Comment les circuits de limitation de courant protègent l'électronique et les alimentations

Un circuit de limitation de courant aide les alimentations en assurant une protection globale là où il peut y avoir une surcharge ou des courts-circuits.

Généralement, vous trouverez des limiteurs de courant installés dans les composants électroniques pour prévenir les dommages futurs lors de l'alimentation. Ils font partie des caractéristiques standard nécessaires dans la régulation des circuits intégrés (CI) d'alimentation.

Ce qui précède et plus encore sont ce que nous allons développer dans cet article.

1. Qu'est-ce qu'un circuit de limitation de courant ?

En termes simples, les limiteurs de courant empêchent les dommages aux circuits en limitant les courants provenant d'une alimentation régulée. De cette façon, le seul niveau maximal de courant qu'un circuit électronique peut déterminer sera applicable à long terme.

(circuit électronique)

Alors, pourquoi avons-nous besoin du limiteur de courant ?

Parce que vous pouvez utiliser les limiteurs de courant dans plusieurs applications, il est préférable d'assurer la longévité et la sécurité des composants électroniques. Finalement, vous aurez une protection de courant sur les dispositifs.

Souvent, vous utiliserez les circuits de limitation de courant dans les alimentations linéaires ou même appliquerez les techniques de détection dans les alimentations à commutation. D'autres fois, vous pouvez utiliser le circuit de contrôle de courant pour faire fonctionner une LED de haute puissance.

Nous aborderons les deux applications au fur et à mesure.

2. Types de circuits de limitation de courant

Il existe une variété de limiteurs de courant parmi lesquels vous pouvez choisir selon votre projet. Cependant, les plus couramment utilisés sont les types ci-dessous.

Limitation de courant constante

Les technologues considèrent la limitation de courant constante comme la forme la plus basique de limitation de courant lors de la régulation des alimentations.

Mécanismes d'action : Un limiteur de courant constant fonctionne en maintenant la tension de sortie tandis que le courant monte à un niveau maximal. Lorsque le courant atteint son pic, il sera en maintenance constante. Ensuite, une chute de tension avec une charge croissante se produira.

Quelques-uns de ses avantages incluent :

• C'est un circuit simple avec une circuitry compréhensible.
• De plus, il ne nécessite que quelques composants électroniques.

Quant aux inconvénients :

• Chaque fois qu'il y a un court-circuit, il ne réduit pas le courant. Il maintient le courant du circuit à un niveau maximal ce qui peut entraîner des dommages au circuitry.

(court-circuit entraînant des dommages)

• De plus, lorsque la limitation de courant commence son action, vous parviendrez à tirer le courant maximal. Dans le processus, cependant, la tension de sortie chute, ce qui entraîne une tension augmentée à travers le transistor de passage en série dans la régulation de l'alimentation. Par la suite, il y a une augmentation de la dissipation de puissance dans le dispositif électronique.
• Troisièmement, lorsqu'il atteint une tension de sortie proche de zéro et un courant maximal tiré, la tension est presque toujours égale à la tension d'entrée initiale des circuits redresseurs et de lissage.

Malheureusement, un tel état lors de la phase de conception de circuit électronique n'est pas recommandable. C'est parce qu'il n'y aura pas de marge prévue, forçant donc l'incorporation d'un transistor de passage en série plus grand.

Aussi, vous pourriez avoir besoin d'une capacité de dissipateur de chaleur supplémentaire qui ajoute par la suite à la taille et au coût de l'alimentation régulée.

(dissipateur de chaleur pour la dissipation de chaleur dans un circuit imprimé)

Limitation de courant par repli (Fold-back)

La limitation de courant par repli assure le maintien de la tension de sortie jusqu'au début de l'action de limitation de courant. Ce faisant, le courant commence à diminuer, parallèlement à la limitation du courant. Conventionnellement, une surcharge de puissance plus élevée entraîne un courant réduit, réduisant ainsi les risques de dommage au circuit électrique.

Quelques-uns de ses mérites incluent :

• Premièrement, il réduit la consommation d'énergie puisque la surcharge croissante fait chuter le courant en arrière. Au fur et à mesure que cela se produit, la consommation d'énergie diminue, et la dissipation de chaleur du transistor de passage en série est à une limite louable.
• Ensuite, vous pouvez l'implémenter dans quelques composants électroniques.
• De plus, c'est rentable. Principalement, l'incorporation de la limitation de courant par repli dans les circuits intégrés d'alimentation régulée est une caractéristique inévitable. Ainsi, étant une exigence, le coût devient presque imperceptible.

Démérites :

• Le limiteur par repli est plus complexe comparé à un limiteur de courant constant car il nécessite plus de composants électroniques. Cela signifie aussi une complexité additionnelle à l'alimentation linéaire.
• Deuxièmement, il ne fonctionne pas bien avec des charges non-linéaires.
• De plus, un verrouillage (lockout) peut se produire lorsque vous utilisez le limiteur avec un dispositif non-ohmique. Simultanément, les dispositifs ont tendance à tirer des niveaux de courant continus indépendants de la tension d'alimentation.

N/B — Pour aider à éviter la condition de verrouillage, le limiteur de courant par repli peut inclure un délai transitoire.

3. Calcul de la résistance de limitation de courant

(application des résistances dans les composants électriques)

Pour calculer la résistance de limitation de courant, nous devrons examiner la figure ci-dessous. La figure affiche une résistance variable que vous pouvez utiliser pour définir le contrôle de courant.

Pour R1, vous pouvez le remplacer par une résistance fixe en le calculant avec la formule indiquée :

R1 (résistance de limitation) = Vref / courant

Alternativement

R1 = 1,25 / courant

Puissance R1 = 1,25 x courant

Note : différentes LEDs peuvent avoir des courants différents, et vous pouvez le calculer en divisant la tension directe optimale par sa puissance (tension standard en watts (à 3,3 V)).

Par exemple, une LED de 2 watts aurait 2/3,3 V = 0,6 ampères ou 300 mA.

Le calcul s'applique également aux autres LEDs.

4. Application d'un circuit de limitation de courant

Pour cette partie de l'article, il y a une discussion sur l'utilisation d'une limitation de courant pour concevoir un circuit de vitesse de courant LED.

Importance du circuit de vitesse de courant pour LED

Les LEDs produisent des illuminations efficacement et à faible consommation. Mais parfois, leurs performances peuvent être affectées par le courant et la chaleur. C'est particulièrement vrai quand on considère les LEDs de haute puissance puisqu'elles produisent beaucoup de chaleur.

La LED, pilotée avec des courants élevés, devient chaude au-delà de sa tolérance, puis s'endommage. D'un autre côté, une dissipation de chaleur non contrôlée finira par commencer à tirer plus de courant et subira également une destruction.

Par conséquent, la limitation de courant aide à freiner les problèmes en question.

Circuits d'application — conception d'un tube lumineux LED à courant contrôlé

Vous pouvez utiliser le circuit de vitesse de courant pour fabriquer efficacement des circuits de tube lumineux LED à courant contrôlé avec une haute précision. Par exemple, en connectant un circuit de pilote LED à courant constant de 30 watts, vous utiliserez la formule ci-dessous pour calculer la résistance série connectée.

R = (tension d'alimentation – Tension directe totale LED) / courant LED

R (watts) = (tension d'alimentation – Tension directe totale LED) x courant LED

Si vous manquez un CI, vous pouvez opter pour configurer des transistors à jonction bipolaire ou quelques transistors pour former un circuit de contrôle de courant opérationnel pour votre LED.

(contrôleur LED avec un transistor)

Manières pratiques par lesquelles vous pouvez concevoir incluent :

Utilisation de deux diodes et une résistance

types de diodes en tant que composants électriques.

Le circuit d'alimentation utilisera l'émetteur du transistor de sortie de passage avec une résistance de détection trouvée en série. Ensuite, vous placerez les deux diodes entre la base du transistor et la sortie du circuit pour obtenir l'effet de limitation de courant.

Pendant que le circuit fonctionne sur une plage normale, une petite tension existe à travers la résistance série.

La petite tension et la tension base-émetteur sont souvent trop petites pour allumer les deux courants de diodes, comme le feraient deux chutes de jonction de diodes — néanmoins, une augmentation du courant entraîne une augmentation de la tension à travers la résistance.

Il doit y avoir une chute de jonction base-émetteur égale et une résistance pour que les deux diodes conduisent le courant, ce qui équivaut finalement à deux chutes de jonction de diodes.

Calcul des résistances

Vous déterminerez R1 par la formule suivante :

R1 = (Us – 0,7) Hfe / Courant de charge

Us = tension d'alimentation

Hfe = gain de courant direct T1

Courant de charge = Courant LED = 100 W / 35 V = 2,5 ampères

Quant à R2 :

R2 = 0,7 / courant LED

Conclusion

En résumé, les dispositifs électroniques avec une alimentation permanente nécessitent des mesures de sécurité pour continuer à fonctionner longtemps. De plus, la mesure de sécurité devrait utiliser peu de composants électroniques additionnels, être bon marché et simple à implémenter dans les dispositifs. Un limiteur de courant correspond à toutes les catégories mentionnées ici.

De plus, vous pouvez l'intégrer vous-même lors de la configuration de votre projet. Si, cependant, il y a des questions que vous pourriez avoir, contactez-nous. Nous serons ravis d'aider.