การ จำกัด กระแสโหลดที่สั้นถึง 20A

อะนาล็อก newbie ที่นี่และเป็นครั้งแรกในฟอรัมนี้ ... ขอบคุณที่อ่าน!

สิ่งที่ฉันมีคือการควบคุมพลุดอกไม้ไฟ ฉันมีทุกสิ่งที่การควบคุมแบบดิจิทัลคิดออกมา แต่บิตอะนาล็อกไม่ใช่มือขวาของฉัน

แบตเตอรี่รถยนต์จะจ่ายให้แท่นขุดเจาะนี้และช่องสัญญาณออกจะถูกเปลี่ยนโดยใช้ SCRs, IGBT หรือเพียงแค่รีเลย์รถยนต์ธรรมดา ฉันต้องการ จำกัด กระแสไฟฟ้าดังกล่าวเพื่อไม่ให้ส่วนประกอบเหล่านั้นถูกใช้ในทางที่ผิดและเพื่อให้หลาย ๆ ช่องสามารถรับกระแสสูงได้แม้ว่าบางคนจะมีความต้านทานค่อนข้างสูงกว่าคนอื่น

วงจรส่วนใหญ่ที่ฉันเห็นอยู่รอบ ๆ การชาร์จแบตเตอรี่หรือกระแสต่ำกว่ามาก ดังนั้นนี่คือสิ่งที่ง่ายที่สุดที่ฉันเคยทำมาด้วย:

โดยทั่วไปฉันใช้กำลังขยายปัจจุบันของแต่ละส่วนของคู่ดาร์ลิงตันเพื่อ จำกัด กระแสโหลดไว้ ฉันต้องการความคิดเห็นเกี่ยวกับการออกแบบหรือตัวชี้ไปยังสิ่งที่เหมาะสมกว่า (ซึ่งฉันพูดว่าหาได้ยากเนื่องจากแนวคิดที่ว่าโหลดอาจสั้น)

ปัญหาเล็กน้อย ได้แก่ :

ฉันเชื่อว่าฉันต้องการไดโอด snubber (หรือแคป?) รอบ ๆ โหลดและไดโอดใกล้สวิตช์

ปัญหาเกี่ยวกับการ จำกัด กระแสไฟฟ้าโดยใช้ไดร์เวอร์แบบเชิงเส้นเช่นนี้คือไดรเวอร์จะกระจายพลังงานตามสัดส่วนของแรงดันไฟฟ้าที่ตกลงมา หากโหลดลดลงมากที่สุดของแรงดันไฟฟ้าแล้วไดรเวอร์อาจจะสามารถสร้างเพื่อความอยู่รอด แต่ถ้าโหลดลดลงเพียงไม่กี่โวลต์ที่ 20 แอมป์ผู้ขับขี่จะกระจายพลังงานจำนวนมาก

ที่ 20 แอมป์และ 12 โวลต์วงจรจะกระจายพลังงาน = V x I = 12 x 20 = 240 วัตต์ นั่นเป็นจำนวนที่มาก

หากคุณโหลดลดลง 10 V ที่ 20 A ผู้ขับขี่จะต้องทิ้งส่วนที่เหลืออีก 2 โวลต์ ดังนั้นการกระจายโหลดเป็น 10V x 20 A = 200 วัตต์และการกระจายของไดรเวอร์คือ 2V x 20A = 40 วัตต์ 40 วัตต์ในดาร์ลิงตันต้องการฮีทซิงค์ค่อนข้างมากเพื่อไม่ให้ร้อนเกินไป หากคุณปิดมันอย่างรวดเร็วและหากมีเพียงหนึ่งหรือสองสิ่งที่อยู่ในโหมดนี้คุณอาจจะ "หนีไป" แต่ถ้าจำนวนของการโหลดยังคงอยู่ที่ขีด จำกัด ปัจจุบันในขณะที่ "จะมีปัญหา"

