Ограничитель тока на полевом транзисторе: портал и журнал для разработчиков электроники

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

Современного человека в быту и на производстве окружает большое количество электротехнических приборов и оборудования. Для устойчивой, стабильной работы всей этой техники требуется бесперебойная подача электроэнергии. Однако из-за скачков сетевого напряжения, приборы довольно часто выходят из строя. Во избежание подобных ситуаций, применяются специальные устройства, в том числе и стабилизатор тока на полевом транзисторе. Его использование гарантирует нормальную работу электротехники, предотвращает аварии и поломки.

Работа стабилизаторов тока

Качественное питание всех электротехнических устройств можно гарантированно обеспечить лишь, используя стабилизатор тока. С его помощью компенсируются скачки и перепады в сети, увеличивается срок эксплуатации приборов и оборудования.

Основной функцией стабилизатора является автоматическая поддержка тока потребителя с точно заданными параметрами. Кроме скачков тока, удается компенсировать изменяющуюся мощность нагрузки и температуру окружающей среды. Например, с увеличением мощности, потребляемой оборудованием, произойдет соответствующее изменение потребляемого тока. В результате, произойдет падение напряжения на сопротивлении проводки и источника тока. То есть, с увеличением внутреннего сопротивления, будут более заметны изменения напряжения при увеличении токовой нагрузки.

В состав компенсационного стабилизатора тока с автоматической регулировкой входит цепь отрицательной обратной связи. Изменение соответствующих параметров регулирующего элемента позволяет достичь необходимой стабилизации. На элемент оказывает воздействие импульс обратной связи. Данное явление известно, как функция выходного тока. В зависимости от регулировок, стабилизаторы разделяются на непрерывные, импульсные и смешанные.

Среди множества стабилизаторов очень популярны стабилизаторы тока на полевых транзисторах. Подключение транзистора в данной схеме осуществляется последовательно сопротивлению нагрузки. Это приводит к незначительным изменениям тока нагрузки, в то время, как входное напряжение подвержено существенным изменениям.

Устройство и работа полевого транзистора

Управление полевыми транзисторами осуществляется посредством электрического поля, отсюда и появилось их название. В свою очередь электрическое поле создается под действием напряжения. Таким образом, все полевые транзисторы относятся к полупроводниковым приборам, управляемым напряжением.

Канал этих устройств открывается только с помощью напряжения. При этом, ток не протекает через входные электроды. Исключение составляет лишь незначительный ток утечки. Отсюда следует, что какие-либо затраты мощности на управление отсутствуют. Однако на практике не всегда используется статический режим, в процессе переключения транзисторов задействована некоторая частота.

В конструкцию полевого транзистора входит внутренняя переходная емкость, через которую протекает некоторое количество тока во время переключения. Поэтому для управления затрачивается незначительное количество мощности.

В состав полевого транзистора входит три электрода. Каждый из них имеет собственное название: исток, сток и затвор. На английском языке эти наименования соответственно будут выглядеть, как source, drain и gate. Канал можно сравнить с трубой, по которой движется водяной поток, соответствующий заряженным частицам. Вход потока происходит через исток. Выход заряженного потока происходит через сток. Для закрытия или открытия потока существует затвор, выполняющий функцию крана. Течение заряженных частиц возможно лишь при условии напряжения, прилагаемого между стоком и истоком. При отсутствии напряжения тока в канале также не будет.

Таким образом, чем больше значение подаваемого напряжения, тем сильнее открывается кран. Это приводит к увеличению тока в канале на участке сток-исток и уменьшению сопротивления канала. В источниках питания применяется ключевой режим работы полевых транзисторов, позволяющий полностью закрывать или открывать канал.

Полевые транзисторы в стабилизаторах тока

Стабилизаторы тока предназначены для поддержания параметров тока на определенном уровне. Благодаря этим свойствам, данные приборы успешно используются во многих электронных схемах. Чтобы понять принцип действия, следует рассмотреть некоторые теоретические вопросы. Известно, что в идеальном источнике тока присутствует ЭДС, стремящаяся к бесконечности и бесконечно большое внутреннее сопротивление. За счет этого удается получить ток с требуемыми параметрами, независимо от сопротивления нагрузки.

Идеальный источник способен создавать ток, остающийся на одном уровне, несмотря на изменяющееся сопротивление нагрузки в диапазоне от короткого замыкания до бесконечности. Для поддержания значения тока на неизменном уровне, величина ЭДС должна изменяться, начиная от величины больше нуля и до бесконечности. Основным свойством источника, позволяющим получать стабильное значение тока, является изменение сопротивления нагрузки и ЭДС таким образом, чтобы значение тока оставалось на одном и том же уровне.

Но, на практике поддержка источником требуемого уровня тока происходит в ограниченном диапазоне напряжения, возникающего на нагрузке. Реальные источники тока используются вместе с источниками напряжения. К таким источникам относится обычная сеть на 220 вольт, а также аккумуляторы, блоки питания, генераторы, солнечные батареи, поставляющие потребителям электрическую энергию. С каждым из них может быть последовательно включен стабилизатор тока на полевом транзисторе, выход которого выполняет функцию источника тока.

Простейшая конструкция стабилизатора состоит из двухвыводного компонента, с помощью которого происходит ограничение протекающего через него тока, до необходимых параметров, устанавливаемых изготовителем. Своим внешним видом он напоминает диод малой мощности, поэтому данные приборы известны как диодные стабилизаторы тока.

Источник тока для светодиода на одном полевом транзисторе.Защита от короткого замыкания | Электронные схемы

источник тока для светодиода на полевом транзисторе

источник тока для светодиода на полевом транзисторе

Известно,что для питания светодиода требуется ток и желательно,чтобы этот ток был стабильным.Самым простым ограничителем тока для светодиода является резистор.Подбираете сопротивление резистора на нужный ток и подключаете к нему светодиод.Но у этого способа есть один важный недостаток.При превышении напряжения источника питания ток через резистор также начнет увеличиваться,что может привести к быстрому выходу из строя светодиода.Есть один интересный способ,как сделать стабильный ток для светодиода и еще защитить источник питания при коротком замыкании в нагрузке.Оказывается,это все можно сделать на одном полевом транзисторе.

ограничение тока для светодиода на резисторе не стабильно

ограничение тока для светодиода на резисторе не стабильно

Транзистор надо взять не мосфет а типа кп303 или кп307.Закорачиваем затвор-исток транзистора и стабилизатор готов.Выходной ток транзистора не будет превышать начального тока стока,об этом токе можно узнать из даташита на транзистор.И этот ток у всех транзисторов разный.У кп303е я наблюдал ток 8 мА и 15 мА,у транзистора кп302вм он будет 45 мА и транзистор с таким током будет нагреваться.Схему проверял с напряжением на входе до 10 Вольт.

ограничитель тока для светодиода на одном полевом транзисторе

ограничитель тока для светодиода на одном полевом транзисторе

Обычно ток для светодиода равен 20мА,вот под этот ток и можно подобрать транзистор.Проверял этот способ на короткое замыкание и это отлично работает.

источник тока и защита от короткого замыкания на одном полевом транзисторе

источник тока и защита от короткого замыкания на одном полевом транзисторе

cxema.org — Три схемы простых регуляторов тока

В сети очень много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, а вот с регуляторами тока дела обстоят иначе. И я хочу немного восполнить этот пробел, и представить вам три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так, как они универсальны и могут быть использованы во многих самодельных конструкциях. 

Регуляторы тока по идее не многим отличается от регуляторов напряжения. Прошу не путать регуляторы тока со стабилизаторами тока, в отличии от первых они поддерживают стабильный выходной ток не зависимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Стабилизатор тока — неотемлимая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого на нагрузку. В этой статье мы рассмотрим пару стабилизаторов и один регулятор общего применения. 

Во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованы шунты, по сути низкоомные резисторы. Для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора. Все три схемы работают в линейном режиме, а значит силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться. 

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов.  Всего два транзистора, один из них управляющий, второй является силовым, по которому и протекает основной ток. 

Датчик тока представляет из себя низкоомный проволочный резистор. При подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение. Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт транзистор. Резистор R1, задает напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии. Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1 грубо говоря затухаеться или замыкается на массу питания через открытый переход маломощного транзистора, этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно, ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Резистор R1 по сути обычный делитель напряжения, которым  мы можем задать как бы степень приоткрытия управляющего транзистора, а следовательно, управлять и силовым транзистором ограничивая ток протекающий по нему. 

Вторая схема построена на базе операционного усилителя. Ее неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. В отличии от первого варианта — эта схема является стабилизатором тока.

Как и в первой схеме тут также имеется датчик тока (шунт), операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, все по уже знакомой нам схеме. Операционный усилитель  сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение. Операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах путем изменения выходного напряжения. 

Выход операционного усилителя управляет мощным полевым транзистором. То есть принцип работы мало чем отличается от первой схемы, за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения выполненный на стабилитроне. 

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхеме стабилизатора LM317. Это линейный стабилизатор напряжения, но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока. 

Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов. 

Максимально допустимый ток для микросхемы LM317 1,5 ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором. В этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, поэтому нагреваться не будет, взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься. 

Небольшое видео

Печатные платы 

 

Базовая схема источника стабилизированного тока на MOSFET транзисторах

Добавлено 4 января 2020 в 22:18

Сохранить или поделиться

Рассмотрим простую версию схемы, которая имеет важное значение в разработке аналоговых интегральных микросхем.

