Ограничение пускового тока конденсатора 1000 мкФ для защиты предохранителя и источника питания

Если вам интересны мои идеи: Вот по порядку.

1. Внимательно прочитайте техническое описание зарядного устройства. Найдите такие термины, как «защита от короткого замыкания» или «ограничение тока». Большинство устройств будут иметь некоторую реализацию икоты. Я предполагаю, что достаточные меры безопасности уже включены и квалифицированы, поэтому нет необходимости усложнять вашу конструкцию. Также обратите внимание: эти устройства полностью квалифицированы и протестированы. Вы знаете нас, немцев: это громкие слова.

2. Если вы планируете интегрировать предохранитель: взгляните на рейтинг I ² T в технических описаниях. Это значение будет определять «мгновенность», или, другими словами, устойчивость к пусковым токам. Вы также можете рассмотреть возможность использования так называемого PTC-Fuse. Если вы заинтересованы в дальнейшем обучении по этой теме, см.: https://www.littelfuse.com/~/media/automotive/catalogs/littelfuse_fuseology.pdf Если нет: используйте 3A Slow Blow (5x20 мм) - будет работать отлично.

3. Если вы хотите решить проблему простым способом: добавьте резистор (например, 1 Ом) последовательно с предохранителем. Это ограничит пусковой ток по желанию, но со временем приведет к потере большого количества энергии. Также необходимо учитывать падение напряжения. Вы также можете использовать конструкцию NTC, которая снижает потери мощности. См.: https://www.tdk-electronics.tdk.com.cn/download/541612/b1b77484fb39733c7d16858074bb9490/pdf-applicationnotes.pdf

4. Если вы хотите пройти лишнюю милю: существуют активные цепи, так называемые устройства плавного пуска. Пожалуйста, взгляните на https://www.ti.com/lit/an/slva670a/slva670a.pdf Это, скорее всего, почти определенно, абсолютное излишество. Что еще хуже: вы можете использовать устройство, реализующее так называемый E-Fuse и устройство плавного пуска. Скорее всего, IC будет иметь какой-то интерфейс I2C. Таким образом, контроллер мог бы получить текущую потребляемую мощность и тому подобное — но зачем?

5. Мои два цента: подтвердите функции безопасности вашего настенного адаптера и, если их достаточно, придерживайтесь их. Безусловно, эти устройства не рассчитаны на работу с высокоемкостными нагрузками, но вполне подойдут. Имейте в виду: если вы не уверены, как правильно реализовать функции безопасности, вероятность того, что решение не сработает в случае необходимости, может достичь неприемлемого порога — и тогда: какой смысл внедрять его на первых порах? Не поймите меня неправильно: реализация функций безопасности в соответствии с таблицей или примечанием к приложению — это одна часть. Тестирование и подтверждение их - другое. Это важные темы даже для хобби-проектов. Если ребята из настенного адаптера уже справились с этой борьбой, зачем брать их снова?

Многие люди используют P-MOS в линейной области, чтобы избежать пускового тока во время первоначальной зарядки конденсатора. Это, конечно, рабочий подход, но долго держать MOSFET в линейной зоне (весь процесс зарядки) сложно.

Я предпочитаю заряжать через шунт (например, 47 Ом), и как только конденсатор достигает определенного напряжения (например, 3 В), когда пусковой ток может быть приемлемым, подключайте конденсатор напрямую к источнику — другими словами, закорачивайте шунт.

Что касается предохранителя, вам придется использовать предохранитель с более высоким номинальным током (или более медленным), чтобы он не перегорел во время начальной зарядки, чем это необходимо при нормальной работе, поэтому вы потеряете функцию быстрой защиты.

Схема:

Характеристики дизайна:

Зарядное устройство 5В 2А макс с отключением OCP. Минимальная нагрузка 2,5 Ом. StripLED 3,5
А/м, полностью белый.

Варианты электронного конденсатора: 1 мФ от 10 мОм до 350 мОм ESR
T= 10 мкс (низкое ESR) до 350 мкс (GP)
выберите ESR = T/C

Проблема: импульсный ток при включении I = V/ESR >> 2A

Безопасность с предотвращением пускового тока не является проблемой: все SMPS этого типа теперь имеют OCP.

Решение: выберите ICL со сниженным номиналом от 30 до 50 % для максимального допустимого тока, но >= 3 Ом для 1 А при 3 В или 1,7 А при 5 В, но с номиналом >= 3 А.

• Ограничители пускового тока (ICL) представляют собой диски с керамическим резистором с отрицательным температурным коэффициентом (NTC).

Будет падение напряжения в дорожках проводников, и Rmin при 50% от максимального тока может составлять 1/0,5^2= 4x Rmin от регулирования сопротивления I^2R=P при высокой температуре. Тем не менее, WS2812b может работать при напряжении до 3,5 В, поэтому необходимо измерить сопротивление проводника для заземления и суммировать V+ так, чтобы I * R макс. < 1 В с запасом 0,5 В.

Для Rmax= R(ICL) + R(полоса Vcc + 0 В) при требуемом Imax

Рекомендация 4A с рейтингом ICL 3 Ом

• самая низкая стоимость, безопасная работа, но становится жарко.

Желаемый результат:

• Нагрузка на зарядное устройство снижается при запуске без отключения
• Выбор ICL и C ослабит пульсации питания >= 30 дБ с помощью RC-фильтра. например, если f = 50 кГц или 10 мкс на импульс, то RC=> 30x 10 мкс = 300 мкс =T с использованием ICL R при Imax и C с низким ESR для RC=T

Предохранители имеют класс «Номинальное плавление» (в$A^2s$) в дополнение к максимальному установившемуся току. Если вы знаете этот номинал и общее сопротивление (питание + предохранитель + ESR конденсатора), вы можете точно рассчитать, насколько далеко вы находитесь от перегорания предохранителя во время зарядки конденсатора, и решить, нужен ли вам более мощный предохранитель / предварительная зарядка. цепь или нет.

Если вам нужна схема предварительной зарядки, вот простая схема с одним полевым транзистором:

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Постоянная времени, отвечающая за переключение полевого транзистора (R1xC1), в 10 раз больше, чем постоянная времени предварительной зарядки (R3xC2), поэтому к тому времени, когда M1 начинает проводить ток, C2 уже заряжается через R3.