Проблема з обмеженням струму за допомогою лінійного драйвера, такого як цей, полягає в тому, що драйвер буде розсіювати енергію, пропорційну напрузі, що падає на нього. Якщо навантаження падає більшу частину напруги, то, можливо, водій зможе побудувати, щоб вижити. Але якщо навантаження падає лише на кілька вольт на 20 Ампер, то водій буде розсіювати велику кількість енергії.
При 20 Ампер і 12 Вольт ланцюг буде розсіювати Потужність = V x I = 12 x 20 = 240 Вт. Це значна сума.
Якщо ви завантажуєте краплі 10 В на 20 А, водій повинен скинути решту 2 Вольт. Отже, розсіювання навантаження - 10 В х 20 А = 200 Вт, а дисипація драйвера - 2 В х 20А = 40 Вт. 40 Вт в Дарлінгтоні потрібно досить потужний радіатор, щоб не надто гаряче. Якщо ви швидко вимкнете його, і якщо лише один або два з них у цьому режимі, то, можливо, ви зможете "піти з нього". Але якщо низка навантажень деякий час залишатиметься на граничному струмі, "виникнуть проблеми".
Одне рішення - мати контролер, який повністю відключається, коли я перевищую 10 Ампер, чекає деякого часу і намагається знову. Проблема з цим полягає в тому, що до 20А все добре, але якщо навантаження намагається прийняти більше 20 А, воно обмежується сплесками 20А = набагато менше середнього 20А.
Одним з варіантів є «ШІМ» перемикач, коли він знаходиться в обмеженні струму - перемикач увімкнено або вимкнено, - і відрегулювати коефіцієнт вимкнення / вимкнення, таким чином, середнє значення = 20А. Схема для цього може бути дешевшою і простішою, ніж це може звучати. Підсилювач або на ланцюг та кілька пасивних компонентів. Або пакет воріт CMOS Шмітта та деякі ігри.
Найкращий спосіб: використовувати драйвер режиму комутації, який обмежується на 20 А і вимикає наявну енергію лише за потреби. Вони також можуть бути простими 92 транзисторами в мінімалістичному вигляді), але потребує дратівливої індуктивності на ланцюг.
Як показано, результат буде ДУЖЕ неточним, оскільки поточне посилення транзисторної пари Дарлінгтона буде дуже неточним. Якщо ви не виберете тест (наприклад, відрегулюйте базовий резистор за допомогою потенціометра), він буде дуже неточним і не буде хорошим довгостроковим навіть тоді. Я можу дати вам дешеві схеми для обмежувача струму. але спочатку давайте подивимось, куди йде питання.
Так, вам потрібен діод через навантаження, якщо він індуктивний, полярність така, що зазвичай не проводиться.
Розсіювання в контролері, і чому:
Потік струму від 12В через навантаження та контролер до землі
R - сума всіх резисторів у заданому ряду шляху.
Для 20А на 12В
- R = V / I = 12/20 = 0,6 Ом.
Якщо ви обмежуєте струм до 20А, ви робите електронну змінну R, яка автоматично регулює загальний R у ланцюзі до 0,6 Ом, якщо навантаження менше 0,6.
Якщо навантаження більше 0,6 Ом, контролер залишається важким, оскільки струм менше 20А.
У вашому прикладі із запалювачем 0,1R контролер повинен додати 0,6-0,1 = 0,5 Ом.
Потужність в запалювачі = I ^ 2 x R = 20 ^ 2 x 0,1 = 40 Вт.
Потужність, що розсіюється в контролері = 20 ^ 2 х .5 = 200 Вт.
Контролер 'нагрівається' :-).
ШІМ обмеження струму:
ШІМ = модуляція по ширині імпульсу повністю перетворює навантаження на фос, скажімо, X%, якщо час і вимкнено протягом 100-х% часу
Якщо ви повністю увімкніть навантаження, а потім повністю вимкнете його за допомогою робочого циклу 1: 5, середній струм становитиме 20 А.
I на = 12 / 0,1 = 120 А!
I off = 0
(1 х 120 А + 5 х 0 А) / 6 = 20 Середній
Акумулятор повинен мати можливість забезпечити піки 120A.
Додаючи індуктор послідовно з навантаженням, і "діод уловлювання" перетворює ланцюг у "перетворювач долара", наприклад, як це
Якщо перемикач знаходиться на N-ту частину часу, напруга буде 1 / Nth Vin.
Нормальним підходом є моніторинг Iout та регулювання періоду включення, щоб обмежити максимальний струм за бажанням.
Ось приклад, який робить саме це.
Це не зовсім те, що ви хочете, але показує принцип. Це схема релейного драйвера, яку постачав Річард Проссер, прокоментував мене. Заміна відповідного індуктора для L1 та розміщення навантаження трохи нижче L1 забезпечує обмежене живлення. Це стає трохи "зайнятим" тим, що ви хочете.
Використання захищеного струму, що обмежує MOSFET
Запропоновано використання захищеного струмом MOSFET, такого як драйвер із захищеним живленням напівпровідника NCV8401 із низьким бортом із обмеженням струму та температури.
Форте NCV8401 - це вимкнення, якщо підтримується високий струм несправності, і обмеження максимального струму, який може протікати при розвитку несправності. Такі пристрої роблять це добре, але вони не призначені для того, щоб підтримувати обмежувальний струм протягом тривалого періоду. Я пробував такий підключений пристрій безпосередньо через акумулятор автомобіля і вмикав їх. Немає проблем - вони просто перейдуть у обмеження і відновляться до нормальної роботи, коли буде знято стан перевантаження.
Це чудові пристрої, які надзвичайно корисні на їх місці, але вони не будуть відповідати спочатку заявленій меті - підтримувати постійний струм 20 Ампер у навантаженні за, наприклад, несправних умов, ЗАКЛЮЧЕНО, якщо ви нагріваєте їх, щоб прийняти повний струм несправності - що вимагає розсіювання потужності до 12В х 20А = 240 Вт у драйвері, в гіршому випадку. NCV8401 має перехід до корпусного термічного опору 1,6 С / Вт і максимальну температуру з'єднання 150 С. Навіть на ідеальному радіаторі (0 C / W) при температурі 25 ° C, що дозволить отримати максимум (150-25) / 1,6 = 78 Вт. На практиці близько 40 Вт було б дуже добре, навіть якщо це надзвичайно здатна система розмивання.
Якщо специфікація була змінена, це нормально, але якщо ви хочете джерело обмеженого 20А постійно (до тих пір, поки він не зупиниться або він не зникне), то існують лише два способи. Або
(1) Прийміть загальне розсіювання 12В х 20А = 240 Вт, коли драйвер розсіює те, що навантаження не приймає або
(2) Використовуйте перетворення енергії в режимі комутації, щоб водій забезпечував 20А при будь-якій напрузі, необхідній для навантаження. Водій займається лише енергією від неефективного перетворення. Наприклад, якщо навантаження 0,2 Ом, то при 20А Vload = I x R = 20A x 0,2 = 4 Вольт. Потужність навантаження або I ^ 2 x R = 400 x 0,2 = 80 Вт, АБО = V x I = 4V x 20 A = 80 Вт (знову ж, звичайно).
У цьому випадку, якщо 4V джерело перетворювача режиму комутації є z% ефективним (0 <= Z <= 100). У наведеному вище прикладі, де Pload = 80 Вт, тоді, якщо перетворювач скажемо Z = 70 (%), тоді перетворювач режиму перемикання розсіюється лише (100-Z) / 100 x P навантаження = 0,3 х 80 Вт = 24 Вт. Це все ще істотно, але набагато менше, ніж 240-80 = 160 Вт, які були б розсіяні лінійним обмежувачем. Тому ...
Перемикач обмежувача струму регулятора
Це задумано як інший приклад, ніж як остаточне рішення. Це може бути застосовано до експлуатації, але краще зробити розроблений проект на основі цього принципу.
Схема, яка зробить майже саме те, що ви хочете, може бути побудована, наприклад, за допомогою MC34063 в схемі з фіг.11a або 11b тут, таблиця даних MC34063
Мабуть, буде так само просто використовувати пакет компараторів (наприклад, LM393, LM339 тощо), щоб реалізувати щось подібне, оскільки ви можете зробити справжнє зондування струму навантаження, а не цикл за допомогою циклічного зондування, що робиться тут, але це спрацює.
Згадані схеми MC34063 можуть бути модифіковані для використання зовнішнього MOSFET каналу N або P каналу за бажанням (для цього я б, ймовірно, користувався). ЗНТ дійсно мають звичку виходити з ладу короткого замикання. Проектування їх рідко, якщо колись не вдається, робить це менш проблематичним :-).
Тут вихідну напругу можна встановити на "високу", тому що ми перебуваємо після перетворення енергії та обмеження струму. Наприклад, якщо навантаження становить 0,4R, а умовна цільова напруга - 12 В, то обмежувач струму обмежить те, що відбувається насправді. Замість або, як і обмежувач циклу циклу, ви можете додати відчуття струму низької бічної навантаження та використовувати його для обмеження напруги приводу, щоб забезпечити заданий струм навантаження.
Лінійний обмежувач ступінчатого резистора
Найпростішим методом може бути надання банку комутованих резисторів, який може бути двійковим комутацією для обмеження струму навантаження до 20А. Лічильник підраховує значення резистора вгору, якщо струм занадто високий і вниз, якщо занадто низький. Розсіювання потужності становить 240 Вт при 20 А завжди, коли навантаження менше 0,6R, АЛЕ резистори спрацьовують, і біполярні транзистори або FET, використовувані як перемикачі навантаження, можуть працювати холодно. Не надто важко зробити, але "дратівливо-сирий" підхід :-).
