Как ограничить ток в цепи

Ограничитель тока в электрических и электронных сетях

Ограничитель 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. Предохранители 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

Системы 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:

• Распределительный 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. Значение 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

Большинство 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

Такая 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:

• 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.

Ограничение Тока В Цепи Базы

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Поделиться

Последние посетители 0 пользователей онлайн

• Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

Объявления

Сообщения

Во вложении статья и исходник. t3faza.zip

Про сдвиг тут поосторожнее. Регистры 595-е уже отвергнуты на этой почве.

там все элементарно. 4 переключателя (2 пластины по 2 переключателя). В переключателе 6 выводов( общий + 5 позиций) общие к резисторам, 1перек. позиц 2-3-4-5 2перек позиц 3-4-5 3перек позиц 4-5 5перек позиц 5 соединить все вместе к выводу ADJ наверно тем, что импульсные

Ничего, зато кисть будет сильная. А чем не устроили готовые китайские драйверы? Платка размером с ноготь, по цене пачки сигарет, ничего не греется и бесполезных потерь энергии минимум.

Включил я аппарат в сеть через 2 лампочки по 30 ватт. Ничего не бахнуло и мультиметр говорит что на выходе 50вольт но он по моему не ТРУ РМС. Вот осцилка по выходу И вот К-Э нижнего: не знаю как проверить настоящее напряжение на выходе потому что ослик тоже врёт. Так же когда аппарат выключается из сети то при снижении напряжения на входных конденсаторах tny264 начинает цикличесски перезапускаться и щелкать реле. Что раздражает но думаю резистор паралельно конденсаторов сможет помочь Вообще ослик говорит что 83 вольта. Надеюсь не врёт

Все очень просто — разный тех процесс изготовления. Будете удивлены — сопротивления даже у партий отличаются. ЗЫ. Не надо цитировать то что не надо цитировать. Открываете даташит на изделие и находите разброс параметров: Не говоря уже о том что один у вас подделка.

Токоограничивающая цепь: Объяснение электронных схем

Цепь ограничения тока помогает в источниках питания, обеспечивая общую защиту в случае перегрузки или короткого замыкания. Как правило, вы найдете Токоограничивающая цепь, установленные в электронных компонентах, чтобы предотвратить будущие повреждения во время питания. Они входят в число стандартных функций, необходимых для регулирования источников питания интегральных схем (ИС). Вышесказанное и многое другое — это то, что мы собираемся изложить в этой статье.

1. Что такое токоограничивающая цепь?

Проще говоря, ограничители тока предотвращают повреждение цепей, ограничивая токи от регулируемого источника питания. Таким образом, единственный максимальный уровень тока, который может определить электронная схема, будет применим в долгосрочной перспективе. (электронная схема)

Итак, зачем же тогда нужен текущий ограничитель?

Поскольку вы можете использовать ограничители тока в нескольких приложениях, лучше всего обеспечить долговечность и безопасность электронных компонентов. В конце концов, у вас будет текущая защита на устройствах. Часто вы будете использовать цепи ограничения тока в линейных источниках питания или даже применять методы зондирования в импульсных источниках питания. В других случаях вы можете использовать схему контроллера тока при работе с высоковаттным светодиодом. Мы коснемся обеих заявок по мере продвижения.

2. Типы Токоограничивающая цепь

Существует множество текущих ограничителей, которые вы можете выбрать в соответствии с вашим проектом. Тем не менее, наиболее часто используемыми являются типы ниже.

Ограничение постоянного тока

Технологи считают ограничение постоянного тока наиболее основной формой ограничения тока при регулировании источников питания. Механизмы действия: Ограничитель постоянного тока работает, поддерживая выходное напряжение, когда ток поднимается до максимального уровня. Когда ток достигнет своего пика, он будет находиться на постоянном обслуживании. Тогда произойдет падение напряжения с возрастающей нагрузкой. Некоторые из его преимуществ включают в себя: Это простая схема с понятной схемой. Кроме того, для этого требуется только несколько электронных компонентов.

