Limitación de la corriente de entrada del condensador de 1000 µF para proteger el fusible y la fuente de alimentación

Si te interesan mis ideas: Aquí las tienes en orden.

1. Lea atentamente la hoja de datos del cargador. Busque términos como "protección contra cortocircuitos" o "límite de corriente". La mayoría de los dispositivos tendrán algún tipo de implementación de problemas. Mi conjetura es que ya se han incluido y calificado suficientes medidas de seguridad, por lo que no es necesario complicar su diseño. Considere también: Estos dispositivos están completamente calificados y probados. Ya nos conoces a los alemanes: estas son palabras mayores.

2. Si planea integrar un fusible: eche un vistazo a la clasificación I ² T en las hojas de datos. Este valor determinará la 'agilidad', o en otras palabras: La tolerancia a las corrientes de irrupción. También podría considerar usar un llamado PTC-Fuse. Si está interesado en obtener más información sobre el tema, consulte: https://www.littelfuse.com/~/media/automotive/catalogs/littelfuse_fuseology.pdf Si no: use un soplador lento 3A (5x20 mm) - funcionará solo bien.

3. Si desea exagerar su problema de una manera simple: agregue una resistencia (1 ohm, por ejemplo) en serie con el fusible. Esto limitará la corriente de irrupción según lo deseado, pero desperdiciará mucha energía con el tiempo. También debe tenerse en cuenta la caída de tensión. También puede usar un diseño NTC que reduzca las pérdidas de energía. Consulte: https://www.tdk-electronics.tdk.com.cn/download/541612/b1b77484fb39733c7d16858074bb9490/pdf-applicationnotes.pdf

4. Si quiere hacer un esfuerzo adicional: existen circuitos activos, los llamados arrancadores suaves. Por favor, eche un vistazo a https://www.ti.com/lit/an/slva670a/slva670a.pdf Esto es muy probablemente, casi definitivamente, una exageración absoluta. Para empeorar las cosas: podría usar un dispositivo que implemente un llamado E-Fuse y un arrancador suave. Lo más probable es que el IC tenga algún tipo de interfaz I2C. De esta manera, el controlador podría recuperar el consumo de energía actual y cosas por el estilo, pero ¿para qué?

5. Mis dos centavos: confirme las características de seguridad de su adaptador de pared y, si es suficiente, apéguese a él. Sin duda, estos dispositivos no están diseñados para funcionar con cargas altamente capacitivas, pero funcionarán bien. Tenga en cuenta: si no está seguro de cómo implementar las características de seguridad correctamente, la probabilidad de que la solución no funcione en caso de que sea necesaria puede alcanzar un umbral inaceptable, y entonces: ¿cuál es el punto de implementarlo en un principio? No me malinterpreten aquí: la implementación de funciones de seguridad de acuerdo con la hoja de datos o la nota de la aplicación es una parte. Probarlos y confirmarlos es el otro. Estos son temas importantes, incluso para proyectos de pasatiempos. Si estas luchas ya han sido tomadas por los chicos del adaptador de pared, ¿por qué tomarlas de nuevo?

Mucha gente usa P-MOS en la región lineal para evitar la corriente de entrada durante la carga inicial del capacitor. Por supuesto, es un enfoque de trabajo, pero es difícil mantener un MOSFET en la zona lineal durante mucho tiempo (todo el proceso de carga).

Prefiero cargar a través de una derivación (como 47 ohmios) y una vez que el capacitor alcanza un cierto voltaje (como 3 V) cuando la corriente de entrada puede ser tolerable, conecte el capacitor directamente a la fuente; en otras palabras, cortocircuite la derivación.

En cuanto al fusible, tendría que usar un fusible con una corriente nominal más alta (o más lenta) para no quemarse durante la carga inicial de lo que se necesita durante el funcionamiento normal, por lo que perderá la función de protección rápida.

Esquemático:

Especificaciones de diseño:

Cargador 5V 2A max con apagado OCP. Carga mínima de 2,5 ohmios
StripLED 3,5 A/m todo blanco Especificaciones del usuario: 1,5 A máx
. WS2812b 3,5 a 5,3 V para todos los circuitos integrados en tira

Opciones de e-cap: 1mF 10 mOhm a 350 mOhm ESR
T= 10 us (low ESR) a 350 us (GP)
elija ESR = T/C

Problema: corriente de sobretensión de encendido I = V/ESR >> 2A

La seguridad con irrupción prevenida no es un problema: todos los SMPS de este tipo ahora tienen OCP.

Solución: elija ICL reducido del 30 al 50 % para el manejo de corriente máxima pero >= 3 ohmios para 1A @ 3V o 1.7A @ 5V pero nominal >= 3A

• Los limitadores de corriente de irrupción (ICL) son discos de resistencia de cerámica con coeficiente de temperatura negativo (NTC)

Habrá una caída de voltaje en las huellas de stripleds y Rmin @ 50% de la corriente máxima podría ser 1/0.5^2= 4x Rmin de la regulación de resistencia I^2R=P a alta temperatura. Sin embargo, WS2812b puede funcionar hasta 3,5 V, por lo que se debe medir la resistencia de la tira para tierra y se debe sumar V+ de manera que I * R máx. < 1 V con un margen de 0,5 V.

Para Rmax= R(ICL) + R(strip Vcc + 0V) en Imax deseado

Recomendación 4A nominal ICL 3 ohmios

• costo más bajo, operación segura pero se calienta.

Resultado deseado:

• El estrés del cargador se reduce en el arranque sin apagado
• La elección de ICL y C atenuará la ondulación de suministro >= 30dB mediante el filtro RC. por ejemplo, si f = 50 kHz o 10us por pulso entonces RC=> 30x 10us = 300us =T usando ICL R en Imax y C con ESR bajo para RC=T

Los fusibles tienen una clasificación de "fusión nominal" (en$A^2s$) además de la corriente máxima de estado estable. Si conoce esta clasificación y la resistencia general (suministro + fusible + ESR del capacitor), puede calcular exactamente qué tan lejos está de quemar el fusible mientras el capacitor se carga, y decidir si necesita un fusible / precarga más grande circuito o no.

Si necesita un circuito de precarga, aquí hay uno simple con un solo FET:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

La constante de tiempo responsable de cambiar el FET (R1xC1) es 10 veces mayor que la constante de tiempo de precarga (R3xC2), por lo que cuando M1 comienza a conducir, C2 ya está cargado a través de R3.