Dispozitivele de recoltare a energiei (reciclatorii de energie) prezintă un interes considerabil pentru alimentarea sistemelor și componentelor wireless, deoarece permite o funcționare fără probleme și fără probleme, fără intervenția omului, oferă avantaje semnificative în ceea ce privește performanța, fiabilitatea și prețul.
În prezent, acestea sunt utilizate cu succes în sistemele fără fir, suplimentând sau chiar înlocuind dispozitivele pentru baterii pentru alimentarea senzorilor, actuatorilor, transmițătorilor, înregistratoarelor etc. Puterea autonomă la toate nivelurile de integrare a sistemului este o direcție promițătoare în evoluția sistemelor wireless.
Articolul discuta parametrii de bază și aplicarea condensatoarelor hibride produse prin tehnologia EDLC (Electric strat dublu Condensator - strat dublu electric) și tehnologie litiu-ion.
Siguranțele protejează circuitele de supracurent, ceea ce duce la topirea elementului de protecție și deschiderea circuitului. Articolul analizează principalele caracteristici ale siguranțelor, criteriile de selecție a acestora pentru diverse aplicații și acele "capcane" pe care fiecare dezvoltator ar trebui să le cunoască.
siguranțele servesc două scopuri principale.
1. Protejați componentele, echipamentul și persoanele împotriva riscului de incendiu și șoc electric.
2. Izolarea subsistemelor din sistemul principal.
Există două tipuri de supracurent: 1) sarcină excesivă, în care curentul care trece prin circuit depășește capacitatea sa; 2) scurtcircuit sau creștere de curent.
Indiferent de tipul de suprasarcină, caracteristicile siguranțelor se calculează astfel încât aceste dispozitive de comutare sunt cele mai slabe legături din circuit.
Siguranțele cu acțiune rapidă funcționează de îndată ce curentul nominal este depășit. Această viteză este necesară pentru funcționarea echipamentelor electronice sensibile și a multor traductoare. Aceste siguranțe, de regulă, sunt utilizate în sarcini active cu niveluri scăzute de curent de pornire.
siguranțe de temporizare sunt declanșate numai în caz de supracurent, cu o durată de o perioadă limitată de timp, și, de regulă, concepute pentru a proteja sarcinile inductive și capacitive de vârfuri de curent mare de la putere-up. Întârzierea împiedică funcționarea inutilă a siguranței. Acest tip de dispozitiv poate rezista la curent mare decât supratensiunile siguranțe cu acțiune rapidă, și folosit cu succes pentru a proteja de intrare DC / DC-convertoare, ca în majoritatea convertoarelor există o capacitate de intrare prin care un curent de amplitudine mare curge în timpul încărcării inițiale.
Dacă circuitul intern al convertizorului nu rezistă condițiilor de suprasarcină, siguranța previne incendiul sau alte consecințe distrugătoare. Majoritatea convertoarelor DC / DC sunt protejate împotriva scurtcircuitului la ieșiri sau printr-un circuit de limitare a curentului sau printr-un circuit de protecție împotriva supraîncărcării termice.
La selectarea unei siguranțe de intrare pentru un convertor DC / DC, următorii parametri trebuie să fie cunoscuți și luați în considerare.
1. Tensiune nominală.
2. Curentul nominal.
3. Întrerupeți curentul.
4. Derivarea temperaturii parametrilor.
5. Integralul de topire (I2t).
6. Curentul maxim de defect al circuitului.
7. Respectarea standardelor.
8. Parametrii mecanici.
Siguranțele sunt evaluate pentru o tensiune constantă sau alternantă, sub care pot fi utilizate în siguranță. Siguranța instalată în circuitul AC este caracterizată diferit decât în circuitul DC. În circuitul de curent alternativ, amplitudinea tensiunii 50-60 de ori pe secundă trece prin potențialul zero, ceea ce împiedică apariția unui arc produs prin topirea siguranței și formarea unui spațiu. În circuitele de curent continuu, apariția arcului este mai dificil de eliminat.
În mod normal, tensiunea nominală a siguranței AC este aceeași cu tensiunea de rețea - 110, 220, 415 V, etc. Aceasta înseamnă că siguranța poate fi utilizată la tensiunile specificate și a fost testată la valori de cel puțin 15% mai mari decât tensiunea nominală. Dacă tensiunea DC nominală este specificată, este maximă și nu trebuie depășită în timpul funcționării. Cu alte cuvinte, tensiunea nominală a siguranței trebuie să fie egală sau mai mare decât tensiunea maximă permisă în sistem.
Siguranțele sunt insensibile la variația tensiunii în intervalul de valori nominale, prin urmare alegerea tensiunii nominale este strict legată de siguranța sistemului. Siguranțele pot funcționa la orice tensiune sub sau egală cu valoarea nominală.
