на резисторе падение напряжения достигнет определенной величины, автоматически произойдет ограничение силы тока. Схема такого устройства показана на рисунке 2.

Рис. 2 – Схема на биполярных транзисторах

Регулируемый ограничитель тока

Регулируемый ограничитель токаКак можно заметить, основой схемы являются два биполярных транзистора структуры n – p – n . В качестве датчика используется резистор R 3 с сопротивлением 3,6 Ом.

Принцип действия устройства следующий: напряжение от источника поступает на резистор R 1, а через него и на базу транзистора VT 1. Транзистор открывается, и большая часть напряжения от источника поступает на выход устройства. При этом транзистор VT 2 находится в закрытом состоянии. В момент, когда на датчике (резистор R 3) падение напряжение достигнет порога открытия транзистора VT 2, он откроется, а транзистор VT 1 наоборот – начнет закрываться, ограничивая тем самым ток на выходе устройства. Светодиод HL 1 является индикатором срабатывания ограничителя.

Порог срабатывания зависит от сопротивления резистора R 3 и напряжения открытия транзистора VT 2. Для описанной схемы порог ограничения составляет: 0,7 В/ 3,6 Ом = 0,19 А.

Схема с ручной регулировкой

В некоторых случаях требуется устройство с возможностью ручного изменения величины ограничения тока в нагрузке, например, если речь идет о необходимости заряда автомобильных аккумуляторных батарей. Схема регулируемого устройства показана на рисунке 3.

Рис. 3 – Схема с регулировкой ограничения тока

Технические характеристики устройства:

  • напряжение на входе – до 40 В;
  • напряжение на выходе – до 32 В;
  • диапазон ограничения тока – 0,01…3 А.

Основной особенностью схемы является возможность как изменения величины ограничения тока в нагрузке, так и возможность регулировки напряжения на выходе. Ограничение тока устанавливается переменным резистором R 5, а напряжение на выходе – переменным резистором R 6. Диапазон ограничения тока определяется сопротивлением датчика тока – резистором R2 .

При конструировании такого устройства стоит помнить, что на VT 4 выделяется достаточно большая мощность, поэтому для исключения вероятности перегрева элемента и выхода из строя он должен быть установлен на радиатор. Также отметим, что переменные резисторы R 5 и R 6 должны обладать линейной зависимостью регулировки для более удобного использования устройства. Возможные аналоги используемых деталей :

  • Транзисторы КТ815 – ВD139;
  • Транзистор КТ814 – ВD140;
  • Транзистор КТ803 – 2N5067.

Вместо заключения

Схема ограничителя тока

Схема ограничителя токаНельзя утверждать, что тот или иной способ ограничения тока лучше или хуже. Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Более того, применение каждого целесообразно или вовсе недопустимо в определенном конкретном случае. Например, применение плавкого предохранителя в выходной цепи импульсного блока питания в большинстве своем нецелесообразно, поскольку предохранитель как элемент защиты обладает недостаточным быстродействием. Говоря более простым языком – предохранитель может сгореть после того, как вследствие перегрузки придут в негодность силовые элементы блока питания.

В общем, выбор в пользу того или иного ограничителя должен производиться с учетом схемотехнических, а порой и конструктивных особенностей источника входного напряжения и особенностей нагрузки.

Ограничитель силы тока в нагрузке — схемотехнические решения

Регулируемый ограничитель токаОграничитель силы тока – устройство, предназначенное для исключения возможного повышения силы тока в схеме выше заданного значения. Самым простым ограничителем является обыкновенный плавкий предохранитель. Конструктивно предохранитель представляет собой плавкую вставку, заключенную в изолятор корпус. Если в схеме по тем или иным причинам повышается сила тока, потребляемая нагрузкой, плавкая вставка перегорает, и питание нагрузки прекращается.

Виды ограничителей

При всех преимуществах использования предохранителя он обладает одним серьезным недостатком – низким быстродействием, что делает невозможным его применение в некоторых случаях. К недостаткам можно отнести и одноразовость предохранителя – при его перегорании придется искать и устанавливать предохранитель точно такой же, как и перегоревший.

Электронные ограничители

Гораздо более совершенными по сравнению с упомянутыми выше предохранителями являются электронные ограничители. Условно такие устройства можно разделить на два типа:

  • восстанавливающиеся автоматически после устранения возникшей неисправности,
  • восстанавливающиеся вручную. Например: в схеме ограничителя предусмотрена кнопка, нажатие которой приводи к ее перезапуску.

Отдельно стоит сказать о так называемых пассивных устройствах защиты. Такие устройства предназначены для световой и/или звуковой сигнализации о ситуациях превышения допустимого тока в нагрузке. В большинстве своем такие схемы сигнализации применяются совместно с электронными ограничителями.

Простейшая схема на полевом транзисторе

Ограничитель токаСамым простым решением при необходимости ограничения постоянного тока в нагрузке является использование схемы на полевом транзисторе. Принципиальная схема этого устройства показана на рис.1:

Рис. 1 Схема на полевом транзисторе

Ток нагрузки при использовании схемы представленной на рис.1 не может быть больше начального тока стока примененного транзистора. Следовательно, диапазон ограничения напрямую зависит от типа транзистора. Например, при использовании отечественного транзистора КП302 ограничение составит 30-50 мА.

Ограничитель на биполярном транзисторе

Основным недостатком схемы, описанной выше, является сложность изменения пределов ограничения. В более совершенных устройствах для исключения этого недостатка применяют дополнительный элемент, выполняющий функции датчика. Как правило, такой датчик представляет собой мощный резистор, который включается последовательно с нагрузкой. В момент, когда на резисторе падение напряжения достигнет определенной величины, автоматически произойдет ограничение силы тока. Схема такого устройства показана на рисунке 2.

Рис. 2 Схема на биполярных транзисторах

Регулируемый ограничитель токаКак можно заметить, основой схемы являются два биполярных транзистора структуры n p n . В качестве датчика используется резистор R 3 с сопротивлением 3,6 Ом.

Принцип действия устройства следующий: напряжение от источника поступает на резистор R 1, а через него и на базу транзистора VT 1. Транзистор открывается, и большая часть напряжения от источника поступает на выход устройства. При этом транзистор VT 2 находится в закрытом состоянии. В момент, когда на датчике (резистор R 3) падение напряжение достигнет порога открытия транзистора VT 2, он откроется, а транзистор VT 1 наоборот начнет закрываться, ограничивая тем самым ток на выходе устройства. Светодиод HL 1 является индикатором срабатывания ограничителя.

Порог срабатывания зависит от сопротивления резистора R 3 и напряжения открытия транзистора VT 2. Для описанной схемы порог ограничения составляет: 0,7 В/ 3,6 Ом = 0,19 А.

Схема с ручной регулировкой

В некоторых случаях требуется устройство с возможностью ручного изменения величины ограничения тока в нагрузке, например, если речь идет о необходимости заряда автомобильных аккумуляторных батарей. Схема регулируемого устройства показана на рисунке 3.

Рис. 3 Схема с регулировкой ограничения тока

Технические характеристики устройства:

  • напряжение на входе – до 40 В,
  • напряжение на выходе – до 32 В,
  • диапазон ограничения тока – 0,01…3 А.

Основной особенностью схемы является возможность как изменения величины ограничения тока в нагрузке, так и возможность регулировки напряжения на выходе. Ограничение тока устанавливается переменным резистором R 5, а напряжение на выходе – переменным резистором R 6. Диапазон ограничения тока определяется сопротивлением датчика тока – резистором R2 .

При конструировании такого устройства стоит помнить, что на VT 4 выделяется достаточно большая мощность, поэтому для исключения вероятности перегрева элемента и выхода из строя он должен быть установлен на радиатор. Также отметим, что переменные резисторы R 5 и R 6 должны обладать линейной зависимостью регулировки для более удобного использования устройства. Возможные аналоги используемых деталей :

  • Транзисторы КТ815 ВD139,
  • Транзистор КТ814 ВD140,
  • Транзистор КТ803 2N5067.

Вместо заключения

Схема ограничителя токаНельзя утверждать, что тот или иной способ ограничения тока лучше или хуже. Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Более того, применение каждого целесообразно или вовсе недопустимо в определенном конкретном случае. Например, применение плавкого предохранителя в выходной цепи импульсного блока питания в большинстве своем нецелесообразно, поскольку предохранитель как элемент защиты обладает недостаточным быстродействием. Говоря более простым языком – предохранитель может сгореть после того, как вследствие перегрузки придут в негодность силовые элементы блока питания.

В общем, выбор в пользу того или иного ограничителя должен производиться с учетом схемотехнических, а порой и конструктивных особенностей источника входного напряжения и особенностей нагрузки.

Ограничитель тока в электрических и электронных сетях

Понятие ограничитель токаОграничитель тока (ОТ) — устройство, которое применяется в электрических или электронных схемах для снижения верхнего предела постоянного (DC) или переменного (АС) тока, поступающего к нагрузке. Этим обеспечивается своевременная надёжная защита схем генерации или электронных систем от вредных воздействий из-за короткого замыкания в сети или других негативных процессов, приводящих к резкому росту АС/DC.

Методы ограничения используются для контроля количества тока, протекающего в постоянной или переменной цепи. Устройство гарантирует, что в случае превышения его граничного размера защита надёжно и своевременно сработает. Токоограничивающие устройства могут применяться в различных модификациях в зависимости от чувствительности, нормативной токовой нагрузки, времени отклика и возможных причин возникновения короткого замыкания в сети.

