O que acontece quando um dispositivo consome mais corrente do que a fonte de alimentação pode fornecer?


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Sou mais programador de software, mas tenho uma pergunta básica sobre eletrônica.

O que acontece quando um dispositivo consome mais corrente do que a fonte de alimentação pode fornecer? E sob que circunstância isso pode acontecer - projeto ruim da placa ou não determinar o pior cenário da operação do dispositivo?
Como alguém realmente vê isso em um escopo? Por sua vez, o que acontece com o dispositivo se isso não for corrigido?

Respostas:


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Há muitas coisas diferentes que podem acontecer quando você consome muita energia e isso depende da tecnologia que está sendo usada. As coisas típicas que você verá são a tensão caindo abaixo da saída especificada ou cortando completamente. Alguns sistemas podem ter um fusível que dispara quando você consome muita energia. Ou o pior caso é você exceder a classificação segura de alguns componentes que resultam em algo superaquecido e potencialmente causam muitos problemas (incêndio, etc.).

As circunstâncias em que isso pode acontecer praticamente caem sobre o designer do quadro. Muitas vezes, é mais barato construir uma fonte de alimentação que possa fornecer menos corrente, para que o projetista minimize o custo o máximo possível enquanto ainda estiver seguro. Se houver algum caso que o projetista do conselho não tenha considerado, eles poderão consumir muita energia. Esses casos podem ser coisas como executar um módulo de RF enquanto faz algum trabalho de DSP, enquanto o designer originalmente pretendia que eles operassem apenas em momentos separados.

A outra vez em que você pode consumir muita energia está sob uma condição de falha real. É quando algo realmente dá errado, como um IC falha em uma condição curta, ou alguém acidentalmente interrompe duas conexões, ou algo nesse sentido.

Quanto ao que acontece com o dispositivo, isso também depende do próprio dispositivo e da fonte de alimentação sendo usada. Se a PSU diminuir sua tensão, o dispositivo poderá falhar se o sistema não puder lidar com a tensão.


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Como um pouco de "informação para o leigo": fontes de alimentação teóricas podem produzir corrente infinita. As fontes de alimentação práticas têm um resistor interno que é a soma de toda a fiação e outros componentes. No modelo dessa fonte de alimentação, o resistor é o que causa a queda de tensão à medida que a corrente aumenta. A energia perdida (convertida em calor) por essa resistência interna é o motivo pelo qual uma fonte de alimentação precisa ser resfriada.
Vincent Vancalbergh

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Tudo o que Kellenjb lhe disse é absolutamente verdade. O que eu gostaria de acrescentar é mais informações sobre como lidar com esse problema ao construir circuitos eletrônicos.

Você tem duas peças de equipamento envolvidas, uma fonte de alimentação e o circuito em teste. Agora, claramente, se o circuito sob teste tentar consumir muita energia, e a fonte de alimentação não conseguir lidar com ela com segurança, poderão ocorrer coisas ruins (como um incêndio).

Considere o que acontece quando há um erro no circuito em teste e ele consome energia excessiva de uma fonte (como uma bateria de carro) capaz de fornecer muita energia com segurança. Nesse caso, não é o suprimento que é o problema, mas o circuito em teste que pode pegar fogo ou, mais provavelmente, liberar sua "fumaça mágica".

A maneira como isso geralmente é tratado em um laboratório onde os protótipos são construídos é usar uma fonte de alimentação de bancada que possa ser limitada por corrente. Geralmente, ele possui dois displays (medidores ou LEDs etc.) na frente, um para tensão e outro para corrente. Também terá uma maneira de definir a tensão e / ou a corrente desejadas. Ele operará no modo de tensão limitada ou corrente limitada.

Agora, suponha que você monte um circuito em uma placa de ensaio e calcule que será necessário 5 V e use no máximo 100 mA. Você colocaria esses valores em sua fonte de alimentação de bancada, o que garantiria que a tensão nunca excederia 5 V (poderia ser menor se você curto os terminais) e que não serão entregues mais de 100mA de corrente. Se o seu circuito tentar consumir muita energia, a fonte de alimentação fornecerá uma indicação de erro e evitará o fluxo excessivo de corrente.

Embora esse suprimento não possa garantir que os componentes do seu circuito nunca sejam danificados (você pode ligar os fios para trás, por exemplo), eles podem reduzir bastante as chances de destruir um componente e, talvez, o mais importante, evitar um incêndio.


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Um circuito de carga pode, muito brevemente, consumir mais do que a fonte de alimentação pode emitir quando a carga é ligada pela primeira vez. Por exemplo, se a carga tiver muitos capacitores que precisam ser carregados, a corrente de carregamento poderá fluir em um grande pico, que se estabilizará em muito menos do que a capacidade da fonte depois que os capacitores forem carregados. Por esse motivo, é melhor definir o suprimento de bancada acima do local que você acha que precisa e observar a corrente fluindo na inicialização com uma sonda de corrente do osciloscópio. Em seguida, projete o suprimento de PCB para lidar com isso.
Matt B.

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@ Matt Vi placas agir como se tivessem um short dead porque não tinha corrente suficiente para iniciar. Então, +1.
Kellenjb
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