La limitación de corriente es la práctica de imponer un límite a la corriente que puede entregarse a una carga para proteger el circuito que genera o transmite la corriente de efectos dañinos debido a un cortocircuito o sobrecarga. El término "limitación de corriente" también se utiliza para definir un tipo de dispositivo de protección contra sobrecorriente. Según NEC/NFPA 70 de 2020, un dispositivo de protección contra sobrecorriente con limitación de corriente se define como "un dispositivo que, al interrumpir corrientes en su rango de limitación de corriente, reduce la corriente que fluye en el circuito con falla a una magnitud sustancialmente menor que la obtenible en el mismo circuito si el dispositivo fuera reemplazado por un conductor sólido que tenga una impedancia compatible".
Un limitador de corriente de entrada es un dispositivo o combinación de dispositivos que se utiliza para limitar la corriente de entrada. Los componentes resistivos pasivos como resistencias (con inconveniente de disipación de potencia) o termistores de coeficiente de temperatura negativo (NTC) son opciones simples, mientras que el positivo (PTC) se usa para limitar la corriente máxima después de que el circuito ha estado funcionando (con tiempo de enfriamiento). inconveniente en ambos). Se pueden utilizar soluciones más complejas que utilizan componentes activos cuando las opciones más sencillas no son adecuadas.
Algunos circuitos electrónicos emplean limitación de corriente activa, ya que es posible que un fusible no proteja los dispositivos de estado sólido.
En la imagen se muestra un estilo de circuito limitador de corriente. El esquema representa un mecanismo de protección simple utilizado en suministros de CC regulados y amplificadores de potencia de clase AB .
Q1 es el transistor de paso o de salida. R sens es el dispositivo de detección de corriente de carga. Q2 es el transistor de protección que se enciende tan pronto como el voltaje a través de R sens llega a aproximadamente 0,65 V. Este voltaje está determinado por el valor de R sens y la corriente de carga a través de él ( cargo ). Cuando Q2 se enciende, elimina la corriente base de Q1, reduciendo así la corriente del colector de Q1, que es casi la corriente de carga. Por lo tanto, R sens fija la corriente máxima a un valor dado por 0,65/R sens . Por ejemplo, si R sens = 0,33 Ω, la corriente se limita a aproximadamente 2 A incluso si la carga R se pone en cortocircuito (y Vo se vuelve cero).
Además, esta disipación de energía permanecerá mientras exista la sobrecarga, lo que significa que los dispositivos deben ser capaces de soportarla durante un período sustancial. Esta disipación de potencia será sustancialmente menor que si no se hubiera proporcionado ningún circuito limitador de corriente. En esta técnica, más allá del límite de corriente, el voltaje de salida disminuirá a un valor que depende del límite de corriente y la resistencia de carga.
Para reducir el calor que deben disipar los dispositivos de paso en caso de cortocircuito, se utiliza una limitación de corriente de retroceso , que reduce la corriente en el caso de cortocircuito. En un cortocircuito , donde el voltaje de salida se ha reducido a cero, la corriente generalmente se limita a una pequeña fracción de la corriente máxima.
El objetivo principal de la limitación de corriente de retroceso en fuentes de alimentación lineales es mantener el transistor de salida dentro de su límite seguro de disipación de potencia . Un regulador lineal disipa la diferencia entre los voltajes de entrada y salida en forma de calor. En condiciones de sobrecarga, el voltaje de salida cae, por lo que la diferencia aumenta, aumentando así la disipación. Foldback ayuda a mantener el transistor de salida dentro de su área operativa segura en condiciones de falla y sobrecarga . Foldback también reduce significativamente la disipación de energía en la carga en condiciones de falla, lo que puede reducir los riesgos de incendio y daños por calor. [1]
Muchas fuentes de alimentación emplean protección limitadora de corriente constante ; El retroceso va un paso más allá al reducir linealmente el límite de corriente de salida a medida que disminuye el voltaje de salida. Sin embargo, añade complejidad al suministro de energía. Puede desencadenar condiciones de "bloqueo" con dispositivos no óhmicos que consumen una corriente constante independiente del voltaje de suministro (como los amplificadores operacionales). Un limitador de corriente de retroceso también puede emplear un retardo transitorio para evitar el bloqueo y limitar el calentamiento localizado en el cortocircuito.
Una fuente de alimentación de modo conmutado que funciona al límite de corriente con la salida en cortocircuito no tiene una mayor disipación de potencia en los transistores de potencia, por lo que la limitación de corriente plegable es solo una característica de la aplicación en lugar de una que también evita que se produzca una falla en la carga. destruyendo también el suministro de energía. El beneficio de seguridad de reducir la potencia entregada a un cortocircuito en la carga es proporcional al límite de corriente de funcionamiento. Es más probable que la limitación de corriente de retroceso se encuentre en una fuente de alimentación de modo conmutado cuando es un componente de un producto que está certificado de forma independiente para cumplir con los estándares de seguridad regionales. [2]
Un problema con el circuito anterior es que Q1 no se saturará a menos que su base esté polarizada aproximadamente 0,5 voltios por encima de V cc .
Estos circuitos funcionan de forma más eficiente con un único suministro (V cc ). En ambos circuitos, R1 permite que Q1 se encienda y pase voltaje y corriente a la carga. Cuando la corriente a través de R_sense excede el límite de diseño, Q2 se enciende, lo que a su vez comienza a apagar Q1, limitando así la corriente de carga. El componente opcional R2 protege Q2 en caso de cortocircuito de la carga. Cuando V cc es al menos unos pocos voltios, se puede usar un MOSFET para Q1 para un voltaje de caída más bajo. Debido a su simplicidad, este circuito se utiliza en ocasiones como fuente de corriente para LED de alta potencia. [3]
