Co się stanie, gdy urządzenie pobierze więcej prądu niż może zapewnić zasilacz?

18

Jestem raczej programistą, ale mam podstawowe pytanie dotyczące elektroniki.

Co się stanie, gdy urządzenie pobierze więcej prądu niż może zapewnić zasilacz? I w jakich okolicznościach może się to zdarzyć - zła konstrukcja płyty lub brak określenia najgorszego scenariusza działania urządzenia?
Jak można to zobaczyć na lunecie? Co z kolei stanie się z urządzeniem, jeśli nie zostanie to naprawione?

user7441
źródło

Odpowiedzi:

17

Istnieje wiele różnych rzeczy, które mogą się zdarzyć, gdy pobierzesz zbyt dużo mocy, a to będzie zależeć od zastosowanej technologii. Typowe rzeczy, które zobaczysz, to napięcie spadające poniżej określonego wyjścia lub całkowite odcięcie. Niektóre systemy mogą mieć bezpiecznik, który zadziała, gdy pobierzesz zbyt dużo mocy. Lub najgorszy przypadek to przekroczenie bezpiecznej oceny niektórych komponentów, które powodują przegrzanie i potencjalnie powodują wiele problemów (pożar itp.).

Okoliczności, w których może się to zdarzyć prawie wszystko, zależą od projektanta płyty. Wiele razy taniej jest zbudować zasilacz, który może zapewnić mniejszy prąd, więc projektant zminimalizuje koszty tak bardzo, jak to możliwe, zachowując jednocześnie bezpieczeństwo. Jeśli jest jakiś przypadek, którego projektant nie wziął pod uwagę, może pobrać zbyt dużą moc. Przypadki te mogą być na przykład uruchomieniem modułu RF podczas wykonywania niektórych prac DSP, podczas gdy projektant pierwotnie zamierzał, aby działały tylko w oddzielnych porach.

Innym razem, gdy możesz pobierać zbyt dużo mocy, znajduje się w stanie faktycznego uszkodzenia. Dzieje się tak, gdy coś naprawdę się nie udaje, na przykład układ scalony ulega awarii w krótkim stanie lub ktoś przypadkowo zwiera dwa połączenia razem lub coś w tym stylu.

Co się stanie z urządzeniem, wszystko zależy również od samego urządzenia i używanego zasilacza. Jeśli zasilacz spadnie napięcie, urządzenie może ulec awarii, jeśli system nie będzie w stanie wytrzymać napięcia.

Kellenjb
źródło
3
Jako mała „informacja dla laika”: teoretyczne zasilacze mogą wytwarzać nieskończony prąd. Praktyczne zasilacze mają wewnętrzny rezystor, który jest sumą wszystkich przewodów i innych elementów. W modelu takiego zasilacza rezystor powoduje spadek napięcia wraz ze wzrostem prądu. Strata mocy (zamieniona na ciepło) przez ten wewnętrzny opór powoduje, że zasilacz wymaga chłodzenia.
Vincent Vancalbergh
9

Wszystko, co powiedział ci Kellenjb, jest absolutną prawdą. Chciałbym dodać kilka dodatkowych informacji na temat tego, jak radzić sobie z tym problemem przy budowie obwodów elektronicznych.

W grę wchodzą dwa elementy wyposażenia, zasilacz i testowany obwód. Teraz wyraźnie, jeśli testowany obwód próbuje pobierać zbyt dużo mocy, a zasilacz nie jest w stanie bezpiecznie sobie z tym poradzić, mogą się zdarzyć złe rzeczy (np. Pożar).

Zastanów się, co się dzieje, gdy w badanym obwodzie występuje błąd i pobiera on nadmierną moc z zasilacza (takiego jak akumulator samochodowy), który jest w stanie bezpiecznie zapewnić dużo energii. W tym przypadku problemem nie jest zasilanie, ale raczej testowany obwód, który może się zapalić, a raczej uwolnić „magiczny dym”.

W laboratorium, w którym budowane są prototypy, zajmuje się tym ogólnie rzecz biorąc, jest zastosowanie zasilacza stołowego, który może być ograniczony prądem. Zasadniczo będzie miał dwa wyświetlacze (mierniki lub diody LED itp.) Z przodu, jeden dla napięcia i jeden dla prądu. Będzie także miał sposób na ustawienie zarówno pożądanego napięcia, jak i prądu. Będzie działać w trybie ograniczonym napięciem lub ograniczeniem prądowym.

Załóżmy teraz, że umieściłeś obwód na płytce i obliczasz, że będzie on wymagał 5 V i użyje maksymalnego lub 100 mA. Umieściłbyś te wartości w swoim zasilaczu stołowym, co zagwarantuje, że napięcie nigdy nie przekroczy 5 V (może być niższe, jeśli zewrzesz zaciski) i że nie zostanie dostarczone więcej niż 100 mA prądu. Jeśli obwód próbuje pobierać zbyt dużo energii, zasilacz wyświetli komunikat błędu i zapobiegnie przepływowi nadmiernego prądu.

Chociaż takie zasilanie nie może zagwarantować, że elementy w twoim obwodzie nigdy nie zostaną uszkodzone (możesz na przykład poprowadzić przewody do tyłu), mogą one znacznie zmniejszyć ryzyko zniszczenia elementu i, co ważniejsze, zapobiec pożarowi.

JonnyBoats
źródło
3
Obwód obciążenia może, bardzo krótko, pobierać więcej, niż zasilacz może wyprowadzić, gdy obciążenie jest włączane po raz pierwszy. Na przykład, jeśli ładunek ma wiele kondensatorów, które muszą się naładować, prąd ładowania może przepływać dużym skokiem, który po naładowaniu kondensatorów ustala się znacznie mniej niż pojemność zasilacza. Z tego powodu lepiej jest ustawić źródło zasilania tam, gdzie uważasz, że powinno być, i obserwuj przepływ prądu przy uruchomieniu za pomocą sondy prądowej oscyloskopu. Następnie zaprojektuj zasilanie płytki drukowanej do obsługi.
Matt B.
2
@Matt Widziałem, że płyty zachowują się tak, jakby miały zwarcie, ponieważ nie miały wystarczającej ilości prądu, aby uruchomić. Więc +1.
Kellenjb