Что касается недостатков;

Всякий раз, когда происходит короткое замыкание, оно не уменьшает ток. Он поддерживает ток цепи на максимальном уровне, что может привести к некоторым повреждениям схемы. (короткое замыкание, приводящее к повреждениям) Более того, когда ограничение тока начнет свое действие, вам удастся вытянуть максимальный ток. В процессе, однако, выходное напряжение падает, что приводит к увеличению напряжения на последовательном проходном транзисторе в регулировании источника питания. Впоследствии происходит увеличение рассеивания мощности внутри электронного устройства. В-третьих, когда оно достигает почти нулевого выходного напряжения и потребляемого максимального тока, напряжение почти всегда равно начальному входному напряжению от выпрямительных цепей и сглаживания. К сожалению, такое состояние на этапе проектирования электронной схемы не рекомендуется. Это связано с тем, что не будет сделано разрешение, что приведет к включению более крупного последовательного проходного транзистора. Кроме того, вам может понадобиться дополнительная возможность теплоотвода, которая впоследствии увеличивает размер и стоимость регулируемого питания. (теплоотвод для рассеивания тепла в печатной электропроводке)

Ограничение откидного тока

Ограничение откидного тока обеспечивает поддержание выходного напряжения до начала действия ограничения тока. При этом ток начинает снижаться, наряду с ограничением тока. Обычно более высокая перегрузка приводит к снижению тока, что снижает вероятность повреждения электрической цепи. Некоторые из его достоинств включают: Во-первых, это снижает энергопотребление, поскольку увеличение перегрузки приводит к падению тока. По мере того, как это происходит, энергопотребление уменьшается, а рассеивание тепла последовательного проходного транзистора находится на похвальном пределе. Затем вы можете реализовать его использование в нескольких электронных компонентах. Кроме того, это экономически выгодно. В основном, включение ограничения тока с откидной спиной в интегральные схемы регулируемых источников питания является неизбежной особенностью. Таким образом, будучи требованием, стоимость становится почти незаметной.

Недостатки;

Откидной ограничитель более сложен по сравнению с ограничителем постоянного тока, поскольку он требует больше электронных компонентов. Это также означает дополнительную сложность линейного источника питания. Во-вторых, он плохо работает с нелинейными нагрузками. Кроме того, блокировка может произойти при использовании ограничителя с негомическим устройством. В то же время устройства, как правило, потребляют непрерывные уровни тока независимо от напряжения питания. Н/Б – Чтобы избежать блокировки, коврик ограничителя тока с откидным током включает переходную задержку.

3. Расчет резистора ограничи Токоограничивающая цепь

(применение резисторов в электрических компонентах) Чтобы рассчитать резистор ограничителя тока, нам нужно будет посмотреть на рисунок ниже. На рисунке показан переменный резистор, который можно использовать для установки текущего элемента управления. Для R1 можно заменить его фиксированным резистором, вычислив его по указанной формуле: R1 (ограничивающий резистор) = Vref/ток Альтернативно R1 = 1,25/ток Мощность R1 = 1,25 x ток Примечание: разные светодиоды могут иметь разные токи, и вы можете рассчитать его, разделив оптимальное прямое напряжение на его мощность (ватт стандартного напряжения (при 3,3 В)). Например, 2-ваттный светодиод будет иметь 2/3,3 В = 0,6 ампера или 300 мач. Расчет также применим к другим светодиодам. В этой части статьи обсуждается использование ограничения тока для проектирования цепи скорости тока светодиода.

Важность схемы скорости тока для светодиодов — Токоограничивающая цепь

Светодиоды производят освещение эффективно и при низком потреблении. Но иногда на их производительность могут влиять ток и жара. Это особенно верно при рассмотрении высоковаттных светодиодов, поскольку они производят много тепла. Светодиод, приводимый в движение высокими токами, нагревается выше своего допуска, а затем повреждается. С другой стороны, неконтролируемое рассеивание тепла в конечном итоге начнет потреблять больше тока, а также подвергнется разрушению. Таким образом, текущее ограничение помогает обуздать имеющиеся проблемы.

