Nárazový proud a přepólování
Dvě věci se stanou v okamžiku, kdy někdo zastrčí konektor. Obě jsou krátké, obě jsou velké a obě se dají spočítat dřív, než se stanou.
Nárazový proud: omezuje ho jen odpor cesty
Vstupní kondenzátor je při zapnutí vybitý, takže se chová jako zkrat. Proud omezuje jen odpor konektoru, spoje a vnitřní odpor zdroje:
Sto mikrofaradů na 24 V přes 50 mΩ je 480 A po dobu pěti mikrosekund. Tavná pojistka to nezachytí (má tepelnou setrvačnost), ale konektor to poznamená — každé zastrčení odpálí kousek kontaktu, a po dvou stech cyklech je přechodový odpor jinde.
Táž ½CU² jako všude jinde. PowerLab ji odvozuje pro meziobvod pohonu, LogicLab pro hradlo — a je jedno, jak velký je ten odpor: energie, která se v něm ztratí, je vždycky přesně půl CU². Testy to křížově kontrolují proti PowerLabu.
Co s tím
- NTC termistor v sérii: za studena má ohmy, po zahřátí desetiny. Levné, používané v síťových zdrojích — ale při rychlém vypnutí a zapnutí je ještě horký a neomezí nic.
- Řízené zapnutí (soft start): MOSFET, který se otevírá pomalu. Omezí proud přesně a bez trvalé ztráty, a je to i místo, kde se dělá pořadí větví.
- Nedávat tolik kapacity. Vstupní kondenzátor má být tak velký, aby pokryl zvlnění — víc je jen větší náraz.
Přepólování: dioda, nebo MOSFET
Sériová Schottky je nejjednodušší a stojí 0,4 V pořád — při 2 A je to 0,8 W tepla za provozu. P-kanálový MOSFET v napájecí větvi stojí jen I²·RDS, tedy při 30 mΩ a 2 A 120 mW.
Bod zvratu jde proti intuici. Ztráta diody roste s proudem lineárně, ztráta MOSFETu kvadraticky — takže MOSFET vyhrává pod bodem zvratu, ne nad ním. Ten bod je Vf/RDS, u Schottky a 30 mΩ tedy 13 A. Na desce se k němu nikdo nedostane, takže MOSFET vyhrává vždycky — a ten výpočet je tu proto, aby bylo vidět proč, ne aby se podle něj vybíralo.