वर्तमान चालू - कारण, प्रभाव, सुरक्षा सर्किट और डिजाइन तकनीक

एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट की स्थायित्व और निर्भरता इस बात पर अत्यधिक निर्भर करती है कि यह सभी बाधाओं को देखते हुए कितनी अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया है, जो व्यावहारिक रूप से तब हो सकता है जब उत्पाद वास्तव में उपयोग में हो। यह विशेष रूप से एसी-डीसी कन्वर्टर्स, या एसएमपीएस सर्किट जैसी सभी बिजली आपूर्ति इकाइयों के लिए सच है क्योंकि वे सीधे एसी मेन और एक अलग लोड से जुड़े होते हैं जो उन्हें ओवरवॉल्टेज, वोल्टेज स्पाइक्स, ओवरलोडिंग आदि के लिए अतिसंवेदनशील बनाता है। यही कारण है कि डिजाइनर शामिल हैं उनके डिजाइन में कई प्रकार के संरक्षण सर्किट, हमने पहले से ही बहुत सारे लोकप्रिय संरक्षण सर्किट को कवर किया है

• अधिक वोल्टता से संरक्षण
• वर्तमान सुरक्षा पर
• रिवर्स पोलारिटी प्रोटेक्शन
• शॉट-सर्किट संरक्षण

हमने पहले Inrush current की चर्चा की थी, इस लेख में हम inrush currentents से अपने पावर सप्लाई डिजाइनों की सुरक्षा के लिए, एक चालू सीमक सर्किट डिजाइन करने के बारे में चर्चा करेंगे । हम पहले समझेंगे कि वर्तमान क्या है और इसका कारण क्या है। फिर हम विभिन्न प्रकार के सर्किट डिजाइन पर चर्चा करेंगे, जिनका उपयोग करंट को बचाने के लिए किया जा सकता है और अंत में अपने डिवाइस की सुरक्षा के लिए कुछ युक्तियों के साथ निष्कर्ष निकाला जा सकता है। तो चलो शुरू करते है।

क्या है इन्रश करंट?

जैसा कि नाम से पता चलता है कि यह शब्द "चालू करेंट" बताता है कि जब प्रारंभिक चरण के दौरान डिवाइस चालू होता है, तो सर्किट में बड़ी मात्रा में करंट दौड़ता है । परिभाषा के अनुसार, इसे चालू होने पर विद्युत उपकरण द्वारा खींचे गए अधिकतम तात्कालिक इनपुट वर्तमान के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। इस व्यवहार को ट्रांसफॉर्मर और मोटर्स जैसे एसी आगमनात्मक भार में अच्छी तरह से देखा जा सकता है, जहां वर्तमान मूल्य सामान्य रूप से मामूली मूल्यों से बीस या तीस गुना अधिक होगा। हालाँकि, क्रश करंट का मूल्य बहुत अधिक है, यह केवल कुछ मिलीसेकंड या माइक्रोसेकंड के लिए होता है इसलिए इसे बिना मीटर के नहीं देखा जा सकता है। इन्रश करेंट को इनपुट सर्ज करंट या स्विच-ऑन सर्ज भी कहा जा सकता हैसुविधा के आधार पर करंट। चूंकि यह घटना एसी भार के साथ अधिक है, इसलिए एसी इन्रश वर्तमान सीमक अपने डीसी समकक्ष की तुलना में अधिक उपयोग किया जाता है।

प्रत्येक और प्रत्येक सर्किट सर्किट की स्थिति के आधार पर एक स्रोत से वर्तमान खींचता है। मान लें कि एक सर्किट है जिसमें तीन राज्य हैं, जो निष्क्रिय स्थिति, सामान्य कार्यशील स्थिति और अधिकतम कार्यशील स्थिति है। निष्क्रिय अवस्था में विचार करते हैं, सर्किट वर्तमान के 1mA को खींचता है, एक सामान्य कार्यशील स्थिति में सर्किट 500mA को चालू करता है और अधिकतम कार्यशील अवस्था में यह 1000mA या वर्तमान के 1A को खींच सकता है। इसलिए, यदि सर्किट ज्यादातर एक सामान्य स्थिति में काम करता है, तो हम कह सकते हैं कि 500mA सर्किट के लिए स्थिर-राज्य वर्तमान है, जबकि 1 ए सर्किट द्वारा खींचा गया चरम वर्तमान है।

यह काफी सरल और सरल गणित के साथ काम करने में आसान है। लेकिन, जैसा कि पहले बताया गया है कि एक और राज्य मौजूद है जहां सर्किट द्वारा खींचा गया वर्तमान स्थिर-राज्य की तुलना में 20 या 40 गुना बड़ा हो सकता है। यह सर्किट की प्रारंभिक अवस्था या शक्ति है । अब, इस उच्च धारा को सर्किट द्वारा अचानक क्यों खींचा जाता है क्योंकि इसे निम्न वर्तमान अनुप्रयोग के लिए रेट किया गया है? पिछले उदाहरण के रूप में, 1mA से 1000mA।

डिवाइस में करंट आने का क्या कारण है?

हमें प्रारंभ करनेवाला और मोटर कॉइल के चुंबकत्व में आने वाले प्रश्नों का उत्तर देने के लिए, लेकिन शुरू करने के लिए विचार करें कि, यह एक विशाल अलमारी को हिलाने या कार को खींचने जैसा है, शुरू में, हमें उच्च ऊर्जा की आवश्यकता होती है, लेकिन जैसे-जैसे चीजें बढ़ने लगती हैं, यह बन गया आसान। वास्तव में एक ही चीज एक सर्किट के अंदर होती है। लगभग हर सर्किट, विशेष रूप से बिजली की आपूर्ति, बड़े मूल्य कैपेसिटर और इंडक्टर्स, चोक और ट्रांसफॉर्मर (एक विशाल प्रारंभकर्ता) का उपयोग करता है, जो सभी अपने संचालन के लिए आवश्यक चुंबकीय या बिजली के क्षेत्र को विकसित करने के लिए एक विशाल प्रारंभिक प्रवाह खींचते हैं । इस प्रकार सर्किट का इनपुट अचानक एक कम प्रतिरोध (प्रतिबाधा) पथ प्रदान करता है जो सर्किट में धारा के एक बड़े मूल्य को प्रवाह करने की अनुमति देता है।

जब वे पूरी तरह से चार्ज की गई स्थिति या डिस्चार्ज की स्थिति में होते हैं तो कैपेसिटर और इंडिकेटर्स अलग-अलग व्यवहार करते हैं। उदाहरण के लिए, एक संधारित्र जब यह पूरी तरह से छुट्टी की स्थिति में होता है, तो कम प्रतिबाधा के कारण शॉर्ट सर्किट के रूप में कार्य करता है, जबकि एक पूर्ण संधारित्र संधारित्र डीसी को बाहर निकालता है यदि फ़िल्टर संधारित्र के रूप में जुड़ा हुआ है। हालाँकि, यह बहुत छोटा समय है; कुछ मिलीसेकंड में संधारित्र चार्ज हो जाता है। आप एक संधारित्र के ESR और ESL मूल्यों के बारे में बेहतर ढंग से समझने के लिए पढ़ सकते हैं कि यह सर्किट में कैसे काम करता है।

दूसरी तरफ, ट्रांसफॉर्मर, मोटर्स, और इंडोर्स (सभी कॉइल संबंधित सामान) स्टार्टअप के दौरान वापस ईएमएफ उत्पन्न करता है, चार्जिंग राज्य के दौरान बहुत अधिक वर्तमान की आवश्यकता होती है। आम तौर पर, इनपुट चालू को स्थिर-अवस्था में स्थिर करने के लिए कुछ वर्तमान चक्रों की आवश्यकता होती है। आप यह भी बेहतर ढंग से समझने के लिए प्रारंभकर्ता में DCR मान के बारे में पढ़ सकते हैं कि सर्किट में कैसे इंडिकेटर्स काम करते हैं।

उपरोक्त छवि में, एक वर्तमान बनाम समय ग्राफ दिखाया गया है। मिलीसेकंड में दिखाया गया समय लेकिन माइक्रोसेकंड में भी हो सकता है। हालांकि, स्टार्टअप के दौरान, वर्तमान में वृद्धि शुरू होती है और अधिकतम शिखर वर्तमान 6 ए है। यह एक बहुत ही कम समय के अंतराल के लिए मौजूद दबाव है। लेकिन दबाव चालू होने के बाद, वर्तमान प्रवाह 5A या 500mA के मूल्य पर स्थिर हो जाता है। यह सर्किट की स्थिर-स्थिति है।

इसलिए, जब इनपुट वोल्टेज बिजली की आपूर्ति या एक सर्किट में लगाया जाता है जिसमें बहुत अधिक समाई या अधिष्ठापन या दोनों होते हैं, तो करंट चालू होता है। यह प्रारंभिक वर्तमान जैसा कि आरश करेंट ग्राफ में दिखाया गया है, इनपुट स्विच के पिघलने या उड़ने का कारण बनता है।

दबाव वर्तमान संरक्षण सर्किट - प्रकार

अपने डिवाइस को inrush करंट से बचाने के लिए कई तरीके हैं और सर्किट कोrush करंट से बचाने के लिए अलग-अलग कंपोनेंट उपलब्ध हैं। यहाँ करंट को दूर करने के लिए प्रभावी तरीकों की सूची दी गई है-

रोकनेवाला सीमा विधि

रोकनेवाला सीमा विधि का उपयोग करके वर्तमान सीमक को डिज़ाइन करने के दो तरीके हैं । पहले एक सर्किट लाइन में वर्तमान प्रवाह को कम करने के लिए एक श्रृंखला रोकनेवाला जोड़ना है और दूसरा एसी आपूर्ति इनपुट में लाइन फिल्टर प्रतिबाधा का उपयोग करना है ।

लेकिन यह विधि उच्च आउटपुट करंट सर्किट में जोड़ने का एक कारगर तरीका नहीं है। कारण स्पष्ट है क्योंकि इसमें प्रतिरोध शामिल है। दबाव वर्तमान बाधा सामान्य ऑपरेशन के दौरान गर्म और दक्षता को कम हो जाता है। रोकनेवाला वाट क्षमता आवेदन की आवश्यकता पर निर्भर करती है, आमतौर पर 1W से 4W के बीच होती है।

थर्मिस्टर या एनटीसी आधारित वर्तमान सीमक

टी hermistor एक तापमान युग्मित रोकनेवाला है जो तापमान के आधार पर प्रतिरोध को बदलता है। एक में एनटीसी दबाव, वर्तमान सीमक सर्किट बाधा सीमित विधि के समान है, Thermistor या एनटीसी (नकारात्मक तापमान गुणांक) भी इनपुट के साथ श्रृंखला में प्रयोग किया जाता है।

थर्मिस्टर्स में अलग-अलग तापमानों पर परिवर्तित प्रतिरोध मूल्य की विशेषताएं होती हैं, विशेष रूप से, कम तापमान पर थर्मिस्टर एक उच्च-मूल्य अवरोधक की तरह व्यवहार करता है, जबकि उच्च तापमान पर, यह कम-मूल्य प्रतिरोध प्रदान करता है । इस प्रॉपर्टी का उपयोग इन्रश करंट लिमिटिंग एप्लिकेशन के लिए किया जाता है।

सर्किट के प्रारंभिक स्टार्टअप के दौरान, एनटीसी उच्च-मूल्य प्रतिरोध प्रदान करता है जो दबाव के प्रवाह को कम करता है। लेकिन सर्किट के दौरान स्थिर स्थिति में चला जाता है, NTC का तापमान बढ़ने लगता है जिसके परिणामस्वरूप कम प्रतिरोध होता है। एनटीसी वर्तमान को नियंत्रित करने के लिए बहुत प्रभावी तरीका है।

सॉफ्ट स्टार्ट या विलंब सर्किट

विभिन्न प्रकार के वोल्टेज नियामक डीसी / डीसी कन्वर्टर्स नरम वर्तमान या विलंब सर्किट का उपयोग करते हैं ताकि वर्तमान प्रभाव को कम किया जा सके । इस प्रकार की कार्यक्षमता हमें आउटपुट वृद्धि समय को बदलने में सक्षम बनाती है जो उच्च-मूल्य कैपेसिटिव लोड से जुड़े होने पर आउटपुट वर्तमान को प्रभावी ढंग से कम कर देता है।

उदाहरण के लिए, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स से 1.5A अल्ट्रा-एलडीओ टीपीएस 742 प्रोग्रामेबल सॉफ्ट-स्टार्ट पिन प्रदान करता है जहां उपयोगकर्ता एक साधारण बाहरी कैपेसिटर का उपयोग करके रैखिक स्टार्ट अप को कॉन्फ़िगर कर सकता है। नीचे सर्किट आरेख में, TPS742 का एक उदाहरण सर्किट दिखाया गया है जहां सीएसएस संधारित्र का उपयोग करके एसएस पिन का उपयोग करके नरम-प्रारंभ समय कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।

हमें और वर्तमान में सुरक्षा संरक्षण सर्किट पर विचार करने की आवश्यकता क्यों है?

जैसा कि पहले चर्चा की गई है, सर्किट जहां उच्च-मूल्य समाई या अधिष्ठापन मौजूद है, एक वर्तमान विद्युत संरक्षण सर्किट की आवश्यकता होती है। दबाव वर्तमान सर्किट सर्किट के प्रारंभिक प्रारंभिक चरण में उच्च वर्तमान आवश्यकता को स्थिर करता है। एक वर्तमान सीमक सर्किट सर्किट इनपुट करंट को सीमित करता है और स्रोत और होस्ट डिवाइस को सुरक्षित रखता है। क्योंकि एक उच्च दबाव वर्तमान सर्किट की विफलता की संभावना को बढ़ाता है और इसे अस्वीकार करने की आवश्यकता होती है। निम्नलिखित कारणों से हानिकारक वर्तमान हानिकारक है-

1. उच्च दबाव वर्तमान स्रोत बिजली की आपूर्ति को प्रभावित करता है।
2. अक्सर उच्च दबाव में स्रोत वोल्टेज गिरता है और माइक्रोकंट्रोलर-आधारित सर्किट्री के लिए एक ब्राउनआउट रीसेट में परिणाम होता है।
3. कुछ मामलों में सर्किट को आपूर्ति की गई वर्तमान की मात्रा लोड सर्किट के स्वीकार्य अधिकतम वोल्टेज से परे हो जाती है, जिससे लोड को स्थायी नुकसान होता है।
4. उच्च वोल्टेज एसी मोटर्स में, उच्च दबाव वर्तमान में बिजली स्विच का कारण बनता है या कभी-कभी बाहर जला दिया जाता है।
5. पीसीबी बोर्ड निशान वर्तमान का एक विशिष्ट मूल्य ले जाने के लिए बने हैं। उच्च वर्तमान संभावित रूप से पीसीबी बोर्ड के निशान को कमजोर कर सकता है।

इसलिए, क्रश करंट के प्रभाव को कम करने के लिए, इंट्रूश करंट लिमिटर सर्किट प्रदान करना महत्वपूर्ण है, जहां इनपुट कैपेसिटेंस बहुत अधिक है या बड़ा इंडक्शन है।

इन्रश करंट को कैसे मापें:

करंट को मापने की मुख्य चुनौती तेज समय अवधि है। भार समाई के आधार पर कुछ मिलीसेकंड (या यहां तक ​​कि माइक्रोसेकंड) के लिए दबाव वर्तमान होता है। समय अवधि का मूल्य आम तौर पर 20-100 मिलीसेकंड से भिन्न होता है।