Избыточный АС/DC может возникать во внутренней цепи из-за короткозамкнутых компонентов, таких как диоды, транзисторы, конденсаторы или трансформаторы, а также проблем внешнего характера при перегрузке сетевых объектов, в замыкающей цепи или перенапряжение на входных клеммах питания.

Типы ограничивающих устройств

Выбор защитных устройств зависит от нескольких факторов. Приборы бывают пассивные и активные, могут использоваться индивидуально или в виде комбинации. Обычно ограничитель соединяют последовательно с нагрузкой.

Виды ограничивающих устройств:

  1. Схема токаПредохранители и резисторы. Они используются для простого ограничения тока. Предохранитель обычно срабатывает, если его АС/DC превышает номинальный размер. Резисторы интегрированы в конструкцию схемы. Правильное значение сопротивления можно рассчитать и с использованием закона Ома I = V / R (где I — ток, V — напряжение и R — сопротивление). На рынке электротоваров имеется большое количество различных предохранителей, которые могут удовлетворить любые потребности для рассеивания мощности.
  2. Автоматические выключатели. Они используются для отключения питания, как и предохранитель, но их реакция медленнее и может не срабатывать для особо чувствительных цепей дорогостоящего оборудования.
  3. Термисторы. Термисторы отрицательных температурных коэффициентов (NTC) используются для ограничения начальных импульсных токов, которые протекают, когда устройство подключено к электросети. Термисторы имеют значительное сопротивление в холодном состоянии и низкое сопротивление при значительных температурах. NTC ограничивает пусковой ток мгновенно.
  4. Транзисторы и диоды. Регулируемые блоки питания используют схемы ограничения, такие как интегральные схемы, транзисторы и диоды. Активные схемы подходят для чувствительных сетей и срабатывают, уменьшая нагрузку или выключают питание, на повреждённую короткозамкнутую цепь или на всю сеть.
  5. Токоограничивающие диоды используются для ограничения или регулировки в широком диапазоне напряжений. Двухконтактное устройство ОТ состоит из затвора, закороченного на источник. Он поддерживает DC независимо от изменений напряжения.

Ограничитель тока нагрузки в электросетях

Ограничитель тока в электросетиСистемы распределения энергии имеют автоматические выключатели для выключения питания в случае неисправности. Они имеют определённые недостатки в обеспечении необходимой надёжности, так как не всегда могут отключать минимально необходимый аварийный участок сети для ремонта. Проблема возникает при реконструкции электроснабжения путём добавления новой мощности или перекрёстных соединений, которые должны иметь свои шины и выключатели, модернизированные для более высоких пределов тока короткого замыкания (ТКЗ).

Улучшение качества электроэнергии в сетях напрямую зависит от надёжности режима работы сетевого оборудования. Среди различных типов помех, влияющих на качество напряжения в сети (скачки, искажения гармоник и т. д. ), наиболее серьёзным препятствием являются падения напряжения, так как связанные с ним скачки фазового угла могут привести к поломке оборудования, к полной остановке производства, объектов ЖКХ, что со скоростью цепной реакции создаст угрозу жизнеобеспечения населения.

Общей причиной падения напряжения является ток короткого замыкания. При возникновении неисправности в распределительной сети на всех повреждённых шинах резко падает напряжение. Уровень зависит от точки подключения и электрического расстояния шины до места аварии.

Для снижения негативных процессов и отключения неисправных участков сети применяются следующие ограничители:

  • Снижение нагрузкиРаспределительный статический компенсатор;
  • рекуператор динамического напряжения;
  • конденсатор с контролируемым тиристором;
  • полупроводниковый коммутатор статического переноса;
  • твердотельный ограничитель тока неисправности.

Такие защитные устройства не всегда совершенны. Некоторые из них имеют недостаток из-за высокой стоимости, а другие могут ограничить ток повреждения менее чем в 5 раз от нормального тока, что недостаточно при перегрузках.

Точки применения токовых ограничителей в электросиловом оборудовании:

  • До места срабатывания головного выключателя на аварийном фидере нагрузок потребителей с недопустимостью перерывов в электроснабжении;
  • на оборудовании, рабочие характеристики которого перестают соответствовать предельному току короткого замыкания, возросшему в связи с аварийной ситуацией в системах электроснабжения.

Простым решением ОТ в электросетевом оборудовании является добавление сопротивления в схему. Это ограничивает скорость, с которой может увеличиваться ТКЗ до того, как выключатель разомкнут, но также ограничивает способность схемы удовлетворять быстроменяющийся потребительский спрос, поэтому добавление или удаление больших нагрузок вызывает нестабильную мощность.

Применение токозащиты в электронных схемах

Пусковой ток возникает в момент подачи выключателем напряжения. Это происходит потому, что разница эквивалентного последовательного сопротивления конденсатора и сопротивление линии составляет всего несколько милидолей и приводит к большому пусковому току. Четыре фактора, которые могут влиять на этот процесс:

  1. Как снизить нагрузкуЗначение входного переменного тока.
  2. Минимальное сопротивление, требуемое термистором NTC (при t = 0).
  3. Постоянный DC.
  4. Температура окружающей среды.

Ограничитель тока представляет собой устройство или группу устройств, используемых для защиты элементов схемы от пусковой нагрузки. Термисторы и резисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) — это 2 простых варианта защиты. Их основными недостатками являются длительное время охлаждения и большая рассеиваемая мощность. Токоограничивающий диод регулирует или ограничивает ток в широком диапазоне. Они состоят из JFET с затвором, закороченным на источник и функционирующим как двухконтактный ограничитель тока.

Они позволяют проходящему через них току подниматься до определённого значения и сравниться с заданной величиной. В отличие от диодов Зенера, они сохраняют постоянный ток, а не напряжение. Токоограничивающие диоды удерживают ток, протекающий через них, неизменным при любом изменении нагрузки.

Типы токоограничивающих диодов

Существует множество различных типов токоограничивающих диодов, классифицирующихся по:

  • номинальному току регулятора;
  • максимальному предельному напряжению;
  • рабочему напряжению;
  • потребляемой мощности.

Наиболее распространёнными значениями максимального используемого напряжения являются 1, 7 В, 2, 8 В, 3, 1 В, 3, 5 В и 3, 7 В и 4, 5 В. Номинальный ток регулятора может иметь диапазон от 0,31 мА до 10 мА, причём обычно используемый ток регулятора составляет 10 мА .

Схема ограничения постоянного тока

Ограничение токаБольшинство источников питания имеют отдельные контуры регулирования DC и напряжения для регулирования своих выходов либо в режиме постоянного напряжения (CV), либо в режиме постоянного тока (CC), которые включаются в управление зависимо от того, как сопротивление нагрузки соответствует выходному напряжению и текущим настройкам.

Таким образом, защита выполняется в основном путём ограничения токового значения. При этом можно применять простую схему для ограничителя источника с использованием двух диодов и резистора. В любом источнике питания всегда существует риск того, что на выходе произойдёт короткое замыкание. Соответственно, в этих условиях необходимо защитить его от повреждений. Существует ряд схем, которые можно применить для предохранения электропитания.

Одна из простейших схем включает в себя только два диода и дополнительный резистор. Схема использует резистор для измерения помех, размещённый последовательно с выходным транзистором. Два диода, расположенные между выходом схемы и базой транзистора, обеспечивают защиту. Когда цепь работает в нормальном рабочем диапазоне, на резисторе имеется небольшое напряжение. Это напряжение плюс базовое излучательное транзистора гораздо меньше, чем падение диодного перехода, необходимого для включения двух диодов. Однако по мере увеличения DC растёт напряжение на резисторе. Когда оно равно напряжению, необходимому для работы, они включаются, напряжение транзистора падает, тем самым ограничивая ток.

Цепь этого диодного ограничителя тока для источника питания проста. Значение последовательного резистора может быть рассчитано таким образом, чтобы напряжение на нём возрастало до 0, 6 вольта (напряжение включения для кремниевого диода) при достижении максимального тока. Однако всегда лучше убедиться, что есть некоторый запас защиты, и лучше ограничить его до достижения необходимого уровня.

Ограничитель с обратной связью

Ограничитель постоянного токаТакая же простая диодная форма ограничения тока может быть включена в цепи питания, которые используют обратную связь для определения фактического выходного напряжения и обеспечивают более точно регулируемый выход. Если точка измерения выходного напряжения принимается после последовательного токового резистора, то падение напряжения может быть исправлено на выходе.

Эта схема обеспечивает гораздо лучшее регулирование, чем регулятор прямого эмиттера, также может учитывать падение напряжения в резисторе с токовым пределом, если имеется достаточное падение напряжения на транзисторе в цепи источника питания. Выходное напряжение можно также отрегулировать, чтобы получить требуемое значение с помощью переменного резистора. Диодная форма ограничения тока может быть легко интегрирована в схему питания. Кроме того, это дешёво и удобно.

Области применения токоограничивающих диодов

Токоограничивающие диоды обеспечивают высокую производительность и простоту эксплуатации по сравнению с биполярными транзисторами в системах защиты. Они универсальны, имеют превосходную производительность в отношении динамического температурного дрейфа. Устройств, использующих диоды:

  • Стабилизатор тока.схемы генератора сигналов;
  • схемы синхронизации;
  • зарядные устройства;
  • управления светодиодами;
  • замены удерживающих катушек в устройствах телефонной связи.

Токовые ограничивающие диоды выпускаются многими мировыми производителями полупроводников, такими как Calogic, Central Semiconductor, Diodes Inc., O. N. Semiconductor или Zetex. Рынок электроники имеет очень широкий выбор диодов, используемых диодных цепей или любых других устройств, которым может потребоваться ограничение предельного токового значения.

