Verwandte Anweisungen für Sicherungen

1. Bei einem normalen Betriebsstrom von 25 Grad sollte der Nennstrom der Sicherung normalerweise um 25 % reduziert werden, um ein schädliches Schmelzen zu vermeiden. Die meisten herkömmlichen Sicherungen verwenden Materialien mit niedrigeren Schmelztemperaturen. Daher reagiert dieser Sicherungstyp empfindlicher auf Änderungen der Umgebungstemperatur. Beispielsweise wird eine Sicherung mit einem Nennstrom von 10 A normalerweise nicht für den Betrieb bei einer Umgebungstemperatur von 25 Grad und einem Strom von mehr als 7,5 A empfohlen.
2. Nennspannung Die Nennspannung einer Sicherung muss gleich oder größer als die effektive Stromkreisspannung sein. Die allgemeinen Standardnennspannungsreihen sind 32 V, 125 V, 250 V und 600 V.
3. Der Widerstand einer Widerstandssicherung ist im gesamten Stromkreis nicht wichtig. Da der Widerstand einer Sicherung mit einer Stromstärke unter 1 nur wenige Ohm beträgt, sollte dieser Aspekt beim Einsatz einer Sicherung in Niederspannungsstromkreisen berücksichtigt werden. Die meisten Sicherungen bestehen aus Materialien mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, daher wird zwischen Kaltwiderstand und Heißwiderstand unterschieden.
4. Die Strombelastbarkeit der Umgebungstemperatursicherung wurde unter 25 Grad Umgebungstemperaturbedingungen getestet, die durch Änderungen der Umgebungstemperatur beeinflusst werden. Je höher die Umgebungstemperatur, desto höher die Betriebstemperatur der Sicherung und desto kürzer ihre Lebensdauer. Im Gegenteil, ein Betrieb bei niedrigeren Temperaturen verlängert die Lebensdauer der Sicherung.
5. Die Nennkapazität der Sicherung wird auch als Abschaltvermögen bezeichnet. Die Nennkapazität der Sicherung ist der maximal zulässige Strom, den eine Sicherung bei Nennspannung tatsächlich durchlassen kann. Bei einem Kurzschluss wird die Sicherung mehreren momentanen Überlastströmen ausgesetzt, die größer sind als der normale Betriebsstrom. Für einen sicheren Betrieb muss die Sicherung intakt bleiben (ohne zu platzen oder zu brechen) und Kurzschlüsse verhindern.
Intelligenz
Bei den meisten asynchronen Gleichrichter-Boost-Schaltwandlern, die Induktoren verwenden, gibt es einen Gleichstrompfad zwischen Eingang und Ausgang. Die Existenz dieses Pfades kann zwei nachteilige Folgen haben: Erstens führt dies dazu, dass die Diode (normalerweise eine Schottky-Diode) überhitzt und beschädigt wird, wenn der Kurzschluss oder die starke Überlastung am Ausgang einige hundert Millisekunden überschreitet. Zweitens funktioniert der Schaltschwingkreis aus irgendeinem Grund, beispielsweise durch menschliches Herunterfahren, nicht mehr und am Lastende liegt immer noch Spannung an, nur eine Diode niedriger als der Eingangsspannungsabfall. Der Ausgang verbraucht immer noch Energie. Wenn außerdem die Restspannung niedriger als der stationäre Betriebsspannungsbereich der Last ist, wird der Schaltkreis in einen unsicheren Zustand versetzt.
Bei Anwendungen mit relativ geringen Ausgangsströmen (weniger als 5 A) können beide oben genannten Probleme mithilfe eines Strommodus-Controllers auf einem Chip und einer High-End-Stromabtasttechnologie effektiv gelöst werden. In diesen Schaltkreisen wird die Diode durch einen synchronen Gleichrichterschalttransistor ersetzt, sodass der Eingangs-/Ausgangspfad durch Ausschalten des internen Schalttransistors unterbrochen werden kann. Dadurch befindet sich das Lastende in einem hochohmigen Zustand gegenüber dem Eingangsende, was das gewünschte Ergebnis ist. Unter normalen Betriebsbedingungen tastet der High-End-Abtastwiderstand im Schaltkreis den Laststrom regelmäßig ab und vermeidet so katastrophale Folgen durch Überstrom. Daher bietet der interne Überhitzungsschutzschaltkreis einen sicheren Betriebsbereich (SAO) für den Konverter.
