Cara Rangkaian Pembatas Arus Melindungi Elektronika dan Sumber Daya Listrik
Rangkaian pembatas arus membantu supply daya dengan memastikan perlindungan keseluruhan di tempat mungkin terjadi overload atau short circuit.
Secara umum, Anda akan menemukan pembatas arus dipasang di komponen elektronik untuk mencegah kerusakan di masa depan selama supply daya. Mereka adalah antara fitur standar yang dibutuhkan dalam mengatur rangkaian terpadu (IC) supply daya.
Di atas dan lebih banyak lagi adalah yang akan kita bahas dalam artikel ini.
1. Apa itu Rangkaian Pembatas Arus?
Dalam istilah sederhana, pembatas arus mencegah kerusakan rangkaian dengan membatasi arus dari supply daya yang diatur. Dengan cara ini, level arus maksimum yang dapat ditentukan oleh rangkaian elektronik akan berlaku pada akhirnya.
(rangkaian elektronik)
Jadi, mengapa kita membutuhkan pembatas arus?
Karena Anda dapat menggunakan pembatas arus dalam beberapa aplikasi, terbaik untuk memastikan panjang umur dan keamanan komponen elektronik. Akhirnya, Anda akan memiliki perlindungan arus pada perangkat.
Seringkali, Anda akan menggunakan rangkaian pembatas arus dalam supply daya linier atau bahkan menerapkan teknik sensing dalam supply daya switch-mode. Kadang-kadang, Anda dapat menggunakan rangkaian pengontrol arus dalam mengoperasikan LED daya tinggi.
Kami akan membahas kedua aplikasi ini seiring kita melanjutkan.
2. Jenis Rangkaian Pembatas Arus
Ada berbagai pembatas arus yang dapat Anda pilih sesuai proyek Anda. Namun, yang umum digunakan adalah jenis di bawah ini.
Constant current limiting
Ahli teknologi menganggap constant current limiting sebagai bentuk paling dasar dari pembatas arus saat mengatur supply daya.
Mekanisme aksi: Pembatas arus konstan bekerja dengan mempertahankan tegangan output saat arus naik ke level maksimum. Ketika arus mencapai puncaknya, ia akan dipertahankan secara konstan. Kemudian, penurunan tegangan dengan beban yang meningkat akan terjadi.
Beberapa keuntungan meliputi;
- Ia adalah rangkaian sederhana dengan rangkaian yang mudah dipahami.
- Selain itu, hanya membutuhkan beberapa komponen elektronik.
Seperti yangkerugian;
- Kapan pun terjadi short circuit, ia tidak mengurangi arus. Ia mempertahankan arus rangkaian pada level maksimum yang dapat mengakibatkan beberapa kerusakan pada rangkaian.
(short circuit yang mengakibatkan kerusakan)
- Selain itu, saat pembatas arus mulai beraksi, Anda akan berhasil menarik arus maksimum. Dalam prosesnya, namun, tegangan output turun, yang mengarah pada peningkatan tegangan di seluruh transistor series pass dalam regulasi supply daya. Selanjutnya, ada peningkatan dissipasi daya dalam perangkat elektronik.
- Ketiga, saat mencapai tegangan output hampir nol dan arus maksimum yang ditarik, tegangan hampir selalu sama dengan tegangan input awal dari rangkaian rectifier dan smoothing.
Sayangnya, kondisi seperti ini selama tahap desain rangkaian elektronik tidak direkomendasikan. Itu karena tidak akan ada allowance yang dibuat, sehingga memaksa penggunaan transistor series pass yang lebih besar.
Juga, Anda mungkin membutuhkan kapasitas heat sink tambahan yang kemudian menambahkan ukuran dan biaya supply daya yang diatur.
(heat sink untuk dissipasi panas pada printed wiring board)
A Fold-back current limiting
Fold-back current limiting memastikan pemeliharaan tegangan output sampai aksi pembatas arus dimulai. Dalam melakukannya, arus mulai menurun, sambil membatasi arus. Secara konvensional, overload daya tinggi mengarah pada arus yang berkurang, sehingga mengurangi kemungkinan kerusakan rangkaian listrik.
Beberapa kelebihan meliputi;
- Pertama, mengurangi konsumsi daya karena overload yang meningkat menyebabkan arus mundur. Saat ini terjadi, konsumsi daya berkurang, dan dissipasi panas transistor series pass berada pada batas yang pujian.
- Kemudian, Anda dapat menerapkan penggunaannya pada beberapa komponen elektronik.
- Selain itu, hemat biaya. Sebagian besar, integrasi fold-back current limiting ke dalam rangkaian terpadu supply daya yang diatur adalah fitur yang tidak dapat dihindari. Jadi, menjadi persyaratan membuat biaya hampir tidak terlihat.
Kerugian;
- Pembatas fold-back lebih kompleks dibandingkan pembatas arus konstan karena membutuhkan lebih banyak komponen elektronik. Ini juga berarti kompleksitas tambahan pada supply daya linier.