Схема ограничения тока | Мастер Винтик. Всё своими руками!

Добавил: Chip,Дата: 12 Мар 2015

Как ограничить ток через нагрузку?

Часто бывает возникает необходимость ввести в схему ограничение по току. Это один из методов защиты электронной нагрузки. При коротком замыкании в цепи нагрузки схемой защиты по току можно спасти источник питания от повреждения.

Схема простейшего ограничителя тока выполнена на полевом транзисторе, которая фактически называется стабилизатором тока. Ток нагрузки при использовании такого ограничитель не сможет превысить начальный ток стока полевого транзистора.

Величина тока задается подбором типа транзистора. Увеличить значения тока можно параллельным включением нескольких транзисторов.

В ограничителях тока нагрузки используются так же биполярные транзисторы. Принцип работы такого устройства на примере одной из схем с применением двух биполярных транзисторов. Входное напряжение через резистор R1 поступает на базу транзистора VT1, и открывает его. Транзистор переходит в режим насыщения, основная часть входного напряжения поступает на выход. При токе, меньшем порогового, транзистор VT2 закрыт, и светодиод не горит. Резистор R3 является датчиком тока. Как только падение напряжения на нем превысит порог открывания транзистора VT2, он откроется, включит светодиод, а транзистор VT1, наоборот, частично закроется, и ток через нагрузку ограничится.

Видео «Ограничение тока через нагрузку»

Источник:chipdip.ru

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:

  • Как сделать простой светодиодный куб?
  • Светодиодный куб — популярная в последнее время из-за своей красоты электронная игрушка. Множество завораживающих световых эффектов можно увидеть на кубе начиная с 3 x 3 x 3 и более.

    Многие просили меня сделать простой светодиодный куб. Можно сделать куб на Arduino, размером 3 х 3 х 3, 4 х 4 х 4, 5 х 5 х 5 и т. д., микроконтроллер может давать сложные световые эффекты, но мы сегодня будем делать куб на двух простых интегральных микросхемах, не нуждающихся в программировании.

    Подробнее…

  • Простой преобразователь напряжения -12В на ~230В
  • На рыбалке, в лесу или на даче, в общем в дали от электричества для питания эл.приборов и различных устройств часто возникает необходимость в напряжении ~230В. Для этой цели можно использовать преобразователь постоянного напряжения 12В — например, автомобильного аккумулятора в переменное напряжение 230 В. О таком несложном преобразователе на трёх микросхемах, который можно сделать своими руками и пойдёт сегодня речь.

    Подробнее…

  • Питание лампы дневного света от АКБ
  • Аварийное освещение гаража, дачи…

    Если у Вас завалялся давно уже ненужный высоковольтный трансформатор от ч/б телевизора ТВС-110ЛА, то на нём и ещё на одном транзисторе можно собрать простейшую схему питания лампы дневного света, можно даже с перегоревшей нитью накала.

    Эта схема представляет собой преобразователь высокого напряжения по типу блокинг — генератора.

    Подробнее…

Популярность: 26 074 просм.

Вы можете следить
за комментариями к этой записи через RSS 2.0.
Вы можете оставить свой комментарий, пинг пока закрыт.

Схема ограничителя тока к любому зарядному устройству

В любом самодельном зарядном устройстве, выполненным для заряда автомобильного аккумулятора, должен быть ограничитель тока и стабилизация.

Такое дополнение нужно нам для выставления любого тока заряда. В этой статье я расскажу вам, как сделать это простое дополнение, вернее схему к любому зарядному устройству, схема проверенная, отлично работает со всеми зарядными устройствами.

Схема ограничителя тока к любому зарядному устройствуСхема блока довольно простая и собрана всего на одном операционном усилителе. ЗУ должно отдавать ток до 10 ампер и работать в диапазоне напряжений от 13,5 до 14,5 Вольт.

Силовым элементом данной схемы является один полевой транзистор, через который будет проходить весь ток, поэтому его нужно устанавливать на радиатор. Экспериментально сначала схему я собирал на макетной плате… один полевой транзисторВ схеме желательно использовать полевые транзисторы с током от 40 ампер, но подойдёт и с током от 20 ампер.

В нашей схеме отлично зарекомендовали себя такие транзисторы как IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48, IRF3205 и аналогичные. полевые транзисторы Я использовал шунт от китайского мультиметра он даёт довольно точные замеры при токах 10-14 ампер. Вы можете использовать другие шунты например низкоомный резистор или что-то подобное. например низкоомный резистор

Транзистор так же можно заменить на биполярный, если брать наши транзисторы, то отлично подходят такие как КТ8101 или КТ819ГМ, но также не забудьте поставить их на радиатор. Операционный усилитель я взял ЛМ358, сдвоенный, но как показала практика можно взять и одиночный к примеру TLO71 или TL081. КТ8101 или КТ819ГМВсё остальное делается, как обычно, я думаю, что в остальном никаких вопросов возникнуть не должно. Приставка к зарядному устройству работает сразу и не требует никаких настроек. Приставка к зарядному устройству Автор: Ака Касьян

6. Электронные предохранители и ограничители постоянного и переменного тока

Ощутимым недостатком плавких предохранителей является их одноразовость, необходимость последующей ручной замены на другой предохранитель, рассчитанный на тот же ток защиты. Зачастую, когда под рукой нет подходящего, используют предохранители на другой ток или более того, ставят самодельные (суррогатные) предохранители или просто массивные перемычки, что крайне негативно отражается на надежности работы аппаратуры и небезопасно в пожарном отношении.
Обеспечить автоматическую многоразовую защиту устройства и одновременно повысить ее быстродействие можно за счет использования электронных предохранителей. Эти устройства можно подразделить на два основных класса: первые из них самовосстанавливают цепь питания после устранения причин аварии, вторые — только после вмешательства человека. Известны также устройства с пассивной защитой — при аварийном режиме они только индицируют световым или звуковым сигналом о наличии опасной ситуации.
Для защиты радиоэлектронных устройств от перегрузок по току обычно используют резистивные или полупроводниковые датчики тока, включенные последовательно в цепь нагрузки. Как только падение напряжения на датчике тока превысит заданный уровень, срабатывает защитное устройство, отключающее нагрузку от источника питания. Преимуществом такого способа защиты является то, что величину тока срабатывания защиты можно легко изменять. Чаще всего этого достигают с помощью датчика тока.
Другим эффективным методом защиты нагрузки является ограничение величины предельного тока через нее. Даже при наличии в цепи нагрузки короткого замыкания ток ни при каких обстоятельствах не сможет превысить заданный уровень и повредить нагрузку. Для ограничения предельного тока нагрузки используют генераторы стабильного тока.
Схемы простой автоматической защиты радиоэлектронных устройств от перегрузок по току представлены на рис. 5.1 и 5.2 [5.1]. Работа устройств такого типа (стабилизатор тока на основе полевого транзистора) подробно рассматривалась ранее в главе 5 (книга 2). Ток нагрузки при использовании такого ограничителя не сможет превысить начального тока стока полевого транзистора. Величину этого тока можно задавать подбором типа транзистора, например, для приведенного на схеме транзистора типа КП302В максимальный ток через нагрузку не превысит значения 30…50 мА. Увеличить значение этого тока можно параллельным включением нескольких транзисторов.

Рис. 5.1. Ограничение предельного тока нагрузки при помощи полевого транзистора


Рис. 5.2. Транзисторный ограничитель предельного тока через нагрузку

В ограничителе тока нагрузки (рис. 5.2) работают обычные биполярные транзисторы с коэффициентом передачи по току не менее 80… 100. Входное напряжение через резистор R1 поступает на базу транзистора VT1 и открывает его. Транзистор работает в режиме насыщения, поэтому большая часть входного напряжения поступает на выход источника питания. При токе меньше порогового транзистор VT2 закрыт, и светодиод HL1 не горит. Резистор R3 выполняет роль датчика тока. Как только падение напряжения на нем превысит порог открывания транзистора VT2, он
откроется, включится светодиод HL1, а транзистор VT1, напротив, начнет закрываться, и ток через нагрузку ограничится.
При указанных на схеме номиналах элементов ток короткого замыкания равен (0,7 В)/(3,6 Ом)=0,2…0,23 А.


Рис. 5.3. Схема электронного предохранителя на полевом транзисторе VT1


Рис. 5.4. Вариант электронного предохранителя на полевом транзисторе

Электронные предохранители [5.2] можно выполнить с использованием мощного полевого транзистора VT1 в качестве ключа (рис. 5.3 и 5.4). Ток срабатывания защиты определяется соотношением резистивных элементов и зависит, в первую очередь, от величины сопротивления датчика тока, включенного последовательно с полевым транзистором.
После срабатывания защиты для повторного подключения нагрузки необходимо нажать кнопку SA1.
Стаиилизатор (рис. 5.5) позволяет получить на выходе регулируемое в пределах от 0 до 17 Б стабильное напряжение [5.3]. Для защиты стабилизатора от короткого замыкания и превышения тока в нагрузке использован тиристор VS1 с датчиком тока на резисторе R2. При увеличении тока в нагрузке включается тиристор, шунтируя цепь управления транзистора VT1, после чего напряжение на выходе падает до нуля. Светодиод HL1 индицирует факт срабатывания защиты. Для повторного запуска стабилизатора после устранения причин перегрузки следует нажать кнопку SB1 и разблокировать тиристор.