MAX668 ist ein Schaltregler, der die Boost-Funktion vervollständigt. Der Stromrückkopplungs-Boost-Controller (MAX668) steuert einen Low-End-Logikpegel-N-Kanal-Enhanced-MOSFET, der über einen Low-End-Stromabtastwiderstand geerdet ist. Der High-End-Schalter ist eine Schottky-Diode, die hauptsächlich aufgrund ihres geringen Durchlassspannungsabfalls gewählt wurde. Wie in Abbildung 7 dargestellt, wurde die grundlegende Topologiestruktur des Boost-Konverters nicht unterbrochen. In dieser Anwendung wandelt MAX668 eine Spannung von 3,3 V in 5 V um, und der Laststrom kann 3 A erreichen.
Unter ihnen ist der P-Kanal-verstärkte MOSFET-Q1 die Schlüsselkomponente zur Lastunterbrechung. Wenn MAX668 ausgeschaltet ist, leitet Diode D1 immer noch, was zu einer Spannung von 3,3 V am Stromanschluss von MAX810L abzüglich des Spannungsabfalls von Diode D1 führt. Da der Reset-Schwellenwert von MAX810L 4,65 V beträgt, liegt sein RESET-Ausgang auf einem hohen Pegel, wodurch Q1 zum Ausschalten gezwungen wird und die Last von der Eingangsstromversorgung getrennt wird. MAX668 stellt über ein externes Rückkopplungswiderstandsnetzwerk eine Ausgangsspannung von 5 V ein. Wenn die Ausgangsspannung den Reset-Schwellenwert von MAX810L überschreitet, beginnt der interne monostabile Schaltkreis mit einer Verzögerung von etwa 240 ms zu arbeiten. Danach nimmt der Ausgang von MAX810L ab, wodurch Q1 leitet.
Nach der Leitung von Q1 überwacht MAX810L kontinuierlich die Ausgangsspannung, um festzustellen, ob der Ausgang überlastet ist. Überlastung führt zu einem Abfall der Ausgangsspannung. Wenn sie unter dem Schwellenwert von MAX810L liegt, wechselt der Ausgang von MAX810L nach einer Verzögerung von 20 μs von hoch auf niedrig, wodurch Q1 ausgeschaltet und die Last getrennt wird. Aufgrund des Boost-Effekts von MAX668 ist die Spannung am Stromversorgungsanschluss von MAX810 höher als sein Schwellenwert. Nach einer Reset-Verzögerungszeit von 240 ms wechselt der Ausgang von MAX810L wieder von hoch auf niedrig und Q1 wird eingeschaltet und automatisch wieder mit der Last verbunden. Der obige Vorgang wird regelmäßig wiederholt, es sei denn, die Überlast wird entfernt oder MAX668 wird ausgeschaltet, um den Betrieb einzustellen. Daher bilden MAX810L und Schalter Q1 zusammen einen Halbleiterschalter (elektronische Sicherung).
MAX810L (Micro Power Device) hat eine unsymmetrische Push-Pull-Ausgangsstufe. Bei der Stromausgabe nach außen entspricht dies einem 6k-Ω-Widerstand; bei der Stromentnahme von außen entspricht dies einem 125-Ω-Widerstand. Wenn Q1 ein- oder ausgeschaltet wird, verhindert der Widerstand von MAX810L das schnelle Laden und Entladen des Miller-Kondensators und des Gate-Source-Kondensators in Q1 und verlangsamt so den Einschwingvorgang des Schalters. Unter der Annahme, dass die gesamte äquivalente Kapazität von Q1 5000pF beträgt, beträgt die Zeitkonstante des RC-Schaltkreises des Hochstromtransistors, wenn MAX810 Strom zieht (entspricht einem 125-Ω-Widerstand), etwa 0,6 μs. Die Einschwingspannungs-Reaktionszeit während des gesamten Leitungsprozesses beträgt ungefähr 10RC=6 μs. Die Zeit zum vollständigen Ausschalten desselben Schalters Q1 beträgt ungefähr das 48-fache der Zeit für die vollständige Leitung.
