- Kas ir ieslēgšanas strāva?
- Kas izraisa ieslēgšanas strāvu ierīcē?
- Ieslēgšanas strāvas aizsardzības ķēdes - veidi
- Mīkstās palaišanas vai aizkaves ķēde
- Kur un kāpēc mums jāapsver ieslēgšanas strāvas aizsardzības ķēde?
- Kā izmērīt ieslēgšanas strāvu:
- Faktori, kas jāņem vērā, projektējot strāvas aizsardzības ķēdi:
Elektroniskās shēmas izturība un uzticamība ir ļoti atkarīga no tā, cik labi tā ir veidota, ņemot vērā visas izredzes, kas praktiski varētu rasties, kad produkts faktiski tiek lietots. Tas jo īpaši attiecas uz visiem barošanas blokiem, piemēram, maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājiem vai SMPS ķēdēm, jo tie ir tieši pievienoti maiņstrāvas tīklam un mainīgai slodzei, kas padara tos uzņēmīgus pret pārspriegumiem, sprieguma tapām, pārslodzi utt. Tāpēc dizaineri iekļauj daudzu veidu aizsardzības ķēdes to konstrukcijā, mēs jau esam aptvēruši daudzas populāras aizsardzības shēmas, proti
- Pārsprieguma aizsardzība
- Pārslodzes aizsardzība
- Reversās polaritātes aizsardzība
- Šāvienu ķēdes aizsardzība
Iepriekš mēs apspriedām ieslēgšanas strāvu, šajā rakstā mēs apspriedīsim, kā izveidot ieslēgšanas strāvas ierobežotāja ķēdes, lai aizsargātu jūsu barošanas avota dizainu no ieslēgšanās strāvām. Vispirms mēs sapratīsim, kas ir ieslēgšanās strāva un iemesls, kāpēc tā tiek ģenerēta. Tad mēs apspriedīsim dažādus ķēžu dizaina veidus, kurus var izmantot, lai aizsargātu ieslēgšanās strāvu, un visbeidzot noslēgsim ar dažiem padomiem, kā aizsargāt ierīci pret ieslēgšanas strāvu. Tātad, sāksim darbu.
Kas ir ieslēgšanas strāva?
Kā norāda nosaukums, termins “ieslēgšanas strāva” norāda, ka, ieslēdzot ierīci sākotnējā posmā, ķēdē ieplūst milzīgs daudzums strāvas. Pēc definīcijas to var definēt kā elektriskās ierīces maksimālo momentāno ievades strāvu, kad tā tiek ieslēgta. Šo uzvedību var labi novērot maiņstrāvas induktīvās slodzēs, piemēram, transformatoros un motoros, kur ieslēgšanas strāvas vērtība parasti ir divdesmit vai trīsdesmit reizes lielāka nekā nominālās vērtības. Pat ja ieslēgšanas strāvas vērtība ir ļoti augsta, tā notiek tikai dažas milisekundes vai mikrosekundes, tāpēc bez skaitītāja to nevar pamanīt. Ieslēgšanas strāvu var saukt arī par ieejas pārsprieguma strāvu vai ieslēgšanas pārspriegumupašreizējais, pamatojoties uz ērtībām. Tā kā šī parādība ir vairāk saistīta ar maiņstrāvas slodzēm, maiņstrāvas ieslēgšanas strāvas ierobežotājs tiek izmantots vairāk nekā tā līdzstrāvas kolēģis.
Katra shēma ņem strāvu no avota atkarībā no ķēdes stāvokļa. Pieņemsim ķēdi, kurai ir trīs stāvokļi, tas ir, dīkstāves stāvoklis, normāls darba stāvoklis un maksimālais darba stāvoklis. Apsverot dīkstāves režīmu, ķēde piesaista strāvu 1mA, normālā darba stāvoklī ķēde piesaista 500mA strāvu un maksimālajā darba stāvoklī var iegūt 1000mA vai 1A strāvu. Tāpēc, ja ķēde pārsvarā darbojas normālā stāvoklī, mēs varam teikt, ka 500mA ir ķēdes līdzsvara stāvokļa strāva, bet 1A ir ķēdes piesaistītā maksimālā strāva.