Рис. 5.5. Схема стабилизатора напряжения с защитой

Ток защиты в зависимости от величины сопротивления датика тока — резистора R2 — может быть установлен от 20.. .30 мА о 1…2 А. Например, при R2=36 Ом ток срабатывания — 30 мА; ри R2=4 Ом — 0,5 А.
В качестве транзистора VT1 можно использовать КТ815, Т801, КТ807 и др., VT2 — П702, КТ802 — КТ805 (с радиатором).
Схема источника питания со звуковым сигнализатором пре->!шения потребляемого тока [5.4] показана на рис. 5.6. Выпря-итель на диодах VD1 — VD4 питается от трансформатора, оричная обмотка которого рассчитана на напряжение 18 6 при же нагрузки не менее 1 А. Регулируемый стабилизатор напря-эния выполнен на транзисторах VT2 — VT5 по известной схеме, этенциометром R7 на выходе стабилизатора может быть уставлено напряжение от 0 до +15 В.
Сигнализатор, обозначенный на схеме устройства как ЗГ (звуковой генератор), представляет собой генератор звуковой частоты с подключенным к нему акустическим излучателем, например, динамической головкой. Для управления работой звукового генератора использован ключ на транзисторе VT1.

Рис. 5.6. Схема стабилизатора напряжения со звуковой индикацией перегрузки

При работе стабилизатора ток нагрузки проходит через датчик тока R1, создавая на нем падение напряжения. Пока ток небольшой (при указанной на схеме величине этого резистора не более 0,3 А), транзистор VT1 закрыт. По мере роста тока потребления и, соответственно, увеличения напряжения на резисторе, транзистор приближается к порогу открывания. Когда напряжение между базой и эмиттером транзистора VT1 достигнет 0,7 В, он открывается и при дальнейшем росте тока переходит в состояние насыщения. При открывании транзистора выпрямленное напряжение поступает на акустический сигнализатор и приводит его в действие.
Звуковой сигнализатор перегрузки на транзисторе VT1 может быть встроен в любой другой источник питания.
Электронный предохранитель для цепей постоянного тока и, одновременно, стабилизатор напряжения [5.5] может быть выполнен по схеме, показанной на рис. 5.7. На первых двух транзисторах (VT1 и VT2) собран стабилизатор напряжения по традиционной схеме, однако параллельно стабилитрону VD1
цключен релейный каскад на транзисторах VT3 — VT5 с дат-сом тока на резисторе Rx. При увеличении сверх заданной эмы тока в нагрузке этот каскад сработает и зашунтирует ста-питрон. Напряжение на выходе стабилизатора упадет до не-(чительной величины.


5.7. Схема электронного предохранителя — стабилизатора напряжения постоянного тока

Для разблокировки схемы защиты достаточно кратковре—ю нажать кнопку SB1.
Использование автоматических выключателей нагрузки по-!яет предотвратить разряд элементов питания или защитить чник питания от перегрузки. Выполнять функции таймера и матически отключать нагрузку при коротком замыкании по-яет устройство по схеме на рис. 5.8 [5.6].
Автовыключатель нагрузки работает следующим образом, кратковременном нажатии кнопки SB1 конденсатор С1 заря-ся от источника питания через резистор R1. Одновременно атывает ключ (ключи) /ШО/7-коммутатора (DA1), обеспе-я тем самым включение мощного транзистора VT1. Если ключатель SA1 разомкнут, устройство работает по схеме ера. Конденсатор С1 разряжается через цепочку включен-1араллельно ему резисторов R3 и R2. Когда конденсатор С1 чдится, устройство самостоятельно отключится от источника <ия и отключит нагрузку.
При замкнутом переключателе SA1 таймер не работает. 7-коммутатор блокируется подачей на управляющий вход (входы) напряжения высокого уровня через диод VD2 и резисторы R4, R5. Схема защиты источника питания от короткого замыкания в нагрузке выполнена на транзисторе VT2 и работает следующим образом. При работе устройства в нормальном режиме транзистор VT2 закрыт и не влияет на функционирование других элементов схемы. При коротком замыкании в нагрузке ток через диод VD2 не протекает, транзистор VT2 оказывается подключенным к конденсатору С1, на его базу поступает отпирающее смещение через резисторы R5 и R6. Конденсатор С1 разряжается, и происходит отключение устройства. Резистор R4 ограничивает начальный бросок тока при разряде конденсатора С1.


Рис. 5.8. Схема автовыключателя нагрузки — таймера

При суммарном сопротивлении резисторов R2 и R3 100 кОм таймер обеспечивает выдержку в 1 сек, при суммарном сопротивлении 200 кОм — 2 сек, 300 кОм — 3 сек и т.д. до 33 сек. Увеличить время выдержки на один-два порядка можно увеличением номиналов R2, R3 и С1.
Максимальный ток нагрузки определяется типом используемого транзистора VT1 и наличием у него теплоотвода. Незадействованные ключи коммутатора можно подключить параллельно DA1.1 либо использовать в подобных взаимонезависимых схемах автовыключения нагрузки. Такое включение может быть использовано в схемах резервирования функций для обеспечения повышенной надежности работы устройств: выход из строя одного из сопротивлений нагрузки не вызовет отключения или повреждения других каналов. Переключатель SA2 может быть включен при
малых (до 10 мА на ключ) токах нагрузки. При токах нагрузки до 40 мА можно исключить из схемы транзистор VT1 . В этом случае все ключи /ШО/7-коммутатора DA1 должны быть соединены параллельно.
Устройство работает в диапазоне питающих напряжений 5… 15 В и даже при 4 б. Отключить устройство можно нажатием кнопки SB2. В отключенном состоянии оно потребляет ток до долей-единиц мкА.
Известно, что в последовательно соединенной цепи элементы аккумуляторной батареи, разряженные до напряжения ниже 1,1 В, из источника напряжения превращаются в своего рода дополнительную нагрузку для еще неразрядившихся элементов, вызывая резкое падение напряжения на выводах батареи аккумуляторов. Кроме снижения энергоемкости батареи аккумуляторов в целом, это может привести и к «повреждению отдельных ее элементов.


Рис. 5.9. Схема устройства автоматического отключения аккумуляторной батареи

Устройство [5.7], схема которого показана на рис. 5.9, предотвращает слишком глубокую разрядку элементов в батарее. Оно включается между аккумуляторной батареей и нагрузкой. Принцип действия основан на контроле напряжения на нагрузке. Когда оно снижается до уровня 1,1х пВ (где п — число элементов з аккумуляторной батарее) нагрузка и само устройство отклю-наются контактной группой реле, и ток через аккумуляторные элементы прекращается (если в самой батарее отсутствуют ка-<ие-либо неисправности).
При нажатии кнопки SB1 к источнику тока подключаются и нагрузка, и само контролирующее устройство. Напряжение на
инвертирующем входе микросхемы DA1 (вывод 2) определяется стабилитроном VD1 и составляет 3,9 В, а на неинвертирующем (вывод 3) — делителем напряжения на резисторах R1 и R2, причем при нормальном напряжении источника оно несколько выше, чем на инвертирующем входе. В таком состоянии на выходе микросхемы имеется высокий уровень напряжения — реле К1 включается, и его контакты К1.1 оставляют включенными нагрузку и контролирующее устройство даже при отпускании кнопки включения.
Когда напряжение на батарее упадет настолько, что его величина на неинвертирующем входе станет менее 3,9 6, на выходе микросхемы напряжение станет низким, и реле обесточится, разрывая цепь питания. Момент переключения зависит от напряжения на батарее аккумуляторов и величины сопротивления резистора R1, которое следует выбрать в соответствии с таблицей 5.1. Для ограничения базового тока транзистора между выходом микросхемы и базой следует включить резистор сопротивлением 1…10/Ю/И.

Таблица 5.1. Сопротивление резистора R1 при различном напряжении батареи

Напряжение батареи, ВСопротивление резистора, кОм
6,01,6
7,22,7
8,43,9
4,7
10,86,2
12,07,5

Данное устройство может давать ложные срабатывания, если к источнику питания подключают слишком мощную нагрузку, при которой напряжение батареи мгновенно «подсаживается». В этом случае отключение нагрузки еще не говорит о том, что элемент (элементы) батареи аккумуляторов разрядился до нижней допустимой границы. Повысить помехозащищенность
/стройства позволит подключение конденсаторов параллельно $ходам компаратора.
Зарядные устройства (ЗУ) обычно снабжены электронной ощитой от короткого замыкания на выходе [5.8]. Однако еще !стречаются простые ЗУ, состоящие из понижающего транс-рорматора и выпрямителя. В этом случае можно применить неложную электромеханическую защиту с использованием реле 1ли автоматических выключателей многократного действия (на-|ример, автоматические предохранители или АВМ в квартирных >лектросчетчиках) [5.8]. Быстродействие релейной защиты со-тавляет примерно 0,1 сек, а с использованием ABM — 1…3 сек.
Когда аккумулятор (или аккумуляторная батарея) соединен выходом устройства, реле К1 срабатывает и своими контактами 11.1 подключает ЗУ (рис. 5.10).