Схемы применения – проектирование управляемой током светодиодной трубки-лампы

Вы можете использовать схему скорости тока, чтобы эффективно создавать управляемые током световые цепи светодиодных ламп с высокой точностью. Например, при подключении 30-ваттной цепи светодиодного драйвера постоянного тока вы будете использовать приведенную ниже формулу для расчета подключенного последовательного резистора. R = (напряжение питания – Общее прямое напряжение светодиода)/ Ток светодиода R (Вт) = (напряжение питания – Общее прямое напряжение светодиода) x Ток светодиода Если у вас нет ИС, вы можете настроить биполярные переходные транзисторы или несколько транзисторов для формирования схемы контроллера рабочего тока для вашего светодиода. (Светодиодный контроллер с транзистором) Практические способы, с помощью которых вы можете проектировать, включают; Использование двух диодов и резистора типы диодов в качестве электрических компонентов. Схема питания будет использовать излучатель транзистора выходного прохода с сенсорным резистором, найденным в серии. Затем вы поместите два диода между основанием транзистора и выходом схемы для достижения эффекта ограничения тока. Поскольку схема работает в нормальном диапазоне, на последовательном резисторе существует небольшое напряжение. Небольшое напряжение и напряжение базового излучателя часто слишком малы, чтобы включить два диодных тока, так как два диодных перехода падают — тем не менее, увеличение тока приводит к увеличению напряжения на резисторе. Должно быть равное падение перехода основания-эмиттера и резистор для двух диодов для проведения тока, который в конечном итоге равен двум каплям диодного перехода. Расчет резисторов Вы определите R1 по следующей формуле: R1 = (Us – 0.7) Hfe/Ток нагрузки Us = напряжение питания Hfe = коэффициент усиления прямого тока T1 Ток нагрузки = Ток светодиода = 100 Вт/35 В = 2,5 А Что касается R2: R2 = ток 0,7/светодиод

Заключение

Таким образом, электронные устройства с постоянным питанием требуют мер безопасности, чтобы продолжать работать в течение длительного времени. Кроме того, мера безопасности должна использовать меньше дополнительных электронных компонентов, быть дешевой и простой в реализации в устройствах. Текущий ограничитель подходит для всех категорий, упомянутых здесь. Более того, вы можете интегрировать его самостоятельно, когда вы устанавливаете свой проект. Однако, если у вас могут возникнуть какие-либо вопросы, свяжитесь с нами. Мы будем рады помочь.

Эффективные методы ограничения пускового тока источников питания

Специалисты известного производителя источников электропитания, китайской компании MORNSUN рассматривают методы ограничения пускового тока ИП, рассказывают о преимуществах управляемых электронных ключей и о применении схемы ограничения пускового тока совместно с бортовым источником питания для железнодорожного транспорта производства MORNSUN.

Разнообразные источники питания (ИП) широко применяются не только в бытовой технике и на транспорте, но и в самых разных отраслях промышленности.

Для фильтрации пульсаций тока и обеспечения стабильной работы на входе любого ИП присутствуют электролитические конденсаторы. Наличие этих конденсаторов приводит к тому, что в момент подачи входного напряжения возникает бросок тока, который может вызвать перегорание плавкого предохранителя или срабатывание автоматического выключателя, устанавливаемых последовательно со входом источника питания для защиты от сверхтоков. В данной статье рассмотрены различные методы, которые применяются для ограничения пускового тока источников питания.

Причины возникновения пускового тока

Цепь, в которой возникает пусковой ток, показана на рисунке 1.

Рис. 1. Цепь протекания пускового тока

При включении питающей сети входное напряжение (Vin) резко увеличивается и заряжает входные конденсаторы, имеющие достаточно большую суммарную емкость (Cin), через эквивалентное входное сопротивление (Rin).

Если во входной цепи отсутствует схема ограничения пускового тока, то сопротивление Rin в основном складывается из сопротивления дорожек печатной платы, сопротивления обмоток дросселей входного помехоподавляющего фильтра, сопротивления межблочных проводников и прочего. Очевидно, что сопротивление Rin относительно невелико (ничтожно мало по сравнению с сопротивлением схемы ограничения пускового тока), вследствие чего возникает практически ничем не ограниченный большой пусковой ток.

Как показано на рисунке 2, при Vin = 110 В постоянного тока и Cin = 100 мкФ величина пускового тока (Iin), если не предусмотреть мер по его ограничению, достигает значения 170 А.

Рис. 2. Типичная форма сигнала входного пускового тока

Место установки схемы ограничения пускового тока

Место установки схемы ограничения пускового тока относительно других компонентов входной цепи показано на рисунке 3.