- Kedua, ia tidak bekerja baik dengan beban non-linear.
- Selanjutnya, lockout dapat terjadi saat Anda menggunakan pembatas dengan perangkat non-ohmik. Secara bersamaan, perangkat cenderung menarik level arus kontinu yang independen dari tegangan supply.
N/B – Untuk membantu menghindari kondisi lockout, pembatas arus fold-back dapat mencakup transient delay.
3. Menghitung Resistor Pembatas Arus
(aplikasi resistor dalam komponen listrik)
Untuk menghitung resistor pembatas arus, kita perlu melihat gambar di bawah ini. Gambar menampilkan resistor variabel yang dapat Anda gunakan untuk mengontrol arus.
Untuk R1, Anda dapat menggantinya dengan resistor tetap dengan menghitungnya dengan rumus yang ditunjukkan:
R1 (resistor pembatas) = Vref/arus
Atau
R1 = 1.25/arus
R1 wattage = 1.25 x arus
Catatan: LED yang berbeda mungkin memiliki arus yang berbeda, dan Anda dapat menghitungnya dengan membagi tegangan forward optimal dengan wattagenya (tegangan standar watt (pada 3.3V)).
Misalnya, LED 2 watt akan memiliki 2/3.3V = 0.6 amp atau 300 ma.
Perhitungan juga berlaku untuk LED lainnya.
- Aplikasi Rangkaian Pembatas Arus
Untuk bagian ini dari artikel, ada diskusi tentang penggunaan pembatas arus untuk merancang rangkaian kecepatan arus LED.
Pentingnya rangkaian kecepatan arus untuk LED
LED menghasilkan pencahayaan secara efisien dan dengan konsumsi rendah. Namun kadang-kadang, performa mereka dapat terpengaruh oleh arus dan panas. Ini sangat benar ketika mempertimbangkan LED daya tinggi karena mereka menghasilkan banyak panas.
LED yang dioperasikan dengan arus tinggi menjadi panas melebihi toleransinya, kemudian rusak. Di sisi lain, dissipasi panas yang tidak terkontrol pada akhirnya akan mulai menarik lebih banyak arus dan juga mengalami kerusakan.
Oleh karena itu, pembatas arus membantu mengatasi masalah yang ada.
Rangkaian Aplikasi – merancang lampu tabung LED yang dikontrol arus
Anda dapat menggunakan rangkaian kecepatan arus untuk membuat rangkaian lampu tabung LED yang dikontrol arus secara efisien dengan presisi tinggi. Misalnya, dalam menghubungkan rangkaian driver LED constant current 30-watt, Anda akan menggunakan rumus di bawah ini untuk menghitung resistor seri yang terhubung.
R = (tegangan supply – tegangan forward total LED)/ arus LED
R (watt) = (tegangan supply – tegangan forward total LED) x arus LED
Jika Anda tidak memiliki IC, Anda dapat memilih untuk mengonfigurasi Bipolar Junction Transistors atau beberapa transistor untuk membentuk rangkaian pengontrol arus operasional untuk LED Anda.
(LED controller dengan transistor)
Cara praktis untuk merancang meliputi;
Menggunakan dua dioda dan resistor
jenis dioda sebagai komponen listrik.
Rangkaian supply daya akan menggunakan emitter dari output pass transistor dengan sense resistor yang ditemukan dalam seri. Kemudian, Anda akan menempatkan dua dioda antara basis transistor dan output rangkaian untuk mencapai efek pembatasan arus.
Saat rangkaian bekerja dalam rentang normal, ada tegangan kecil di seluruh resistor seri.
Tegangan kecil dan tegangan basis-emitter sering terlalu kecil untuk menyalakan dua arus dioda, karena dua tegangan junction dioda akan—meskipun, peningkatan arus mengakibatkan peningkatan tegangan di seluruh resistor.
Harus ada tegangan junction basis-emitter yang sama dan resistor agar dua dioda mengonduksi arus, yang pada akhirnya sama dengan dua tegangan junction dioda.
Menghitung resistor
Anda akan menentukan R1 dengan rumus berikut:
R1 = (Us – 0.7) Hfe/Load Current
Us = tegangan supply
Hfe = forward current gain T1
Load current = arus LED = 100W/35V = 2.5 amps
Seperti yang R2:
R2 = 0.7/LED current
Kesimpulan
Dalam rangkuman, perangkat elektronik dengan daya permanen membutuhkan langkah keselamatan untuk tetap berjalan dalam waktu yang lama. Juga, langkah keselamatan harus menggunakan lebih sedikit komponen elektronik tambahan, murah, dan sederhana untuk diterapkan dalam perangkat. Pembatas arus cocok ke semua kategori yang disebutkan di sini.
Yang lebih baik, Anda dapat mengintegrasikannya sendiri saat Anda menyiapkan proyek Anda. Namun, jika ada pertanyaan yang mungkin Anda miliki, hubungi kami. Kami akan senang membantu.