ทางออกหนึ่งคือการมีตัวควบคุมที่ปิดอย่างสมบูรณ์เมื่อฉันเกิน 10 แอมป์รอสักครู่แล้วลองอีกครั้ง ปัญหาเกี่ยวกับสิ่งนี้คือมากถึง 20A ทั้งหมด แต่ถ้าโหลดพยายามใช้มากกว่า 20 A มันจะถูก จำกัด ไว้ที่ 20A = น้อยกว่า 20A เฉลี่ย

ทางออกหนึ่งคือ "PWM" สวิตช์เมื่อมีข้อ จำกัด ในปัจจุบัน - สวิตช์เปิดหรือปิดเท่านั้น - และปรับอัตราส่วน o / off ดังนั้นค่าเฉลี่ย = 20A วงจรในการทำเช่นนี้อาจถูกกว่าและง่ายกว่าที่คิดไว้ opamp หรือต่อวงจรและส่วนประกอบแบบพาสซีฟสองสามตัว หรือแพคเกจเกต CMOS Schmitt และบางส่วนเล่น

วิธีที่ดีที่สุดคือการใช้ไดรเวอร์โหมดสวิตช์ที่ จำกัด ที่ 20 A และปิดการทำงานของพลังงานที่มีอยู่หากจำเป็นเท่านั้นสิ่งเหล่านี้อาจเป็นทรานซิสเตอร์ 92 แบบธรรมดาในรูปแบบมินิมัลลิสต์) แต่ต้องการตัวเหนี่ยวนำที่น่ารำคาญต่อวงจร

ดังที่แสดงผลลัพธ์จะไม่แม่นยำมากเนื่องจากการได้รับคู่ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันในปัจจุบันจะไม่แม่นยำมาก นอกจากว่าคุณจะเลือกทดสอบ (เช่นปรับตัวต้านทานฐานด้วยโพเทนชิออมิเตอร์) มันจะไม่ถูกต้องมากและยังไม่ดีในระยะยาว ฉันสามารถให้วงจรราคาถูกสำหรับผู้ขับขี่ที่ จำกัด ในปัจจุบัน แต่ก่อนอื่นให้ดูว่าคำถามจะไปที่ใด

ใช่คุณต้องไดโอดข้ามโหลดถ้ามันเป็นอุปนัย, ขั้วเช่นที่มันไม่ได้ดำเนินการ

การกระจายในคอนโทรลเลอร์และทำไม:

กระแสไฟจาก 12V ผ่านโหลดและคอนโทรลเลอร์ไปยังกราวด์คือ

• I = V / R

R คือผลรวมของตัวต้านทานทั้งหมดในเส้นทางอนุกรมที่กำหนด

สำหรับ 20A ที่ 12V

• R = V / I = 12/20 = 0.6 โอห์ม

หากคุณ จำกัด วงเงินอยู่ที่ 20A คุณกำลังสร้างตัวแปรอิเล็กทรอนิกส์ที่ปรับ R ทั้งหมดโดยอัตโนมัติในวงจรเป็น 0.6 โอห์มถ้าโหลดน้อยกว่า 0.6

หากโหลดมากกว่า 0.6 โอห์มตัวควบคุมจะยังคงทำงานอย่างหนักเนื่องจากกระแสไฟฟ้าน้อยกว่า 20A

ในตัวอย่างของคุณด้วยตัวจุดไฟ 0.1R ตัวควบคุมจะต้องเพิ่ม 0.6-0.1 = 0.5 โอห์ม

• กำลังไฟในลุกไหม้ = I ^ 2 x R = 20 ^ 2 x 0.1 = 40 วัตต์

• กำลังงานกระจายในคอนโทรลเลอร์ = 20 ^ 2 x .5 = 200 วัตต์

คอนโทรลเลอร์ 'ร้อน ":-)

การ จำกัด กระแส PWM:

PWM = การปรับความกว้างพัลส์จะเปลี่ยนโหลดเต็มที่เมื่อ fos พูด X% ถ้าเวลาและปิดเป็น 100-X% ของเวลา

หากคุณเปิดโหลดเต็มแล้วปิดอย่างเต็มที่ด้วยวัฏจักรหน้าที่ 1: 5 กระแสเฉลี่ยจะเป็น 20 A

ฉันอยู่ที่ = 12 / 0.1 = 120 A!