Tas ir diezgan taisnība, viegli strādāt un vienkārša matemātika. Bet, kā teicām iepriekš, pastāv vēl viens stāvoklis, kur ķēdes piesaistītā strāva var būt 20 vai pat 40 reizes lielāka par līdzsvara stāvokli. Tas ir ķēdes sākuma stāvoklis vai jauda. Kāpēc ķēde pēkšņi izvelk šo lielo strāvu, jo tā ir paredzēta zemas strāvas lietošanai? Piemēram, iepriekšējā piemērā, no 1 mA līdz 1000 mA.
Kas izraisa ieslēgšanas strāvu ierīcē?
Lai atbildētu uz jautājumiem, mums jāiekļaujas induktora un motora spoles magnētikā, bet, lai sāktu, ņemsim vērā, ka sākotnēji mums ir vajadzīga liela enerģija, taču, kad lietas sāk kustēties, tas kļuva kā milzīga skapja pārvietošana vai automašīnas vilkšana. vieglāk. Tieši tas pats notiek ķēdes iekšienē. Gandrīz katrā ķēdē, it īpaši barošanas blokos, tiek izmantoti lielvērtīgi kondensatori un induktori, droseles un transformatori (milzīgs induktors), kas visi piesaista milzīgu sākotnējo strāvu, lai attīstītu to darbībai nepieciešamo magnētisko vai elektrisko lauku. Tādējādi ķēdes ieeja pēkšņi nodrošina zemas pretestības (pretestības) ceļu, kas ļauj ķēdē ieplūst lielai strāvas vērtībai.
Kondensatori un induktori izturas atšķirīgi, ja tie ir pilnībā uzlādēti vai izlādējušies. Piemēram, kondensators, kad tas ir pilnībā izlādējies, darbojas kā īssavienojums zemās pretestības dēļ, turpretī pilnībā uzlādēts kondensators izlīdzina līdzstrāvu, ja tas ir pievienots kā filtra kondensators. Tomēr tas ir ļoti mazs laika posms; dažās milisekundēs kondensators tiek uzlādēts. Jūs varat arī izlasīt par kondensatora ESR un ESL vērtībām, lai labāk izprastu, kā tas darbojas ķēdē.
No otras puses, transformatori, motori un induktori (visi ar spolēm saistītie produkti) startēšanas laikā rada atpakaļ emf, arī uzlādes stāvoklī ir nepieciešama ļoti liela strāva. Parasti, lai stabilizētu ieejas strāvu līdz līdzsvara stāvoklim, ir nepieciešami daži strāvas cikli. Jūs varat arī izlasīt par DCR vērtību induktorā, lai labāk izprastu induktoru darbību ķēdē.
Iepriekš redzamajā attēlā ir parādīta pašreizējā un laika diagramma. Laiks tiek parādīts milisekundēs, bet tas var būt arī mikrosekundēs. Tomēr startēšanas laikā pašreizējais sāk palielināties, un maksimālā maksimālā strāva ir 6A. Tieši ieslēgšanas strāva pastāv ļoti īsu laika posmu. Bet pēc ieslēgšanas strāvas strāvas plūsma kļūst stabila pie vērtības.5A vai 500mA. Šī ir ķēdes līdzsvara stāvoklis.
Tāpēc, ja ieejas spriegums tiek piemērots strāvas padevei vai ķēdē, kurai ir ļoti augsta kapacitāte vai induktivitāte vai abi, rodas ieslēgšanās strāva. Šī sākotnējā strāva, kā parādīts ieslēgšanas strāvas diagrammā, kļūst ļoti augsta, lai ievades slēdzis izkausētu vai uzsprāgt.
Ieslēgšanas strāvas aizsardzības ķēdes - veidi
Ir daudzas metodes, kā aizsargāt ierīci no ieslēgšanās strāvas, un ir pieejami dažādi komponenti, lai pasargātu ķēdi no ieplūdes strāvas. Šeit ir saraksts ar efektīvām metodēm, kā pārvarēt straumes
Rezistora ierobežošanas metode
Ir divi veidi, kā projektēt ieslēgšanas strāvas ierobežotāju, izmantojot rezistora ierobežošanas metodi. Pirmais ir pievienot virknes rezistoru, lai samazinātu strāvas plūsmu ķēdes līnijā, un otrs ir izmantot līnijas filtra pretestību maiņstrāvas padeves ieejā.
