전류 제한

Current limiting

전류 제한은 회로가 단락 또는 과부하로 인한 유해 영향으로부터 전류를 발생시키거나 전송하는 것을 보호하기 위해 부하로 전달될 수 있는 전류에 제한을 가하는 것이다."전류 제한"이라는 용어는 과전류 보호장치의 유형을 정의하는 데도 사용된다.2020년 NEC/NFPA 70에 따르면 전류 제한 과전류 보호장치는 "전류 제한 범위의 전류를 차단할 때 장치를 고체 도체로 교체했을 경우 단층 회로 내 전류를 동일한 회로에서 얻을 수 있는 크기보다 상당히 낮은 수준으로 감소시키는 장치"로 정의된다.호환되는 임피던스를 가지고 있다."

주입 전류 제한

주요 기사:인러시 전류 제한 장치

주입 전류 제한 장치는 주입 전류를 제한하는 데 사용되는 장치 또는 장치 그룹이다.저항기 또는 부온도계수(NTC) 서미스터와 같은 패시브 저항성 구성요소는 간단한 옵션으로, 각각 전력 소산과 냉각 시간이 주요 단점이 된다.보다 단순한 옵션이 적합하지 않을 경우 활성 구성요소를 사용하는 보다 복잡한 솔루션을 사용할 수 있다.

전자식 전원 회로의 경우

능동 전류 제한 또는 단락 보호

일부 전자 회로는 퓨즈가 고체 상태의 장치를 보호하지 못할 수 있기 때문에 활성 전류 제한을 채택한다.

한 가지 유형의 전류 제한 회로가 영상에 표시된다.도식도는 조절된 DC 공급기와 클래스 AB 전력 증폭기에 사용되는 간단한 보호 메커니즘을 대표한다.

Q1은 패스 또는 출력 트랜지스터다.R은sens 부하 전류 감지 장치다.Q2는 R을sens 가로지르는 전압이 약 0.65V가 되는 순간 켜지는 보호 트랜지스터다.이 전압은 R의sens 값과 그것을 통한 부하 전류(Iload)에 의해 결정된다.Q2가 켜지면 Q1에서 기준 전류를 제거해 부하전류에 매우 가까운 Q1의 수집기 전류를 감소시킨다.따라서 R은sens 최대 전류를 0.65/R에sens 의해 주어진 값으로 고정시킨다.예를 들어 Rsens = 0.33Ω이면 R이load 쇼트(그리고o V가 0이 된다)가 되더라도 전류는 약 2A로 제한된다.

또한 이러한 전력 소산은 과부하가 존재하는 한 유지될 것이며, 이는 기기가 상당 기간 이를 견딜 수 있어야 한다는 것을 의미한다.이러한 전력 소산은 전류 제한 회로가 제공되지 않은 경우보다 실질적으로 적을 것이다.이 기법에서는 전류 한계치를 초과하면 출력 전압이 전류 한계치 및 부하 저항에 따라 값으로 감소한다.

폴드백, 정전류 제한, 무제한 등 과부하 처리가 다른 전압 조절기에 대한 V-I 곡선.

단락 회로 하에서 통과 장치에 의해 방전되어야 하는 열을 줄이기 위해 폴드백 전류 제한을 사용하며, 이는 단락 케이스의 전류를 감소시킨다.출력 전압이 0으로 감소된 단락 회로에서는 일반적으로 전류가 최대 전류의 작은 부분으로 제한된다.

서로 다른 과부하 처리로 선형 전압 조절기에 대한 전력 소산 vs 부하 저항.여기서 Vin = 12 V, VOC = 10 V, Imax = 1 A, ISC=0.17 A.폴드백 설계의 최대 분산은 정전류 제한 설계의 3배 낮다.

선형 전원 공급기에서 폴드백 전류를 제한하는 주된 목적은 출력 트랜지스터를 안전한 전력 소산 한계치 이내로 유지하는 것이다.선형 조절기는 입력 전압과 출력 전압의 차이를 열로 소멸시킨다.과부하 조건에서 출력 전압이 떨어지고 따라서 차이가 커지므로 소산이 증가한다.폴드백은 출력 트랜지스터가 고장 및 과부하 조건에서 안전한 작동 영역 내에 있도록 도와준다.폴드백은 또한 고장 조건에서 부하에서 발생하는 전력 소산을 상당히 줄여 화재 및 열 손상의 위험을 줄일 수 있다.[1]

많은 전원 공급기는 정전류 제한 보호를 채택하고 있으며, 폴드백은 출력 전압이 감소함에 따라 출력 전류 제한을 선형적으로 감소시킴으로써 한 단계 더 나아간다.그러나 전원 공급기에 복잡성을 더하고 공급 전압(op-Amps 등)과 독립적으로 일정한 전류를 끌어내는 비 발광 소자로 "잠금" 조건을 트리거할 수 있다.또한 폴드백 전류 제한 장치는 잠금을 방지하고 단락 회로에서의 국부적 난방을 제한하기 위해 일시적 지연을 사용할 수 있다.

출력 단락으로 전류 한계치에서 작동하는 개폐 모드 전원 공급기는 전력 트랜지스터에서 전력 소산이 증가하지 않으므로 폴드백 전류 제한은 부하 고장이 전원 공급기를 파괴하는 것을 방지하는 것이 아니라 응용 기능일 뿐이다.부하에서 단락 회로에 전달되는 전력을 감소시킬 때의 안전 이익은 작동 전류 한계치에 비례한다.폴드백 전류 제한은 지역 안전 표준을 만족하도록 독립적으로 인증된 제품의 구성품일 때 스위치 모드 전원 공급기에서 발견될 가능성이 가장 높다.[2]

백열등의 주입 전류는 벤치 전원 공급기가 폴드백 전류 제한기로 출력 전류를 제한하게 한다.

단일 전원 공급 회로

이전 회로의 문제는 Q1의 베이스가 V보다cc 0.5V 정도 위에 치우치지 않는 한 포화 상태가 되지 않는다는 것이다.

이러한 회로는 단일(Vcc) 공급에서 보다 효율적으로 작동한다.두 회로 모두에서 R1은 Q1이 켜지고 전압과 전류를 부하로 전달하도록 허용한다.R_sense를 통한 전류가 설계 한도를 초과하면 Q2가 켜지기 시작하고 Q1이 꺼지기 시작하므로 부하 전류가 제한된다.선택적 구성 요소 R2는 단락 부하 시 Q2를 보호한다.V가cc 최소 몇 볼트 이상일 경우 낮은 드롭아웃 전압에 대해 Q1에 MOSFET를 사용할 수 있다.단순성 때문에 이 회로는 고출력 LED의 전류원으로 쓰이기도 한다.[3]

  • NPN 트랜지스터가 있는 전류 한계치(Vo 출력은 PNP 예와 유사한 위치에 있음)

  • PNP 트랜지스터가 있는 전류 한계치

참고 항목

참조

  1. ^ Paul Horowitz, Winfield Hill, The Art of Electronics Edition, The Art of Electronics Edition, Cambridge University Press, 1989년 ISBN0-521-37095-7, 페이지 316
  2. ^ Keith H. Billings (1999). Switchmode power supply handbook. McGraw-Hill Professional. p. 1.113. ISBN 978-0-07-006719-6.
  3. ^ "The New Stuff!!! Constant Current Source #1". Instructables. Retrieved 4 July 2012.

외부 링크