एक सबसे आसान तरीका समर्पित क्लैंप मीटर का उपयोग करना है जिसमें दबाव वर्तमान को मापने का विकल्प है। मीटर उच्च धारा से चालू हो जाता है और अधिकतम वर्तमान प्राप्त करने के लिए कई नमूने लेता है।

एक अन्य विधि उच्च आवृत्ति आस्टसीलस्कप का उपयोग करना है लेकिन यह प्रक्रिया थोड़ी मुश्किल है। एक को बहुत कम-मूल्य वाले शंट रेसिस्टर का उपयोग करने की आवश्यकता होती है और शंट रेसिस्टर को जोड़ने के लिए दो चैनलों की आवश्यकता होती है। इन दो जांचों के विभिन्न कार्यों का उपयोग करके व्यक्ति अधिकतम शिखर वर्तमान प्राप्त कर सकता है। जीएनडी जांच को जोड़ने के दौरान एक को सावधान रहने की जरूरत है, रोकनेवाला के गलत कनेक्शन से शॉर्ट सर्किट हो सकता है। GND को परिपथ GND से जोड़ा जाना चाहिए। नीचे की छवि उपर्युक्त तकनीक का प्रतिनिधित्व है।

एक इन्रश करेंट प्रोटेक्शन सर्किट डिजाइन करते समय विचार करने के लिए कारक:

कुछ मौजूदा कारकों और विशिष्टताओं को चालू चालू सीमित करने की विधि को चुनने से पहले ध्यान में रखा जाना चाहिए । यहाँ कुछ आवश्यक मापदंडों की एक सूची दी गई है -

1. भार का समाई मान

लोड की धारिता वर्तमान सीमित सर्किट के विनिर्देश का चयन करने के लिए आवश्यक पैरामीटर है। स्टार्टअप के दौरान उच्च धारिता के लिए उच्च क्षणिक प्रवाह की आवश्यकता होती है। ऐसे मामले के लिए एक प्रभावी सॉफ्ट स्टार्ट सर्किट की आवश्यकता होती है।

2. स्थिर-राज्य वर्तमान रेटिंग

स्थिर-राज्य वर्तमान करंट की दक्षता के लिए एक बड़ा कारक है। उदाहरण के लिए, उच्च स्थिर-राज्य करंट बढ़े हुए तापमान और खराब दक्षता को जन्म दे सकता है यदि रोकनेवाला सीमा विधि का उपयोग किया जाता है। एनटीसी आधारित वर्तमान सीमित सर्किट एक विकल्प हो सकता है।

3. स्विचिंग समय

किसी निश्चित समय सीमा के दौरान लोड कितनी जल्दी या बंद हो जाता है, यहrr को सीमित करने की विधि को चुनने के लिए एक और पैरामीटर है। उदाहरण के लिए, यदि स्विचिंग ऑन / ऑफ टाइम बहुत तेज है तो एनटीसी सर्किट को करंट से नहीं बचा सकता है। क्योंकि, पहले चक्र के रीसेट के बाद, यदि लोड सर्किट बंद हो जाता है और बहुत कम समय में एनटीसी चालू नहीं हो जाता है। इसलिए आरंभिक प्रतिरोध में वृद्धि नहीं की जा सकी और एनआरसी के माध्यम से क्रश करंट बायपास हो गया।

4. कम वोल्टेज और कम वर्तमान ऑपरेशन

विशिष्ट मामलों में, सर्किट डिजाइन के दौरान, यदि पावर स्रोत और लोड एक ही सर्किट के अंदर विद्यमान है, तो यह करंट को कम करने के लिए सॉफ्ट स्टार्ट सुविधा के साथ वोल्टेज रेगुलेटर या एलडीओ का उपयोग करने के लिए समझदार है। ऐसे मामले में, आवेदन एक कम वोल्टेज कम वर्तमान अनुप्रयोग है।