在很大程度上,电子电路的耐久性和可靠性取决于考虑各种可能性的设计,这实际上可能发生在产品的实际使用中。对于AC-DC 转换器或SMPS 电路等所有电源单元尤其如此,因为它们直接连接到交流电源和变化负载,容易受到过压、电压峰值、过载等的影响。这就是为什么设计师在设计中有很多类型的保护电路,我们介绍了很多流行的保护电路,即
- 过压保护
- 过流保护
- 反极性保护
- 短路保护
本文将讨论如何设计浪涌电流限制器电路,以保护您的电源设计免受浪涌电流的影响。我们将首先了解浪涌电流及其原因。然后,我们将讨论不同类型的电路设计,可以用来保护浪涌电流,最后总结一些技能来保护您的设备免受浪涌电流的影响。
顾名思义,浪涌电流一词表示设备
根据电路的状态,每个电路从源中吸收电流。假设一个电路有三种状态,即空闲状态、正常工作状态和最大工作状态。考虑到在空闲时间消耗电路 1mA 在正常工作状态下,电路消耗 500mA 能在最大工作状态下消耗电流 1000mA 或 1A 电流。因此,如果电路大部分工作在正常状态,我们可以说500mA是电路的稳态电流,1A是电路吸收的峰值电流。
这是非常真实的,易于使用,数学简单。然而,如前所述,还有另一种状态,即电路吸收的电流可能是稳态电流 20 倍甚至 40 倍。它是
是什么导致设备中的浪涌电流?
要回答这些问题,我们必须了解电感器和电机线圈的磁性,但首先,让我们考虑一下,就像移动一个巨大的橱柜或拉一辆车一样。起初,我们需要高能量,但随着事情开始移动,它变得更容易。同样的事情发生在电路内。几乎每个电路,特别是电源,都使用大容量电容器和电感器、扼流圈和变压器(巨大的电感器)
电容器和电感器在完全充放电状态或放电状态下表现不同。例如,当电容器处于完全放电状态时,由于阻抗低,会短路,如果完全充电的电容器连接到滤波器电容器,则会平滑直流。然而,这是一个非常小的时间跨度;电容器在几毫秒内充电。
另一方面,变压器、电机和电感器(所有与线圈相关的东西)在启动过程中会产生反电势,在充电状态下也需要非常高的电流。输入电流通常只有几个电流周期才能稳定到稳定状态。
显示在上图中
因此,当输入电压施加到电源或电容或电感非常高的电路中时,浪涌电流就会发生。
浪涌电流保护电路 - 类型
有很多方法可以保护您的设备免受浪涌电流的影响,并使用不同的组件来保护电路免受浪涌电流的影响。以下是克服浪涌电流的有效方法列表-
采用电阻限制法
但这种方法不是在高输出电流电路中添加的有效方法。原因很明显,因为它包括阻力。
T
热敏电阻具有在不同温度下电阻值变化的特性,具体而言,
在电路的初始启动期间,NTC 提供高阻值电阻,可减少浪涌电流。但在电路进入稳态条件期间,NTC 的温度开始升高,进一步导致低电阻。NTC 是一种非常有效的控制浪涌电流的方法。
软启动或延迟电路
不同类型的稳压DC/DC转换器采用
例如,1.5A超LDO
为什么需要考虑浪涌电流保护电路?
如前所述,在存在大容量电容或电感的电路中,需要一个
- 高浪涌电流会影响源电源。
- 通常,高浪涌电流会降低电源电压,并导致基于微控制器的电路出现掉电复位。
- 在少数情况下,提供给电路的电流量会超过负载电路可接受的最大电压,从而对负载造成永久性损坏。
- 在高压交流电机中,高浪涌电流会导致电源开关跳闸或有时会烧坏。
- PCB 板走线用于承载特定值的电流。高电流可能会削弱 PCB 板走线。
因此,为了尽量减少浪涌电流的影响,提供输入电容非常高或电感较大的浪涌电流限制器电路非常重要。
如何测量浪涌电流?
一种最简单的方法是使用可以选择测量浪涌电流的专用
另一种方法是使用
设计浪涌电流保护电路时要考虑的因素:
负载电容是选择浪涌电流限制电路规格的重要参数。高电容在启动期间需要高瞬态电流。对于这种情况,需要一个有效的软启动电路。
稳态电流是限流器效率的一个重要因素。例如,如果使用电阻限制方法,高稳态电流可能会导致温度升高和效率降低。可以选择
在给定的时间范围内负载开启或关闭的速度是选择浪涌电流限制方法的另一个参数。例如,如果开关时间非常快,则 NTC 无法保护电路免受浪涌电流的影响。因为,在第一个周期复位之后,如果负载电路在很短的时间内关闭和打开,NTC 不会冷却下来。因此,初始启动电阻无法增加,浪涌电流通过 NTC 被绕过。
在特定情况下,在电路设计过程中,如果电源和负载存在于同一电路中,则更明智的做法是使用具有软启动功能的稳压器或 LDO 来降低浪涌电流。在这种情况下,应用是低电压低电流应用。
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