सीमांत धारा

सीमांत धारा विद्युत प्रवाह पर एक सीमा लगाने का अभ्यास है जिसे विद्युत परिपथ या अधिभार के कारण विद्युत धारा उत्पन्न करने या प्रसारित करने वाले परिपथ को हानिकारक प्रभावों से बचाने के लिए विद्युत भार पर वितरित किया जा सकता है। शब्द "सीमांत धारा" का उपयोग एक प्रकार के अति धारा रिले सुरक्षात्मक उपकरण को परिभाषित करने के लिए भी किया जाता है। 2020 एनईसी/एनएफपीए 70 के अनुसार, एक सीमांत धारा द्वारा अति धारा रिले सुरक्षात्मक उपकरण को इस प्रकार परिभाषित किया गया है, की "एक उपकरण, जो अपनी सीमांत धारा सीमा में धाराओं को बाधित करते समय, दोषपूर्ण परिपथ में प्रवाहित होने वाली धारा को उसके बहुत कम परिमाण तक कम कर देता है। यदि उपकरण को संगत प्रतिबाधा वाले ठोस कंडक्टर से परिवर्तित कर दिया जाए तो इसे उसी परिपथ में प्राप्त किया जा सकता है।"

धारा सीमित करना
इनरश धारा सीमक एक उपकरण या उपकरण संयोजन है जिसका उपयोग इनरश धारा को सीमित करने के लिए किया जाता है। निष्क्रिय प्रतिरोधक घटक जैसे प्रतिरोधक (बिजली अपव्यय दोष के साथ), या नकारात्मक तापमान गुणांक (एनटीसी) थर्मिस्टर सरल विकल्प हैं, जबकि सकारात्मक एक (पीटीसी) का उपयोग पश्चात में अधिकतम धारा को सीमित करने के लिए किया जाता है। जब अधिक सरल विकल्प अनुपयुक्त हों तो सक्रिय घटकों का उपयोग करके अधिक जटिल समाधानों का उपयोग किया जा सकता है।

इलेक्ट्रॉनिक पावर परिपथ में
कुछ इलेक्ट्रॉनिक परिपथ सक्रिय सीमांत धारा का उपयोग करते हैं क्योंकि फ़्यूज़ ठोस-अवस्था वाले उपकरणों की सुरक्षा नहीं कर सकता है।

धारा सीमित परिपथ की एक शैली आरेख में दिखाई गई है। योजनाबद्ध एक सरल सुरक्षा तंत्र का प्रतिनिधित्व करता है जिसका उपयोग विनियमित डीसी आपूर्ति और क्लास-एबी पावर प्रवर्धको में किया जाता है।

Q1 पास या आउटपुट ट्रांजिस्टर है। Rsens भार  धारा सेंसिंग उपकरण है। Q2 सुरक्षा ट्रांजिस्टर है जो जैसे ही Rsens पर वोल्टेज लगभग 0.65 V हो जाता है, तो वह चालू हो जाता है। यह वोल्टेज Rsens के मान और इसके माध्यम से  भार धारा (आई भार) द्वारा निर्धारित किया जाता है। जब Q2 चालू होता है, तो यह Q1 से आधार धारा को हटा देता है, जिससे Q1 की संग्रहकर्त्ता धारा कम हो जाती है, जो लगभग भार धारा होती है। इस प्रकार, Rsens अधिकतम धारा को 0.65/Rsens द्वारा दिए गए मान पर तय करता है। उदाहरण के लिए, यदि Rsens = 0.33 Ω, तो  धारा लगभग 2 A तक सीमित होती है, भले ही Rload छोटा हो जाए (और Vo शून्य हो जाए)।

इसके अतिरिक्त, धारा अपव्यय तब तक रहेगा जब तक अधिभार उपस्थित रहेगा, जिसका अर्थ है कि उपकरणों को पर्याप्त अवधि तक इसे सहने में सक्षम होना चाहिए। यदि कोई धारा सीमित परिपथ प्रदान नहीं किया गया होता तो यह बिजली अपव्यय बहुत कम होगा। इस तकनीक में, धारा सीमा से परे, आउटपुट वोल्टेज धारा सीमा और भार प्रतिरोध के आधार पर एक मान तक कम हो जाएगा।

शॉर्ट-परिपथ के तहत पास उपकरणों द्वारा नष्ट की जाने वाली गर्मी को कम करने के लिए, प्रत्यावर्तन सीमांत धारा का उपयोग किया जाता है, जो शॉर्ट-परिपथ की स्थिति में धारा को कम करता है। शार्ट परिपथ के तहत, जहां आउटपुट वोल्टेज शून्य हो जाता है, तो धारा सामान्यतः अधिकतम धारा के एक छोटे से अंश तक सीमित होती है।

रैखिक बिजली की आपूर्ति में प्रत्यावर्तन धारा सीमित करने का मुख्य उद्देश्य आउटपुट ट्रांजिस्टर को उसकी सुरक्षित बिजली अपव्यय सीमा के भीतर रखना है। एक रैखिक नियामक गर्मी के रूप में इनपुट और आउटपुट वोल्टेज के बीच अंतर को नष्ट कर देता है। अधिभार की स्थिति में, आउटपुट वोल्टेज गिर जाता है, इसलिए अंतर बड़ा हो जाता है, जिससे अपव्यय बढ़ जाता है। प्रत्यावर्तन आउटपुट ट्रांजिस्टर को दोष (पावर इंजीनियरिंग) और विद्युत अधिभार स्थितियों के तहत उसके सुरक्षित संचालन क्षेत्र में रखने में समर्थन करता है। प्रत्यावर्तन दोष की स्थिति में भार में बिजली के अपव्यय को भी बहुत कम कर देता है, जिससे आग और गर्मी से होने वाले नुकसान के संकट को कम किया जा सकता है। कई बिजली आपूर्तियाँ निरंतर धारा सीमित सुरक्षा का उपयोग करती हैं; आउटपुट वोल्टेज कम होने पर आउटपुट धारा सीमा को रैखिक रूप से कम करके प्रत्यावर्तन एक कदम आगे बढ़ जाता है। चूंकि, यह बिजली आपूर्ति में जटिलता जोड़ता है। यह गैर-ओमिक उपकरणों के साथ "अपरोध" स्थितियों को ट्रिगर कर सकता है जो आपूर्ति वोल्टेज (जैसे ऑप-एम्प्स) से स्वतंत्र एक निरंतर धारा खींचते हैं। प्रत्यावर्तन धारा लिमिटर अपरोध से बचने और शॉर्ट परिपथ पर स्थानीयकृत हीटिंग को सीमित करने के लिए क्षणिक देरी का भी उपयोग कर सकता है।

आउटपुट शॉर्ट-परिपथ के साथ धारा सीमा पर संचालित एक स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति में पावर ट्रांजिस्टर (एस) में बिजली अपव्यय में वृद्धि नहीं होती है, इसलिए प्रत्यावर्तन सीमांत धारा करना केवल एक एप्लिकेशन सुविधा है जो भार दोष को भी रोकता है तथा बिजली आपूर्ति को भी नष्ट कर रहा है।  भार में शॉर्ट परिपथ के कारण दी गई बिजली को कम करने का सुरक्षा लाभ परिचालन धारा सीमा के समानुपाती होता है।  प्रत्यावर्तन सीमांत धारा स्विचमोड बिजली आपूर्ति में पाए जाने की सबसे अधिक संभावना है जब यह किसी उत्पाद में एक घटक होता है जो क्षेत्रीय सुरक्षा मानकों को पूरा करने के लिए स्वतंत्र रूप से प्रमाणित होता है।

एकल बिजली आपूर्ति परिपथ
पिछले परिपथ के साथ एक समस्या यह है कि Q1 तब तक संतृप्त नहीं होगा जब तक कि इसका आधार Vcc से लगभग 0.5 वोल्ट के ऊपर पक्षपाती न हो।

ये परिपथ एकल (Vcc) आपूर्ति से अधिक कुशलता से संचालित होते हैं। दोनों परिपथ में, R1, Q1 को चालू करने और भार में वोल्टेज और  धारा पास करने की अनुमति देता है। जब R_sense के माध्यम से  धारा डिज़ाइन सीमा से अधिक हो जाता है, तो Q2 चालू हो जाता है, जो बदले में Q1 को संवृत करना शुरू कर देता है, इस प्रकार  भार  धारा सीमित हो जाता है। वैकल्पिक घटक R2 शॉर्ट-परिपथ  भार की स्थिति में Q2 की सुरक्षा करता है। जब Vcc कम से कम कुछ वोल्ट हो, तो कम ड्रॉपआउट वोल्टेज के लिए Q1 के लिए मोसफेट का उपयोग किया जा सकता है। इसकी सरलता के कारण, इस परिपथ को कभी-कभी उच्च-शक्ति एलईडी के लिए  धारा स्रोत के रूप में प्रयोग किया जाता है।

यह भी देखें

 * धारा स्रोत
 * क्राउबार परिपथ
 * विद्युत गिट्टी
 * दोष सीमांत धारा

बाहरी संबंध

 * स्टेपर मोटर्स के लिए सीमांत धारा
 * एलईडी सरणियों के लिए सीमांत धारा अवरोधक कैलकुलेटर
 * नियत धारा और प्रत्यावर्तन सीमांत धारा