Một vấn đề với giới hạn hiện tại khi sử dụng trình điều khiển tuyến tính, chẳng hạn như điều này, là trình điều khiển sẽ tiêu tán năng lượng tỷ lệ thuận với điện áp rơi trên nó. Nếu tải giảm hầu hết điện áp thì trình điều khiển có thể được chế tạo để tồn tại. Nhưng nếu tải chỉ giảm vài volt ở 20 Amps thì người lái sẽ tiêu tan một lượng năng lượng lớn.
Ở 20 Amps và 12 volt, mạch sẽ tiêu tán Power = V x I = 12 x 20 = 240 Watts. Đó là một số lượng đáng kể.
Nếu bạn tải giảm 10 V ở 20 A, trình điều khiển phải giảm 2 Vôn còn lại. Vậy độ phân tán tải là 10V x 20 A = 200 Watts và độ phân tán của trình điều khiển là 2V x 20A = 40 Watts. 40 Watts vào Darlington cần tản nhiệt khá lớn để không quá nóng. Nếu bạn tắt nó nhanh chóng và nếu chỉ có một hoặc hai trong số này ở chế độ này thì bạn có thể "thoát khỏi nó". Nhưng nếu một số tải vẫn duy trì ở mức giới hạn trong một thời gian "sẽ có vấn đề".
Một giải pháp là có một bộ điều khiển tắt hoàn toàn khi tôi vượt quá 10 Amps, đợi một lúc và thử lại. Vấn đề với điều này là lên đến 20A tất cả đều ổn nhưng nếu tải cố gắng mất hơn 20 A thì nó bị giới hạn ở các vụ nổ 20A = ít hơn nhiều so với trung bình 20A.
Một giải pháp là "PWM" công tắc khi nó ở giới hạn hiện tại - công tắc chỉ bật hoặc tắt - và điều chỉnh tỷ lệ o / off sao cho trung bình = 20A. Mạch để làm điều này có thể rẻ hơn và đơn giản hơn âm thanh. Một opamp hoặc cho mỗi mạch và một vài thành phần thụ động. Hoặc một gói cổng CMOS Schmitt và một số chơi.
Cách tốt nhất là sử dụng trình điều khiển chế độ chuyển đổi giới hạn ở 20 A và chỉ tắt năng lượng có sẵn nếu cần. Đây cũng có thể là 92 bóng bán dẫn đơn giản ở dạng tối giản) nhưng cần một cuộn cảm khó chịu trên mỗi mạch.
Như được hiển thị, kết quả sẽ không chính xác vì mức tăng hiện tại của cặp bóng bán dẫn Darlington sẽ rất không chính xác. Trừ khi bạn chọn thử nghiệm (ví dụ: điều chỉnh điện trở cơ sở bằng chiết áp), nó sẽ rất không chính xác và vẫn không tốt trong thời gian dài ngay cả sau đó. Tôi có thể cung cấp cho bạn các mạch giá rẻ cho một trình điều khiển giới hạn hiện tại. nhưng trước tiên hãy xem câu hỏi đi đâu.
Có, bạn cần một diode trên tải nếu nó là cảm ứng, cực tính mà nó thường không dẫn.
Tiêu tan trong bộ điều khiển, và tại sao:
Dòng chảy từ 12V qua tải và bộ điều khiển xuống đất là
R là tổng của tất cả các điện trở trong một đường dẫn cho trước.
Cho 20A ở mức 12 V
- R = V / I = 12/20 = 0,6 ohms.
Nếu bạn giới hạn hiện tại đến 20A, bạn đang tạo một biến điện tử R tự động điều chỉnh tổng R trong mạch thành 0,6 ohms NẾU tải nhỏ hơn 0,6.
Nếu tải NHIỀU HƠN 0,6 ohms thì bộ điều khiển vẫn cứng khi dòng điện nhỏ hơn 20A.
Trong ví dụ của bạn với bộ đánh lửa 0,1R, bộ điều khiển phải thêm 0,6-0,1 = 0,5 ohms.
Công suất trong bộ đánh lửa = I ^ 2 x R = 20 ^ 2 x 0,1 = 40 Watts.
Công suất tiêu tán trong bộ điều khiển = 20 ^ 2 x .5 = 200 Watts.
Bộ điều khiển 'bị nóng ":-).
Giới hạn dòng điện PWM:
PWM = điều chế độ rộng xung biến tải hoàn toàn trên fos nói X% nếu thời gian và tắt trong 100-X% thời gian
Nếu bạn bật hoàn toàn tải và sau đó tắt hoàn toàn với chu kỳ nhiệm vụ 1: 5, dòng điện trung bình sẽ là 20 A.
Tôi trên = 12 / 0,1 = 120 A!
Tôi tắt = 0
(1 x 120 A + 5 x 0 A) / 6 = 20 Trung bình
Pin phải có khả năng cung cấp các đỉnh 120A.
Thêm một cuộn cảm nối tiếp với tải và "diode bắt" biến mạch thành "bộ chuyển đổi buck", ví dụ như thế này
Nếu công tắc bật vào Nth của thời gian thì điện áp ra sẽ là 1 / Nth của Vin.
Cách tiếp cận thông thường là theo dõi Iout và điều chỉnh thời gian bật để giới hạn dòng tối đa như mong muốn.
Đây là một ví dụ làm điều đó.
Đây không phải là những gì bạn muốn nhưng cho thấy nguyên tắc. Đây là mạch điều khiển rơle do Richard Prosser cung cấp do tôi nhận xét. Việc thay thế một cuộn cảm thích hợp cho L1 và đặt tải ngay bên dưới L1 cung cấp nguồn cung hạn chế hiện tại. Điều này đang nhận được một chút "bận rộn" cho những gì bạn muốn.
Sử dụng một MOSFET giới hạn dòng được bảo vệ
Việc sử dụng một MOSFET được bảo vệ hiện tại đã được đề xuất như trình điều khiển phía thấp được bảo vệ bán dẫn NCV8401 với giới hạn dòng điện và nhiệt độ
Sở trường của NCV8401 là tắt nếu dòng điện sự cố cao được duy trì và để hạn chế dòng tối đa có thể chảy khi có lỗi phát triển. Các thiết bị như thế này làm tốt điều này, nhưng chúng không nhằm mục đích cho phép dòng điện giới hạn được duy trì trong thời gian dài. Tôi đã thử nghiệm thiết bị kết nối như thế này trực tiếp qua pin xe hơi và bật chúng lên. Không có vấn đề gì - họ chỉ đi vào giới hạn và sẽ khôi phục hoạt động bình thường khi tình trạng quá tải được loại bỏ.
Đây là những thiết bị tuyệt vời và cực kỳ hữu ích ở vị trí của chúng, nhưng chúng sẽ không đáp ứng mục đích đã nêu ban đầu là duy trì dòng điện 20 Ampe ổn định trong tải dưới các điều kiện lỗi EXCEPT nếu bạn tản nhiệt chúng để có dòng điện lỗi hoàn toàn - yêu cầu tản điện lên tới 12V x 20A = 240 watt trong trình điều khiển, trường hợp xấu nhất. NCV8401 có mối nối chịu nhiệt trường hợp 1.6 C / watt và nhiệt độ tiếp giáp tối đa 150 C. Ngay cả trên một tản nhiệt hoàn hảo (0 C / W) ở nhiệt độ 25C sẽ cho phép bạn tối đa (150-25) / 1.6 = 78 Watts. Trong thực tế, khoảng 40 Watts sẽ rất tốt ngay cả với một hệ thống tản nhiệt cực kỳ có khả năng.
