Zaščita pred obratno polarnostjo pri toku 10A. Ustavimo namestitev diode. n-kanalni MOSFET - najboljša zaščita

Običajne metode zaščite pred obratno polarnostjo uporabljajo diode za preprečevanje poškodb vezja. Pri enem pristopu serijska dioda omogoča, da tok teče samo s pravilno polarnostjo (slika 1). Uporabite lahko tudi diodni most da popravite vhod, tako da vezje vedno prejme pravilno polarnost (slika 2). Pomanjkljivost teh pristopov je, da zapravljajo moč zaradi padca napetosti na diodah. Z vhodnim tokom 1 A vezje na sliki 1 razprši 0,7 W moči, vezje na sliki 2 pa 1,4 W.

Predstavljeno vezje uporablja preprosto metodo, ki nima padca napetosti ali izgubljene energije (slika 3).

Izbira relejev za krmiljenje napetosti z obratno polarnostjo. Na primer, lahko uporabite 12V rele za 12V napajalni sistem. S pravilno polarnostjo v tokokrogu je D1 vzvratno prednapet in rele S1 ostane izklopljen. Nato sta vhod in izhod povezana z relejnimi kontakti, tok pa teče do konca vezja. Dioda D1 blokira napajanje releja in zaščitno vezje ne odvaja moči.

Enostavno zaščitno vezje proti obratni polariteti nima padca napetosti. Če polarnost ni pravilna, dioda D1 v prednapetosti vklopi rele (slika 4). Vklop releja napaja konec vezja in rdeča LED D3 se vklopi, kar označuje obratno polarnost. Vezje porablja energijo le, če je polarnost obrnjena. Za razliko od tranzistorjev na učinku polja in polprevodniških stikal imajo relejski kontakti nizek upor, kar pomeni, da ne povzročajo padca napetosti med vhodnim virom in vezjem, ki potrebuje zaščito. Tako je zasnova primerna za sisteme s hudimi napetostnimi omejitvami.

Pri načrtovanju industrijskih naprav, za katere veljajo povečane zahteve glede zanesljivosti, sem večkrat naletel na problem zaščite naprave pred napačno polarnostjo napajalnega priključka. Celo izkušeni monterji včasih uspejo zamenjati plus z minusom. Verjetno so takšne težave še bolj pereče med poskusi novincev elektronike. V tem članku si bomo ogledali najpreprostejše rešitve problema - tako tradicionalne kot redko uporabljene metode zaščite.

Najenostavnejša rešitev, ki se takoj predlaga, je serijsko povezovanje običajne polprevodniške diode z napravo.

Preprosto, poceni in veselo, zdi se, kaj je še potrebno za srečo? Vendar ima ta metoda zelo resno pomanjkljivost - velik padec napetosti na odprti diodi.

Tukaj je tipična I-V karakteristika za neposredno povezavo diode. Pri toku 2 ampera bo padec napetosti približno 0,85 volta. V primeru nizkonapetostnih tokokrogov 5 voltov in manj je to zelo velika izguba. Pri višjih napetostih igra tak padec manjšo vlogo, obstaja pa še en neprijeten dejavnik. V tokokrogih z visoko porabo toka bo dioda razpršila zelo veliko moči. Torej za primer, prikazan na zgornji sliki, dobimo:

Moč, ki jo odvaja dioda, je za tak primer že prevelika in se bo opazno segrela!
Če pa ste pripravljeni odšteti malo več denarja, potem lahko uporabite Schottky diodo, ki ima nižji padec napetosti.

Tukaj je tipična I-V karakteristika za Schottky diodo. Izračunajmo disipacijo moči za ta primer.

Že nekoliko bolje. Toda kaj storiti, če vaša naprava porabi še večji tok?

Včasih so diode nameščene vzporedno z napravo v obratni povezavi, ki bi morale pregoreti, če se napajalna napetost pomeša in povzroči kratek stik. V tem primeru bo vaša naprava najverjetneje minimalno poškodovana, lahko pa odpove napajalnik, da ne omenjamo dejstva, da bo treba zamenjati samo zaščitno diodo, s tem pa se lahko poškodujejo tudi steze na plošči. Skratka, ta metoda je za ljubitelje ekstremnih športov.

Vendar pa obstaja še en nekoliko dražji, a zelo preprost in brez zgoraj naštetih pomanjkljivosti način zaščite - uporaba tranzistor z efektom polja. V zadnjih 10 letih so se parametri teh polprevodniških naprav dramatično izboljšali, cena pa se je, nasprotno, znatno znižala. Morda je dejstvo, da se izjemno redko uporabljajo za zaščito kritičnih tokokrogov pred napačno polarnostjo napajanja, v veliki meri razložiti z vztrajnostjo razmišljanja. Razmislite o naslednjem diagramu:

Ko se napaja, napetost do obremenitve prehaja skozi zaščitno diodo. Padec na njem je precej velik - v našem primeru približno volt. Vendar pa posledično med vrati in virom tranzistorja nastane napetost, ki presega mejno napetost, in tranzistor se odpre. Upor izvor-odtok se močno zmanjša in tok začne teči ne skozi diodo, ampak skozi odprt tranzistor.

Pojdimo k podrobnostim. Na primer, za tranzistor FQP47З06 bo tipičen upor kanala 0,026 Ohm! Preprosto je izračunati, da bo moč, ki jo odvaja tranzistor, za naš primer le 25 milivatov, padec napetosti pa blizu nič!

Ko spremenite polarnost vira napajanja, v tokokrogu ne teče noben tok. Med pomanjkljivostmi vezja je morda mogoče omeniti, da taki tranzistorji nimajo zelo visoke prebojne napetosti med vrati in izvorom, vendar se lahko z rahlim zapletom vezja uporabi za zaščito visokonapetostnih vezij.

Mislim, da bralcem ne bo težko sami ugotoviti, kako ta shema deluje.

Po objavi članka je spoštovani uporabnik Keroro v komentarjih navedel zaščitno vezje na osnovi tranzistorja s poljskim učinkom, ki se uporablja v iPhone 4. Upam, da ne bo imel nič proti, če svojo objavo dopolnim z njegovo najdbo.

Pri načrtovanju industrijskih naprav, za katere veljajo povečane zahteve glede zanesljivosti, sem večkrat naletel na problem zaščite naprave pred napačno polarnostjo napajalnega priključka. Celo izkušeni monterji včasih uspejo zamenjati plus z minusom. Verjetno so takšne težave še bolj pereče med poskusi novincev elektronike. V tem članku si bomo ogledali najpreprostejše rešitve problema - tako tradicionalne kot redko uporabljene metode zaščite.

Najenostavnejša rešitev, ki se takoj predlaga, je serijsko povezovanje običajne polprevodniške diode z napravo.


Preprosto, poceni in veselo, zdi se, kaj je še potrebno za srečo? Vendar ima ta metoda zelo resno pomanjkljivost - velik padec napetosti na odprti diodi.


Tukaj je tipična I-V karakteristika za neposredno povezavo diode. Pri toku 2 ampera bo padec napetosti približno 0,85 volta. V primeru nizkonapetostnih tokokrogov 5 voltov in manj je to zelo velika izguba. Pri višjih napetostih igra tak padec manjšo vlogo, obstaja pa še en neprijeten dejavnik. V tokokrogih z visoko porabo toka bo dioda razpršila zelo veliko moči. Torej za primer, prikazan na zgornji sliki, dobimo:
0,85 V x 2 A = 1,7 W.
Moč, ki jo odvaja dioda, je za tak primer že prevelika in se bo opazno segrela!
Če pa ste pripravljeni odšteti malo več denarja, potem lahko uporabite Schottky diodo, ki ima nižji padec napetosti.


