Inrush kasalukuyang - sanhi, epekto, proteksyon circuit at diskarte sa disenyo

Ang tibay at pagiging maaasahan ng isang electronic circuit ay lubos na nakasalalay sa kung gaano kahusay na ito ay dinisenyo isinasaalang-alang ang lahat ng mga logro, na maaaring mangyari nang praktikal kapag talagang ginagamit ang produkto. Partikular ito totoo para sa lahat ng mga yunit ng suplay ng kuryente tulad ng mga AC-DC Converter, o SMPS Circuits sapagkat direkta silang nakakonekta sa AC mains at isang iba't ibang pagkarga na ginagawang madali silang mag-overvoltage, mga boltahe na boltahe, labis na karga, atbp. Ito ang dahilan kung bakit isinasama ng mga taga-disenyo maraming uri ng mga circuit ng Proteksyon sa kanilang disenyo, sakop na namin ang maraming tanyag na mga circuit ng proteksyon na

• Overvoltage proteksyon
• Higit sa Kasalukuyang Proteksyon
• Baliktarin ang Proteksyon ng Polarity
• Proteksyon ng Shot-circuit

Nauna naming tinalakay ang kasalukuyang Inrush, sa artikulong ito tatalakayin namin kung paano magdisenyo ng isang kasalukuyang inbush na mga limiter na circuit, upang maprotektahan ang iyong mga disenyo ng supply ng Lakas mula sa mga alon na papasok. Una naming mauunawaan kung ano ang kasalukuyang inrush at ang dahilan kung bakit ito nabuo. Pagkatapos ay tatalakayin namin ang iba't ibang mga uri ng disenyo ng circuit na maaaring magamit upang maprotektahan ang kasalukuyang pag-inrush at sa wakas ay magtapos sa ilang mga tip upang maprotektahan ang iyong aparato laban sa kasalukuyang pagpasok. Kaya, magsimula na tayo.

Ano ang Kasalukuyang Inrush?

Tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan ang salitang "kasalukuyang inrush" ay nagpapahiwatig na kapag ang isang aparato ay nakabukas sa panahon ng paunang yugto ng isang malaking halaga ng kasalukuyang sumugod sa circuit. Sa pamamagitan ng kahulugan, maaari itong tukuyin bilang ang maximum na instant na kasalukuyang input na iginuhit ng isang de-koryenteng aparato kapag ito ay nakabukas. Ang pag-uugali na ito ay maaaring mahusay na sinusunod sa mga AC inductive load tulad ng mga Transformer at Motors, kung saan ang kasalukuyang halaga ng pagpasok ay karaniwang magiging dalawampu o tatlumpung beses na higit pa sa mga nominal na halaga. Kahit na ang halaga ng kasalukuyang inrush ay napakataas na nangyayari lamang ito para sa ilang milliseconds o microseconds kaya't hindi mapapansin nang walang isang metro. Ang kasalukuyang inrush ay maaari ding tawaging Input surge kasalukuyang o Switch-on na paggulongkasalukuyang batay sa kaginhawaan. Dahil ang kababalaghang ito ay higit pa sa mga naglo-load ng AC, ang kasalukuyang AC limiter ng AC Inrush ay mas ginagamit kaysa sa katapat nitong DC.

Ang bawat circuit ay kumukuha ng kasalukuyang mula sa isang mapagkukunan depende sa estado ng circuit. Ipagpalagay natin ang isang circuit na mayroong tatlong mga estado, na idle state, normal na estado ng pagtatrabaho, at maximum na estado ng pagtatrabaho. Sa idle state consider, ang circuit ay kumukuha ng 1mA ng kasalukuyang, sa isang normal na estado ng pagtatrabaho ang circuit ay kumukuha ng 500mA ng kasalukuyang at sa maximum na estado ng pagtatrabaho maaari itong gumuhit ng 1000mA o 1A ng kasalukuyang. Samakatuwid, kung ang circuit ay halos gumagana sa isang normal na estado, maaari nating sabihin na 500mA ang kasalukuyang estado ng matatag para sa circuit, samantalang ang 1A ay ang kasalukuyang rurok na iginuhit ng circuit.

Ito ay medyo totoo, madaling magtrabaho at simpleng matematika. Ngunit, tulad ng sinabi nang mas maaga mayroong ibang estado na umiiral kung saan ang kasalukuyang iginuhit ng circuit ay maaaring 20 o kahit 40 beses na mas malaki kaysa sa kasalukuyang estado ng matatag. Ito ang paunang estado o kapangyarihan sa entablado ng circuit. Ngayon, bakit ang mataas na kasalukuyang ito ay biglang iginuhit ng circuit dahil na-rate ito para sa mababang kasalukuyang aplikasyon? Tulad ng nakaraang halimbawa, 1mA hanggang sa 1000mA.