Рис. 5.10. Схема устройства защиты для зарядных устройств

При коротком замыкании выходное напряжение резко уменьится, обмотка реле будет обесточена, что приведет к размыка-ию контактов и отключению аккумулятора от ЗУ. Повторное ключение после устранения неисправности осуществляется кноп-эй SB1. Конденсатор С1, заряженный до выходного напряжения эшрямителя, подключается к обмотке реле. Резистор R1 огранивает импульс тока при ошибочном включении, когда короткое тыкание на выходе еще не устранено.
Резистор R2 ограничивает ток короткого замыкания. Его ожно не устанавливать, если диоды имеют запас по току. Сле-/ет помнить, что в этом случае выходное напряжение ЗУ долж-з быть больше на значение падения напряжения на резисторе 2 при номинальном зарядном токе. АВМ защищает при пере->узках по току, чего релейная защита выполнить не может.
Автоматический предохранитель (или выключатель) подключают последовательно с контактами реле. Сопротивление АВМ — около 0,4 Ом. В этом случае резистор R2 можно не включать.
Для ЗУ автомобильных аккумуляторных батарей необходимо выбрать реле на номинальное напряжение 12 Б с допустимым током через контакты не менее 20 А. Этим условиям удовлетворяет реле РЭН-34 ХП4.500.030-01, контакты которого следует включить параллельно. Для ЗУ с номинальным током до 1 А можно применить реле РЭС-22 РФ4.523.023-05.
Тиристорно-транзисторная схема защиты источника питания от короткого замыкания [5.9] показана на рис. 5.11. Схема работает следующим образом. При номинальном режиме тиристор отключен, транзисторы устройства, включенные по схеме Дарлингтона, находятся в состоянии насыщения, падение напряжения на них минимально (обычно единицы вольт). При возникновении короткого замыкания в нагрузке начинает протекать ток через управляющий переход тиристора VS1, происходит его включение. Открытый тиристор шунтирует цепь управления составного транзистора, ток через который снижается до минимума.


Рис. 5.11. Схема защиты источника питания от короткого замыкания

Светодиод HL1 индицирует наличие короткого замыкания в нагрузке.
Схема рассчитана на работу при больших токах, поэтому на самой схеме защиты падает довольно значительная часть напряжения питания и рассеивается, соответственно, большая мощность.
Устройство, описанное ниже, одновременно может выпол-ять роль стабилизатора постоянного и переменного тока боль-юй величины, защищать цепь нагрузки от короткого замыкания, ыполнять роль регулируемой активной нагрузки с предельной ощностью рассеяния сотни бг[5.10, 5.11].
Основой стабилизатора тока является токостабилизирую-(ий двухполюсник, схема которого приведена на рис. 5.12. Он эедставляет собой модифицированный источник тока, описанный работе [5.12]. Ток через канал полевого транзистора VT1 опреде-чется, преимущественно, напряжением U1 (рис. 5.12) и может эггь вычислен из выражения: I=U1/RM. Напряжение U1 является 1стыо напряжения +Е, приложенного к двухполюснику, а посколь-/ резистивный делитель R1/R2 обеспечивает прямо пропорцио-1льную зависимость между величинами U1 и +Е, то такое же ютношение будет наблюдаться между током I и напряжением +Е.


Рис. 5.12. Токостабилизирующий двухполюсник на основе дифференциального усилителя и полевого транзистора

Эквивалентное сопротивление двухполюсника можно пред-авить как: R3=E/l=ExRM/U1. В свою очередь U1=E*RM/(R1+R2).
Отсюда R3=RM+(R1XRM/R2) или R3=R|/,'<(1+R1/R2). Следова-пьно, ток через двухполюсник можно изменять, регулируя либо личину Ри, либо соотношение сопротивлений делителя R1/R2. in R1»R2 выражение для вычисления эквивалентного сопро-вления двухполюсника упростится: R3=RMxR1/R2.
Практическая схема узла активной нагрузки — стабилиза-эа постоянного тока — приведена в статье [5.10], а ниже, на с. 5.13 показана возможность использования этого схемного шения для стабилизации переменного тока [5.1 1].


Рис. 5.13. Стабилизатор переменного (и постоянного) тока с регулируемым током нагрузки от единиц мА до 8 А

Ток в цепи стабилизатора можно плавно регулировать поворотом ручки потенциометра R2 в пределах от нескольких мА до 8 А, причем максимальный ток нагрузки при необходимости можно увеличить еще на порядок, применив вентиляторы, радиаторы, нарастив количество параллельно задействованных полевых транзисторов.

Схема ограничения тока. Простые электронные ограничители тока

antisleep
, извиняюсь, плохо знаком со схемотехникой комповых БП — не в курсе, ОС по напряжению в них сделана с 5 или 12 В, но в крайнем случае можно перекинуть её на 12 В.

Зачем? А просто регулировка по току на импульсных БП делается очень просто: последовательно с нагрузкой включается токовый датчик (шунт), падение напряжение на котором управляет сигналом ошибки (подменяя в этом режиме цепь регулирования выходного напряжения). При этом цепь контроля выходного напряжения не отменяется — просто она в это время не срабатывает — как я уже писал — напряжение при стабилизации тока растёт само — вместе с увеличением напряжения на аккумуляторе. А начнёт срабатывать штатная обр. связь по напряжению при достижении МАКСИМАЛЬНОГО напряжения заряда акка, и источник питания из источника тока превратится в источник напряжения. Выходное напряжение ИП сравняется с напряжением на акке, и заряд прекратится (по сути, получится просто параллельное соединение двух ИП — импульсника и акка. То же произойдёт при обрыве цепи акка — ИП не пойдёт «вразнос», ограничив напряжение на своём выходе в соответствии с заданием ОС по напряжению.

Хотя, по уму, ОС по напряжению лучше было бы подать на триггерный отключатель — но тогда при случайных обрывах заряд будет прекращаться намертво, а без акка на выходе такой ИП вообще не включишь. Врпочем, именно такой режим УМЫШЛЕННО реализован во некоторых вполне даже линейных (не импульсных) промышленных ЗУ: они не включаются как в отсутствие акка, так и при подключении «убитого» (переразряженного) акка, у которого остаточное напряжение меньше паспортного минимума.

Насчёт принципа регулирования тока в ИБП, копни Гугль на предмет поиска проектов Engineering Design на МС серии TOP2xx — попадался как-то проект такого зарядного устройства. В принципе, первичная цепь оттуда тебе не нужна, а вот вторичная, с ОС по току и напряжению — можно выдрать вчистую. Впрочем, буду посвободнее — могу сам копнуть. Кстати. описанное решение не только упрощает зарядное устройство, делая ненужным отдельный регулятор тока, но и повышает его КПД — уж больно эти аналоговые регуляторы тока любят воздух погреть (кстати, правильно они называются «источники тока» или «стабилизаторы тока», с чем может быть связан твой крах в поисках схемы).

ДОБАВЛЕНО 23/12/2009 21:38 PM

А я лентяй.

Мне легче написать подробно одному, и потом всех остальных непросвещённых к этому посту отправлять, чем каждому по 10-20 постов отрывками лепить. Лень, как известно — двигатель прогресса, только лениться надо с умом.

Двухвыводной компонент позволяющий ограничить постоянный ток на уровне
от десятых долей миллиампера до десятков миллиампер является простым
решением для множества цепей электрических схем. Компонент, о котором
пойдет речь в этой статье, повышает устойчивость работы приборов,
обладает низкой ценой, позволяет упростить разработку электрических схем
и производство множества приборов. Полупроводниковый прибор в
большинстве случаев имеет конструкцию корпуса, напоминающую диод малой
мощности. Благодаря наличию всего двух выводов полупроводники этого
класса упоминаются в документации производителей как диодные
ограничители тока current limiting diodes, CLD встречается также
наименование current regulator diodes, CRD. Внутренняя схема
ограничителя тока не содержит диодов, такое название закрепилось только
благодаря внешнему сходству корпуса прибора с диодом. Попытаюсь немного
восполнить недостаток информации о свойствах и применении диодного
ограничителя тока. Вспомним некоторые теоретические сведения для
правильного применения прибора.

ВСПОМНИМ ЭЛЕКТРОТЕХНИКУ

Источники электропитания разделяются на источники ЭДС и источники тока. Идеализированный источник ЭДС обладает внутренним сопротивлением равным нулю, напряжение на его выходе равно ЭДС и не зависит от выходного тока, обусловленного нагрузкой. Идеализированный источник тока обладает двумя бесконечно большими параметрами: внутренним сопротивлением и ЭДС, которые связаны постоянным отношением — током. При возрастании сопротивления нагрузки возрастает ЭДС, что позволяет получить требуемый ток в цепи независящий от сопротивления нагрузки. Свойство источника тока, позволяющее получить стабильное значение тока: при изменении сопротивления нагрузки изменяется ЭДС источника тока таким образом, что значение тока остается постоянным.

Существующие источники тока поддерживают ток на требуемом уровне в ограниченном диапазоне напряжения, создаваемого на нагрузке и в небольшом диапазоне сопротивления нагрузки. Идеализированный источник тока рассматривается, а реальный источник тока может работать при нулевом сопротивлении нагрузки. Одним из важных параметров любого источника тока, является диапазон сопротивления нагрузки. В реальности обеспечить ток в диапазоне сопротивления нагрузки от нуля до бесконечности невозможно и ненужно. К сопротивлению нагрузки прибавляются сопротивления контактов разъемов, проводов, сопротивление других элементов, следовательно, нагрузка с нулевым сопротивлением не существует. Бесконечно большое

Цепи ограничителя тока источника питания

»Электроника

Методы и схемы ограничителей тока с использованием диодов и транзисторов для обеспечения функции ограничения тока для источников питания и других цепей.


Схемы линейного источника питания Праймер и руководство Включает:
Линейный источник питания
Шунтирующий регулятор
Регулятор серии
Ограничитель тока
Регуляторы серий 7805, 7812 и 78 **

См. Также:
Обзор электроники блока питания
Импульсный источник питания
Защита от перенапряжения
Характеристики блока питания
Цифровая мощность
Шина управления питанием: PMbus
Бесперебойный источник питания


Цепи ограничителя тока являются ключевыми для источников питания, защищая их в случае короткого замыкания или других условий перегрузки.