Вспомогательная информация

Что за источник тока?

Источники стабилизированного тока занимают видное место в заданиях по анализу цепей и теориях цепей, а затем, кажется, они более или менее исчезают… если вы не разработчик микросхем. Хотя источники тока редко встречаются в типовых проектах печатных плат, они широко распространены в мире аналоговых микросхем. Это потому, что они используются 1) для смещения и 2) в качестве активных нагрузок.

  1. Смещение: транзисторы, работающие как усилители в линейном режиме, должны быть смещены так, чтобы они работали в нужной части своей передаточной характеристики. Лучший способ реализовать это в контексте разработки микросхем – это заставить заданный ток течь через сток транзистора (для MOSFET) или коллектора (для биполярного транзистора). Этот заранее определенный ток должен быть стабильным и независимым от напряжения на компоненте источника тока. Конечно, ни одна реальная схема никогда не будет абсолютно стабильной или абсолютно невосприимчивой к изменениям напряжения, но, как это обычно бывает в инженерном деле, совершенство не совсем необходимо.
  2. Активные нагрузки: В схемах усилителей вместо коллекторных/стоковых резисторов могут использоваться источники тока. Эти «активные нагрузки» обеспечивают более высокий коэффициент усиления по напряжению и позволяют цепи работать должным образом при более низком напряжении питания. Кроме того, технология изготовления микросхем отдает предпочтение транзисторам по сравнению с резисторами.

В данной статье я буду ссылаться на выход источника тока как на «ток смещения» или Iсмещ, потому что я считаю, что использование в качестве смещения является более простым средством для изучения основных функций этой схемы.

Схема источника стабилизированного тока на MOSFET транзисторах

Ниже показана базовая схема источника стабилизированного тока на MOSFET транзисторах:

Рисунок 1 – Базовая схема источника стабилизированного тока на MOSFET транзисторах

На мой взгляд, она удивительно проста – два NMOS-транзистора и один резистор. Давайте посмотрим, как она работает.

Как видите, сток Q1 накоротко замкнут с затвором. Это означает, что Vзатвор = Vсток (VG = VD), и, следовательно, Vзатвор-сток = 0 В (VGD = 0 В). Итак, Q1 находится в области отсечки, области триода или области насыщения? Он не может быть заперт, потому что, если ток не протекает через канал, напряжение на затворе будет равно напряжению питания (VDD), и, следовательно, Vзатвор-исток (VGS) будет больше, чем пороговое напряжение Vпорог (можно смело предположить, что VDD выше, чем Vпорог). Это означает, что Q1 всегда будет в режиме насыщения (также называемом «активным» режимом), потому что Vзатвор-сток = 0 В, и одним из способов выражения условия насыщения MOSFET транзистора является то, что Vзатвор-сток должно быть меньше, чем Vпорог.

Если вспомнить, что через затвор полевого MOSFET транзистора не течет устойчивый ток, мы можем увидеть, что опорный ток Iопор будет равен току стока Q1.2\]

На данный момент мы игнорируем модуляцию длины канала; следовательно, как показывает формула, ток стока не зависит от напряжения сток-исток. Теперь обратите внимание, что истоки у обоих полевых транзисторов подключены к земле, и что их затворы замкнуты вместе – иными словами, оба имеют одинаковое напряжение затвор-исток. Таким образом, если предположить, что оба устройства имеют одинаковые размеры канала, их токи стока будут одинаковыми, независимо от напряжения на стоке Q2. Это напряжение обозначено как Vит, что означает напряжение на компоненте источника тока; это помогает напомнить нам, что Q2, как и любой хорошо работающий источник тока, генерирует ток смещения, который не зависит от напряжения на его клеммах. Еще один способ сказать это – Q2 имеет бесконечное выходное сопротивление:

Рисунок 2 – Q2 имеет бесконечное выходное сопротивление

В этих условиях ток никогда не протекает через выходное сопротивление Rвых, даже если Vит очень велико. Это означает, что ток смещения всегда в точности равен опорному току.

Распространенным названием для этой схемы является «токовое зеркало». Вы, вероятно, можете понять, почему – ток, генерируемый правым транзистором является зеркальным отражением (т.е. равным) опорному току, протекающему через левый транзистор. Это название особенно подходит, когда вы принимаете во внимание визуальную симметрию, демонстрируемую представлением типовой схемы.

Кстати, для старых микросхем часто требовался внешний резистор для Rнастр. Однако в настоящее время производители используют встроенные резисторы, которые обрезаются при производстве для достижения достаточной точности.

Важность пребывания транзистора в режиме насыщения

Первым серьезным вызовом этому идеализированному анализу данной схемы является тот факт, что всё разваливается, когда транзистор не находится в режиме насыщения. Если Q2 находится в области триода (т.е. в линейной), ток стока будет сильно зависеть от Vсток-исток (VDS). Другими словами, у нас больше нет источника тока, потому что на ток смещения влияет Vит. Мы знаем, что напряжение затвор-сток Q2, чтобы поддерживать насыщение, должно быть меньше порогового напряжения.

Другой способ сказать это: Q2 покинет область насыщения, когда напряжение стока станет на Vпорог вольт ниже, чем напряжение затвора. Мы не можем указать точное число, потому что и напряжение на затворе, и пороговое напряжение будут варьироваться от одной реализации к другой.

Пример: напряжение затвора, необходимое для генерации требуемого тока смещения, составляет около 0,9 В, а пороговое напряжение составляет 0,6 В; это означает, что мы можем поддерживать насыщение до тех пор, пока Vит остается выше ~ 0,3 В.

Модуляция длины канала

К сожалению, даже когда проект нашей итоговой схемы гарантирует, что Q2 всегда будет в насыщении, наш источник тока на MOSFET транзисторах будет не совсем идеален. Виновником является модуляция длины канала.

Суть области насыщения заключается в «отсечке» канала, который существует, когда напряжение затвор-сток не превышает пороговое напряжение.

Рисунок 3 – Отсечка канала

Идея состоит в том, что ток стока становится независимым от Vит после того, как канал отсекается, потому что дальнейшее увеличение напряжения стока не влияет на форму канала. Однако в действительности увеличение Vит заставляет «точку отсечки» перемещаться к истоку, и это позволяет напряжению стока оказывать небольшое влияние на ток стока, даже когда полевой транзистор находится в насыщении. Результат можно представить следующим образом:

 

Рисунок 4 – Влияние перемещения «точки отсечки»

Iсмещ теперь является суммой Iопор (определяется Rнастр) и Iошибки (ток, протекающий через выходное сопротивление). Iошибки подчиняется закону Ома: более высокое Vит означает больший Iошибки и, следовательно, больший Iсмещ, и, таким образом, источник тока больше не независим от напряжения на его клеммах.2\]

Ток стока прямо пропорционален отношению ширины к длине, и, таким образом, мы можем увеличить или уменьшить Iсмещ, просто сделав отношение W/L в Q2 выше или ниже, чем в Q1. Например, если мы хотим, чтобы ток смещения был в два раза больше опорного тока, все, что нам нужно сделать, это сохранить длины каналов одинаковыми и увеличить ширину канала в Q2 в два раза. (Это может показаться не таким простым, если вы привыкли работать с дискретными полевыми транзисторами, но указание размеров канала является стандартной практикой при проектировании микросхем).

Также очень просто использовать эту схему для «токового управления». Следующая схема иллюстрирует концепцию токового управления:

Рисунок 5 – Токовое управление

Это включение MOSFET транзисторов позволяет генерировать множество токов смещения от одного опорного тока. Более того, каждый из этих токов может быть разным – их можно индивидуально изменять, просто регулируя соотношения ширины канала к его длине.

Заключение

Мы рассмотрели работу и возможности базовой схемы источника стабилизированного тока на MOSFET транзисторах, а также обсудили ее ограничения. Как следует из прилагательного «базовый», существуют лучшие схемы. Но базовая схема – хорошая отправная точка, потому что двухтранзисторное токовое зеркало остается основным ядром схем с более высокой производительностью.

Оригинал статьи:

Теги

MOSFET / МОП транзисторИсточник токаМодуляция длины каналаСтабилизатор токаТоковое зеркало

Сохранить или поделиться

Простые электронные ограничители тока. Патенты с меткой «ограничитель Как называется ограничитель силы тока 13 букв

В. И. Иволгин, г. Тамбов

Любое электронное устройство имеет источник питания, за счет энергии которого оно выполняет свои функции. И неудивительно, что в печати значительное место отводится их описаниям, рекомендациям по конструированию, рассмотрению работы отдельных узлов, предложениям по их улучшению.

Следует отметить, что современные источники питания, как правило, обладают довольно низким выходным сопротивлением. И по этой причине в нештатных ситуациях, даже при низких напряжениях на их выходе, не исключены значительные токовые перегрузки, приводящие к повреждению источника или самого устройства. В связи с этим источники питания, как правило, снабжаются системами защиты. Они достаточно разнообразны, обладают большей или меньшей автономностью относительно конструкции самого источника.