Bet šī metode nav efektīvs veids, kā pievienot lielu izejas strāvas ķēdi. Iemesls ir acīmredzams, jo tas ietver pretestību. Ieslēgšanas strāva rezistors tiek uzsildīta normālas darbības laikā un samazina efektivitāti. Rezistora jauda ir atkarīga no lietojuma prasības, parasti tā svārstās no 1W līdz 4W.
Termistora vai NTC strāvas ierobežotājs
T hermistors ir ar temperatūru saistīts rezistors, kas maina pretestību atkarībā no temperatūras. Jo NTC noplūdes gadījumā, strāvas ierobežotājs shēma ir līdzīga rezistors ierobežo metodi, Termistors vai NTC (Negative temperatūras koeficientu) tiek izmantots arī virknē ar ieejas.
Termistoriem ir mainītas pretestības vērtības īpašības dažādās temperatūrās, īpaši zemas temperatūras termistori izturas kā augstas vērtības rezistors, turpretī augstā temperatūrā tas nodrošina mazvērtīgu pretestību. Šis rekvizīts tiek izmantots strāvas ierobežošanas lietojumprogrammai Inrush.
Sākotnējās ķēdes palaišanas laikā NTC nodrošina lielvērtīgu pretestību, kas samazina ieslēgšanās strāvas plūsmu. Bet laikā, kad ķēde nonāk līdzsvara stāvoklī, NTC temperatūra sāk palielināties, kas vēl vairāk izraisīja zemu pretestību. NTC ir ļoti efektīva ieslēgšanas strāvas kontroles metode.
Mīkstās palaišanas vai aizkaves ķēde
Dažāda veida sprieguma regulatora līdzstrāvas / līdzstrāvas pārveidotāji izmanto mīkstās palaišanas vai aizkaves ķēdi, lai samazinātu ieslēgšanās strāvas efektu. Šāda veida funkcionalitāte ļauj mums mainīt izejas pieauguma laiku, kas efektīvi samazina izejas strāvu, pieslēdzoties lielvērtīgai kapacitatīvai slodzei.
Piemēram, 1.5A Ultra-LDO TPS742 no Texas Instruments piedāvā programmējamu mīkstās palaišanas tapu, kur lietotājs var konfigurēt lineāro startēšanu, izmantojot vienkāršu ārēju kondensatoru. Zemāk esošajā shēmā ir parādīts TPS742 ķēdes piemērs, kur mīkstās sākuma laiks ir konfigurējams, izmantojot SS tapu, izmantojot CSS kondensatoru.
Kur un kāpēc mums jāapsver ieslēgšanas strāvas aizsardzības ķēde?
Kā jau tika apspriests iepriekš, ķēde, kurā pastāv lielas vērtības kapacitāte vai induktivitāte, ir nepieciešama ieslēgšanas strāvas aizsardzības ķēde. Ieslēgšanas strāvas ķēde stabilizē lielās strāvas nepieciešamību ķēdes sākuma sākuma posmā. Ieslēgšanas strāvas ierobežotāja ķēde ierobežo ieejas strāvu un saglabā avotu un resursdatora drošību. Tā kā liela ieslēgšanās strāva palielina ķēdes kļūmes iespējas, un tas ir jānoraida. Ieplūdes strāva ir kaitīga šādu iemeslu dēļ-
- Liela ieslēgšanās strāva ietekmē avota barošanu.
- Bieži vien liela ieslēgšanās strāva pazemina avota spriegumu, un tā rezultātā uz mikrokontrolleru balstītas shēmas tiek atiestatīta.
- Dažos gadījumos strāvas padeve ķēdē pārsniedz pieļaujamo maksimālo slodzes ķēdes spriegumu, radot neatgriezenisku slodzes bojājumu.
- Augstsprieguma maiņstrāvas motoros lielā ieslēgšanas strāva izraisa strāvas slēdža atslēgšanos vai dažreiz izdegšanu.
- PCB plātņu pēdas tiek veiktas, lai pārvadātu noteiktu strāvas vērtību. Lielā strāva potenciāli var vājināt PCB plātņu pēdas.
Tāpēc, lai samazinātu ieslēgšanas strāvas ietekmi, ir svarīgi nodrošināt ieslēgšanas strāvas ierobežotāja ķēdi, kur ieejas kapacitāte ir ļoti augsta vai tai ir liela induktivitāte.
Kā izmērīt ieslēgšanas strāvu:
Galvenais ieslēgšanas strāvas mērīšanas izaicinājums ir ātrs laika posms. Ieslēgšanas strāva notiek dažas milisekundes (vai pat mikrosekundes) atkarībā no slodzes kapacitātes. Laika posma vērtība parasti atšķiras no 20-100 milisekundēm.
Viens vienkāršākais veids ir izmantot īpašu skavas mērītāju, kuram ir iespēja izmērīt ieslēgšanas strāvu. Skaitītāju iedarbina lielā strāva un ņem vairākus paraugus, lai iegūtu maksimālo ieslēgšanas strāvu.
Vēl viena metode ir izmantot augstas frekvences osciloskopu, taču šis process ir mazliet grūts. Jāizmanto ļoti mazvērtīgs šunta rezistors, un savienošanai pāri šunta rezistoram nepieciešami divi kanāli. Izmantojot šo divu zondu dažādās funkcijas, var iegūt maksimālo maksimālo strāvu. Pieslēdzot GND zondi, jābūt piesardzīgam, nepareizs savienojums pāri rezistoram var izraisīt īssavienojumu. GND ir jāpieslēdz visā GND ķēdē. Zemāk redzamais attēls ir iepriekšminētās tehnikas attēlojums.
Faktori, kas jāņem vērā, projektējot strāvas aizsardzības ķēdi:
Pirms ievades strāvas ierobežošanas metodes izvēles ir jāņem vērā daži dažādi faktori un specifikācijas. Šeit ir saraksts ar dažiem būtiskiem parametriem -
1. Slodzes kapacitātes vērtība
Slodzes kapacitāte ir būtiski parametri, lai izvēlētos ieslēgšanas strāvas ierobežojošās ķēdes specifikāciju. Lielai kapacitātei startēšanas laikā nepieciešama liela pārejoša strāva. Šādam gadījumam ir nepieciešama efektīva mīkstās palaišanas shēma.
2. Stacionārais pašreizējais reitings
Pastāvīgā strāva ir milzīgs faktors strāvas ierobežotāja efektivitātei. Piemēram, augstā līdzsvara stāvokļa strāva var izraisīt temperatūras paaugstināšanos un sliktu efektivitāti, ja tiek izmantota rezistora ierobežošanas metode. NTC bāzes strāvas ierobežošanas ķēde var būt izvēle.
3. Pārslēgšanās laiks
Tas, cik ātri slodze tiek ieslēgta vai izslēgta noteiktā laika posmā, ir vēl viens parametrs, lai izvēlētos ieslēgšanas strāvas ierobežošanas metodi. Piemēram, ja ieslēgšanas / izslēgšanas laiks ir ļoti ātrs, NTC nevarēja pasargāt ķēdi no ieslēgšanas strāvas. Tā kā pēc pirmā cikla atiestatīšanas NTC neatdziest, ja slodzes ķēde tiek izslēgta un ieslēgta ļoti īsā laika posmā. tāpēc sākotnējo starta pretestību nevarēja palielināt, un ieslēgšanas strāva tiek apieta caur NTC.
4. Zema sprieguma un zemas strāvas darbība
Īpašos gadījumos ķēdes projektēšanas laikā, ja strāvas avots un slodze pastāv vienas ķēdes iekšienē, ir prātīgāk izmantot sprieguma regulatoru vai LDO ar mīkstas iedarbināšanas iespēju, lai samazinātu ieslēgšanās strāvu. Šādā gadījumā lietojumprogramma ir zema sprieguma zems strāvas pielietojums.