Ввиду возможного повреждения источника питания в случае перегрузки, ограничители тока устанавливаются почти всегда, и они являются стандартной функцией, встроенной в ИС регулируемого источника питания.

Как следует из названия, схема ограничения тока ограничивает ток от регулируемого источника питания до максимальной величины, определяемой цепью, и таким образом можно избежать серьезного повреждения цепей, как источника питания, так и цепи, на которую подается питание. ,

Эти схемы более применимы к линейным источникам питания, хотя аналогичные методы измерения могут использоваться в импульсных источниках питания.

Linear power supply current limiting options

Виды ограничения тока

Как и в случае с любой технологией и типом электронной схемы, есть несколько вариантов, из которых можно выбрать. То же самое и с ограничителями тока, используемыми в регулируемых источниках питания.

Существует два основных типа цепи ограничителя тока:

  • Ограничение постоянного тока: Используя ограничение постоянного тока, выходное напряжение поддерживается по мере роста тока до тех пор, пока не будет достигнута точка, в которой достигается максимум.В этот момент ток поддерживается на этом уровне, в то время как напряжение падает с увеличением нагрузки.

    Это основная форма ограничения тока, используемая в регулируемых источниках питания. Схема проста и использует всего несколько электронных компонентов, но она не снижает ток в случае короткого замыкания — он поддерживается на максимальном уровне, и это может привести к повреждению схемы.

    Один из недостатков заключается в том, что при срабатывании ограничения тока потребляется максимальный ток, но в этот момент выходное напряжение падает, а это означает, что у последовательного транзистора в регулируемом источнике питания повышенное напряжение на нем.Это увеличивает рассеиваемую мощность внутри устройства.

    В точке, где выходное напряжение почти равно нулю, протекает максимальный ток, а напряжение на нем — это полное входное напряжение от схем сглаживания и выпрямителя. Это не идеально, потому что на этапе проектирования электронной схемы необходимо сделать поправку на это, что потребует, возможно, более крупного последовательного транзистора, а также дополнительных возможностей теплоотвода, что увеличивает стоимость и размер регулируемого источника питания.

  • Обратное ограничение тока: В этом типе ограничения тока, используемом в регулируемых источниках питания, выходное напряжение поддерживается до момента, когда ограничение тока начинает действовать. В этот момент, вместо того, чтобы просто ограничивать ток, он фактически начинает уменьшаться. Таким образом, ток уменьшается по мере увеличения перегрузки, и тем самым снижается риск повреждения.

    Ограничение тока обратной связи в регуляторе напряжения снижает потребление энергии, поскольку при увеличении перегрузки ток уменьшается и общая потребляемая мощность падает, сохраняя тепловыделение последовательного транзистора в более разумных пределах.

    Ограничение тока обратной связи, хотя и немного более сложное, может быть реализовано с использованием относительно небольшого количества электронных компонентов. Поскольку эта функция обычно встроена в интегральные схемы регулируемого источника питания, дополнительные затраты на использование ограничения обратной связи по сравнению с ограничением постоянного тока не заметны. Соответственно, в этих ИС практически всегда используется ограничение тока обратной связи.

    Ограничитель обратной связи усложняет линейный источник питания, поскольку требует большего количества электронных компонентов, чем простой ограничитель постоянного тока.Также существует вероятность состояния, известного как «блокировка», с неомическими устройствами, потребляющими постоянный ток независимо от напряжения питания. Ограничитель тока с обратной связью может также включать временную задержку, чтобы помочь избежать проблемы блокировки.

Две разные формы линейного ограничения тока источника питания, как правило, используются в разных областях, фактический тип, используемый для любого конкретного приложения, выбирается на этапе проектирования электронной схемы проекта.

Основная схема ограничения постоянного тока

Существует ряд схем, которые можно использовать для ограничения постоянного тока для защиты источника питания, но в одной из простейших схем используются всего три электронных компонента: два диода и резистор.

Basic regulated power supply circuit with current limiting Простой регулируемый источник питания с ограничением тока

В цепи ограничителя тока источника питания используется считывающий резистор, включенный последовательно с эмиттером выходного транзистора. Два диода, помещенные между выходом схемы и базой проходного транзистора, обеспечивают действие по ограничению тока.

Когда схема работает в нормальном рабочем диапазоне, на последовательном резисторе присутствует небольшое напряжение. Это напряжение плюс напряжение база-эмиттер транзистора меньше, чем падение на двух диодных переходах, необходимое для включения двух диодов, чтобы они могли проводить ток.Однако по мере увеличения тока увеличивается и напряжение на резисторе.

Когда оно равно напряжению включения диода, напряжение на резисторе плюс падение на переходе база-эмиттер для транзистора равняется двум падениям на диоде, и в результате это напряжение появляется на двух диодах, которые начинают проводить. Это начинает понижать напряжение на базе транзистора, тем самым ограничивая потребляемый ток.

Схема этого диодного ограничителя тока для линейного источника питания особенно проста, и, соответственно, конструкция электронной схемы также очень проста.

Номинал последовательного резистора можно рассчитать так, чтобы напряжение на нем возрастало до 0,6 В (напряжение включения кремниевого диода) при достижении максимального тока. Однако всегда лучше убедиться, что есть некоторый запас, ограничивая ток от простого регулятора источника питания до достижения абсолютного максимального уровня.

Двухтранзисторный линейный стабилизатор питания с ограничением тока

Такая же простая диодная форма ограничения тока может быть включена в схемы линейного источника питания, которые используют обратную связь для определения фактического выходного напряжения и обеспечения более точно регулируемого выхода.Если точка измерения выходного напряжения берется после резистора измерения последовательного тока, то падение напряжения на нем можно скорректировать на выходе.

Linear power supply circuit with feedback and current limiting Линейная схема питания с обратной связью и ограничением тока

Схема ограничения тока обратной связи транзистора

Схема ограничения тока обратной связи дает гораздо лучшие характеристики, чем обычная схема ограничения постоянного тока, используемая в более простых приложениях источника питания.

Linear power supply with foldback current limit Транзисторный линейный стабилизатор источника питания с ограничением тока обратной связи

Схема обратной связи использует еще несколько электронных компонентов, в том числе транзистор и несколько резисторов, но она обеспечивает гораздо лучшую защиту источника питания и схемы, на которую подается питание.

Схема работает, потому что по мере увеличения нагрузки возрастающая пропорция напряжения между эмиттером и землей падает на резисторе R3 — по мере уменьшения нагрузки эффект делителя потенциала означает, что на R3 падает большее напряжение.

Достигнута точка, когда транзистор Tr3 начинает включаться. Когда это происходит, он начинает ограничивать ток.

Если сопротивление нагрузки становится меньше, тогда напряжение на R3 увеличивается, включает Tr3 больше, и это дополнительно снижает ток, уменьшая уровень подаваемого тока.

Есть несколько уравнений, которые можно использовать для определения ключевых значений схемы, чтобы обеспечить требуемый максимальный ток для линейного регулятора напряжения, а также уровень обратного тока при коротком замыкании.

Для максимального тока от линейного регулятора напряжения:

Imax = 1R3 ((1 + R1R2) VBE + R1R2Vreg)

Для тока короткого замыкания линейного регулятора напряжения:

Отношение максимального тока к току короткого замыкания:

ImaxISC = 1 + (R1R1 + R2) VregVBE

Где:
I max = максимальный ток регулятора напряжения до ограничения тока
В BE = напряжение, при котором транзистор начинает включаться — обычно 0.6V
V reg = выходное регулируемое напряжение
I SC = ток, обеспечиваемый при коротком замыкании.

Linear power supply foldback current limiting

Ввиду того, что точка считывания регулятора находится после резистора считывания тока, любое падение напряжения на резисторе не повлияет на выходное напряжение схемы, так как оно будет компенсироваться регулятором. (Это предполагает, что на последовательном транзисторе имеется достаточное напряжение для правильной регулировки.) Таким образом, резистор считывания тока не вызовет снижения выходного напряжения схемы регулятора источника питания.

Схема ограничителя тока источника питания может быть включена в различные схемы, использующие транзисторы и полевые транзисторы в качестве последовательного элемента. Операционные усилители могут быть использованы в качестве дифференциальных усилителей с получением требуемого напряжения опорного диска для выходных устройств.

Основная проблема с обратным ограничением тока заключается в том, что оно не всегда хорошо работает с нелинейными нагрузками.Например, если бы он управлял лампой накаливания, где сопротивление в холодном состоянии намного ниже, чем в горячем, регулятор напряжения с ограничителем тока обнаружит очень низкое сопротивление и войдет в откидную панель, не допуская лампа для нагрева и запуска. Индуктивные нагрузки могут вызывать схожие проблемы — двигатели и т. Д. Имеют большой пусковой ток. Это означает, что базовое ограничение тока обратной связи в большинстве случаев не подходит для этих типов нагрузки.

Ограничение тока — ключевая особенность всех источников питания.Поскольку электронные устройства остаются включенными почти постоянно и часто остаются без присмотра, функции безопасности, такие как ограничение тока, имеют важное значение в линейных источниках питания, а также в импульсных источниках питания.

К счастью, ограничение тока легко реализовать, оно не требует включения множества дополнительных электронных компонентов, а если оно содержится в интегральной схеме, дополнительные затраты не заметны.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей
Схемы операционных усилителей
Цепи питания
Конструкция транзистора
Транзистор Дарлингтона
Транзисторные схемы
Схемы на полевых транзисторах
Условные обозначения схем

Вернуться в меню «Конструкция схемы»., ,

.