Nếu thông số kỹ thuật đã thay đổi thì tốt, nhưng nếu bạn muốn liên tục giới hạn 20A (cho đến khi dừng hoặc thổi) thì chỉ có hai cách. Hoặc
(1) Chấp nhận tổng mức tiêu thụ của 12V x 20A = 240W với trình điều khiển làm tiêu tan những gì tải không mất hoặc
(2) Sử dụng chuyển đổi năng lượng ở chế độ chuyển đổi để trình điều khiển cung cấp 20A ở bất kỳ điện áp nào được yêu cầu cho tải. Trình điều khiển chỉ giao dịch với năng lượng từ chuyển đổi không hiệu quả. Ví dụ: nếu tải là 0,2 Ohms, thì ở 20A, Vload = I x R = 20A x 0,2 = 4 Volt. Công suất tải là I ^ 2 x R = 400 x 0,2 = 80 watt, OR = V x I = 4V x 20 A = 80 watt (dĩ nhiên, một lần nữa).
Trong trường hợp này, nếu 4V có nguồn gốc từ bộ chuyển đổi chế độ chuyển đổi có hiệu suất z% (0 <= Z <= 100). Trong ví dụ trên, trong đó Pload = 80 watt, nếu bộ chuyển đổi có nghĩa là Z = 70 (%) thì bộ chuyển đổi chế độ chuyển đổi chỉ tiêu tan (100-Z) / 100 x P tải = 0,3 x 80W = 24 Watts. Điều này vẫn còn đáng kể nhưng ít hơn nhiều so với 240-80 = 160 Watts sẽ bị tiêu tan với một bộ giới hạn tuyến tính. Vì thế ...
Chuyển mạch giới hạn điều chỉnh
Đây là một ví dụ khác chứ không phải là một giải pháp cuối cùng. Nó có thể được đưa vào phục vụ nhưng thực hiện một thiết kế dựa trên hiệu trưởng này sẽ tốt hơn.
Một mạch sẽ thực hiện gần như chính xác những gì bạn muốn có thể được xây dựng bằng cách sử dụng MC34063 trong mạch của hình 11a hoặc 11b ở đây biểu dữ liệu MC34063
Có thể dễ dàng sử dụng gói so sánh (ví dụ LM393, LM339, v.v.) để thực hiện một cái gì đó tương tự như bạn có thể thực hiện cảm biến dòng tải thực sự thay vì chu kỳ bằng cảm biến chu kỳ được thực hiện ở đây, nhưng điều này sẽ hoạt động.
Các mạch MC34063 được tham chiếu có thể được sửa đổi để sử dụng MOSFET bên ngoài Kênh N hoặc P Channel nếu muốn (đó là những gì tôi có thể sẽ sử dụng). FET thực sự có thói quen bị chập điện. Thiết kế để có chúng hiếm khi thất bại làm cho vấn đề này ít gặp vấn đề hơn :-).
Ở đây, điện áp đầu ra có thể được đặt thành "cao" như những gì chúng ta đang theo là sự chuyển đổi năng lượng và giới hạn hiện tại. ví dụ: nếu tải là 0,4R và điện áp mục tiêu đáng chú ý là 12V, thì bộ giới hạn hiện tại sẽ giới hạn những gì thực sự xảy ra. Thay thế hoặc cũng như bộ giới hạn chu kỳ, bạn có thể thêm cảm giác dòng tải phụ thấp và sử dụng điều đó để hạn chế điện áp ổ đĩa để cung cấp dòng tải mục tiêu.
Bước giới hạn tuyến tính điện trở
Phương pháp đơn giản nhất có thể là cung cấp một ngân hàng điện trở chuyển đổi có thể được chuyển đổi nhị phân để giới hạn dòng tải xuống 20A. Một bộ đếm đếm giá trị điện trở lên nếu dòng điện quá cao và xuống nếu quá thấp. Công suất tiêu thụ là 240W ở 20A luôn khi tải nhỏ hơn 0,6R NHƯNG các điện trở thực hiện công việc và các bóng bán dẫn lưỡng cực hoặc FET được sử dụng làm công tắc tải có thể chạy mát. Không quá khó để làm nhưng một cách tiếp cận "khó chịu thô thiển" :-).