Deși unele surse de alimentare au un curent de ieșire reglabil, convertoarele DC / DC produc o putere constantă. Aceasta înseamnă că atunci când tensiunea de intrare scade, curentul de intrare crește astfel încât produsul P = V ∙ I rămâne constant.
Curentul de siguranță minimă este determinat de curentul maxim de intrare al convertorului DC / DC. În mod obișnuit, consumul maxim de curent are loc la sarcina maximă de ieșire și tensiunea minimă de intrare. Valoarea maximă a curentului de intrare este determinată din expresie
unde POUT (MAX) este puterea maximă de ieșire a convertorului DC / DC; VIN (MIN) - tensiunea minimă de intrare a convertorului DC / DC; Eficiență - eficiența convertorului DC / DC pentru POUT (MAX) și VIN (MIN) (specificat în specificații).
Pentru a preveni distrugerea componentelor invertor, curentul nominal al siguranței este selectată cu o marjă mare, astfel încât siguranța nu poate avea loc în starea de echilibru, și în timpul suprasarcină sau scurtcircuit. De obicei, aceste considerente de siguranță este selectat care rezistă curent care depășește curentul maxim de intrare în starea de echilibru cu 150-200%, la sarcină maximă și tensiunea minimă de intrare.
Valoarea nominală a curentului de topire a siguranței este determinată de curentul maxim la tensiunea nominală, atunci când acesta funcționează în mod fiabil. Această valoare trebuie să depășească curentul maxim de scurtcircuit al circuitului. Valorile nominale ale curentului de topire pentru curenții de curent alternativ și DC sunt diferiți și se recomandă să consultați descrierea tehnică înainte de a alege o siguranță.
Dacă siguranța este folosită la o temperatură ambiantă care depășește valoarea standard de 23 ° C, curentul nominal al acestui dispozitiv de comutare trebuie să fie mărit. Dimpotrivă, atunci când temperatura ambiantă este sub 23 ° C, se folosesc siguranțe cu un curent nominal mai scăzut. Figura 1 prezintă o curbă tipică de degradare a siguranței. Curentul nominal al siguranței este determinat din exprimare
unde IINPUT (MAX) este curentul determinat de ecuația (1) sau de convertorul DC / DC; KTEMP este variația de temperatură a parametrilor, determinată din figura 1.
Fig. 1. Curba tipică a variației de temperatură a parametrilor
Cea mai mică valoare corespunzătoare a curentului nominal este calculată prin rotunjirea valorii obținute la cea mai apropiată valoare curentă curentă specificată în specificație.
Curentul de pornire maxim al unui convertor DC / DC este, în general, mult mai mare decât curentul la starea de echilibru. În plus, supratensiunile de curent periodice pot fi suficient de mari pentru a încălzi inserția de siguranțe. Și, deși nu se topește, acești curenți determină un efect termic asupra elementului. Extinderea periodică și contracția elementului fuzibil pot duce la oboseală mecanică și la defectarea prematură.
Când selectați o siguranță, trebuie luată în considerare cantitatea totală de topire. Această valoare a I 2 t reprezintă energia termică necesară pentru topirea inserției particulare. Valoarea I 2 t este determinată de proiectarea acestui element, a materialului său și a secțiunii transversale.
Sarcina dezvoltatorului este selectarea unei siguranțe cu o valoare minimă de I 2 t, care depășește energia impulsului de pornire. În acest caz, siguranța nu funcționează în condiții tranzitorii. Pentru a asigura o funcționare fiabilă a sistemului cu numărul necesar de cicluri de comutare, trebuie îndeplinită următoarea condiție:
unde I 2 t (siguranța) - valoarea totală a energiei de fuziune a siguranței; I 2 t (Pulse) - energia pulsului curent; Fp este coeficientul de impuls (în funcție de proiectarea elementului de siguranță, a se vedea tabelele 1 și 2).
Tabelul 1. Rata de impuls curent pentru siguranțele de tip solid
Valoarea I 2 t (siguranță) este indicată în specificația tehnică a siguranței.
Se recomandă utilizarea valorii minime sau nominale și nu a valorii maxime a integrării fuziunii din ecuația (3).
La alegerea unei siguranțe, trebuie acordată atenție și curenților de pornire și condițiilor de încărcare ne-staționare. Când se aplică curent la convertorul DC / DC, condensatorii trebuie să fie încărcați la intrare. timp de condensator curent I de încărcare = V / R, intrare la convertor cu o sursă de alimentare de model este mai mică de 10 ms. Când tensiunea de intrare V variază brusc, iar rezistența R este determinată de rezistența cablajului sursei de curent și atunci când rezistența echivalentă serie (ESR) a condensatoarelor de intrare ale convertorului.