Ano ang sanhi ng Inrush Kasalukuyan sa isang aparato?

Upang sagutin ang mga tanong na kailangan nating makapasok sa mga magnetikong inductor at motor coil, ngunit upang simulan isaalang-alang natin iyon, ito ay tulad ng paglipat ng isang malaking aparador o paghila ng kotse, sa una, kailangan namin ng mataas na enerhiya, ngunit habang nagsisimulang gumalaw, naging mas madali Eksakto ang parehong bagay na nangyayari sa loob ng isang circuit. Halos bawat circuit, lalo na ang mga power supply, ay gumagamit ng malalaking halaga capacitors at inductors, chokes, at Transformers (isang malaking inductor) na ang lahat ay gumuhit ng isang malaking paunang kasalukuyang upang mabuo ang magnetiko o electric field na kinakailangan para sa kanilang operasyon. Sa gayon ang input ng circuit ay biglang nagbibigay ng isang mababang resistensya (impedance) na landas na nagbibigay-daan sa isang malaking halaga ng kasalukuyang dumaloy sa circuit.

Ang mga capacitor at inductors ay naiiba ang kilos kapag sila ay nasa isang ganap na sisingilin na kondisyon o kondisyon ng paglabas. Halimbawa, ang isang kapasitor kapag ito ay nasa isang ganap na pinalabas na kundisyon ay kumikilos bilang isang maikling circuit dahil sa mababang impedance, samantalang ang isang ganap na sisingilin na capacitor ay makinis ang dc kung nakakonekta bilang isang filter capacitor. Gayunpaman, ito ay isang napakaliit na sakop ng oras; sa ilang milliseconds ang capacitor ay nasingil. Maaari mo ring basahin ang tungkol sa mga halaga ng ESR at ESL ng isang kapasitor upang mas mahusay na maunawaan kung paano ito gumagana sa isang circuit.

Sa kabilang panig, ang mga Transformer, motor, at inductor (lahat ng bagay na nauugnay sa coil) ay bumubuo ng pabalik na emf sa pagsisimula, nangangailangan din ng napakataas na kasalukuyang sa panahon ng pagsingil ng estado. Karaniwan, ilang mga kasalukuyang cycle ang kinakailangan upang patatagin ang kasalukuyang pag-input sa isang matatag na estado. Maaari mo ring basahin ang tungkol sa halaga ng DCR sa inductor upang mas mahusay na maunawaan kung paano gumagana ang mga inductor sa isang circuit.

Sa imahe sa itaas, isang kasalukuyang kumpara sa oras na graph ang ipinapakita. Ang oras na ipinapakita sa milliseconds ngunit iyon ay maaaring sa microseconds din. Gayunpaman, sa panahon ng pagsisimula, ang kasalukuyang pagsisimula upang madagdagan at ang maximum na kasalukuyang rurok ay 6A. Ito ang kasalukuyang inrush na umiiral para sa isang napakaikling tagal ng panahon. Ngunit pagkatapos ng kasalukuyang pagpasok, ang kasalukuyang daloy ay nagiging matatag sa halagang.5A o sa 500mA. Ito ang kasalukuyang estado ng circuit.

Samakatuwid, kapag ang input boltahe ay inilalapat sa power supply o sa isang circuit na may napakataas na capacitance o inductance o pareho, nangyayari ang kasalukuyang inrush. Ang paunang kasalukuyang tulad ng ipinapakita sa kasalukuyang inrush na graph ay napakataas upang maging sanhi ng pagkatunaw ng switch o pag-blown-up.

I-inrush ang Mga Kasalukuyang Proteksyon ng Circuit - Mga Uri

Mayroong maraming mga pamamaraan upang maprotektahan ang iyong aparato mula sa kasalukuyang inrush at iba't ibang mga bahagi ay magagamit upang maprotektahan ang circuit mula sa kasalukuyang inrush. Narito ang listahan ng mga mabisang pamamaraan upang mapagtagumpayan ang kasalukuyang pag-inrush-

Paraan ng limitasyon ng resistor

Mayroong dalawang paraan upang mag- disenyo ng kasalukuyang kasalukuyang limiter gamit ang pamamaraang limit ng resistor. Ang una ay upang magdagdag ng isang serye ng risistor upang mabawasan ang kasalukuyang daloy sa linya ng circuit at ang isa pa ay ang paggamit ng impedance ng filter ng linya sa input ng suplay ng AC.