Рис. 3. Место установки схемы ограничения пускового тока

Чрезмерно большой входной пусковой ток может вызвать перегорание входного предохранителя или срабатывание автоматического выключателя. Поэтому крайне важно принимать меры по ограничению пускового тока, особенно при проектировании систем, в которых предъявляются повышенные требования к надежности.

Сравнение методов ограничения пускового тока

Для ограничения пускового тока источников питания обычно применяют следующие методы:

Метод 1: Ограничение пускового тока резистором (R1), включенным последовательно со входом источника питания, как показано на рисунке 4.

Рис. 4. Ограничение пускового тока резистором

В момент включения источника питания напряжение на входной емкости (Cin) равно нулю, и максимальный пусковой ток равен Iin = Vin/R1. Очевидно, что для эффективного ограничения входного тока резистор R1 должен иметь достаточно большое сопротивление. С другой стороны, ток, постоянно протекающий через резистор R1 при работе источника питания, вызывает сильный нагрев этого резистора и приводит к уменьшению КПД источника питания.

Рассмотрим следующий пример. Пусть Vin = 110 В постоянного тока, выходная мощность Po = 100 Вт, КПД ƞ = 93%, допустимый пусковой ток Iin ≤ 10 А. В этом случае сопротивление резистора R1 должно быть равно R1 = Po/Ιin ≧ 10 Ом, при этом постоянный ток через резистор IR1 будет равен IR1 = Po/(ƞ * Vin) ≈ 0,98 A, а мощность, рассеиваемая на резисторе R1, составит PR1 = IR1² * R1 ≧ 10,5 Вт. Однако учитывая максимально допустимые температуру и габаритные размеры резистора R1, мощность PR1 обычно ограничивают на уровне 1 Вт. Следовательно, исходя из предыдущей формулы, данный метод применим только для источников питания мощностью не более 30 Вт. Для источников питания большей мощности необходимо использовать более эффективные методы.

Метод 2: Ограничение пускового тока терморезистором с отрицательным ТКС (RT), включенным последовательно со входом источника питания, как показано на рисунке 5.

Рис. 5. Ограничение пускового тока терморезистором с отрицательным ТКС

Применение терморезистора с отрицательным ТКС (термистора) решает проблему сильного тепловыделения и снижения КПД, присущую предыдущему методу ограничения пускового тока.

В момент включения источника питания сопротивление термистора велико, благодаря чему происходит эффективное ограничение пускового тока. По мере разогрева термистора под действием тока заряда входной емкости, а затем и тока нагрузки, его сопротивление уменьшается, вследствие чего он практически не оказывает влияния на работу источника питания.

Преимущество данного метода заключается в меньшем тепловыделении и меньшем влиянии на КПД источника питания. Однако следует помнить, что с ростом температуры окружающей среды сопротивление термистора уменьшается, а время его восстановления, наоборот, увеличивается. Соответственно, данный метод имеет ряд существенных недостатков, обусловленных характеристиками термистора:

• При повышенной температуре окружающей среды сопротивление термистора будет мало и не позволит ограничить пусковой ток на требуемом уровне.
• При пониженной температуре окружающей среды сопротивление термистора будет очень велико, что затруднит, а то и сделает невозможным запуск источника питания.
• При частой коммутации, например, когда источник питания включается сразу после выключения, сопротивление термистора не успевает восстановиться и ограничение пускового тока происходит не так эффективно.

Метод 3: Ограничение пускового тока последовательно включенным резистором (R1), выводы которого могут закорачиваться контактами реле (S1) отдельной схемы управления, как показано на рисунке 6.

Рис. 6. Ограничение пускового тока резистором, коммутируемым отдельной схемой управления

Данный метод позволяет преодолеть недостатки обоих ранее рассмотренных методов. В момент включения источника питания контакты S1 разомкнуты и резистор R1 ограничивает пусковой ток. Через некоторое время, определяемое схемой управления, контакты S1 замыкаются и подключают источник питания непосредственно к питающей сети.

Метод 3 имеет следующие преимущества:

• Эффективное ограничение пускового тока. Поскольку параметры компонентов R1, S1 и схемы управления менее подвержены влиянию температуры, эффективность ограничения пускового тока практически не зависит от температуры окружающей среды.
• Чрезвычайно малые потери и тепловыделение на резисторе и контактах реле, благодаря чему схема ограничения пускового тока практически не влияет на КПД источника питания.
• Малое время восстановления схемы управления, что обеспечивает эффективное ограничение пускового тока даже при частой коммутации источника питания.