Один из вариантов такого устройства, которое можно использовать в виде самостоятельного узла, предлагается в . Его принцип действия основан на ограничении потребляемого тока, в качестве датчика которого применяется низкоомный резистор, включенный последовательно в один из проводов между источником питания и нагрузкой. Напряжение с датчика, пропорциональное потребляемому току, после усиления используется для управления проходным транзистором. Изменением в нужный момент режима его работы и выполняется непосредственная защита от перегрузки.

В указанной статье в качестве прототипа приводится хорошо известная структура на двух биполярных транзисторах (Рисунок 1). Основной недостаток устройства — значительное падение напряжения на нем, которое достигает максимального значения при предельном рабочем токе. По данным автора, оно составляет примерно 1.6 В, причем на проходном транзисторе VT1 падает около 1 В, а на токовом датчике Rs — остальные 0.6 В. В связи с чем автором предлагается другая схема, которая позволяет снизить падение напряжения на нем до 0.235 В при токе ограничения в 1.3 А. Это значение достаточно мало, правда достигается оно использованием более сложной схемы, содержащей около 20 элементов .

С другой стороны, эта конструкция, по сравнению с предложенной автором, привлекает своей простотой. И в связи с этим возникает вопрос: а можно ли, оставаясь в рамках такой простой структуры, добиться снижения падения напряжения на подобном предохранителе без ее заметного усложнения? И каким образом?

Как следует из приведенных числовых данных по прототипу, наибольшее падение напряжения приходится на проходной биполярный транзистор VT1. Анализ показывает, что при подобном включении добиться его насыщения, и тем самым достичь малых значений падения напряжения, невозможно без дополнительного источника питания. Но его введение только для этой цели было бы накладным. И хотя можно было бы, наверное, предложить и какие-то другие способы уменьшения этих потерь на VT1, будет рациональнее сразу произвести замену биполярного транзистора на полевой с низким значением сопротивления канала. Это позволит уменьшить как падение напряжения на регулирующем транзисторе, так и собственное потребление ограничителя за счет снижения токов управления. Кроме того, целесообразно изменить связи между транзисторами так, чтобы преобразовать ограничитель в систему двух усилительных каскадов, вместо лишь одного в исходной структуре. В конечном итоге принципиальная схема исследуемого ограничителя будет выглядеть уже так (Рисунок 2), которую можно рассматривать и как упрощенный вариант устройства, приведенного в .

Проверка работоспособности предлагаемого ограничителя, а также выполнение измерений, проводились на макете, в котором использовались в качестве VT1 полевой транзистор , установленный на радиаторе, VT2 — транзистор с β ≈ 300, R S — резистор 1.2 Ом, R1 — 4.2 кОм, а нагрузкой являлся набор переменных проволочных резисторов необходимой мощности. Напряжение на входе ограничителя составляло 12 В. Результаты измерений приведены на Рисунке 3.

Испытание ограничителя коротким замыканием показало, что при выполнении этой манипуляции ток через проходной транзистор устанавливается на уровне 0.5 А при напряжении на токовом датчике 0.60 В. И, таким образом, подобный ограничитель тока вполне работоспособен. Можно также отметить его довольно высокое выходное сопротивление в режиме ограничения тока — при изменении напряжения на его выходе в интервале 0…11.3 В ток через нагрузку практически остается равным 0.5 А. Кроме того, в связи с известной зависимостью параметров транзисторов от температуры, была проконтролирована зависимость значения ограничения тока от нагрева VT2. Как оказалось, ее величина составила всего около -0.2% относительной погрешности на градус.

Из анализа графиков следует, что падение напряжения на проходном транзисторе этой конструкции уже достаточно мало и даже на краю токового диапазона не превышает 0.1 В. Можно так же отметить, что на графике зависимости падения напряжения на VT1 визуально можно выделить два интервала. На первом из них, при токах от 0 до 0.45 А, рост падения напряжения является его линейной функцией, что указывает на насыщение транзистора в этой части диапазона. И действительно, вычисленное по этим данным сопротивление канала транзистора составляет приблизительно 0.125 Ом, что практически совпадает с паспортными данными используемого транзистора VT1. При бóльших же токах, в интервале 0.45 — 0.5 А, происходит сначала медленный, а затем резкий нелинейный рост этой величины, связанный уже с включением механизма ограничения тока.

Таким образом, из приведенных выше данных следует, что общее падение напряжения на ограничителе заметно снизилось, и уже определяется в основном не падением напряжения на VT1, а напряжением датчика R S . Каким же образом можно уменьшить последнюю величину?

Ответ напрашивается сам собой — нужно уменьшить значение R S , как это и сделано в , а для компенсации снижения уровня сигнала датчика использовать дополнительный усилитель. Но с другой стороны, и в рассмотренной выше схеме (Рисунок 2) такой усилитель, выполненный на транзисторе VT2, уже есть. Тем не менее, его параметры не позволяют снизить падение напряжения R S до меньших значений, хотя он и обладает достаточно высоким коэффициентом усиления. В связи с этой проблемой рассмотрим подробнее особенности работы VT2 в роли предварительного усилителя сигнала с датчика тока.

Как следует из принципиальной схемы (Рисунок 2), ограничение тока через VT1 происходит за счет изменения напряжения на его затворе, возникающего при изменении коллекторного тока транзистора VT2. Управление же его режимом осуществляется напряжением с резистора датчика тока R S . И, как следует из данных последних измерений (Рисунок 3), выход устройства на полное ограничение тока происходит только при напряжениях около 0.6 В на его базе относительно эмиттера. Этим обстоятельством и определяется величина сопротивления резистора R S .

Но характерно, что часть напряжения на датчике в диапазоне от 0 до 0.55 В можно считать «лишней», поскольку в этом интервале VT2 практически не «чувствует» его, а по настоящему «рабочим» для него будет только интервал 0.55 — 0.6 В. Сдвинув же нижнюю границу чувствительности усилителя, визуально составляющую 0.55 В, к нулю, можно будет решить проблему снижения значения R S .

Технически этого результата можно достичь, например, вводом в цепь между базой VT2 и правым выводом R S отдельного вспомогательного источника напряжением 0.55 В. Но удобнее сформировать его применением делителя из двух резисторов, включенных между общим проводом и эмиттером транзистора VT1 (резисторы R2, R3, Рисунок 4). И его параметры должны обеспечивать падение напряжения на R2, равное 0.55 В. Для меньшей зависимости этой величины от входного тока транзистора ток этого делителя желательно выдерживать в пределах 0.5 — 1 мА. При этих условиях уже незначительное напряжение на R S переведет транзистор VT2 в активный режим начала ограничения, а полное ограничение тока произойдет при падения напряжения на R S всего лишь немногим более 0.05 В. Понятно, что изменением этих резисторов можно будет изменять порог ограничения тока. И это будет удобнее, чем подбирать величину R S .

Новая редакция принципиальной схемы ограничителя, уже с учетом изложенных соображений, представлена на Рисунке 4. Его макет для испытаний был выполнен с сохранением деталей устройства предыдущей версии с изменением сопротивления R S на 0.2 Ом, а установленные дополнительные резисторы R2 и R3 имеют значения, соответственно, 680 Ом и 15 кОм. Условия проведения испытаний и измерений сохранены теми же, что и ранее.

Основные результаты испытаний, как следует из представленных графиков (Рисунок 5), сводятся к следующему. Как и ранее, ток короткого замыкания устройства составляет 0.5 А. Точнее, реально при указанных значениях резисторов R2, R3, он составил 0.48 А, но это значение было скорректировано включением последовательно с R3 дополнительного переменного резистора. Что касается максимального значения падения напряжения на датчике R S , то оно упало пропорционально уменьшению величины установленного R S и составило всего около 0.1 В. График падения напряжения на регулирующем транзисторе, по сравнению с аналогичным параметром предыдущей схемы, в общем, сохранил свои черты, хотя и несколько изменился. Так, например, следует обратить внимание на то, что в этот раз область резко нелинейного роста падения напряжения на проходном транзисторе сместилась в диапазон 0.4 — 0.5 А, а в остальной — растет практически линейно. Из этого следует, что определенный резерв по снижению падения напряжения на датчике тока R S еще есть.

Как уже отмечалось, незначительная коррекция тока ограничения в этой конструкции была проведена изменением сопротивления R3, но когда требуется его значительное изменение, удобнее пользоваться R2. При расчете его величины целесообразно предварительно задаться величиной максимального падения напряжения V SM на датчике тока R S в режиме ограничения. В принципе, это значение может быть любым из интервала от 0 до 0.6 В. Но нужно иметь в виду, что с его уменьшением ухудшается температурная стабильность предложенного решения. Так при V SM = 0.6 В температурный коэффициент зависимости изменения предела ограничения тока в области комнатных температур не превышает значения 0.2% на градус, а при V SM = 0.1 В этот показатель возрастает уже до 1.5% . Эта величина в ряде случаев может оказаться еще приемлемой, и ее условно можно принять за нижнюю границу интервала допустимых значений V SM , верхняя же будет обусловлена максимальным падением напряжения на базе транзистора VT2 в режиме ограничения тока. Если для расчета выбрать V SM равным 0.15 В, то из этого условия при заданном токе ограничения I M , например, 1.5 А, определится величина

При V ВХ = 12 В и R3 = 15 кОм получаем, что R2 = 0.58 кОм.

При необходимости этим резистором, если его заменить на переменный, можно будет оперативно менять ток ограничения в значительных пределах, что, правда, будет сопровождаться изменением величины максимального падения напряжения V SM и соответствующего ему изменения температурного коэффициента нестабильности.