Ngunit ang pamamaraang ito ay hindi isang mahusay na paraan upang magdagdag sa isang mataas na kasalukuyang kasalukuyang circuit. Halata ang dahilan dahil kasama dito ang resistensya. Ang inrush kasalukuyang risistor ay naiinit sa panahon ng normal na operasyon at binabawasan ang kahusayan. Ang resistor wattage ay nakasalalay sa kinakailangan ng aplikasyon, karaniwang saklaw sa pagitan ng 1W hanggang 4W.

Thermistor o NTC batay kasalukuyang limiter

Ang T hermistor ay isang temperatura na isinama ang risistor na nagbabago ng paglaban depende sa temperatura. Sa isang NTC inrush, ang kasalukuyang limiter circuit ay katulad ng resistor na paraan ng paglilimita, ang Thermistor o NTC (Negatibong temperatura coefficient) ay ginagamit din sa serye na may input.

Ang mga thermistors ay may mga katangian ng binago ang halaga ng paglaban sa iba't ibang mga temperatura, partikular, sa mababang temperatura na Thermistor ay kumikilos tulad ng isang resistor na may mataas na halaga, samantalang sa mataas na temperatura, nagbibigay ito ng mababang halaga na paglaban. Ang pag-aari na ito ay ginagamit para sa kasalukuyang paglilimita ng application ng Inrush.

Sa panahon ng paunang pagsisimula ng circuit, nagbibigay ang NTC ng paglaban na may mataas na halaga na bumabawas sa kasalukuyang daloy ng inrush. Ngunit sa panahon ng circuit ay napupunta sa matatag na kalagayan ng estado, ang temperatura ng NTC ay nagsisimulang tumaas na higit na nagresulta sa mababang pagtutol. Ang NTC ay isang mabisang paraan ng pagkontrol sa kasalukuyang inrush.

Soft Start o Delay circuit

Ang iba't ibang uri ng boltahe regulator ng DC / DC converter ay gumagamit ng malambot na pagsisimula o pagkaantala ng circuit upang mabawasan ang kasalukuyang epekto. Ang ganitong uri ng pag-andar ay nagbibigay-daan sa amin upang baguhin ang oras ng pagtaas ng output na mabisang binabawasan ang kasalukuyang output kapag nakakonekta sa isang mataas na halaga na capacitive load.

Halimbawa, ang 1.5A Ultra-LDO TPS742 mula sa Texas Instruments ay nag-aalok ng programmable soft-start pin kung saan maaaring i-configure ng gumagamit ang Linear Start Up gamit ang isang simpleng panlabas na capacitor. Sa diagram ng circuit sa ibaba, isang halimbawa ng circuit ng TPS742 ay ipinakita kung saan ang soft-start time ay mai-configure gamit ang SS pin sa pamamagitan ng paggamit ng CSS capacitor.

Saan at bakit kailangan nating isaalang-alang ang Inrush Current Protection Circuit?

Tulad ng tinalakay dati, ang circuit kung saan mayroong mataas na halaga na capacitance o inductance, isang inrush na kasalukuyang circuit ng proteksyon ang kinakailangan. Ang inrush kasalukuyang circuit ay nagpapatatag ng mataas na kasalukuyang kinakailangan sa paunang yugto ng pagsisimula ng circuit. Ang isang inrush kasalukuyang limiter circuit ay naglilimita sa kasalukuyang pag-input at pinapanatili ang mapagkukunan at ang host na aparato na mas ligtas. Dahil ang isang mataas na kasalukuyang inrush ay nagdaragdag ng mga pagkabigo ng mga pagkakataon ng circuit at na kailangang tanggihan. Ang mapusok na kasalukuyang ay nakakasama dahil sa mga sumusunod na kadahilanan-

1. Ang mataas na kasalukuyang inrush ay nakakaapekto sa mapagkukunan ng supply ng kuryente.
2. Kadalasan ang mataas na kasalukuyang inrush ay bumaba ang pinagmulan ng boltahe at nagreresulta sa isang pag-reset ng brownout para sa circuit na nakabatay sa microcontroller.
3. Sa ilang mga kaso ang halaga ng kasalukuyang ibinibigay sa circuit ay makakakuha ng lampas sa katanggap-tanggap na maximum na boltahe ng load circuit, na nagiging sanhi ng permanenteng pinsala sa pag-load.
4. Sa mataas na boltahe na mga AC motor, ang mataas na kasalukuyang pagpasok ay sanhi ng paglipat ng kuryente o kung minsan ay nasunog.
5. Ang mga bakas ng PCB board ay ginawa upang magdala ng isang tukoy na halaga ng kasalukuyang. Ang mataas na kasalukuyang maaaring potensyal na magpahina ng mga bakas ng PCB board.

