- Fordított polaritásvédelem diódával
- Fordított polaritásvédelem P-csatornás MOSFET használatával
- Anyag szükséges
- Kördiagramm
- Fordított polaritásvédelmi áramkör működése P-csatornás MOSFET használatával
Az akkumulátorok a legkényelmesebb áramforrások az áramkör feszültségellátására. Számos más mód van az elektronikus eszközök bekapcsolására, például adapter, napelem stb. Általában az összes eszköz fordított polaritásvédő áramkörrel rendelkezik, de ha van akkumulátorral működtetett készüléke, amely nem rendelkezik fordított polaritásvédelemmel, akkor mindig óvatosnak kell lennie az elemcsere közben, különben felrobbanthatja az eszközt.
Tehát ebben a helyzetben a fordított polaritásvédő áramkör hasznos kiegészítő lenne az áramkörhöz. Van néhány egyszerű módszer az áramkör megvédésére a fordított polaritás-csatlakozástól, például dióda vagy diódahíd használatával, vagy a P-Channel MOSFET kapcsolóként a HIGH oldalon.
Fordított polaritásvédelem diódával
A dióda használata a legegyszerűbb és legolcsóbb módszer a fordított polaritásvédelemhez, de problémát okoz az áramszivárgás. Ha a bemeneti tápfeszültség magas, egy kis feszültségesés nem számít, különösen akkor, ha az áram alacsony. Kisfeszültségű operációs rendszer esetén még kis mértékű feszültségesés is elfogadhatatlan.
Mint tudjuk, az általános célú dióda feszültségesése 0,7 V, így korlátozhatjuk ezt a feszültségesést Schottky dióda használatával, mivel a feszültségesése 0,3 V és 0,4 V körül van, és nagy áramterheléssel is ellenáll. Ügyeljen arra, hogy Schottky diódát válasszon, mert sok Schottky dióda magas fordított áramú szivárgással jár, ezért győződjön meg arról, hogy alacsony fordított áramú (kevesebb mint 100uA) áramot választ.
4 ampernél az áramkörben egy Schottky-dióda áramvesztesége:
4 x 0,4 W = 1,6 W
És a szokásos diódában:
4 x 0,7 = 2,8 W.
Akár egy Full-bridge egyenirányítót is használhat fordított polaritásvédelemhez, mivel ez a polaritástól függetlenül. De a hídirányító négy diódából áll, így az árampazarlás mennyisége kétszerese lesz a fenti áramkörben lévő egyetlen hullámú diódának.
Fordított polaritásvédelem P-csatornás MOSFET használatával
A P-csatornás MOSFET használata a fordított polaritásvédelem érdekében megbízhatóbb, mint más módszerek, az alacsony feszültségesés és a nagy áramerősség miatt. Az áramkör egy P-csatornás MOSFET-ből, Zener-diódából és egy lehúzható ellenállásból áll. Ha a tápfeszültség kisebb, mint a P-csatornás MOSFET kapu-forrás feszültsége (Vgs), akkor csak dióda vagy ellenállás nélküli MOSFET-re van szüksége. Csak csatlakoztatnia kell a MOSFET kapu terminálját a földhöz.
Ha a tápfeszültség meghaladja a Vgs értéket, akkor le kell esnie a kapu és a forrás közötti feszültségről. Az áramköri hardver elkészítéséhez szükséges alkatrészeket az alábbiakban említjük.
Anyag szükséges
- FQP47P06 P-csatornás MOSFET
- Ellenállás (100k)
- 9,1 V-os Zener dióda
- Kenyérlemez
- Vezetékek csatlakoztatása
Kördiagramm
Fordított polaritásvédelmi áramkör működése P-csatornás MOSFET használatával
Most, amikor az akkumulátort a kapcsolási rajz szerint csatlakoztatja, helyes polaritással, ez a tranzisztort bekapcsolja, és lehetővé teszi az áram átfolyását rajta. Ha az akkumulátor hátrafelé vagy fordított polaritással van csatlakoztatva, akkor a tranzisztor kikapcsol és az áramkör védetté válik.
Ez a védelmi áramkör hatékonyabb, mint mások. Elemezzük az áramkört, amikor az akkumulátor megfelelő módon van csatlakoztatva. A P-Channel MOSFET bekapcsol, mert a kapu és a forrás közötti feszültség negatív. A kapu és a forrás közötti feszültség meghatározásának képlete:
Vgs = (Vg - Vs)
Ha az akkumulátort helytelenül csatlakoztatják, a kapu kapcsán a feszültség pozitív lesz, és tudjuk, hogy a P-Channel MOSFET csak akkor kapcsol be, ha a kapu kapcsán negatív a feszültség (minimum -2,0 V ennél a MOSFETnél vagy kevesebb). Tehát, ha az akkumulátor fordított irányban van csatlakoztatva, az áramkört a MOSFET védi.
Most beszéljünk az áramellátás veszteségéről, amikor a tranzisztor BE van kapcsolva, a lefolyás és a forrás közötti ellenállás szinte elhanyagolható, de hogy pontosabb legyen, áttekintheti a P-Channel MOSFET adatlapját. Az FQP47P06 P-csatornás MOSFET esetén a statikus lefolyó-forrás ellenállás (R DS (ON)) 0,026Ω (max.). Tehát kiszámíthatjuk az áramellátás veszteségét az alábbiak szerint:
Teljesítményveszteség = I 2 R
Tegyük fel, hogy a tranzisztoron átáramló áram 1A. Tehát az áramveszteség lesz
Teljesítményveszteség = I 2 R = (1A) 2 * 0,026Ω = 0,026W
Ennélfogva az áramveszteség körülbelül 27-szer kisebb, mint az egydiódás áramkör. Ezért a P-csatornás MOSFET használata a fordított polaritásvédelemhez sokkal jobb, mint más módszerek. Kicsit drágább, mint a dióda, de sokkal biztonságosabbá és hatékonyabbá teszi a védelmi áramkört.
Zener diódát és ellenállást is használtunk az áramkörben a kapu és a forrás feszültségének túllépése elleni védelem érdekében. Az ellenállás és a 9,1 V-os Zener-dióda hozzáadásával a kapu-forrás feszültségét maximum negatív 9,1 V-ra tudjuk szorítani, így a tranzisztor biztonságban marad.