Подводя итог обсуждению вопроса о конструкции простого ограничителя тока (Рисунок 4), можно сделать вывод о том, что изменения, внесенные в структуру прототипа (Рисунок 1), в конечном итоге, позволили снизить потери напряжения на нем до десятых долей вольта. Следует также добавить, что его работа выборочно была проверена и в других режимах, не отраженных в статье. В частности, при токах ограничения в диапазоне от 10 мА до 5 А и входных напряжениях 7, 12 и 20 В. Для адаптации к этим условиям изменялись лишь значения R S (0.05, 0.2 и 1.2 Ом), а для задания тока ограничения в качестве R2 использовался переменный резистор на 1 кОм, сопротивление которого устанавливалось в соответствии с расчетом по (2). Все остальные элементы, включая и транзисторы, оставались прежними.

Ограничитель силы тока – устройство, предназначенное для исключения возможного повышения силы тока в схеме выше заданного значения. Самым простым ограничителем является обыкновенный плавкий предохранитель. Конструктивно предохранитель представляет собой плавкую вставку, заключенную в изолятор — корпус. Если в схеме по тем или иным причинам повышается сила тока, потребляемая нагрузкой, плавкая вставка перегорает, и питание нагрузки прекращается.

Виды ограничителей

При всех преимуществах использования предохранителя он обладает одним серьезным недостатком – низким быстродействием , что делает невозможным его применение в некоторых случаях. К недостаткам можно отнести и одноразовость предохранителя – при его перегорании придется искать и устанавливать предохранитель точно такой же, как и перегоревший.

Электронные ограничители

Гораздо более совершенными по сравнению с упомянутыми выше предохранителями являются электронные ограничители. Условно такие устройства можно разделить на два типа:

  • восстанавливающиеся автоматически после устранения возникшей неисправности;
  • восстанавливающиеся вручную. Например: в схеме ограничителя предусмотрена кнопка, нажатие которой приводи к ее перезапуску.

Отдельно стоит сказать о так называемых пассивных устройствах защиты. Такие устройства предназначены для световой и/или звуковой сигнализации о ситуациях превышения допустимого тока в нагрузке. В большинстве своем такие схемы сигнализации применяются совместно с электронными ограничителями.

Простейшая схема на полевом транзисторе

Самым простым решением при необходимости ограничения постоянного тока в нагрузке является использование схемы на полевом транзисторе. Принципиальная схема этого устройства показана на рис.1:

Рис. 1 — Схема на полевом транзисторе

Ток нагрузки при использовании схемы представленной на рис.1 не может быть больше начального тока стока примененного транзистора. Следовательно, диапазон ограничения напрямую зависит от типа транзистора. Например, при использовании отечественного транзистора КП302 ограничение составит 30-50 мА.

Основным недостатком схемы, описанной выше, является сложность изменения пределов ограничения. В более совершенных устройствах для исключения этого недостатка применяют дополнительный элемент, выполняющий функции датчика. Как правило, такой датчик представляет собой мощный резистор, который включается последовательно с нагрузкой. В момент, когда на резисторе падение напряжения достигнет определенной величины, автоматически произойдет ограничение силы тока. Схема такого устройства показана на рисунке 2.

Рис. 2 — Схема на биполярных транзисторах

Как можно заметить, основой схемы являются два биполярных транзистора структуры n — p — n . В качестве датчика используется резистор R 3 с сопротивлением 3,6 Ом.

Принцип действия устройства следующий: напряжение от источника поступает на резистор R 1, а через него и на базу транзистора VT 1. Транзистор открывается, и большая часть напряжения от источника поступает на выход устройства. При этом транзистор VT 2 находится в закрытом состоянии. В момент, когда на датчике (резистор R 3) падение напряжение достигнет порога открытия транзистора VT 2, он откроется, а транзистор VT 1 наоборот — начнет закрываться, ограничивая тем самым ток на выходе устройства. Светодиод HL 1 является индикатором срабатывания ограничителя.

Порог срабатывания зависит от сопротивления резистора R 3 и напряжения открытия транзистора VT 2. Для описанной схемы порог ограничения составляет: 0,7 В/ 3,6 Ом = 0,19 А.

Схема с ручной регулировкой

В некоторых случаях требуется устройство с возможностью ручного изменения величины ограничения тока в нагрузке, например, если речь идет о необходимости заряда автомобильных аккумуляторных батарей. Схема регулируемого устройства показана на рисунке 3 .

Рис. 3 — Схема с регулировкой ограничения тока

Технические характеристики устройства:

  • напряжение на входе – до 40 В;
  • напряжение на выходе – до 32 В;
  • диапазон ограничения тока – 0,01…3 А.

Основной особенностью схемы является возможность как изменения величины ограничения тока в нагрузке, так и возможность регулировки напряжения на выходе. Ограничение тока устанавливается переменным резистором R 5, а напряжение на выходе – переменным резистором R 6. Диапазон ограничения тока определяется сопротивлением датчика тока – резистором R2 .

При конструировании такого устройства стоит помнить, что на VT 4 выделяется достаточно большая мощность, поэтому для исключения вероятности перегрева элемента и выхода из строя он должен быть установлен на радиатор. Также отметим, что переменные резисторы R 5 и R 6 должны обладать линейной зависимостью регулировки для более удобного использования устройства. Возможные аналоги используемых деталей:

  • Транзисторы КТ815 — ВD139;
  • Транзистор КТ814 — ВD140;
  • Транзистор КТ803 — 2N5067.

Вместо заключения

Нельзя утверждать, что тот или иной способ ограничения тока лучше или хуже. Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Более того, применение каждого целесообразно или вовсе недопустимо в определенном конкретном случае. Например, применение плавкого предохранителя в выходной цепи импульсного блока питания в большинстве своем нецелесообразно, поскольку предохранитель как элемент защиты обладает недостаточным быстродействием. Говоря более простым языком – предохранитель может сгореть после того, как вследствие перегрузки придут в негодность силовые элементы блока питания.

В общем, выбор в пользу того или иного ограничителя должен производиться с учетом схемотехнических, а порой и конструктивных особенностей источника входного напряжения и особенностей нагрузки.

Ограничитель тока

короткого замыкания, устройство, препятствующее возрастанию выше допустимых или заданных амплитуды или действующего значения силы тока короткого замыкания в электрической сети. Ограничение токов короткого замыкания позволяет снизить требования к термической и динамической устойчивости электропередачи. В сетях с напряжением до 35 кв для ограничения тока короткого замыкания применяют реакторы электрические (См. Реактор электрический), реже — плавкие предохранители (См. Плавкий предохранитель) с мелкозернистым наполнителем или взрывного типа.

В начале 70-х гг. 20 в. в сетях низкого и высокого напряжения начали использовать О. т. с тиристорными выключателями, линейные и нелинейные реакторы, шунтируемые быстродействующими полупроводниковыми переключателями, нелинейные реакторы с подмагничиванием и др.


Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое «Ограничитель тока» в других словарях:

    ограничитель тока — максимальный токовый автомат — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы максимальный токовый автомат EN… …

    ограничитель тока — srovės ribotuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. current limiter vok. Strombegrenzer, m rus. ограничитель тока, m pranc. limiteur de courant, m … Automatikos terminų žodynas

    ограничитель тока — srovės ribotuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. current limiter vok. Strombegrenzer, m rus. ограничитель тока, m pranc. limiteur de courant, m … Fizikos terminų žodynas

    ограничитель тока (реле-регулятора) — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN current regulator … Справочник технического переводчика

    ограничитель тока короткого замыкания — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN fault current limiter … Справочник технического переводчика

    ограничитель тока повреждения — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN fault current limiterFCL … Справочник технического переводчика

    быстродействующий ограничитель тока — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN rapid cycling limiter … Справочник технического переводчика

    ограничитель перенапряжений — нелинейный ОПН Аппарат, предназначенный для защиты изоляции электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений, представляющий собой последовательно и/или параллельно соединенные металлооксидные варисторы без каких либо… … Справочник технического переводчика

    Ограничитель перенапряжений (ОПН) Разрядник электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. Содержание 1 Применение … Википедия

    ОГРАНИЧИТЕЛЬ, я, муж. Устройство, ограничивающее действие чего н. (спец.). О. тока. О. скорости. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Слово из 13 букв, первая буква — «С», вторая буква — «О», третья буква — «П», четвертая буква — «Р», пятая буква — «О», шестая буква — «Т», седьмая буква — «И», восьмая буква — «В», девятая буква — «Л», десятая буква — «Е», 10 буква — «Н», 11 буква — «И», 12 буква — «Е», слово на букву «С», последняя «Е». Если Вы не знаете слово из кроссворда или сканворда, то наш сайт поможет Вам найти самые сложные и незнакомые слова.

Отгадайте загадку:

Маленька, светленька, Больно кусаюсь. Показать ответ>>

Маленькая головка На пальце сидит, Сотнями глаз Во все стороны глядит. Показать ответ>>

Маленькая печка с красными угольками. Показать ответ>>

Другие значения этого слова:

Знаете ли Вы?

Личное телесное пространство делится на несколько зон:- Интимная зона (в пределах вытянутой руки — около 50 см) — контакты с очень близкими людьми. Когда в нее попадает посторонний человек, может возникнуть ощущение тревоги, дискомфорта.- Персональная зона (в пределах 50 см — 1,5 метра, в форме овала — спереди и сзади вытянутая) — дистанция при личной доверительной беседе.- Социальная зона (в пределах от 1,5 до 4 метров) — контакты с посторонними и чужими людьми.- Публичная зона (до 7 метров) — происходящее в этих пределах человек может соотносить лично с собой (например, лекция в аудитории).Эти цифры приблизительные, т.к. могут зависеть от конкретного человека, специфики окружающей его культурной среды.

Каталог радиолюбительских схем. Защита блока питания от КЗ .

Каталог радиолюбительских схем. Защита блока питания от КЗ .

Защита блока питания от КЗ.

Для питания собираемых конструкций радиолюбители нередко используют простейшие блоки, состоящие из понижающего трансформатора и выпрямителя с конденсатором фильтра. И, конечно, в таких блоках нет никакой защиты от короткого замыкания (КЗ) в нагрузке, хотя оно подчас приводит к выходу из строя выпрямителя и даже трансформатора. Применять в таких блоках питания в качестве элемента защиты плавкий предохранитель не всегда удобно, да и, кроме того, быстродействие у него невысокое. Один из вариантов решения проблемы защиты от КЗ — включение последовательно с нагрузкой полевого транзистора средней мощности с встроенным каналом. Дело в том, что на вольт-амперной характеристике такого транзистора есть участок, на котором ток стока не зависит от напряжения между стоком и истоком. Поэтому на этом участке транзистор работает как стабилизатор (ограничитель) тока.


Рис.1

Схема подключения транзистора к блоку питания приведена на рис.1, а вольт-амперные характеристики транзистора для различных сопротивлений резистора R1 — на рис.2. Работает защита так. Если сопротивление резистора равно нулю (т. е. исток соединен с затвором), а нагрузка потребляет ток около 0,25 А, то падение напряжения на полевом транзисторе не превышает 1,5 В, и практически на нагрузке будет все выпрямленное напряжение. При появлении же в цепи нагрузки КЗ ток через выпрямитель резко возрастает и при отсутствии транзистора может достичь нескольких ампер. Транзистор ограничивает ток короткого замыкания на уровне 0,45…0,5 А независимо от падения напряжения на нем. В этом случае выходное напряжение станет равным нулю, а все напряжение упадет на полевом транзисторе. Таким образом, в случае КЗ мощность, потребляемая от источника питания, увеличится в данном примере не более чем вдвое, что в большинстве случаев вполне допустимо и не отразится на «здоровье» деталей блока питания.


Рис. 2

Уменьшить ток короткого замыкания можно увеличением сопротивления резистора R1. Нужно выбирать такой резистор, чтобы ток короткого замыкания был примерно вдвое больше максимального тока нагрузки. Подобный способ защиты особенно удобен для блоков питания со сглаживающим RC-фильтром — тогда полевой транзистор включают вместо резистора фильтра (такой пример показан на рис. 3). Поскольку во время КЗ на полевом транзисторе падает почти все выпрямленное напряжение, его можно использовать для световой или звуковой сигнализации. Вот, к примеру, схема включения световой сигнализации — рис.7. Когда с нагрузкой все в порядке, горит светодиод HL2 зеленого цвета. При этом падения напряжения на транзисторе недостаточно для зажигания светодиода HL1. Но стоит появиться КЗ в нагрузке, как светодиод HL2 гаснет, но зато вспыхивает HL1 красного свечения.


Рис. 3

Резистор R2 выбирают в зависимости от нужного ограничения тока КЗ по высказанным выше рекомендациям. Схема подключения звукового сигнализатора приведена на рис. 4. Его можно подключать либо между стоком и истоком транзистора, либо между стоком и затвором, как светодиод HL1. При появлении на сигнализаторе достаточного напряжения вступает в действие генератор ЗЧ, выполненный на однопереходном транзисторе VT2, и в головном телефоне BF1 раздается звук. Однопереходный транзистор может быть КТ117А- КТ117Г, телефон — низкоомный (можно заменить динамической головкой небольшой мощности).


Рис. 4

Остается добавить, что для слаботочных нагрузок в блок питания можно ввести ограничитель тока КЗ на полевом транзисторе КП302В. При выборе транзистора для других блоков следует учитывать его допустимую мощность и напряжение сток — исток. Конечно, подобную автоматику можно ввести и в стабилизированный блок питания, не имеющий защиты от КЗ в нагрузке.

И. НЕЧАЕВ, г. Курск, Радио №7, 1989 г.

Источник материала



Ограничитель тока с низким падением напряжения

Начните с ваших требований и сделайте математику.

Давайте подумаем о токовом резисторе, за которым следует полевой транзистор с каналом. Ваш максимальный бюджет напряжения составляет 1,2 В при 1,5 А. Скажем, FET может снизиться до 50 мОм при полном включении. При 1,5 А это означает, что он упадет на 75 мВ. Это оставляет 1,13 В для резистора. (1,13 В) / (1,5 А) = 750 мОм. Теперь вы используете напряжение на этом токовом резисторе для управления затвором FET. Что-то вроде этого:

IC2 снижает напряжение питания до 1,2 В. Это масштабируется R3 и R4 до максимального напряжения, которое вы когда-либо хотите на токовом резисторе R1. С2 отфильтровывает шум на этом масштабируемого опорного напряжения. IC1A управляет FET ворот, чтобы попытаться сохранить опорное напряжение на R1. Когда нагрузка не потребляет полный ток, выход операционного усилителя будет настолько низким, насколько это возможно, полностью включив FET. Когда нагрузка потребляет больше тока, на R1 растет напряжение. Когда это превышает опорное напряжение на выходе операционного усилителя будет высокий уровень. Это отключает полевой транзистор, уменьшая ток на нагрузку.

Когда нагрузка пытается получить больше тока, чем заданное значение, операционный усилитель будет регулировать напряжение на затворе полевого транзистора, чтобы ток ограничивался прямо в заданном значении.

C1 может потребоваться для стабильности, в зависимости от операционного усилителя и передаточной функции FET. Положите там колодки, затем поэкспериментируйте с реальными деталями. Найдите емкость там, где она стабильна, и удвойте ее. Если вам не важна скорость ответа, вы можете быть более консервативным и сделать С1 больше. Это может быть от нескольких пФ до 100 пФ или около того.

Операционный усилитель должен быть выбран тщательно. Он должен работать от 9 В, а его входной диапазон должен быть близок к положительному напряжению.

Полевой транзистор должен быть в состоянии полностью включиться только с приводом затвора 9 В, минус запас по выходу операционного усилителя на нижней стороне. При таком низком напряжении это не составит труда найти. Тем не менее, вы должны посмотреть на это и не можете просто вставить произвольный полевой транзистор с каналом P, который указан только для привода на 10 или 12 В.

Рассеиваемая мощность является еще одним критерием выбора FET. Худший случай, когда нагрузка короткая. Ток будет регулироваться до 1,5 А. R1 упадет на 1,13 В, поэтому напряжение на полевом транзисторе будет 7,9 В. Тогда ток будет 12 Вт. Для этого обязательно потребуется радиатор.

R1 рассеивает до 1,7 Вт. Это означает, что это должен быть резистор «2 Вт» как минимум. Резистор на 5 Вт даст вам больший запас, и его можно будет нормально установить на плату.

Цепь ограничения тока MOSFET

Цепь ограничения тока MOSFET

Ограничитель тока MOSFET


Загрузите файл MultiSim 14.0.

Описание

Эта схема обеспечивает выходное напряжение постоянного тока с ограничением по току. Как показано, схема ограничивает выходной ток максимум до 1,4 А и включает визуальную индикатор состояния ограничения тока.При нормальной работе (т.е. ток меньше предельного значения) МОП-транзистор должен быть полностью включен. Как нагрузка увеличивается (сопротивление нагрузки уменьшается) до точки, в которой ток предел достигнут, схема должна уменьшить выходное напряжение, чтобы обеспечить выходной ток проектный предел не превышен.

Детали конструкции — Как это работает

Смещение МОП-транзистора
На схеме R2 и R3 образуют делитель напряжения, обеспечивающий смещение к Q2.Напряжение питания для этой схемы 40В. Из даташит на IRF5210, минимальный гейт к напряжению источника $V_{GS} = -20V$. Так как напряжение на затвор подается с делителя сеть, у нас есть: \[\frac{40R_3}{(R_2+R_3)} — 40 > -20 \] Упрощение: \[\frac{40R_3}{(R_2+R_3)} > 20 \text{ или } 40R_3 > 20(R_2+R_3)\] Следовательно, $$20R_3 > 20R_2 \text{ или } R_2 \frac{1}{3}R_3$$ Это дает следующий диапазон для R2: $$\фракция{1}{R_3}
Ограничение тока
Токоограничивающие возможности схемы обеспечиваются смыслом резистор $R_1$ в связке с 2N3906 PNP-транзистор, Q1.Падение напряжения будет развиваться на чувствительном резисторе $R_1$, т.к. ток, $I_L$, проходит от положительного напряжения питания через Q2 к нагрузке. Это падение напряжения определяется законом Ома как $I_LR_1$ и появляется на перекрестке $V_{EB}$ Q1. Транзистор Q1 будет оставаться закрытым до тех пор, пока напряжение между его эмиттером и базой не превысит пороговое значение. прямое падение диода между эмиттером и базой (примерно 0,7 В). Следовательно, из Закон Ома, значение тока через $R_1$, при котором эмиттер Q1 будет базироваться напряжение превышает .Падение на диоде 7В определяется как: $.7V = .5I_L$ или $I_L=1.4A$. Как это ограничивает ток, $I_L$? При увеличении $V_{EB}$ выше .7V, ток начинает течь с коллектора Q1 и через $R_3$ на землю. Следовательно, суммарный ток, проходящий через $R_3$, увеличивается на сумму, предоставленную сборщиком Q1. Чистым эффектом увеличения тока через $R_3$ является (опять же, по закону Ома) увеличение затвора напряжения Q2, и, следовательно, увеличение $V_{GS}$ Напряжение.$V_{GS}$ будет продолжать расти, пока не приблизится к $V_T$. в этот момент Q2 начнет отключаться, уменьшая ток нагрузки $I_L$ и, следовательно, ток коллектора. ток Q1; тем самым снижая напряжение $V_{GS}$. В конечном итоге будет достигнут баланс, при котором Q2 подает достаточный ток для укажите значение $V_{GS}$, которое ограничивает $I_L$ примерно до 1,4 А.
Индикатор ограничения тока
Транзисторы Q3 и Q4 в сочетании с Светодиод D2 и ограничительный резистор R5 образуют вспомогательный индикатор ограничения тока. схема.Поведение подсхемы индикатора ограничения тока аналогично схема ограничения тока, описанная выше, в том, что коллектор Q3 обеспечивает тока к основанию Q4 в ответ на увеличение $V_{EB}$ напряжение Q3 по мере увеличения тока через измерительный резистор R1. Обратите внимание, что для транзистора Q4 был выбран транзистор 2N4923, а не 2N3904 из-за напряжения между коллектором и эмиттером.
Выходной ток в зависимости от нагрузки
На приведенном ниже графике показан ток через резистивную нагрузку (зеленая кривая), напряжение исток-сток (голубая кривая) и напряжение затвор-исток. (темно-синяя кривая) при изменении сопротивления нагрузки.

Судя по графику, напряжение затвор-исток ниже напряжения включения при высокоомной нагрузке. (т. е. MOSFET полностью включен) По мере уменьшения сопротивления нагрузки (движение влево на графике) ток через нагрузку начинает увеличиваться, и напряжение затвора начинает увеличиваться до тех пор, пока напряжение затвор-исток не уменьшится до точки, где ток нагрузки ограничивается примерно 1,4 А, поскольку резистивная нагрузка продолжает уменьшаться. Дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки приводит к увеличению напряжения между истоком и стоком, сохраняя 1.Ток 4А через нагрузку.

FET Ограничитель тока 30 А и обнаружение перегрузки

Я пробовал это с классическим 2-выводным [патент под сомнением], и это всего лишь «убегающий резистор»; есть 3-транзисторная версия, которая работает. Я смоделировал и построил все вышеперечисленное в Spice, но лучший вариант — мощный полевой МОП-транзистор с большим радиатором. Если вы используете «аналоговый режим», вы будете рассеивать много энергии. Чего я еще не пробовал, так это подхода SMPS; «интеллектуальное управление» не нужно, так как правильный регулятор по своей природе сработает или сгорит.

OK, чтобы превратить это в ответ: JFET, NO, MOSFET, YES. Он будет большим, я сделал это. Биполярные биполярные транзисторы — это токовые устройства, и они не выключаются так же хорошо, как полевые транзисторы с напряжением. JFET не производятся в рабочих диапазонах мощности. Но МОП-транзисторы доступны в «кирпичных» корпусах. Моя цель была 100А, и я использовал MOS, чтобы добраться до нее. Блоки полевого МОП-транзистора и радиатор могут рассеивать отбрасываемую мощность. Я говорю об устройствах 1200 В / 100 А, используемых в мегаваттных ИБП, над которыми я работал.

Чтобы избежать рассеивания высокой мощности, потребуется метод SMPS [импульсный источник питания].Это использует режим истинного выключения, а не рассеивание. Тем не менее, отвод тепла от проводимости в режиме ВКЛ все равно должен куда-то уходить, так что большая вероятность, что он никуда не исчезнет.

Под «правильным регулятором» я подразумеваю схему, которая регулирует без внешнего «принимающего решения» [ЦП]. Многие из них сгорают с тепловым разгоном, когда выходят за пределы ограничения SOA [безопасная рабочая зона], например, схема Doubt с 2 клеммами BJT [биполярный переходной транзистор]. Схема Doubt [Pat US3769572] выглядит многообещающе, но ее лучше оставить для приложений с током 20 мА или около того.Я пробовал их @> 1000X.

Другая проблема заключается в том, что в этих ограничителях в качестве чувствительного элемента используется последовательный резистор. Чтобы получить большие токи, это значение R переходит в область миллиом. Вы можете или должны будете сделать свои собственные шунты, используя провод большого сечения с ответвлениями, то есть сам провод стока или эмиттера. Для подстройки сильноточного шунта вам понадобится миллиомметр или микроомметр.

TNX:)

Конденсатор

— схема ограничения тока повреждает МОП-транзисторы

У меня есть схема, где заряженный конденсатор должен разряжаться через сопротивление нагрузки.Триггерный переключатель здесь представляет собой реле на 10 А, поэтому, чтобы не повредить его при слишком низком сопротивлении нагрузки, я решил добавить схему ограничения тока между конденсатором и нагрузкой. Вот схема (все между правой кнопкой и ЗАГРУЗКОЙ):

Как видите, конденсатор заряжен напряжением 160 В, взятым из предыдущей повышающей схемы (здесь не показана). Значение RSENSE \$0,1\Omega\$ должно ограничить выходной ток до 7A (\$0,7V/0,1\Omega = 7A\$). При входном напряжении 160 В схема ограничения тока срабатывает, если сопротивление нагрузки ниже: \$160 В/7 А \simeq 22.8 \Омега\$

Я запустил симуляцию, и все было в порядке. Затем я собрал его по-настоящему и провел несколько тестов:

Используя нагрузку \$100\Omega\$ (максимальный выходной ток: \$160V/100\Omega = 0.16A\$, меньше предела) я получил следующую кривую разряда:

Здесь все в порядке. В следующем тесте я использовал резистор \$10\Omega\$. При срабатывании ограничителя выходное напряжение должно быть ограничено до \$10\Omega \times 7A = 70V\$. Я получил эту кривую:

Ограничение было немного выше 50 В, что означает, что ток ограничен 5 А, но это то, что я могу позже настроить с помощью RSENSE.Я повторил этот тест несколько раз с тем же результатом и без каких-либо проблем.

В следующем тесте я использовал нагрузку \$1.2\Omega\$, и получилось следующее:

Как видите, на какое-то время все пошло нормально, выходное напряжение было ограничено до 7 В (\$1,2\Омега\х 5А\$), затем MOSFET закоротил, и оставшаяся часть заряда конденсатора текла без каких-либо ограничений. Дальнейшее тестирование MOSFET подтвердило повреждение.

Итак, из-за чего это произошло? Я стал искать возможных виновников и выдвинул гипотезу:

1 — Перегрузка по току внутри МОП-транзистора.

На самом деле это не имеет смысла, потому что ток будет ограничен 7 А (на самом деле 5 А), несмотря ни на что, а МОП-транзисторы рассчитаны на 9 А постоянного тока (32 А в импульсном режиме). Во всяком случае, я пытался использовать два МОП-транзистора параллельно, и я получил то, что один из двух МОП-транзисторов всегда оказывался поврежденным (вероятно, «самым слабым»).

2 — Перенапряжение от вентиля к источнику.

Согласно моделированию, оно никогда не превышает 10 В, но я все равно решил добавить стабилитрон на 15 В для защиты.Тот же результат, что и раньше.

3 — Перенапряжение сток-исток.

Эти МОП-транзисторы рассчитаны на 200 В, так что это не должно быть проблемой, но, поскольку этот параметр увеличивается, когда мы снижаем сопротивление нагрузки, я решил попробовать следующую конфигурацию, используя два МОП-транзистора последовательно, чтобы каждый из них получил половину напряжение:

Результат: теперь у меня повреждено сразу два МОП-транзистора!

Вот вопросы, которые я хотел бы задать вам, ребята.Что здесь происходит? Почему он выходит из строя только при таком низком сопротивлении? Что могло бы решить эту проблему?

Заранее спасибо.

pmos — P-Channel MOSFET с ограничением пускового тока

Я искал решение этой проблемы в EESE и Google уже несколько недель, и хотя я нашел несколько предложений, которые казались многообещающими, реальная реализация не оправдала ожиданий.

У меня есть регулятор напряжения на плате с входной емкостью 10 мкФ для защиты от понижения напряжения.У меня последовательно с блоком питания установлен предохранитель на 125 мА по разным причинам, и просто для ясности: я не нашел ни одной версии с инерционным срабатыванием, которая соответствовала бы моим требованиям. Источник питания может быть от 5 до 15 вольт постоянного тока, скорее всего, это свинцово-кислотная батарея. Когда батарея впервые подключена, я вижу пусковой ток с пиковым значением примерно 8 ампер на 8 мкс, который очень быстро перегорает предохранитель на 125 мА. Итак, мне нужно ограничить пусковой ток. Ничего страшного, верно?

Я пробовал разные варианты, но этот показался мне наиболее перспективным:

R1 и R2 образуют делитель напряжения, который ограничивает Vgs, чтобы предотвратить повреждение MOSFET, и вместе с конденсатором образуют RC-задержку, которая позволяет FET Vgs увеличиваться медленнее, удерживая FET в его омической области в течение более длительного времени. время.Имеет смысл. Чем выше емкость = медленнее включение = меньше пусковой ток.

Что ж, все в порядке, за исключением того, что после увеличения емкости конденсатора с 1 мкФ до 4,7 мкФ и до 10 мкФ я понял, что достиг нижнего предела при пусковом токе около 1,5 ампер на 2 мкс. После достижения этой точки, независимо от того, какую емкость я добавлял для C1 (я пробовал до 47 мкФ), пусковой ток не опускался ниже 1,5 ампер. Очевидно, что этот ток был все еще слишком велик и мгновенно перегорел бы мой предохранитель.Я не могу увеличить ток предохранителя, поэтому мне нужно найти способ заставить это работать.

Моя текущая гипотеза такова:

Cgs и Cgd — это внутренние емкости затвор-исток и затвор-сток полевого МОП-транзистора, и хотя они относительно очень малы (50–700 пФ), моя теория состоит в том, что при первом включении Vin они действуют как сквозные. Поскольку эти емкости нельзя уменьшить, они (особенно Cgd) являются ограничивающими факторами, не позволяющими мне снизить пусковой ток ниже 1.5Апк.

Какие еще существуют варианты ограничения пускового тока? Я нашел различные однокристальные решения для приложений с горячей заменой, но они имеют топологию, аналогичную приведенной выше схеме, и я полагаю, что они будут иметь аналогичные недостатки.

Vin может быть всего 5 вольт, поэтому, если я приму во внимание защиту от обратной полярности, обеспечиваемую диодом Шоттки, падение напряжения на предохранителе, падение на сопротивлении MOSFET во включенном состоянии и падение из-за кабеля (может быть довольно долго), подключив эту плату к источнику питания, мое падение напряжения становится довольно значительным (регулятор напряжения, на который он подается, требует примерно 4.1В для правильной регулировки). Последовательный токоограничивающий резистор, к сожалению, не вариант.

Другое ограничение, которое у меня есть, это пространство. У меня есть примерно 4,5 х 4,5 квадратных миллиметра для работы. Вышеупомянутая схема едва помещалась, поэтому добавление еще большего количества компонентов на самом деле не вариант. В противном случае решить эту проблему было бы немного проще.

Самозащищенный полевой транзистор, ограничение температуры и тока, ограничитель напряжения, ESD, SOT-223

%PDF-1.4 % 1 0 объект > эндообъект 6 0 объект /ModDate (D:20201105092440+01’00’) /Производитель (Acrobat Distiller 8.1.0 \(Windows\)) /Title (NIF62514 — самозащищенный полевой транзистор, ограничение по температуре и току, ограничение напряжения, защита от электростатического разряда, SOT-223) >> эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект > поток приложение/pdf

  • ON Semiconductor
  • NIF62514 — Самозащищенный полевой транзистор, ограничение температуры и тока, ограничитель напряжения, электростатический разряд, SOT-223
  • Устройства
  • HDPlus представляют собой усовершенствованную серию мощных МОП-транзисторов, которые
  • использует новейший технологический процесс ON Semiconductor MOSFET для
  • обеспечивают минимально возможное сопротивление в открытом состоянии на единицу площади кремния, в то время как
  • с интеллектуальными функциями.Встроенные ограничения по температуре и току
  • работают вместе, чтобы обеспечить защиту от короткого замыкания. Устройства имеют
  • встроенный хомут Drain-to-Gate, который позволяет им выдерживать
  • высокой энергии в лавинном режиме. Зажим также содержит
  • дополнительный запас прочности от непредвиденных скачков напряжения.
  • Защита от электростатического разряда (ЭСР) обеспечивается встроенным
  • Зажим «ворот-источник».
  • 2009-04-29T13:23:53-07:00BroadVision, Inc.2020-11-05T09:24:40+01:002020-11-05T09:24:40+01:00Acrobat Distiller 8.1.0 (Windows)Устройства HDPlus представляют собой усовершенствованную серию мощных МОП-транзисторов, использовать новейший технологический процесс ON Semiconductor MOSFET для достичь минимально возможного сопротивления во включенном состоянии на площадь кремния, в то время как включая интеллектуальные функции. Встроенные ограничения по температуре и току работать вместе, чтобы обеспечить защиту от короткого замыкания. Устройства имеют встроенный зажим Drain-to-Gate, который позволяет им выдерживать высокая энергия в лавинном режиме.Зажим также обеспечивает дополнительный запас прочности от непредвиденных скачков напряжения. Защита от электростатического разряда (ESD) обеспечивается встроенной Зажим между воротами и источником.uuid:03ec033b-2d2a-46b9-986a-369b067ed332uuid:092c7508-52d5-4fd1-93aa-d397411c3b9c конечный поток эндообъект 5 0 объект > эндообъект 7 0 объект > эндообъект 8 0 объект > эндообъект 9 0 объект > эндообъект 10 0 объект > эндообъект 11 0 объект > эндообъект 12 0 объект > эндообъект 13 0 объект > эндообъект 14 0 объект > эндообъект 15 0 объект > эндообъект 16 0 объект > эндообъект 17 0 объект > эндообъект 18 0 объект > поток HW[s۸~#

    Лучший способ создания ограничителей тока и автоматических выключателей

    Загрузите эту статью в формате PDF.

    В настоящее время часто можно увидеть печатные платы, которые несут сотни ампер, особенно в приложениях с интенсивной обработкой данных, электромобилях и распределении переменного тока. Несмотря на расчетную допустимую нагрузку по току, в таких цепях по-прежнему требуются ограничители тока и автоматические выключатели для защиты от аварийных ситуаций. Соответствующие ограничители тока и автоматические выключатели должны обеспечивать как можно меньшее падение напряжения в нормальных условиях эксплуатации, быть надежными в течение длительного времени и при этом срабатывать немедленно и эффективно в ответ на неопределенные условия неисправности.

    Ограничение тока

    Традиционные ограничители тока включают резисторы, слаботочные термисторы с положительным температурным коэффициентом и активные цепи, которые обеспечивают минимальные потери и максимальный контроль при более высоких токах. Активные схемы часто строятся на биполярных транзисторах (BJT) или полевых МОП-транзисторах. При меньших токах полевые МОП-транзисторы демонстрируют низкое сопротивление сток-исток (R DS(on) ) и, таким образом, обеспечивают почти нулевые потери — по цене. При более высоких токах постоянное напряжение насыщения между коллектором и эмиттером биполярного транзистора (V CE(SAT) ) может означать меньшие потери, чем возникающие из-за резистивного падения MOSFET.

    MOSFET также хорошо работают параллельно. Каждый из двух параллельных биполярных транзисторов, разделяющих фиксированный ток «i», будет иметь половину потерь мощности одного устройства (V CE(SAT) × i/2). С другой стороны, два параллельных полевых МОП-транзистора с общим током будут рассеивать по одной четверти мощности одного устройства ((i/2)2 × R DS(on) ). Повышение температуры в каждом МОП-транзисторе также будет намного меньше, чем в одном устройстве, а положительный температурный коэффициент R DS(on) еще больше уменьшит рассеяние.

    MOSFET имеют недостатки. Тот факт, что ток ограничивается падением напряжения и, в свою очередь, вызывает постоянное рассеивание мощности, означает, что важно понимать прямую безопасную рабочую зону (FSOA) устройства и то, как она зависит от температуры и условий смещения.

    Также возможно, что эффект, известный как «текущая скученность», приведет к появлению горячих точек, которые приведут к сбоям, даже если устройство явно находится в пределах своего FSOA. Сгущение тока происходит потому, что пороговое напряжение затвора (V GTH ) уменьшается с температурой и позволяет большему току протекать при более высоких температурах.Тепловой разгон может последовать, если этот эффект превышает ограничение по току, вызванное положительным температурным коэффициентом сопротивления канала устройства. Кроме того, возможны локальные колебания температуры из-за присоединения матрицы или проводного соединения.

    На рис. 1 показано, что при определенных условиях одна область матрицы может быть почти на 100°C горячее, чем остальная ее часть.

    1. Горячая точка на силовом МОП-транзисторе размером 5 × 5 мм.

    Преимущества нормально включенных SiC JFET

    Широкозонные полупроводники обладают некоторыми привлекательными характеристиками для ограничителей тока.JFET нормально включен с V GS = 0 В и имеет очень плоскую кривую тока насыщения канала при измерении напряжения сток-исток (рис. 2) .

    2. Сравнение характеристик тока насыщения SiC JFET и Si-MOSFET.

    Начальный наклон обеих кривых в рис. МОП-транзистор продолжает расти, достигая пределов рассеивания, установленных его корпусом, намного раньше.Кроме того, подвижность электронов в SiC-устройстве падает с температурой, что также помогает уменьшить ток насыщения.

    SiC JFET

    также лучше, чем Si- или SiC-MOSFET, при работе в их «линейных» областях. При напряжениях затвор-исток около порога устройства температурный коэффициент крутизны SiC отрицателен по сравнению с положительными значениями для других технологий. Это обеспечивает некоторое самоограничение с меньшим током стока, доступным при высоких температурах для данного напряжения затвор-исток.Кроме того, этот механизм предотвращает ранее упомянутые эффекты разгона в кремниевых МОП-транзисторах. При ограничении насыщения SiC JFET также могут быть подключены параллельно, зная, что температурный коэффициент канала приведет к разделению тока.

    Простой двунаправленный ограничитель (рис. 3) можно построить, просто выбрав SiC JFET, обеспечивающий желаемый предельный ток. Если разработчики хотят большего контроля над ограничением тока, они могут добавить балластный резистор, который действует как ограничитель тока за счет некоторого постоянного рассеяния при нормальной работе.Альтернативный подход заключается в использовании активной схемы, которая измеряет ток и замыкает контур управления на затвор SiC JFET. SiC JFET также надежны, выдерживая пиковые температуры перехода выше 600°C без сбоев.

    3. Показан простой двунаправленный ограничитель тока.

    Рисунок 4 сравнивает SiC JFET с другими технологиями, используя сопротивление канала на единицу площади кристалла в качестве показателя качества. Это показывает, что использование SiC JFET означает меньшие размеры устройств и большее количество кристаллов на пластину для эквивалентной производительности.

    4. Типы устройств сравниваются на основе сопротивления канала на единицу площади кристалла.

    SiC JFET в вашей системе

    Ограничители тока часто используются для защиты от ударов молнии или экстремальных переходных процессов, наблюдаемых в железнодорожных приложениях. В этих приложениях ограничитель тока может рассеивать киловатты в течение коротких периодов времени. Как обсуждалось ранее, устройства SiC обладают хорошей надежностью и могут работать при высоких температурах. Некоторые ограничители следуют за SiC JFET с диодами для подавления переходных процессов, которые могут обеспечить высокие номинальные значения лавинного напряжения, надежность и работу при высоких температурах, если они построены с использованием технологии SiC.

    Прерыватели, а не ограничители

    В мощных системах ток должен быть остановлен, а не ограничен, чтобы эффективно защитить схему. Механические автоматические выключатели обеспечивают низкие потери и идеальную изоляцию, но они могут работать медленно, а их контакты могут со временем изнашиваться и изнашиваться.

    IGBT, запирающие тиристоры (GTO) и, в последнее время, полевые МОП-транзисторы — все они были исследованы в качестве основы для полупроводниковых автоматических выключателей, но схемы, в которых они используются, часто нуждаются в дополнительных силовых шинах или внутренних силовых преобразователях для смещения активные устройства.SiC JFET этого не делают — их можно настроить так, чтобы они действовали как настоящие двухвыводные устройства, выполняя все необходимые измерения тока и смещения внутри.

    На рис. 5 показано, как это может работать. UnitedSiC разработала прототип этой схемы на 100 А и 600 В, которая отключается в течение 20 мкс и имеет вносимые потери всего 0,91 % в конструкции шестифазного инвертора мощностью 150 кВт.

    5. Это концепция автоматического выключателя с двумя выводами.

    Сводка

    В то время как устройства с широкой запрещенной зоной часто признаются за их эффективность в высокоскоростном переключении, SiC JFET также полезны для создания простых, эффективных ограничителей тока и автоматических выключателей.

    Доктор Ануп Бхалла является вице-президентом по инженерным вопросам в UnitedSiC.

    Ограничитель тока с малым падением напряжения на стороне высокого напряжения настраивается на ноль

    Варианты двухтранзисторной схемы ограничения тока (см. ниже) часто используются там, где требуется ограничение тока на стороне высокого напряжения. Он может иметь либо BJT, либо MOSFET в качестве проходного транзистора, но все они используют BJT-транзистор, который включается для ограничения тока, когда напряжение на токоизмерительном резисторе достигает напряжения база-эмиттер ≈0,7 В.Это работает довольно хорошо как простая схема ограничения тока, но имеет некоторые существенные ограничения.

    Вызывает падение до 0,7 В в защищаемой цепи и имеет отрицательный температурный коэффициент -0,3%/°C предельного значения тока. Его также нельзя легко отрегулировать более чем в небольшом диапазоне тока без изменения значения шунтирующего резистора или установить на нулевой ток, как это часто требуется для регулируемых/настольных источников питания (например, с использованием регулятора LM317).

    Стабильные схемы с малым падением и ограничением тока, которые можно отрегулировать в широком диапазоне вплоть до нуля, могут быть несколько сложными, часто требующими использования операционного усилителя «рейка-рейка» или какой-либо специализированной ИС.

    Схема, обсуждаемая ниже, соответствует этим функциональным целям, но позволяет избежать сложности за счет подключения эмиттеров простого токового зеркала с двумя PNP через токоизмерительный резистор, где они функционируют как дифференциальный компаратор усилителей. Это обеспечивает обнаружение небольшого напряжения на токоизмерительном резисторе верхней стороны и сравнение его с опорным напряжением для обеспечения стабильного ограничения тока.
    Требуется только двойной транзистор, один полевой МОП-транзистор, один источник опорного напряжения TL431 и несколько пассивных компонентов.
    (Упрощенная альтернативная схема без ссылки на TL431, но с пониженной производительностью показана в конце этого документа.)
    Падение напряжения, когда оно не ограничивается, составляет <100 мВ, плюс падение IR из-за сопротивления MOSFET во включенном состоянии.

    Моделирование —
    Моделирование схемы с помощью LTspice показано ниже для изменения нагрузки от 0,1 Ом до 40,1 Ом с потенциометром ограничения тока, изменяющимся от 0% до 100% за 5 шагов.
    Цепь токового зеркала, Q1 и Q2, действует как измерительный усилитель дифференциального напряжения на Rlim.Когда напряжение на Rlim из-за выходного тока достигает напряжения настройки потенциометра U3, транзистор Q1 в зеркале начинает включаться. Это повышает напряжение на R1, что снижает Vgs MOSFET M1, отключая его и ограничивая выходной ток.

    Напряжение для потенциометра ограничения тока U3 обеспечивается опорным напряжением TL431 (U2). Он генерирует постоянное напряжение 2,5 В между V+ и соединением R3 и R4, чтобы обеспечить стабильную настройку напряжения постоянного тока.
    Это, а также дифференциальная конфигурация токового зеркала, компенсирующая почти все изменения напряжения база-эмиттер, означает, что предел тока достаточно стабилен при изменении температуры.

    Шунтирующий резистор RLim, 50 мОм в моделировании, дает ограничение тока в I(RLoad) от нуля до максимум 2,0 А путем регулировки потенциометра U3.

    P-MOSFET должен быть рассчитан на используемое напряжение питания и иметь низкое сопротивление во включенном состоянии при максимальном требуемом рабочем токе.
    Если напряжение питания ниже 10 В, следует использовать P-MOSFET с логическим уровнем (с максимальным пороговым значением Vgs 2 В или менее).
    Конечно, рассеяние в MOSFET может быть значительным при предельных значениях (Vin-Vout) x Iload), поэтому его необходимо установить на радиатор, если он работает в предельных условиях более нескольких секунд.

    Значение резистора измерения тока, Rlim, можно изменить, если требуется более высокий предел тока.
    U3 и R4 настроены на максимальное напряжение измерения тока ≈100 мВ, поэтому требуемое значение Rlim = 100 мВ / Ilim(max).
    Позволяет использовать стандартные шунты на 100 мВ.

    Для лучшей работы транзисторы токового зеркала Q1 и Q2 должны быть согласованы.
    Упомянутая пара DMMT3906W, которая по сути представляет собой два согласованных 2N3906 в одном корпусе, недорога и продается по цене 0 долларов США.37 здесь , например.

    Обычно эта схема ограничения тока подключается между входом питания и регулятором, чтобы она не влияла на регулировку выхода.

    Упрощенная схема —
    Ниже представлена ​​симуляция LTspice упрощенной версии схемы ограничителя токового зеркала.
    Он смещает два транзистора с разным током, что создает разность напряжений запрещенной зоны между напряжениями Vbe. Это напряжение составляет около 60 мВ для разницы в токе 10:1.
    Основным недостатком этой схемы по сравнению с предыдущей является то, что она имеет температурную чувствительность около -0,3%/°C для текущей настройки. Если это не проблема, то ее можно использовать вместо предыдущей схемы, тем самым устраняя опорное напряжение TL431.

    Моделирование ниже показывает ограничение тока для настроек потенциометра 0%, 50%, 90% и 100%, что дает токи 0А, 0,50А, 1,34А и 2,00А.
    Это показывает еще один недостаток этой схемы по сравнению с предыдущей, заключающийся в том, что ограничение тока в основном является логарифмической функцией настройки линейного потенциометра.
    Это можно сделать более линейным, используя логарифмический (аудио) потенциометр, а не линейный потенциометр, как указано на схеме.
    (Обратите внимание, что это соединение даст максимальное напряжение в нулевом положении потенциометра CW. Потенциометр с антилогарифмическим регулированием будет инвертировать это, давая нулевой ток в нулевом положении).

    Ограничение максимального тока определяется значением RLim и может быть изменено по мере необходимости.

    0 comments on “Ограничитель тока на полевом транзисторе: портал и журнал для разработчиков электроники

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.