Samakatuwid, upang i-minimize ang epekto ng kasalukuyang inrush, mahalagang magbigay ng isang inrush kasalukuyang limiter circuit kung saan ang input capacitance ay napakataas o may isang malaking inductance.

Paano sukatin ang Kasalukuyang Inrush:

Ang pangunahing hamon ng pagsukat ng kasalukuyang inrush ay ang mabilis na sakop ng oras. Ang kasalukuyang pag-inrush ay nangyayari para sa ilang milliseconds (o kahit na microseconds) depende sa capacitance ng pag-load. Ang halaga ng tagal ng oras sa pangkalahatan ay naiiba mula sa 20-100 milliseconds.

Ang isang pinakamadaling paraan ay ang paggamit ng nakatuon na meter ng clamp na may pagpipilian na sukatin ang kasalukuyang pagpasok. Ang metro ay napalitaw ng mataas na kasalukuyang at tumatagal ng maraming mga sample upang makuha ang maximum na kasalukuyang pagpasok.

Ang isa pang pamamaraan ay ang paggamit ng isang oscilloscope na may mataas na dalas ngunit ang prosesong ito ay medyo mahirap. Ang isang tao ay kailangang gumamit ng isang napakababang halaga na shunt risistor at nangangailangan ng dalawang mga channel upang kumonekta sa kabuuan ng shunt risistor. Sa pamamagitan ng paggamit ng iba't ibang mga pag-andar ng dalawang mga probe na ito ay maaaring makuha ang pinakamataas na kasalukuyang rurok. Ang isang tao ay kailangang mag-ingat habang kumokonekta sa GND probe, ang maling koneksyon sa kabuuan ng risistor ay maaaring humantong sa isang maikling circuit. Kailangang konektado ang GND sa buong circuit GND. Ang larawan sa ibaba ay ang representasyon ng nabanggit na pamamaraan.

Mga kadahilanan na isasaalang-alang habang nagdidisenyo ng isang Inrush Kasalukuyang Proteksyon ng Circuit:

Ang ilang mga magkakaibang kadahilanan at pagtutukoy ay kinakailangan upang maipasok sa account bago piliin ang kasalukuyang pamamaraan ng paglilimita ng inrush. Narito ang isang listahan ng ilang mahahalagang parameter -

1. Ang halaga ng capacitance ng load

Ang capacitance ng load ay mahahalagang mga parameter upang piliin ang detalye ng inrush kasalukuyang naglilimita circuit. Ang mataas na kapasidad ay nangangailangan ng isang mataas na kasalukuyang pansamantala sa panahon ng pagsisimula. Para sa isang kaso isang mabisang malambot na circuit ng pagsisimula ay kinakailangan.

2. Panay-estado ng kasalukuyang rating

Ang matatag na kasalukuyang estado ay isang malaking kadahilanan para sa kahusayan ng kasalukuyang limiter. Halimbawa, ang mataas na kasalukuyang matatag na estado ay maaaring humantong sa pagtaas ng temperatura at mahinang kahusayan kung gagamitin ang paraan ng limitasyon ng resistor. Ang batay sa NTC kasalukuyang naglilimita sa circuit ay maaaring isang pagpipilian.

3. Oras ng paglipat

Kung gaano kabilis ang pag-load o pag-load sa panahon ng isang naibigay na time frame ay isa pang parameter upang piliin ang kasalukuyang paraan ng paglilimita ng inrush. Halimbawa, kung ang switching on / off time ay napakabilis pagkatapos ay hindi maprotektahan ng NTC ang circuit mula sa kasalukuyang inrush. Sapagkat, pagkatapos ng unang pag-reset ng ikot, ang NTC ay hindi nalamig kung ang load circuit ay nakapatay at naka-on sa isang napakaikling tagal ng panahon. samakatuwid ang paunang paglaban sa pagsisimula ay hindi maaaring tumaas at ang kasalukuyang pagpasok ay napapadaan sa pamamagitan ng NTC.

4. Mababang boltahe at Mababang kasalukuyang operasyon

Sa mga partikular na kaso, sa panahon ng disenyo ng circuit, kung ang mapagkukunan ng kuryente at ang pag-load ay mayroon sa loob ng parehong circuit mas maingat na gumamit ng boltahe regulator o LDO na may malambot na pasilidad upang simulan ang kasalukuyang pagpasok. Sa ganitong kaso, ang aplikasyon ay isang mababang boltahe na kasalukuyang kasalukuyang application.