Объяснение 2 лучших схем ограничителя тока

В этом посте объясняются 2 простые универсальные схемы регулятора тока, которые можно использовать для безопасной эксплуатации любого желаемого светодиода высокой мощности.

Описанная здесь универсальная схема ограничителя тока высокомощного светодиода может быть интегрирована с любым грубым источником постоянного тока для получения превосходной защиты от перегрузки по току для подключенных высокоматтных светодиодов.

Почему ограничение тока имеет решающее значение для светодиодов

Мы знаем, что светодиоды являются высокоэффективными устройствами, которые способны создавать ослепляющее освещение при относительно низком потреблении, однако эти устройства очень уязвимы, особенно к теплу и току, которые являются дополнительными параметрами и влияют на светодиод производительность.

Приведенные выше параметры становятся критически важными, особенно при использовании светодиодов высокой мощности, которые выделяют значительное количество тепла.

Если светодиод управляется более высоким током, он будет иметь тенденцию нагреваться сверх допустимых значений и разрушаться, в то время как, наоборот, если рассеивание тепла не контролируется, светодиод начнет потреблять больше тока, пока не будет разрушен.

В этом блоге мы изучили несколько универсальных ИС для рабочих лошадок, таких как LM317, LM338, LM196 и т. Д., Которые обладают множеством выдающихся возможностей регулирования мощности.

LM317 предназначен для работы с токами до 1,5 ампер, LM338 допускает максимум 5 ампер, а LM196 предназначен для выработки до 10 ампер.

Здесь мы используем эти устройства для ограничения тока для светодиодов самыми простыми из возможных способов:

Первая схема, представленная ниже, сама по себе проста, с использованием только одного рассчитанного резистора IC может быть настроен как точный регулятор или ограничитель тока.

ИЗОБРАЖЕНИЕ ВЫШЕЙ ЦЕПИ

Расчет резистора ограничителя тока

На рисунке показан переменный резистор для настройки контроля тока, однако R1 можно заменить на постоянный резистор, рассчитав его по следующей формуле:

R1 (Ограничение Резистор) = Vref / ток

или R1 = 1.25 / тока.

Ток может быть разным для разных светодиодов и может быть рассчитан путем деления оптимального прямого напряжения на его мощность, например, для светодиода мощностью 1 Вт ток будет 1 / 3,3 = 0,3 ампера или 300 мА, ток для других светодиодов может рассчитываться аналогичным образом.

Приведенный выше рисунок поддерживает максимум 1,5 А, для больших диапазонов тока ИС можно просто заменить на LM338 или LM196 в соответствии со спецификациями светодиодов.

Application Circuits

Изготовление светодиодного трубчатого света с регулируемым током.

Вышеупомянутая схема может быть очень эффективно использована для создания прецизионных цепей светодиодных трубок с регулируемым током.

Ниже показан классический пример, который можно легко изменить в соответствии с требованиями и характеристиками светодиодов.

Схема драйвера светодиода постоянного тока мощностью 30 Вт

Последовательный резистор, подключенный к трем светодиодам, рассчитывается по следующей формуле:

R = (напряжение питания — общее прямое напряжение светодиода) / ток светодиода

R = ( 12 — 3.3 + 3,3 + 3,3) / 3 ампера

R = (12 — 9,9) / 3

R = 0,7 Ом

R Вт = V x A = (12-9,9) x 3 = 2,1 x 3 = 6,3 Вт

Ограничение тока светодиода с помощью транзисторов

В случае, если у вас нет доступа к IC LM338 или если устройство недоступно в вашем районе, вы можете просто настроить несколько транзисторов или BJT и сформировать эффективную схему ограничителя тока для вашего светодиода.

Схема цепи управления током с использованием транзисторов приведена ниже:

PNP-версия указанной схемы

Как рассчитать резисторы

Для определения R1 вы можете использовать следующую формулу:

R1 = (Нас — 0.7) Hfe / ток нагрузки,

, где Us = напряжение питания, Hfe = коэффициент усиления прямого тока T1, ток нагрузки = ток светодиода = 100 Вт / 35 В = 2,5 А

R1 = (35 — 0,7) 30 / 2,5 = 410 Ом ,

Мощность для вышеуказанного резистора будет P = V 2 / R = 35 x 35/410 = 2,98 или 3 Вт

R2 можно рассчитать, как показано ниже:

R2 = 0,7 / светодиод ток
R2 = 0,7 / 2,5 = 0,3 Ом,
Вт можно рассчитать как = 0,7 x 2.5 = 2 Вт

Использование Mosfet

Вышеупомянутая схема ограничения тока на основе BJT может быть улучшена путем замены T1 на mosfet, как показано ниже:

Расчеты останутся такими же, как обсуждалось выше для версии BJT

mosfet based constant current limit circuit mosfet based constant current limit circuit

Схема ограничителя переменного тока

Мы можем легко преобразовать вышеуказанный ограничитель постоянного тока в универсальную схему ограничителя переменного тока.

Использование транзистора Дарлингтона

В этой схеме регулятора тока используется пара Дарлингтона T2 / T3, соединенная с T1 для реализации петли отрицательной обратной связи.

Работу можно понять следующим образом. Допустим, на входе питания ток источника I по какой-то причине начинает расти из-за большого потребления нагрузкой. Это приведет к увеличению потенциала на R3, вызывая повышение потенциала базы / эмиттера T1 и проводимости через его коллектор-эмиттер. Это, в свою очередь, приведет к тому, что базовая предвзятость пары Дарлингтона станет более обоснованной. Из-за этого увеличение тока будет сдерживаться и ограничиваться нагрузкой.

Включение подтягивающего резистора R2 гарантирует, что T1 всегда будет проводить с постоянным значением тока (I), которое задается следующей формулой. Таким образом, колебания напряжения питания не влияют на ограничение тока в цепи.

R3 = 0,6 / I

Здесь I — ограничение тока в амперах, требуемое приложением.

Другая простая схема ограничителя тока

В этой концепции используется простая схема общего коллектора BJT. который получает свое базовое смещение от переменного резистора 5 кОм.

Этот потенциометр помогает пользователю регулировать или устанавливать максимальный ток отключения для выходной нагрузки.

Со значениями, показанными n, выходной ток отключения или предел тока может быть установлен от 5 мА до 500 А.

Хотя из графика мы можем понять, что процесс отключения тока не очень резкий, но на самом деле он вполне достаточно, чтобы обеспечить надлежащую защиту выходной нагрузки от перегрузки по току.

Тем не менее, диапазон ограничения и точность могут зависеть от температуры транзистора.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

.

Ограничитель тока повреждения (FCL) и токоограничивающие реакторы CLR

Ограничитель тока повреждения (FCL) и реакторы ограничения тока (CLR)

Введение в ограничитель тока повреждения:

В наши дни из-за увеличения спроса на Энергия, устойчивое развитие генерации и передачи приобретает все большее значение и трансформируется в базовую потребность, но в любой системе генерации одним из основных факторов, создающих множество проблем, является короткое замыкание, и вместе с генерацией эта проблема также увеличивается день ото дня.Вот некоторые из проблем, создаваемых током короткого замыкания / короткого замыкания:

  • Неприемлемые нагрузки из-за тепла, вызываемые электрическим оборудованием.
  • Многие электродинамические силы в цепи также влияют на инструменты.
  • Если мы хотим предотвратить повреждение цепи, необходимы более эффективные автоматические выключатели, что накладывает технологические и экономические ограничения.
  • Проблемы безопасности — одна из наиболее распространенных проблем.
  • Короткое замыкание делает переключение переходных процессов напряжения более критичным и серьезным.

В связи с этими проблемами возникла необходимость в разработке более точной системы для борьбы с коротким замыканием.О некоторых подходах и пойдет речь в этой статье.

Подходы:

Вот несколько подходов, которые либо исследуются, либо используются на практике, в зависимости от их спецификации.

  1. Токоограничивающий реактор, широко известный как CLR.
  2. Твердотельный ограничитель тока.
  3. Сверхпроводящие ограничители тока.
  4. Предохранитель
  5. Разделение шин на подстанции.
  6. Реализация трансформаторов с высоким импедансом.
  7. Реализация ядерных реакторов для ограничения тока.

Эти методы очень популярны для ограничения тока. Некоторые методы, такие как твердотельные и сверхпроводники, находятся в стадии первоначальных исследований и разработок. При реализации системы защиты от короткого замыкания необходимо учитывать два основных момента:

  1. Как разместить ограничивающие реакторы на подстанции в распределительной сети?
  2. Сколько ограничивающих реакторов необходимо разместить в сети, чтобы эффективно бороться с током повреждения?

Токоограничивающий реактор:

Это один из наиболее экономичных и практичных подходов.Его влияние на надежность подстанции находится на незначительном уровне. Аппаратные средства в этом подходе довольно большие по размеру, поэтому они занимают огромное пространство, и стабильность напряжения в этой системе может быть снижена.

Solid State Fault Ограничитель ТОКА:

Они находятся в стадии исследования, их легко внедрить в систему распределения, но они довольно дороги из-за того, что не рекомендуется внедрять на более высоком уровне.

Предохранитель:

Предохранитель — очень эффективное и действенное устройство прерывания, которое можно использовать в качестве ограничителя тока.Это очень недорого и практично. Проблема в том, что область его действия ограничена, потому что он может ограничивать 40 кОм и 200 А. См. Также: Предохранитель HRC

Ограничитель тока повреждения шин.

Автоматические выключатели шинного соединителя используются, но их можно использовать для временной стратегии или в аварийной ситуации, поэтому их нельзя постоянно держать в неизменном состоянии с подстанцией.