Convertoarele mari DC / DC folosesc adesea un condensator mare cu o valoare ESR foarte scăzută. Curentul de pornire în aceste cazuri are un efect semnificativ asupra funcționării siguranței. Alegerea dimensiunii corecte a acestui dispozitiv va permite ca curenții de pornire să treacă prin acesta, fără a provoca o fuziune și fără a distruge elementul fuzibil în timpul funcționării.
Atunci când se calculează energia impulsului curent, este în primul rând necesară determinarea amplorii și duratei acestuia. Cea mai corectă modalitate de a determina parametrii pulsului este măsurarea acestui curent în aplicație la tensiunile minime și maxime.
Trebuie notat faptul că valorile integrate de fuziune I 2 t trebuie să fie calculate la valorile maxime ale timpului curent și ale impulsului. De exemplu, în cazul în care curentul în starea de echilibru maximă pe partea de joasă tensiune, valoarea acestui curent trebuie adăugate impingement de sarcină inconstant, pentru a seta valoarea de vârf a curentului în condițiile convertor de funcționare. Cu toate acestea, curentul de pornire, de regulă, este maxim la tensiunea maximă de intrare. Integratul de fuziune I 2 t trebuie evaluat la valoarea maximă astfel încât siguranța să nu se ardă în condiții de funcționare "normale".
Coeficientul de impuls depinde de designul elementului de siguranță (vezi tabelul 1, 2).
Brevetată de construcție în stare solidă utilizată într-o serie de siguranțe R 0603FA, 3216FF, CC12H și CC06 Cooper Bussmann, asigură o funcționare periodică și caracteristici de temperatură bune ale acestor dispozitive, care permit reducerea semnificativă a alarmelor false. Mai mult, aceste siguranțe mici dimensiuni protejează împotriva supratensiunii curente neașteptate de sistem, iar structura rigidă poate reduce supraîncălzirea siguranța împotriva supratensiunii repetate care pot provoca dispozitive de acționare cu curenți de mici.
Structura sârmei a fuzibilelor 3216TD și a noii serii S505H, precum și multe siguranțe tubulare tradiționale, oferă protecție împotriva curenților mari de aprindere. Tehnologia de sârmă face posibilă crearea unor siguranțe mici fără sacrificarea I 2 t, a temperaturii de funcționare sau a domeniilor de tensiune. Utilizarea siguranțelor cu protecție fiabilă împotriva exploziilor de curent de pornire înseamnă o frecvență mai scăzută a funcționării acestor dispozitive.
Cerințe UL / CSA standardul din America de Nord și IEC standarde europene pentru dispozitivele care protejează împotriva supracurenților, în mod semnificativ diferite în ceea ce privește curbele curente în funcție de timp. Siguranțele UL trebuie să funcționeze la un curent egal cu 135% din valoarea nominală, în timp ce în conformitate cu IEC această valoare este mai mare - 150%.
Cerințele UL și IEC pentru dimensiunile fizice și materialele de siguranță folosite sunt aceleași. Cu toate acestea, siguranțele fabricate în conformitate cu diferite standarde sunt reciproc neschimbate. Timpul pentru elementele lor de fuzionare și de funcționare este diferit atunci când se aplică un curent de o amplitudine.
La alegerea unei siguranțe care să corespundă cerințelor sistemului și standardului, trebuie luate în considerare următoarele aspecte.
- Curentul nominal al siguranței nu trebuie să depășească valoarea utilizată pentru testarea sigură a convertizorului DC / DC a cărui protecție este necesară.
- Siguranța este instalată pe o parte neîncastrată a circuitului pentru a asigura împământarea neîntreruptă în cazul unei declanșări a siguranței.
- Circuitul de intrare și conductoarele de împământare ale șasiului pot conduce la un curent de 1,5 ori mai mare decât curentul nominal al siguranței.
Circuitele electronice utilizează un număr mare de siguranțe cu dimensiuni fizice diferite. Designul cel mai comun este cilindric cu dimensiunile de 5 × 15 mm, 5 × 20 mm și 6,3 × 32 mm. Siguranțele cilindrice sunt instalate în suporturile arcului cu terminale axiale pentru lipire pe placă. Siguranțele miniaturale sunt utilizate dacă spațiul de pe placă este limitat. În astfel de cazuri, aceste dispozitive sunt instalate în orificiile de trecere ale plăcii sau pe montarea pe suprafață. Dimensiunile standard ale carcasei pentru siguranțele montate pe suprafață sunt 0402 (1005), 0603 (1608), 1206 (3216), 6125 și 1025.
reglementările de siguranță necesită utilizarea siguranțelor pentru a proteja sursa de alimentare CA și protejează împotriva oricărei avarii catastrofale ale condensatoarelor din modulul de filtru de intrare cu PFC, condensatori de ieșire sau DC / DC-convertoare, în cazul în care plasarea F1 siguranța (vezi. fig. 2) este standard. Acesta este situat lângă intrarea, astfel încât toate celelalte componente au fost în continuare în jos lanțul, și sunt protejate.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: