当设备消耗的电流超过电源供应能力时,会发生什么?


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我更多地是软件程序员,但是我对电子学有一个基本问题。

当设备消耗的电流超过电源供应能力时,会发生什么?而且在什么情况下会发生-电路板设计不良或无法确定器件工作的最坏情况?
在示波器上如何实际看到这一点?如果不纠正该设备又会发生什么?

Answers:


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拉动过多的电源可能会发生许多不同的事情,这取决于所使用的技术。您将看到的典型情况是电压下降到规范输出以下或完全切断。某些系统中的保险丝可能会在您拉动过多功率时跳闸。或最坏的情况是您超过了某些组件的安全额定值,这会导致过热,并可能引起许多问题(火灾等)。

可能发生这种情况的情况全由董事会设计师负责。多数情况下,构建可以提供较少电流的电源会更便宜,因此设计人员将在确保安全的同时尽可能降低成本。如果在某些情况下,电路板设计师没有考虑过,那么他们可能会消耗太多功率。这些情况可能类似于在执行一些DSP工作时运行RF模块,而设计人员原本打算让它们仅在不同的时间运行。

另外一次可能会拉大功率是在实际故障情况下。在这种情况下,确实会出现问题,例如IC出现短路故障,或者有人不小心将两个连接短路,或者沿着这些线路短路。

至于设备发生了什么,这也都取决于设备本身和所使用的PSU。如果PSU降低电压,则如果系统无法处理该电压,则设备可能会发生故障。


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有点“外行信息”:理论电源可以输出无限大的电流。实际电源具有一个内部电阻,该电阻是所有布线和其他组件的总和。在这种电源的模型中,电阻是导致电压随电流增加而下降的原因。通过此内部电阻损失的功率(转换为热量)是电源需要冷却的原因。
Vincent Vancalbergh 2014年

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凯伦杰(Kellenjb)告诉你的一切都是绝对的。我想补充的是一些有关在构建电子电路时如何处理此问题的信息。

您需要使用两个齿轮,一个电源和一个被测电路。现在清楚地知道,如果被测电路试图消耗过多的功率,而电源无法安全地对其进行处理,则可能会发生不良情况(例如起火)。

考虑一下,如果被测电路存在故障,并且会从能够安全提供大量​​电能的电源(例如汽车电池)中汲取过多电能,会发生什么情况。在这种情况下,问题不是由电源引起的,而是被测电路可能着火,或者更有可能释放出“魔烟”。

通常在建立原型的实验室中处理此问题的方法是使用可以限制电流的台式电源。它通常在前面有两个显示器(仪表或LED等),一个用于电压,一个用于电流。它还将具有一种设置所需电压和/或电流的方法。它将以电压限制或电流限制模式运行。

现在,假设您将一个电路放在面包板上,并计算出它需要5 V的电压,并且最大使用100 mA的电流。您可以将这些值放入台式电源中,以确保电压永远不会超过5 V(如果将端子短路则可能会更低),并且不会产生超过100mA的电流。如果您的电路试图消耗过多的功率,电源将给出错误指示并防止过多的电流流过。

尽管这样的电源不能保证电路中的组件永远不会损坏(例如,您可以将导线反向连接),但它们可以大大减少损坏组件的机会,并且可能更重要的是防止起火。


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负载电路的耗电可能非常短暂,超过了负载首次开启时电源输出的功率。例如,如果负载中有很多需要充电的电容器,则充电电流可能会流过一个大尖峰,一旦电容器被充电,其峰值就会降到远小于电源的容量。因此,最好将工作台电源设置在您认为需要的位置上方,并在启动时使用示波器电流探头观察电流。然后设计PCB电源以处理它。
Matt B.

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@Matt我已经看到板子的行为就像完全短路一样,因为它没有足够的电流启动。所以+1。
Kellenjb '02
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