Prąd impulsowy - dobór bezpiecznika

[Atlantis]

Mam pytanie dotyczące sposobu, w jaki dobiera się bezpiecznik (polimerowy) zabezpieczający urządzenie, które nie pobiera prądu w sposób ciągły, ale krótkimi impulsami. Najbardziej wymagającym podzespołem jest moduł GSM, który podczas nadawania może pobrać około 1,8A w krótkim impulsie, trwającym 500 us. Średnia wartość prądu podawana w manualu wynosi 300mA. Jest także dzwonek elektryczny, który może chwilowo pobierać trochę powyżej 300mA. Reszta elektroniki to drobne podzespoły, które nie wezmą więcej jak kilkadziesiąt mA.

Jaką wartość powinien mieć bezpiecznik, żeby z jednej strony spełniał swoje zadanie, a z drugiej nie wyłączał układu podczas normalnej pracy?

[tszczesn]

Mam pytanie dotyczące sposobu, w jaki dobiera się bezpiecznik (polimerowy) zabezpieczający urządzenie, które nie pobiera prądu w sposób ciągły, ale krótkimi impulsami. Najbardziej wymagającym podzespołem jest moduł GSM, który podczas nadawania może pobrać około 1,8A w krótkim impulsie, trwającym 500 us. Średnia wartość prądu podawana w manualu wynosi 300mA. Jest także dzwonek elektryczny, który może chwilowo pobierać trochę powyżej 300mA. Reszta elektroniki to drobne podzespoły, które nie wezmą więcej jak kilkadziesiąt mA.

Jaką wartość powinien mieć bezpiecznik, żeby z jednej strony spełniał swoje zadanie, a z drugiej nie wyłączał układu podczas normalnej pracy?

450mA i filtr LC za bezpiecznikiem?

[Atlantis]

450mA i filtr LC za bezpiecznikiem?

Dobrze, ale jaka jest zasada decydująca o doborze bezpiecznika?
Jak powinien wyglądać filtr LC? To znaczy jak dobrać wartości elementów?

[tszczesn]

450mA i filtr LC za bezpiecznikiem?

Dobrze, ale jaka jest zasada decydująca o doborze bezpiecznika?
Jak powinien wyglądać filtr Lc?

Nie chce mi się jakiejś specjalnej matematyki zaprzęgać, myślę, że kilkadziesiat µF/parę mH. - powinno wystarczyć aby spłaszczyć impuls prądu. Producenci bezpieczników powinni w dokumentacji pokazać jak się one zachowują przy krótkich silnych impulsach prądu, to powinno pomóc dobrać odpowiednią wartość.

Zresztą IMO najpierw daj normalny bezpiecznik 630mA czy 1A - jego bezwładność termiczna będzie na tyle duża, że takie krótkie impulsy go nie wyłączą, a powinien działać. Zresztą - jakich uszkodzeń się spodziewasz? Bo może i tak każde uszkodzenie od strony zasilania to zwarcie więc czy się wstawi 1A czy 2A t już żadna różnica?

[Romekd]

Witam.
Bezpiecznik polimerowy w ogóle nie nadaje się do zabezpieczania urządzeń przed krótkotrwałymi przeciążeniami, gdyż wykazuje zbyt dużą bezwładność. Z drugiej strony stosowanie bezpiecznika o mniejszym prądzie dopuszczalnym, by w ten sposób "przyspieszyć" jego zadziałanie będzie dość trudne, albowiem wraz ze spadkiem dopuszczalnego prądu szybko rośnie rezystancja bezpiecznika. Duża rezystancja bezpiecznika spowoduje wystąpienie większych spadków na zabezpieczanym urządzeniu, przez co przy większych prądach pobieranych będzie się ono wyłączało lub resetowało.

Pozdrawiam,
Romek

[Tomasz Gumny]

Proponuję poczytać literaturę na stronach producentów:
http://www.bourns.com/Library.aspx#13
http://www.littelfuse.com/technical-res ... 17-1401252

[Atlantis]

Witam.
Bezpiecznik polimerowy w ogóle nie nadaje się do zabezpieczania urządzeń przed krótkotrwałymi przeciążeniami, gdyż wykazuje zbyt dużą bezwładność. Z drugiej strony stosowanie bezpiecznika o mniejszym prądzie dopuszczalnym, by w ten sposób "przyspieszyć" jego zadziałanie będzie dość trudne, albowiem wraz ze spadkiem dopuszczalnego prądu szybko rośnie rezystancja bezpiecznika. Duża rezystancja bezpiecznika spowoduje wystąpienie większych spadków na zabezpieczanym urządzeniu, przez co przy większych prądach pobieranych będzie się ono wyłączało lub resetowało.

Mi nie chodzi o zabezpieczenie przed krótkotrwałymi przeciążeniami. Bezpiecznik ma zapewnić raczej dodatkową ochronę, w razie pojawienia się jakiegoś zwarcia (np. na etapie prób), które wywołałoby przepływ prądu ograniczonego tylko Rw baterii.
Chciałbym przede wszystkim widzieć jaki taki bezpiecznik polimerowy "widzi" prąd pobierany przez moduł GSM. Jeśli dam np. 1A to czy przy tych 500us impulsach jego rezystancja zdąży wzrosnąć, czy też będzie zachowywał się tak, jakby płynął przez niego ciągły prąd 300mA (wartość średnia)?