Wenn eine externe Last oder C2 beim Einschalten viel Strom ziehen muss, kann ein schnelles Leiten von Q1 dazu führen, dass die Eingangsspannung von MAX810 unter seine Reset-Schwellenspannung fällt, was zu einem Reset führt. Daher sollte ein RC-Netzwerk hinzugefügt werden, um den Einschaltvorgang zu verlangsamen. Durch geeignete Wahl von R und C kann der Lastanschlussvorgang um mehrere Schaltzyklen des MAX668 verlängert werden, sodass die Ausgangsspannung von MAX668 immer höher ist als die Reset-Schwellenspannung von MAX810. Wenn R und C die Leitzeit von Q1 verlängern, verlängern sie auch die Abschaltzeit. Daher ist es notwendig, eine Schottky-Diode parallel zum Widerstand zu schalten, um den Abschaltvorgang von Q1 zu beschleunigen, wenn die Last überlastet ist.
Um verbesserte Kanäle und einen geringeren Leitungswiderstand zu erhalten, erfordern die obigen Schaltkreise die Verwendung von P-Kanal-MOSFETs mit Logikpegelsteuerung. Wenn der Leitungswiderstandswert von Q1 groß ist und an beiden Enden ein großer Spannungsabfall auftritt (insbesondere bei Anwendungen mit niedriger Ausgangsspannung oder wenn die Last weit von der Stromversorgung entfernt ist), sollte der Ausgang durch Rückkopplungsspannung vom Q1-Drain angepasst werden. Beim Entwurf von Schaltkreisen ist es notwendig, parasitäre Parameter zu minimieren und gleichzeitig das Schaltkreislayout sorgfältig zu berücksichtigen. Die obige Fernanpassung kann mithilfe eines in SOT23 verpackten Niederspannungsanalogschalters (MAX4544) erreicht werden, der durch den Ausgang von MAX810L gesteuert wird.
Gemäß den Produktparametern des MAX4544 beträgt seine minimale Betriebsspannung 2,7 V. Da die Eingangsspannung 3,3 V beträgt und der Durchlassspannungsabfall des Schottky 0,3 V beträgt, ist der MAX4544 (und der MAX810) auch dann noch in Betrieb, wenn der Aufwärtswandler ausgeschaltet ist. An diesem Punkt gibt MAX810 einen hohen Pegel aus und der gemeinsame Anschluss COM des MAX4544 ist mit seinem normalerweise offenen NO (Quelle von Q1) verbunden. Wenn MAX668 aktiviert ist, liefert das mit dem gemeinsamen Anschluss des MAX4544 verbundene Widerstandsnetzwerk eine Rückkopplungsspannung an den MAX668. Da der maximale Leitungswiderstand des MAX4544 bei einer Spannung von 5 V 60 Ω erreicht, sollte der Wert des Rückkopplungswiderstands groß sein, um den minimalen Ausgangsspannungsfehler zu erreichen. Da der Leitungswiderstand des MAX4544 bei einer Betriebsspannung von 3 V lediglich 120 Ω beträgt, ist die durch den Schalter MAX4544 verursachte Fehlerspannung selbst bei niedriger Ausgangsspannung sehr gering.
Wenn der Aufwärtswandler aktiviert ist und seine Ausgangsspannung den Reset-Schwellenwert von MAX810 überschreitet und eine Reset-Verzögerung erfährt, wechselt der Ausgang von MAX810 von hoch auf niedrig, wodurch Q1 leitet und mit der Last verbunden wird. Gleichzeitig verbindet der Niederpegelausgang von MAX810 das COM-Ende und das NC-Ende (normalerweise geschlossenes Ende) von MAX4544, wodurch der Rückkopplungswiderstand von der Quelle von Q1 zum Drain von Q1 wechselt, wodurch die Ausgangsspannung vom Lastende weit weg vom Wandler angepasst werden kann.
Der Schaltvorgang von MAX4544 schaltet auch den Eingangsanschluss von MAX810 von der Quelle von Q1 zum Drain von Q1 um, sodass mit MAX810 überwacht werden kann, ob die Last überlastet ist.
Hochspannungsversicherung
Hochspannungssicherungen werden häufig an Hochspannungstürmen und -masten mit Sicherungsschaltern verwendet, die auch die Funktion eines Ein-/Ausschalters haben, als Überstrom- oder Kurzschlussschutz für Übertragungs- und Verteilungssysteme.