Применение нейтрального реактора

Реализация этих реакторы также являются хорошим вариантом для борьбы с током короткого замыкания.Лучше всего он работает, когда приходится иметь дело с токами земли / земли.

Токоограничивающий реактор и его типы:

Это наиболее практичный подход, который широко применяется. Он имеет два типа:

  1. Сухой тип CLR
  2. Масло CLR
Сухой тип CLR

Сухой тип CLR — это реакторы с воздушным сердечником и медными обмотками. Железный сердечник нельзя использовать из-за фактора насыщения.

Масло CLR

Масло CLR имеет те же технические характеристики, что и сухое масло, но разница заключается в области применения, поскольку масло CLR специально разработано для использования в сильно загрязненной среде.Диэлектрические константы в масляном типе выше, чем у сухого типа.

Технические характеристики этих реакторов-ограничителей тока повреждения:

  1. Малая частота
  2. Малое напряжение
  3. Может применяться в помещении или на открытом воздухе в зависимости от применения
  4. Короткое емкость цепи для системы.

Реактор стабилизации переходных процессов и ограничения тока:

Устойчивость переходных процессов играет важную роль в электрических системах, она связана с электрическим переменным током (AC.) энергосистемы и демонстрирует ситуацию, в которой несколько синхронных машин энергосистемы остаются синхронизированными после возникновения неисправности. Здесь можно нанести покрытие на пример синхронных двигателей в энергосистеме.

Superconductor Current limiting Reactors. Fault current Limiter Superconductor Current limiting Reactors. Fault current Limiter Изображение предоставлено: www.supraconductivite.fr

Сверхпроводник (токоограничивающие реакторы):

Сверхпроводящие ограничители тока повреждения (RSFCL) — еще один практический способ повышения устойчивости энергосистемы при переходных процессах путем ограничения тока повреждения с технической точки зрения. и экономические ограничения.Поскольку сверхпроводники обладают высоким нелинейным сопротивлением, сверхпроводник можно использовать в качестве ограничителя тока повреждения (FCL).

Сверхпроводник позволяет быстро увеличивать сопротивление и изменять его от сверхпроводящего состояния до нормального проводящего состояния.

Ниже приведен пример двигателя, подключенного к системе, размещение ограничителя тока повреждения.

PSO ( Оптимизация роя частиц ) имеет много общего с методами эволюционных вычислений, такими как генетические алгоритмы (GA).Система началась с множества случайных решений и ищет оптимум, обновляя систему. PSO (Particle Swarm Optimization for current limiting reactors PSO (Particle Swarm Optimization for current limiting reactors

.Цепь ограничителя пускового тока

с использованием термистора NTC

Это статья из цикла наших статей, в которых мы обсуждали пусковой ток. Мы уже рассмотрели основы пускового тока и различные типы схем защиты от пускового тока в наших предыдущих статьях. Наиболее распространенный метод защиты от пускового тока — использование термистора NTC , поэтому в этой статье мы обсудим больше о термисторе NTC и о том, как его использовать для предотвращения пускового тока в ваших проектах.Этот тип цепи NTC ограничителя пускового тока обычно можно найти в блоках питания, таких как преобразователи переменного тока в постоянный или схемы SMPS. Наряду с защитой от бросков тока разработчики также включают в свои конструкции многие другие типы схем защиты; мы уже рассмотрели различные схемы защиты, такие как:

Простая экономичная схема защиты от пускового тока

Хотя NTC является широко используемым методом борьбы с пусковым током, возникающим из-за высокой входной емкости нагрузки.Более традиционный и простой метод состоит в последовательном подключении постоянного резистора между нагрузкой и входным источником питания . Давайте быстро рассмотрим этот метод, чтобы понять его недостатки, которые привели к популярности NTC. Рассмотрим изображение ниже, на котором резистор подключен последовательно между источником питания и нагрузкой.

Inrush Current Protection Circuit

Вышеупомянутая схема может быть найдена в недорогом SMPS или модуле источника питания . Это нормальный и самый дешевый способ борьбы с пусковым током.Поскольку резистор используется в качестве основного компонента для управления входом, он действует как ограничитель пускового тока, но это неправильный способ подключения сильноточной нагрузки к источнику питания. Зачем?

Очевидно, что резистор блокирует пусковой ток, но также препятствует нормальному протеканию тока во время нормального состояния цепи. Следовательно, поскольку номинал резистора фиксирован, постоянный ток, протекающий через резистор, рассеивает огромное количество энергии, таким образом, это повлияет на общий КПД схемы .

Хуже всего то, что если цепь нагрузки потребляет огромное количество энергии, ток, протекающий через резистор, будет увеличиваться, рассеиваемая мощность на этом резисторе также увеличится, а эффективность в конечном итоге снизится. Чем больше и больше мощности необходимо рассеивать через резистор, тем больше требуется резистор большей мощности для удовлетворения требований к мощности. Не говоря уже о том, что теперь ясно, что включение резистора в качестве ограничителя пускового тока в цепи большой мощности — не лучший выбор.

NTC Thermistor

Но что, если специальный тип резистора, который мог бы обеспечить высокое сопротивление во время запуска схемы и обеспечить низкое сопротивление при нормальном состоянии схемы, эффективность, очевидно, увеличится, а рассеиваемая мощность будет очень минимальной. Это именно то, что делает NTC. NTC обеспечивает высокое сопротивление при запуске и низкое сопротивление при нормальном состоянии цепи.

Как использовать NTC для пускового тока

Как мы обсуждали ранее, NTC — это особый тип резистивного компонента, который обеспечивает высокое сопротивление во время запуска, но низкое сопротивление в нормальном состоянии цепи.

NTC Thermistor for Inrush Current Protection Circuit

NTC означает отрицательный температурный коэффициент. Он имеет прямую связь между температурой и сопротивлением. Если температура немного повысится, сопротивление значительно снизится. Это полезная функция для , ограничивающая пусковой ток . Во время первой ситуации включения, когда нагрузка получает питание от источника питания в первый раз, NTC действует как высокое сопротивление при нормальной температуре окружающей среды, таким образом эффективно блокируя пусковой ток в цепи.

Через очень короткое время, когда через NTC протекает большой ток, внутренняя температура NTC немного повышается и в конечном итоге влияет на сопротивление. Сопротивление уменьшается значительно и проходит прямой путь с нагрузкой и источником питания. Поскольку в нормальном рабочем состоянии сопротивление низкое, рассеиваемая мощность будет ниже, а эффективность также улучшится.

Цепь ограничителя пускового тока NTC

Обычно, когда емкостная нагрузка большой емкости подключена к источнику питания, NTC добавляется между положительными линиями блока питания.

NTC Inrush Current Limiter Circuit Diagram

Но в случае блока питания переменного тока или SMPS, NTC подключается на горячей линии перед диодом мостового выпрямителя. Мы уже сделали несколько SMPS или схем питания, которые используют NTC и ограничитель пускового тока.

Выбор правильного значения NTC

Расчет для при выборе ограничителя пускового тока заключается в определении пикового напряжения и пикового тока. Поскольку NTC является резистором, закона Ома достаточно, чтобы учесть значение сопротивления NTC.

По закону Ома R = V / I, и это верно и для этого случая. Сопротивление NTC = пиковое напряжение / пиковый пусковой ток. Например, при 230 В переменного тока среднеквадратическое напряжение может составлять 300 В. При этом среднеквадратичном напряжении и блоке 30 А пиковых пусковых токов требуется 10 Ом NTC.

Тестирование цепи ограничителя пускового тока NTC

Для оценки влияния пускового тока к блоку питания подключена емкостная нагрузка. Тестирование выполняется на макетной плате вместе с NTC 10 Ом.Схема показана на изображении ниже.

Testing NTC Inrush Current Limiter Circuit

Резистор R1 используется как шунтирующий резистор для расчета пикового тока . Когда ток протекает через резистор, происходит падение напряжения. К этому резистору подключен дополнительный осциллограф для проверки падения напряжения на резисторе, как показано ниже

.

NTC Inrush Current Limiter

Падение напряжения можно снова определить с помощью закона Ома, где ток = напряжение / сопротивление. В нашем случае мы использовали резистор 1 Ом, поэтому при протекании тока через этот резистор 1 А будет падение напряжения на 1 В.NTC подключается к положительной линии цепи.

Резистор R2 — нагрузочный резистор, выданный для быстрой разрядки конденсатора. Конденсатор представляет собой конденсатор общего назначения 100 мкФ 50 В. Поскольку пусковой ток протекает очень быстро и в течение короткого времени, используется функция запуска осциллографа.

После тестирования цепи без NTC пиковый ток, протекающий через резистор, показан на изображении ниже

Inrush Current Limiter Without NTC

Поскольку осциллограф настроен на 1 В на деление, пиковое напряжение равно 4.2V. Поэтому записывается пиковый ток 4,2 А. Это пусковой ток, когда блок питания 9 В подключен к конденсатору 100 мкФ 50 В.

Итак, чтобы заблокировать это, NTC 10 Ом подключен к положительному источнику питания схемы. Результат показан на изображении ниже —

Inrush Current Limiter With NTC

Настройки осциллографа остались прежними, а напряжение источника равно 9 В, как и раньше, но пиковый бросок тока значительно уменьшился до почти 500 мА.

В подробном видео эффекта пускового тока с NTC или без него можно увидеть в видео ниже. Следовательно, с помощью NTC пусковой ток может быть эффективно подавлен при большой емкостной нагрузке. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в разделе комментариев или воспользуйтесь нашим форумом, чтобы задать другие технические вопросы.

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *