このような線形ドライバを使用した電流制限の問題は、ドライバがその両端で降下する電圧に比例してエネルギーを消費することです。負荷がほとんどの電圧を低下させる場合、ドライバーは存続するように構築できる可能性があります。しかし、負荷が20アンペアで数ボルトしか低下しない場合、ドライバーは大量のエネルギーを消費します。
20アンペアと12ボルトでは、回路は電力= V x I = 12 x 20 = 240ワットを消費します。それはかなりの量です。
負荷が20 Aで10 V低下すると、ドライバーは残りの2 Vを低下させる必要があります。したがって、負荷損失は10V x 20A = 200ワットで、ドライバ損失は2V x 20A = 40ワットです。ダーリントンに40ワットを投入するには、熱すぎないようにかなりのヒートシンクが必要です。すぐにシャットダウンし、これらのうち1つまたは2つだけがこのモードになっている場合は、「問題を回避する」ことができる場合があります。しかし、しばらくの間多くの負荷が限界電流のままである場合、「問題が発生する」でしょう。
1つの解決策は、10アンペアを超えると完全にオフになり、しばらく待ってから再試行するコントローラーを用意することです。これの問題は、最大20Aまで問題ないということですが、負荷が20Aを超えようとする場合、20Aのバーストに制限されます=平均20Aをはるかに下回ります。
解決策の1つは、スイッチが電流制限状態にあるとき（スイッチがオンまたはオフの場合のみ）に「PWM」を実行し、平均値が20Aになるようにo / off比を調整することです。これを行う回路は、思ったよりも安くて簡単です。オペアンプまたは回路ごとにいくつかの受動部品。または、CMOSシュミットゲートパッケージといくつかの演奏。
：best "の方法は、20 Aに制限し、必要な場合にのみ利用可能なエネルギーをシャットダウンするスイッチモードドライバーを使用することです。これらは、シンプルな92トランジスタでもかまいませんが、回路ごとに煩わしいインダクターが必要です。
示されているように、ダーリントントランジスタペアの電流利得が非常に不正確になるため、結果は非常に不正確になります。テストで選択しない限り（たとえば、ポテンショメータでベース抵抗を調整するなど）、それは非常に不正確であり、それでも長期間は良好ではありません。電流制限ドライバー用の安価な回路を提供できます。しかし、最初に質問がどこに行くか見てみましょう。
はい、負荷が誘導性で通常は導通しないような極性の場合、負荷にダイオードが必要です。
コントローラーでの損失とその理由：
12Vから負荷およびコントローラを経由してアースに流れる電流は
Rは、特定の直列パス内のすべての抵抗の合計です。
12Vで20Aの場合
- R = V / I = 12/20 = 0.6オーム。
電流制限が20Aの場合は、負荷が0.6未満の場合、回路内の合計Rを0.6オームに自動的に調整する電子可変Rを作成しています。
負荷が0.6オームを超えると、電流が20A未満になるため、コントローラーはハードオンのままになります。
0.1Rイグナイターを使用した例では、コントローラーは0.6-0.1 = 0.5オームを追加する必要があります。
コントローラは「熱くなる」:-)。
PWM電流制限：
PWM =パルス幅変調により、負荷が完全にオンになります（時間の場合はX％、オフの場合は100-X％）
負荷を完全にオンにしてから1：5のデューティサイクルで完全にオフにすると、平均電流は20 Aになります。
オン= 12 / 0.1 = 120 A！
オフ= 0
（1 x 120 A + 5 x 0 A）/ 6 = 20平均
バッテリーは120Aピークを供給できる必要があります。
負荷と直列にインダクタを追加し、「キャッチダイオード」を使用すると、回路が「バックコンバータ」に変わります。たとえば、次のようになります。
スイッチがN分の1の時間にある場合、電圧出力はVinの1 / Nになります。
通常のアプローチでは、Ioutを監視し、オン期間を調整して、必要に応じて最大電流を制限します。
これを行う例を次に示します。
これはあなたが望むものではありませんが、原則を示しています。これは、私がコメントしたRichard Prosserが提供するリレードライバー回路です。L1の代わりに適切なインダクタを使用し、負荷をL1のすぐ下に配置すると、電流制限された電源が供給されます。これは、あなたが望むもののために少し「ビジー」になっています。
保護された電流制限MOSFETの使用
電流保護および温度制限付きのON Semiconductor NCV8401保護ローサイドドライバなどの電流保護MOSFETの使用が提案されています
NCV8401の強みは、高い故障電流が維持されている場合にシャットダウンし、故障が発生したときに流れる最大電流を制限することです。このようなデバイスはこれをうまく行いますが、制限電流を長期間維持できるようにすることを意図していません。このようなデバイスを自動車のバッテリーに直接接続して、電源を入れてみました。問題ありません-制限に移行し、過負荷状態が解消されると通常の動作に戻ります。
これらはすばらしいデバイスであり、その場所では非常に便利ですが、たとえば故障状態で負荷に安定した20 Aの電流を維持するという当初の目的に完全には対応していません。ドライバーの最大消費電力は12V x 20A = 240ワット、最悪の場合。NCV8401のジャンクションからケースへの熱抵抗は1.6 C / Wattで、最大ジャンクション温度は150 Cです。周囲温度が25Cの完全なヒートシンク（0 C / W）でも、最大（150-25）/ 1.6 = 78ワット。実際には、非常に優れたヒートシンクシステムを使用しても、約40ワットで十分です。
仕様が変更されている場合は問題ありませんが、限られた20Aを継続的に（停止またはブローするまで）供給したい場合は、2つの方法しかありません。どちらか
（1）12V x 20A = 240Wの合計損失を受け入れ、ドライバが負荷が受けないものを消費するか、
（2）スイッチモードのエネルギー変換を使用して、ドライバが負荷に必要な電圧で20Aを提供するようにします。ドライバーは非効率的な変換からのエネルギーのみを扱います。たとえば、負荷が0.2オームの場合、20Aでは、Vload = I x R = 20A x 0.2 = 4ボルトです。負荷電力は、I ^ 2 x R = 400 x 0.2 = 80ワット、または= V x I = 4V x 20 A = 80ワットです（これももちろんです）。
この場合、4Vがzモード効率のスイッチモードコンバーターから供給されている場合（0 <= Z <= 100）。上記の例でPload = 80ワットの場合、コンバーターがZ = 70（％）とすると、スイッチモードコンバーターは（100-Z）/ 100 x P負荷= 0.3 x 80W = 24ワットのみを消費します。これはまだかなりですが、線形リミッターで消費される240-80 = 160ワットよりはるかに少ないです。そう ...
スイッチングレギュレータ電流リミッター
これは、最終的なソリューションとしてではなく、別の例として意図されています。それはサービスに押し込むことができますが、この原則に基づいてゼロから設計を行うことはより良いでしょう。
ほぼ正確にあなたがここで、図11aにまたは11bの回路で例えばMC34063を使用して構築することができますやりたいだろう回路MC34063のデータシート
コンパレーターのパッケージ（LM393、LM339など）を使用して、ここで行うサイクルごとのセンシングではなく、真の負荷電流センシングを実行できるのと同じようなものを実装するのはおそらく同じくらい簡単ですが、これは機能します。
参照されているMC34063回路は、必要に応じてNチャネルまたはPチャネルの外部MOSFETを使用するように変更できます（これはおそらく私が使用するものです）。確かに、FETは短絡に失敗する傾向があります。失敗してもめったにないように設計することで、これは問題が少なくなります:-)。
ここでは、エネルギー変換と電流制限のため、出力電圧を「高」に設定できます。たとえば、負荷が0.4Rで想定される目標電圧が12Vの場合、電流リミッターは実際に発生することを制限します。サイクルごとのリミッターの代わりに、またはそれと同様に、ローサイドの負荷電流センスを追加し、それを使用してドライブ電圧を制限し、ターゲットの負荷電流が提供されるようにすることができます。
ステップ抵抗線形リミッター
最も簡単な方法は、負荷電流を20Aに制限するためにバイナリスイッチできるスイッチドレジスタのバンクを提供することです。カウンタは、電流が高すぎる場合は抵抗値をカウントし、低すぎる場合はダウンします。負荷が0.6R未満の場合、20Aでの消費電力は常に240Wですが、抵抗が機能し、負荷スイッチとして使用されるバイポーラトランジスタまたはFETが冷たく動作する可能性があります。それほど難しくはありませんが、「煩わしいほど粗雑な」アプローチです:-)。