ฉันปิด = 0

(1 x 120 A + 5 x 0 A) / 6 = 20 ค่าเฉลี่ย

แบตเตอรี่จะต้องสามารถส่งมอบยอด 120A ได้

การเพิ่มตัวเหนี่ยวนำแบบอนุกรมที่มีโหลดและ "ไดโอดจับ" เปลี่ยนวงจรเป็น "ตัวแปลงบั๊ก" เช่นนี้

หากสวิตช์อยู่ที่ Nth ของเวลาแรงดันไฟฟ้าที่ออกจะเป็น 1 / Nth ของ Vin

วิธีการปกติคือการตรวจสอบ Iout และปรับระยะเวลาเพื่อ จำกัด กระแสสูงสุดตามที่ต้องการ

นี่คือตัวอย่างที่ทำเช่นนั้น

นี่ไม่ใช่สิ่งที่คุณต้องการ แต่แสดงให้เห็นถึงหลักการ นี่คือวงจรตัวขับรีเลย์ที่จัดทำโดย Richard Prosser ให้ความเห็น การแทนที่ตัวเหนี่ยวนำที่เหมาะสมสำหรับ L1 และการวางโหลดที่ด้านล่าง L1 จะให้อุปทานที่ จำกัด ในปัจจุบัน สิ่งนี้กำลังจะ "ยุ่ง" เล็กน้อยสำหรับสิ่งที่คุณต้องการ

ใช้ MOSFET ที่ จำกัด การป้องกันในปัจจุบัน

แนะนำให้ใช้ MOSFET ที่ได้รับการป้องกันในปัจจุบันเช่นON Semiconductor NCV8401 ที่ได้รับการป้องกันด้านคนขับต่ำที่มีขีด จำกัด กระแสและอุณหภูมิ

มือขวาของ NCV8401 นั้นจะปิดตัวลงหากกระแสไฟฟ้ามีความผิดปกติสูงและ จำกัด กระแสสูงสุดซึ่งสามารถไหลได้เมื่อเกิดความผิดปกติขึ้น อุปกรณ์เช่นนี้ทำได้ดี แต่ก็ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้การ จำกัด กระแสไฟถูกดูแลเป็นเวลานาน ฉันมีอุปกรณ์เชื่อมต่อแบบ trialled เช่นนี้โดยตรงผ่านแบตเตอรี่รถยนต์และเปิดใช้งาน ไม่มีปัญหา - พวกเขาเพิ่งเข้าสู่การ จำกัด และจะกลับสู่การทำงานปกติเมื่อเงื่อนไขการโอเวอร์โหลดถูกลบ

เหล่านี้เป็นอุปกรณ์ที่ยอดเยี่ยมและมีประโยชน์อย่างมากในสถานที่ของพวกเขา แต่พวกเขาจะไม่บรรลุเป้าหมายตามที่ระบุไว้เดิมของการรักษากระแส 20 แอมป์ที่มั่นคงในการโหลดภายใต้เช่นเงื่อนไขข้อผิดพลาดยกเว้นถ้าคุณให้ความร้อน การกระจายพลังงานสูงสุดถึง 12V x 20A = 240 วัตต์ในไดรเวอร์กรณีที่แย่ที่สุด NCV8401 มีจุดเชื่อมต่อกับตัวต้านทานความร้อน 1.6 C / วัตต์และอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อสูงสุด 150 C แม้ในฮีทซิงค์ที่สมบูรณ์แบบ (0 C / W) ที่ 25C รอบที่จะช่วยให้คุณสูงสุด (150-25) / 1.6 = 78 วัตต์ ในทางปฏิบัติประมาณ 40 วัตต์จะทำได้ดีมากแม้กับระบบฮีทซิงค์ที่มีความสามารถสูง

หากข้อมูลจำเพาะมีการเปลี่ยนแปลงที่ดี แต่ถ้าคุณต้องการแหล่ง 20A จำกัด อย่างต่อเนื่อง (จนกว่าจะหยุดหรือมันพัด) แล้วมีเพียงสองวิธี ทั้ง