[Romekd]

Bezpieczniki polimerowe w działaniu przypominają nieco pozystory. By bezpiecznik rozłączył zabezpieczany obwód, materiał z którego jest wykonany musi osiągnąć odpowiednią temperaturę, przekraczającą przeważnie 100...130°C. W stanie zimnym bezpiecznik ma pewną rezystancję, która początkowo ze wzrostem temperatury zmienia się nieznacznie, a zaczyna szybko rosnąć dopiero w pobliżu temperatury "rozłączania" (nie jest to więc element liniowy, jak np. termistor). Po ograniczeniu prądu przez bezpiecznik nadal przepływa niewielki prąd, konieczny do podtrzymania jego wysokiej temperatury. Bezpieczniki polimerowe nie należą do elementów precyzyjnych. Ich właściwości wykazują spory rozrzut, a działanie, czyli czas potrzebny do rozłączenia obwodu i wartość prądu przy której to następuje, zależne jest od temperatury zewnętrznej, warunków chłodzenia, sposobu montażu, czyli łatwości oddawania ciepła. Bezpieczniki o prądzie dopuszczalnym 170 mA, które ostatnio montowałem, przy prądzie 0,25 A do zadziałania potrzebowały aż kilka minut (niektóre egzemplarze w ogóle przy tym poziomie prądu się nie wyłączały). Początkowy prąd zwarciowy w podanym przez Ciebie układzie może osiągnąć wartość wynikającą z napięcia baterii oraz jej oporności wewnętrznej i oporności "zimnego" bezpiecznika. Większość parametrów i cechy tych ciekawych elementów znajdziesz pod adresami podanymi przez Tomka (warto przejrzeć!).

Pozdrawiam,
Romek

[Tomasz Gumny]

[...] Bezpieczniki o prądzie dopuszczalnym 170 mA, które ostatnio montowałem, przy prądzie 0,25 A do zadziałania potrzebowały aż kilka minut

Z praktyki dodam, że po zadziałaniu powrót do rezystancji zbliżonej do wyjściowej potrafi im zająć nawet kilka godzin.

[Atlantis]

Z praktyki dodam, że po zadziałaniu powrót do rezystancji zbliżonej do wyjściowej potrafi im zająć nawet kilka godzin.

Powinienem w takim razie zastosować topikowy czy nie stosować żadnego?

[Romekd]

Z praktyki dodam, że po zadziałaniu powrót do rezystancji zbliżonej do wyjściowej potrafi im zająć nawet kilka godzin.

Jest dokładnie jak piszesz, co również potwierdza małą dokładność tego typu bezpieczników. Wspomniane przeze mnie egzemplarze po długim czasie bezczynności wykazywały rezystancję na poziomie ok. 2,3 Ω, która chwilę po zadziałaniu i ostygnięciu bezpiecznika wynosiła już 6 Ω, a następnie przez kolejne godziny znowu spada do około 3 Ω. Ponieważ zadziałanie jest zależne od mocy traconej w elemencie (osiągnięcia przez niego "krytycznej" temperatury), a ta bezpośrednio zależy od rezystancji, to prąd przy którym bezpiecznik zadziała jest zależny od czasu jaki minął od ostatniego przeciążenia. Mimo tej wady bezpieczniki polimerowe stosowane są wszędzie tam, gdzie przeciążenia mogą się zdarzać często, a wymaganą cechą bezpiecznika ma być nie dokładność parametrów i szybkość zadziałania, a zdolność "samoregeneracji".

Pozdrawiam,
Romek

[Romekd]

Mi nie chodzi o zabezpieczenie przed krótkotrwałymi przeciążeniami. Bezpiecznik ma zapewnić raczej dodatkową ochronę, w razie pojawienia się jakiegoś zwarcia (np. na etapie prób), które wywołałoby przepływ prądu ograniczonego tylko Rw baterii.

Powinienem w takim razie zastosować topikowy czy nie stosować żadnego?

Jakiś bezpiecznik jest jednak konieczny, więc na wszelki wypadek (na Twoim miejscu) użyłbym topikowego, ze względu na cenę i dostępność. Szczególnie dotyczy to urządzeń zasilanych akumulatorami litowo-polimerowymi (lub innymi zawierającymi lit!), gdyż w ich przypadku prądy zwarciowe mogą osiągać duże wartości, grożące poparzeniami, a nawet eksplozją samych akumulatorków. Podczas uruchamiania urządzeń powinno się korzystać raczej z zasilaczy warsztatowych, gwarantujących ograniczenie prądu do bezpiecznej dla sprzętu wartości.

Pozdrawiam,
Romek

[Atlantis]

A jak wygląda sytuacja w przypadku bezpiecznika topikowego? Z uwagi na impulsowy charakter prądu mam się kierować tą średnią z noty katalogowej (300mA) czy rzeczywistą wartością w impulsie (nawet 1,8A). Zsumować po prostu wszystkie możliwe prądy (zakładając, że przez moment impulsy nałożą się na siebie) czydać nieco mniejszy bezpiecznik?

[disaster]

Zwłoczny topik powinien dać radę.

[WitekJ]

Pamiętaj, że bezpiecznik topikowy reaguje na skuteczną wartość prądu, nie średnią. Dla przebiegów prostokątnych średnia to wysokość impulsu razy wypełnienie, a skuteczna - razy pierwiastek z wypełnienia, czyli więcej. Przy impulsie 1,8A i wartości średniej 300mA, prąd skuteczny wyniesie 735mA.