Como Circuitos Limitadores de Corrente Protegem Eletrônica e Fontes de Alimentação

Um circuito limitador de corrente auxilia em fontes de alimentação garantindo proteção geral onde pode haver sobrecarga ou curtos-circuitos.

Geralmente, você encontrará limitadores de corrente instalados em componentes eletrônicos para prevenir danos futuros durante fornecimento de energia. Eles estão entre as características padrão necessárias em circuitos integrados (CIs) de regulação de fontes de alimentação.

O acima e mais são o que estamos prestes a expor neste artigo.

1. O que é o Circuito Limitador de Corrente?

Em termos simples, limitadores de corrente previnem danos a circuitos limitando correntes de uma fonte de alimentação regulada. Dessa forma, o único nível máximo de corrente que um circuito eletrônico pode determinar será aplicável a longo prazo.

(circuitaria eletrônica)

Então, por que precisamos do limitador de corrente?

Porque você pode usar limitadores de corrente em várias aplicações, é melhor garantir a longevidade e segurança dos componentes eletrônicos. Eventualmente, você terá proteção de corrente nos dispositivos.

Frequentemente, você usará circuitos limitadores de corrente em fontes de alimentação lineares ou até aplicará técnicas de sensoriamento em fontes de alimentação de modo chaveado. Outras vezes, você pode usar o circuito controlador de corrente na operação de um LED de alta potência.

Abordaremos ambas as aplicações à medida que prosseguimos.

2. Tipos de Circuito Limitador de Corrente

Existem uma variedade de limitadores de corrente que você pode escolher conforme seu projeto. No entanto, os comumente usados são os tipos abaixo.

Limitação de corrente constante

Tecnólogos consideram limitação de corrente constante a forma mais básica de limitação de corrente ao regular fontes de alimentação.

Mecanismos de ação: Um limitador de corrente constante funciona mantendo a tensão de saída enquanto a corrente sobe para um nível máximo. Quando a corrente chega ao seu pico, será em manutenção constante. Então, uma queda de tensão com carga crescente ocorrerá.

Alguns de seus vantagens incluem;

• É um circuito simples com circuitaria compreensível.
• Adicionalmente, requer apenas alguns componentes eletrônicos.

Quanto aos desvantagens;

• Sempre que há um curto-circuito, não reduz a corrente. Mantém a corrente do circuito em nível máximo o que pode resultar em alguns danos à circuitaria.

(curto-circuito resultando em danos)

• Além disso, quando a limitação de corrente começa sua ação, você conseguirá extrair a corrente máxima. No processo, no entanto, a tensão de saída cai, o que leva a uma tensão aumentada através do transistor de passagem em série na regulação de fonte de alimentação. Subsequentemente, há um aumento na dissipação de potência dentro do dispositivo eletrônico.
• Terceiro, quando chega a uma tensão de saída quase zero e corrente máxima extraída, a tensão quase sempre iguala a tensão de entrada inicial de circuitos retificadores e suavização.

Infelizmente, tal estado durante uma fase de design de circuito eletrônico não é recomendável. É porque não haverá margem feita, portanto forçando a incorporação de um transistor de passagem em série maior.

Também, você pode precisar de uma capacidade extra de dissipador de calor que subsequentemente adiciona ao tamanho e custo da fonte de alimentação regulada.

(dissipador de calor para dissipação de calor em uma placa de circuito impresso)

Limitação de corrente dobra (Fold-back)

A limitação de corrente dobra garante a manutenção da tensão de saída até o início da ação de limitação de corrente. Ao fazer isso, a corrente começa a descer, junto com a limitação da corrente. Convencionalmente, uma sobrecarga de potência mais alta leva a uma corrente reduzida, portanto reduzindo as chances de dano ao circuito elétrico.

Alguns de seus méritos incluem;

• Primeiro, reduz consumo de energia já que a sobrecarga crescente causa a corrente a recuar. À medida que isso ocorre, o consumo de energia diminui, e a dissipação de calor do transistor de passagem em série está em um limite louvável.
• Então, você pode implementar seu uso em poucos componentes eletrônicos.
• Além disso, é custo-efetivo. Principalmente, a incorporação de limitação de corrente dobra em circuitos integrados de fonte de alimentação regulada é uma característica inevitável. Assim, sendo um requisito torna o custo quase imperceptível.

Deméritos;

• O limitador dobra é mais complexo comparado a um limitador de corrente constante já que requer mais componentes eletrônicos. Também significa complexidade adicional à fonte de alimentação linear.
• Em segundo lugar, não funciona bem com cargas não-lineares.
• Além disso, um travamento pode ocorrer quando você usa o limitador com um dispositivo não ôhmico. Concomitantemente, os dispositivos tendem a extrair níveis de corrente contínua independentes da tensão de alimentação.

N/B – Para ajudar a evitar a condição de travamento, o limitador de corrente dobra pode incluir um atraso transitório.

3. Calculando o Resistor Limitador de Corrente

(aplicação de resistores em componentes elétricos)

Para calcular o resistor limitador de corrente, precisaremos olhar para a figura abaixo. A figura exibe um resistor variável que você pode usar para definir o controle de corrente.

Para o R1, você pode substituí-lo por um resistor fixo calculando-o com a fórmula indicada:

R1 (resistor limitador) = Vref/corrente

Alternativamente

R1 = 1.25/corrente

Potência R1 = 1.25 x corrente

Nota: diferentes LEDs podem ter diferentes correntes, e você pode calculá-la dividindo a tensão direta ideal por sua potência (tensão padrão watt (a 3.3V)).

Por exemplo, um LED de 2 watts teria 2/3.3V = 0.6 amps ou 300 mA.

O cálculo também se aplica a outros LEDs.

4. Aplicação de um Circuito Limitador de Corrente

Para esta parte do artigo, há uma discussão sobre usar um limitador de corrente para projetar um circuito de velocidade de corrente LED.

Importância do circuito de velocidade de corrente para LED

LEDs produzem iluminação eficientemente e em baixos consumos. Mas às vezes, seus desempenhos podem ser afetados por corrente e calor. É particularmente verdadeiro ao considerar LEDs de alta potência já que produzem muito calor.

O LED, acionado com correntes altas, esquenta além de sua tolerância, então é danificado. Por outro lado, dissipação de calor descontrolada eventualmente começará a extrair mais corrente e também sofrerá destruição.

Portanto, limitação de corrente ajuda a conter os problemas em mãos.

Circuitos de Aplicação — projetando um tubo de luz LED controlado por corrente

Você pode usar o circuito de velocidade de corrente para fazer eficientemente circuitos de tubo de luz LED controlados por corrente com alta precisão. Por exemplo, ao conectar um circuito driver LED de corrente constante de 30 watts, você usará a fórmula abaixo para calcular o resistor série conectado.

R = (tensão de alimentação – Tensão direta total do LED) / corrente do LED

R (watts) = (tensão de alimentação – Tensão direta total do LED) x corrente do LED

Se você não tem um CI, pode optar por configurar Transistores de Junção Bipolar ou alguns transistores para formar um circuito controlador de corrente operativo para seu LED.

(controlador LED com um transistor)

Formas práticas pelas quais você pode projetar incluem;

Usando dois diodos e um resistor

tipos de diodos como componentes elétricos.

A circuitaria de fonte de alimentação usará o emissor do transistor de passagem de saída com um resistor sensor encontrado em série. Então, você colocará os dois diodos entre a base do transistor e a saída do circuito para alcançar o efeito de limitação de corrente.

Enquanto o circuito opera em faixa normal, uma pequena tensão existe através do resistor série.

A pequena tensão e tensão base-emissor são frequentemente pequenas demais para ligar as duas correntes de diodo, como duas quedas de junção de diodo — não obstante, um aumento de corrente resulta em aumento de tensão através do resistor.

Deve haver uma queda de junção base-emissor igual e resistor para os dois diodos conduzirem corrente, o que ultimamente iguala duas quedas de junção de diodo.

Calculando resistores

Você determinará R1 pela seguinte fórmula:

R1 = (Us – 0.7) Hfe / Corrente de Carga

Us = tensão de alimentação

Hfe = ganho de corrente direta T1

Corrente de carga = corrente do LED = 100W/35V = 2.5 amps

Quanto a R2:

R2 = 0.7 / corrente do LED

Conclusão

Em resumo, dispositivos eletrônicos com energia permanente requerem medidas de segurança para continuar rodando por muito tempo. Também, a medida de segurança deve utilizar poucos componentes eletrônicos adicionais, ser barata, e ser simples de implementar nos dispositivos. Um limitador de corrente se encaixa em todas as categorias mencionadas aqui.

Além disso, você pode integrá-lo você mesmo ao configurar seu projeto. Se, no entanto, houver alguma dúvida que você possa ter, nos contate. Ficaremos felizes em ajudar.