• (1) ยอมรับการสูญเสียรวมของ 12V x 20A = 240W พร้อมคนขับจะกระจายสิ่งที่ไม่ได้ใช้หรือ

• (2) ใช้การแปลงพลังงานของโหมดสวิทช์เพื่อให้ผู้ขับขี่ให้ 20A ที่แรงดันใด ๆ ที่จำเป็นสำหรับการโหลด คนขับจะเกี่ยวข้องกับพลังงานจากการแปลงที่ไม่มีประสิทธิภาพเท่านั้น ตัวอย่างเช่นถ้าโหลดเป็น 0.2 โอห์มดังนั้นที่ 20A, Vload = I x R = 20A x 0.2 = 4 โวลต์ กำลังไฟฟ้าเป็น I ^ 2 x R = 400 x 0.2 = 80 วัตต์หรือ = V x I = 4V x 20 A = 80 วัตต์ (แน่นอนอีกครั้ง)

ในกรณีนี้หาก 4V มีแหล่งที่มาจากตัวแปลงโหมดสวิตช์ซึ่งมีประสิทธิภาพ z% (0 <= Z <= 100) ในตัวอย่างด้านบนที่ Pload = 80 วัตต์ถ้าตัวแปลงบอกว่า Z = 70 (%) ตัวแปลงโหมดสวิตช์จะกระจายเฉพาะ (100-Z) / 100 x P โหลด = 0.3 x 80W = 24 วัตต์ นี่ยังคงเป็นรูปธรรม แต่น้อยกว่า 240-80 = 160 วัตต์ซึ่งจะกระจายไปด้วยตัว จำกัด เชิงเส้น ดังนั้น ...

การเปลี่ยนลิมิตเตอร์ควบคุมกระแส

นี่เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่ดีกว่าเป็นทางออกสุดท้าย มันอาจถูกกดให้บริการ แต่การออกแบบพื้นดินตามหลักการนี้จะดีกว่า

วงจรที่จะทำสิ่งที่คุณต้องการโดยใช้เช่น MC34063 ในวงจรของมะเดื่อ 11a หรือ 11b ที่นี่MC34063 แผ่นข้อมูล

อาจเป็นเรื่องง่ายที่จะใช้แพคเกจของเครื่องมือเปรียบเทียบ (เช่น LM393, LM339 เป็นต้น) เพื่อใช้สิ่งที่คล้ายกันเนื่องจากคุณสามารถทำการตรวจจับกระแสโหลดจริงได้มากกว่าการวนรอบโดยการตรวจจับรอบทำที่นี่ แต่สิ่งนี้จะใช้ได้

วงจร MC34063 อ้างอิงสามารถปรับเปลี่ยนให้ใช้ NFET ภายนอกหรือ N Channel หรือ P Channel MOSFET ถ้าต้องการ (ซึ่งเป็นสิ่งที่ฉันอาจจะใช้) FET นั้นมีนิสัยที่จะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร การออกแบบให้พวกเขาไม่ค่อยมีปัญหาหากเคยล้มเหลวจะทำให้ :-) มีปัญหาน้อยลง

ที่นี่แรงดันไฟฟ้าขาออกสามารถตั้งค่าเป็น "สูง" ตามที่เราเป็นอยู่คือการแปลงพลังงานและการ จำกัด กระแส เช่นหากโหลดเป็น 0.4R และแรงดันไฟฟ้าเป้าหมายที่กำหนดไว้คือ 12V ตัว จำกัด กระแสไฟฟ้าจะ จำกัด สิ่งที่เกิดขึ้นจริง ในสถานที่หรือรวมถึงวงจรตามตัว จำกัด รอบคุณสามารถเพิ่มความรู้สึกกระแสโหลดต่ำและใช้เพื่อ จำกัด แรงดันไดรฟ์เพื่อให้กระแสโหลดเป้าหมายมีให้