Метод 4: Ограничение пускового тока при помощи управляемого электронного ключа (S1), включенного последовательно со входом источника питания, как показано на рисунке 7. Отдельная схема управления контролирует сопротивление электронного ключа S1, обеспечивая тем самым стабилизацию входного тока.

Рис. 7. Ограничение пускового тока электронным ключом с управляемым сопротивлением

Данный метод также позволяет преодолеть недостатки методов 1 и 2. В то же время он имеет ряд преимуществ по сравнению с предыдущим:

• Отсутствие резистора R1 позволяет снизить стоимость и уменьшить габариты оборудования.
• Стабилизация тока посредством электронного ключа обеспечивает эффективное ограничение пускового тока при различных значениях входного напряжения.

Исходя из всего ранее сказанного, при создании устройств с повышенными требованиями к эффективности и надежности для ограничения пускового тока следует использовать метод 3 или 4.

Надежность источника питания

Вряд ли кто-то будет спорить с утверждением, что источники питания должны иметь высокую надежность. Они подвергаются воздействию окружающей среды (охлаждение, нагрев при пониженной и повышенной влажности, вибрация, удары и т.п.), электромагнитного излучения (кондуктивные и излучаемые помехи, быстрые переходные процессы, перенапряжение, скачки напряжения, статические разряды и т.д.) и других факторов. Поэтому при разработке источников питания в обязательном порядке учитывают влияние указанных факторов на параметры схемы, срок службы устройства и прочие технические характеристики.

Можно выделить три основных аспекта, определяющих надежность источника питания:

• Надежность конструкции: выбор соответствующих схемотехнических решений, проведение нагрузочных и тепловых расчетов, проектирование с учетом требований безопасности, обеспечение электромагнитной совместимости.
• Надежность комплектующих: выбор комплектующих с требуемыми показателями надежности, такими как частота отказов, среднее время безотказной работы и срок службы
• Надежность производства: технологичность изготовления, условия производства и компетентность производственного персонала

Применение модулей питания

В качестве примера рассмотрим использование модулей DC/DC-преобразователей компании MORNSUN в блоке управления тягой электровоза, показанное на рисунке 8.

Рис. 8. Применение модулей DC/DC-преобразователей компании MORNSUN в блоке управления тягой электровоза

Напряжение бортовой сети ж/д состава (110 В постоянного тока), прежде чем попасть на вход модулей DC/DC-преобразователей компании MORNSUN, проходит через схему ограничения пускового тока, схему защиты от сверхтоков и входной помехоподавляющий фильтр. Модули DC/DC-преобразователей преобразуют это напряжение в выходные напряжения трех разных номиналов, которые после фильтрации используются для питания различных нагрузок.

Бортовой источник питания содержит схему ограничения входного пускового тока, входной помехоподавляющий фильтр, а также схему защиты (от переполюсовки, от повышенного и пониженного напряжения, от перегрузки по току, от короткого замыкания и так далее). Такой встраиваемый бортовой источник питания (см. рисунок 9) имеет выходной пусковой ток менее 10 А (рисунок 10) и удовлетворяет требованиям железнодорожного стандарта EN50155.

Рис. 9. Встраиваемые бортовые источники питания на базе модулей DC/DC-преобразователей компании MORNSUN

Рис. 10. Форма сигнала пускового тока универсального модуля DC/DC-преобразователя компании MORNSUN для установки на печатную плату

Заключение

Источники питания широко используются в самом разном оборудовании, и везде, где бы они не применялись, необходимо предпринимать меры по ограничению их пускового тока. Компания MORNSUN всеми силами старается удовлетворить потребности своих клиентов и предлагает как универсальные источники питания общего назначения, так и специализированные интегрированные модули питания для железнодорожного транспорта и других отраслей промышленности. Применение этих изделий позволяет упростить процесс разработки и уменьшить длительность цикла испытаний, одновременно улучшая стабильность работы, безопасность и надежность оборудования заказчика.

Перевел А. Евстифеев по заказу АО Компэл