- Reversās polaritātes aizsardzība, izmantojot diode
- Apgrieztās polaritātes aizsardzība, izmantojot P-Channel MOSFET
- Nepieciešams materiāls
- Ķēdes shēma
- Apgrieztās polaritātes aizsardzības ķēdes darbība, izmantojot P-Channel MOSFET
Baterijas ir ērtākais strāvas avots, lai piegādātu spriegumu elektroniskajai shēmai. Ir daudz citu veidu, kā ieslēgt elektroniskās ierīces, piemēram, adapteri, saules baterijas utt., Taču visbiežāk līdzstrāvas padeve ir akumulators. Parasti visām ierīcēm ir apgrieztās polaritātes aizsardzības ķēde, taču, ja jums ir kāda ar akumulatoru darbināta ierīce, kurai nav apgrieztās polaritātes aizsardzības, akumulatora nomaiņas laikā jums vienmēr jābūt uzmanīgam, pretējā gadījumā tas var uzspridzināt ierīci.
Tātad šajā situācijā apgrieztās polaritātes aizsardzības ķēde būtu noderīgs ķēdes papildinājums. Ir dažas vienkāršas metodes, kā aizsargāt ķēdi no pretējās polaritātes savienojuma, piemēram, izmantojot diode vai Diode Bridge vai izmantojot P-Channel MOSFET kā slēdzi HIGH pusē.
Reversās polaritātes aizsardzība, izmantojot diode
Diodes izmantošana ir vienkāršākā un lētākā reversās polaritātes aizsardzības metode, taču tai ir strāvas noplūdes problēma. Ja ieejas barošanas spriegums ir augsts, nelielam sprieguma kritumam var nebūt nozīmes, it īpaši, ja strāva ir zema. Bet zema sprieguma operētājsistēmas gadījumā pat neliels sprieguma kritums ir nepieņemams.
Tā kā mēs zinām, ka sprieguma kritums vispārējas nozīmes diodē ir 0,7 V, tāpēc mēs varam ierobežot šo sprieguma kritumu, izmantojot Schottky diode, jo tā sprieguma kritums ir aptuveni 0,3 V līdz 0,4 V, un tas var izturēt arī ar lielu strāvas slodzi. Esiet uzmanīgs, izvēloties Schottky diode, jo daudzām Schottky diodēm ir augsta pretējās strāvas noplūde, tāpēc pārliecinieties, ka izvēlaties vienu ar mazu reverso strāvu (mazāku par 100uA).
Pie 4 ampēriem Schottky diode jaudas zudums ķēdē būs:
4 x 0,4 W = 1,6 W
Un parastajā diodē:
4 x 0,7 = 2,8 W.
Reversās polaritātes aizsardzībai varat izmantot pat pilna tilta taisngriezi, jo tas ir neatkarīgi no polaritātes. Bet tilta taisngriezis sastāv no četrām diodēm, līdz ar to enerģijas izšķiešanas daudzums būs divreiz lielāks par iepriekš minētajā ķēdē ar vienu diodi iztērēto.
Apgrieztās polaritātes aizsardzība, izmantojot P-Channel MOSFET
P-kanālu MOSFET izmantošana apgrieztās polaritātes aizsardzībai ir ticamāka nekā citas metodes, jo ir zems sprieguma kritums un liela strāvas spēja. Shēma sastāv no P-Channel MOSFET, Zenera diode un nolaižamā rezistora. Ja barošanas spriegums ir mazāks par P-kanāla MOSFET vārtu-avotu spriegumu (Vgs), MOSFET jums būs nepieciešams tikai bez diodes vai rezistora. Jums vienkārši jāpievieno MOSFET vārtu terminālis zemei.
Tagad, ja barošanas spriegums ir lielāks par Vgs, jums ir jānomet spriegums starp vārtu spaili un avotu. Zemāk ir minēti komponenti, kas nepieciešami ķēdes aparatūras izgatavošanai.
Nepieciešams materiāls
- FQP47P06 P-kanālu MOSFET
- Rezistors (100k)
- 9,1 V Zenera diode
- Maizes dēlis
- Vadu savienošana
Ķēdes shēma
Apgrieztās polaritātes aizsardzības ķēdes darbība, izmantojot P-Channel MOSFET
Tagad, pieslēdzot akumulatoru atbilstoši ķēdes shēmai ar pareizu polaritāti, tas izraisa tranzistora ieslēgšanos un ļauj caur to plūst strāvai. Ja akumulators ir pievienots atpakaļgaitā vai pretējā polaritātē, tranzistors izslēdzas un jūsu ķēde tiek aizsargāta.
Šī aizsardzības shēma ir efektīvāka nekā citas. Analizēsim ķēdi, kad akumulators ir pievienots pareizi, P-Channel MOSFET ieslēgsies, jo spriegums starp vārtiem un avotu ir negatīvs. Formula sprieguma noteikšanai starp vārtiem un avotu ir:
Vgs = (Vg - Vs)
Kad akumulators ir nepareizi pievienots, spriegums vārtu spailē būs pozitīvs, un mēs zinām, ka P-Channel MOSFET ieslēdzas tikai tad, ja spriegums vārtu spailē ir negatīvs (minimālais -2,0 V šai MOSFET vai mazāks). Tātad ikreiz, kad akumulators ir pievienots pretējā virzienā, ķēdi aizsargās MOSFET.
Tagad parunāsim par strāvas zudumu ķēdē, kad tranzistors ir IESLĒGTS, pretestība starp noteci un avotu ir gandrīz nenozīmīga, bet, lai būtu precīzāk, varat iziet P-Channel MOSFET datu lapu. FQP47P06 P kanāla MOSFET statiskā noteces avota pretestība (R DS (ON)) ir 0,026Ω (maks.). Tātad, mēs varam aprēķināt jaudas zudumu ķēdē, piemēram, zemāk:
Jaudas zudums = I 2 R
Pieņemsim, ka strāvas plūsma caur tranzistoru ir 1A. Tātad jaudas zudums būs
Jaudas zudums = I 2 R = (1A) 2 * 0.026Ω = 0.026W
Tādējādi jaudas zudums ir aptuveni 27 reizes mazāks nekā ķēde, kurā tiek izmantots viens diods. Tāpēc P-kanālu MOSFET izmantošana apgrieztās polaritātes aizsardzībai ir daudz labāka nekā citas metodes. Tas ir nedaudz dārgāks nekā diode, bet tas padara aizsardzības ķēdi daudz drošāku un efektīvāku.
Mēs esam arī izmantojuši Zenera diode un rezistoru ķēdē aizsardzībai pret vārtu līdz avota sprieguma pārsniegšanu. Pievienojot rezistoru un 9,1 V Zenera diode, mēs varam nostiprināt vārtu avota spriegumu līdz maksimāli negatīvam 9,1 V, tāpēc tranzistors paliek drošs.