ตัวต้านทานแบบ จำกัด ตัวต้านทานเชิงเส้นแบบก้าว

วิธีที่ง่ายที่สุดอาจจะให้ธนาคารของตัวต้านทานสวิตช์ซึ่งสามารถสลับไบนารีเพื่อ จำกัด การโหลดปัจจุบันถึง 20A ตัวนับนับค่าตัวต้านทานขึ้นถ้ากระแสสูงเกินไปและลดลงถ้าต่ำเกินไป กำลังงานสูญเสีย 240W ที่ 20A เสมอเมื่อโหลดน้อยกว่า 0.6R แต่ตัวต้านทานทำหน้าที่ทำงานและทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์หรือ FET ที่ใช้เป็นสวิตช์โหลด ไม่ยากเกินไปที่จะทำ แต่วิธี "หยาบคายน่ารำคาญ" :-)

ฉันแนะนำให้ใช้ MOSFET แทนทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน ดาร์ลิงตันอาจมีโวลต์ไม่กี่โวลต์และที่ 20A จะกระจายได้มากถึง 40W เราไม่ต้องการสิ่งนั้น มีมอสเฟตส์ที่ต่ำมาก$R_{DS(ON)}$ซึ่งจะกระจายเพียงเศษเสี้ยวของที่

คุณไม่ต้องการให้ตัว จำกัด กระแสไฟฟ้าในกรณีที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจร แต่เป็นการตัดไฟ ในกรณีที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจร 12V (?) ของแบตเตอรี่จะอยู่เหนือ MOSFETs สลับและถึงแม้จะมีกระแสไฟฟ้า จำกัด 20A พวกเขาจะต้องจัดการกับ 240W (!) มีเทคนิคสำหรับตัว จำกัด กระแสไฟ foldback ซึ่งลดกระแสให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยขึ้นหลังจากเกิดไฟฟ้าลัดวงจร

หลักการ: วัดแรงดันไฟฟ้ามากกว่า MOSFET หากมันเพิ่มขึ้นเหนือ treshold บางอันเช่น 1V รีเซ็ต flipflop ตั้งค่าใหม่ เมื่อลบการลัดวงจร MOSFET จะยังคงปิดอยู่และจะต้องตั้งค่า flipflop รีเซ็ตการตั้งค่าอีกครั้งเพื่อเริ่มการจัดหาใหม่

มีตัวควบคุม pyro ที่สร้างขึ้นมาก่อนและดำเนินการด้านความปลอดภัยในอุตสาหกรรมต่าง ๆ บนอุปกรณ์ซีเอ็นซี ฯลฯ คุณไม่ควรอนุญาตให้มีการควบคุมความปลอดภัยผ่านวงจรตรรกะ

อย่างน้อยที่สุดคุณควรใช้สวิตช์ทางกายภาพในสาย DC ไปยังอุปกรณ์การยิงแบบ Pyro เป็นส่วนหนึ่งของรหัสอาวุธ คุณเคยคิดไหมว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าพูดว่า FET ลัดวงจร ... พวกเขาทำ ... วงจรการยิงจะมีชีวิตอยู่คนจะเปลี่ยน pyro สำหรับคนต่อไปแล้วเป่ามือออก

วงจรความปลอดภัยทั้งหมดของเครื่องจักรผ่านการถ่ายทอดความปลอดภัยที่ได้รับอนุมัติรีเลย์ทางกายภาพที่สามารถตัดไดรฟ์เป็นมอเตอร์ ฯลฯ พวกเขาไม่เคยพึ่งพาเพียงแค่การฆ่าสัญญาณไปยังมอเตอร์ขับเคลื่อน ... พวกเขาอาจฆ่าสัญญาณนั้นได้เช่นกัน รีเลย์ทางกายภาพเช่นกัน คุณควร 100% รวมวิธีการตัดการเชื่อมต่อ 12V จาก FETs ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรความปลอดภัยของคุณ

คุณควร จำกัด เวลาให้ตรงเวลาสิ่งที่ฉันสร้างขึ้นรวมถึงการตรวจสอบความต่อเนื่องของสองสามแม่เพื่อระบุว่ามีวงจรที่ดีในช่องก่อนการยิงและแน่นอนจะแสดงความต่อเนื่องหลังจากการยิงของอุปกรณ์ไม่ติดไฟ ...

คำตอบของฉันเอง: วงจรนี้มีแนวโน้มในการทดสอบเขียงของฉัน ฉันวางแผนที่จะเปลี่ยนเอาท์พุท LED ด้วยวงจรอื่น ๆ เพื่อดึงประตูของ MOSFET พลังงาน

http://www.edaboard.com/thread166245.html#post701080

ฉันยังคงต้องหาวิธีที่จะอยู่ร่วมกันในการปิดระบบด้วยแผนการควบคุมที่มีอยู่ของฉัน แต่มันก็ตรงไปตรงมา

คำตอบที่สองซึ่งอาจเป็นสิ่งที่ฉันจะใช้:

ฉันจะทำเช่นนี้กับรีเลย์ยานยนต์เพื่อความน่าเชื่อถือและความทนทาน ต่อมาฉันลงไปที่เส้นทางโซลิดสเตตเพราะขนาดทางกายภาพของรีเลย์และสายรัดและการใส่ถุงเท้าของพวกเขาได้รับความรำคาญเล็กน้อยและฉันได้ค้นพบ IGBTs และ / หรือ SCRs ราคาถูกเพื่อควบคุมช่องทางและต้องการทำแผนการ จำกัด ด้านหน้าของพวกเขาปัจจุบัน จำกัด ชุด 4 ช่องเพื่อรวม 20A

น้ำลายกันผมเชื่อว่าจะใช้หนึ่งในอุปกรณ์ที่ยอดเยี่ยมเหล่านี้ต่อช่อง: ON Semiconductor NCV8401 ตนเองปกป้อง MOSFET พวกเขาตั้งใจจะเปลี่ยนยานยนต์รีเลย์และเพื่อความประหลาดใจมากของฉันเป็นเพียง $ 0.80 แต่ละ ฉันแน่ใจว่าโมโตโรล่า (ON) ทำได้ดีกว่าที่ฉันเคยทำได้ด้วยการ จำกัด กระแสภายในและความร้อน ฉันจะมีปัญหาเรื่องความร้อนที่ต้องจัดการและอาจต้องบัดกรีด้วยลวดทองแดงชิ้นใหญ่ที่ PCB ของฉันเพื่อจัดการกับกระแสไฟฟ้า แต่เนื่องจากนี่เป็นรอบการทำงานสั้น ๆ ฉันคิดว่าฉันสามารถทำได้โดยไม่ต้องจุดไฟ

ขอบคุณสำหรับความช่วยเหลือของคุณ

นี่คือวิธีที่ฉันทำ วงจรช่วยให้กระแสเริ่มต้นขนาดใหญ่ (ถูก จำกัด โดย C1 ESR และความต้านทานแหล่งที่มาของท่อระบายน้ำ U2) แต่เก็บกระแสจากแบตเตอรี่ที่ต่ำกว่า 20A ตลอดเวลา (สมมติว่า 15V ต่อไดอะแกรมของคุณ) สิ่งนี้ควรให้ความสามารถในการจุดระเบิดได้อย่างรวดเร็วในขณะที่จัดการกับเคส

แก้ไข - ในความคิดเพิ่มเติมมีปัญหาด้านความปลอดภัยสองสามอย่างเกี่ยวกับแผนผังนี้ ฉันจะแก้ไขคำตอบนี้ในไม่ช้าด้วยการอัปเดตที่แก้ไขปัญหาเหล่านี้

หลอดไฟฟ้า. หลอดไส้ 240W ในซีรี่ส์ที่มีโหลดอยู่จะ จำกัด กระแสของเคสที่แย่ที่สุดที่ 20A ในขณะที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำอย่างง่าย ข้อเสนอแนะผู้ประกอบการโบนัสและตัดการเชื่อมต่อฉุกเฉิน ความสว่างเป็นสัดส่วนกับกระแสที่ไหลตามเวลาที่กำหนด ชนหลอดไฟและเส้นใยจะแตกอย่างรวดเร็วทำลายวงจร