Tukaj je tipična I-V karakteristika za Schottky diodo. Izračunajmo disipacijo moči za ta primer.
0,55 V x 2 A = 1,1 W
Že nekoliko bolje. Toda kaj storiti, če vaša naprava porabi še večji tok?
Včasih so diode nameščene vzporedno z napravo v obratni povezavi, ki bi morale pregoreti, če se napajalna napetost pomeša in povzroči kratek stik. V tem primeru bo vaša naprava najverjetneje minimalno poškodovana, lahko pa odpove napajalnik, da ne omenjamo dejstva, da bo treba zamenjati samo zaščitno diodo, zraven pa se lahko poškodujejo tudi steze na plošči. Skratka, ta metoda je za ljubitelje ekstremnih športov.
Vendar pa obstaja še en nekoliko dražji, a zelo preprost in brez zgoraj navedenih pomanjkljivosti način zaščite - z uporabo tranzistorja na polju. V zadnjih 10 letih so se parametri teh polprevodniških naprav dramatično izboljšali, cena pa se je, nasprotno, znatno znižala. Morda je dejstvo, da se izjemno redko uporabljajo za zaščito kritičnih vezij pred napačno polarnostjo napajanja, mogoče v veliki meri razložiti z vztrajnostjo razmišljanja. Razmislite o naslednjem diagramu:


Ko se napaja, napetost do obremenitve prehaja skozi zaščitno diodo. Padec na njem je precej velik - v našem primeru približno volt. Vendar pa posledično med vrati in virom tranzistorja nastane napetost, ki presega mejno napetost, in tranzistor se odpre. Upor izvor-odtok se močno zmanjša in tok začne teči ne skozi diodo, ampak skozi odprt tranzistor.


Pojdimo k podrobnostim. Na primer, za tranzistor FQP47З06 bo tipičen upor kanala 0,026 Ohm! Preprosto je izračunati, da bo moč, ki jo odvaja tranzistor, za naš primer le 25 milivatov, padec napetosti pa blizu nič!
Ko spremenite polarnost vira napajanja, v tokokrogu ne teče noben tok. Med pomanjkljivostmi vezja je morda mogoče omeniti, da taki tranzistorji nimajo zelo visoke prebojne napetosti med vrati in izvorom, vendar se lahko z rahlim zapletom vezja uporabi za zaščito visokonapetostnih vezij.


Mislim, da bralcem ne bo težko sami ugotoviti, kako ta shema deluje.

Po objavi članka je spoštovani uporabnik v komentarjih navedel zaščitno vezje na osnovi tranzistorja s poljskim učinkom, ki se uporablja v iPhone 4. Upam, da ne bo imel nič proti, če svojo objavo dopolnim z njegovo najdbo.

Pri načrtovanju industrijskih naprav, za katere veljajo povečane zahteve glede zanesljivosti, sem večkrat naletel na problem zaščite naprave pred napačno polarnostjo napajalnega priključka. Celo izkušeni monterji včasih uspejo zamenjati plus z minusom. Verjetno so takšne težave še bolj pereče med poskusi novincev elektronike. V tem članku bomo obravnavali najpreprostejše rešitve problema - tako tradicionalne kot redko uporabljene metode zaščite. Najpreprostejša rešitev, ki se predlaga takoj, je serijsko povezovanje običajne polprevodniške diode z napravo.
Preprosto, poceni in veselo, zdi se, kaj je še potrebno za srečo? Vendar ima ta metoda zelo resno pomanjkljivost - velik padec napetosti na odprti diodi.
Tukaj je tipična I-V karakteristika za neposredno povezavo diode. Pri toku 2 ampera bo padec napetosti približno 0,85 volta. V primeru nizkonapetostnih tokokrogov 5 voltov in manj je to zelo velika izguba. Pri višjih napetostih igra tak padec manjšo vlogo, obstaja pa še en neprijeten dejavnik. V tokokrogih z visoko porabo toka bo dioda razpršila zelo veliko moči. Torej za primer prikazan na zgornji sliki dobimo: 0,85V x 2A = 1,7W Moč, ki jo odvaja dioda, je že preveč za tako ohišje in se bo opazno segrela! Če pa ste pripravljeni odšteti malo več denarja, potem lahko uporabite Schottky diodo, ki ima nižji padec napetosti.
Tukaj je tipična I-V karakteristika za Schottky diodo. Izračunajmo disipacijo za ta primer 0,55 V x 2 A = 1,1 W. To je nekoliko bolje. Toda kaj storiti, če vaša naprava porabi še večji tok? Včasih so diode nameščene vzporedno z napravo v obratni povezavi, ki bi morale pregoreti, če se napajalna napetost pomeša in povzroči kratek stik. V tem primeru bo vaša naprava najverjetneje minimalno poškodovana, lahko pa odpove napajalnik, da ne omenjamo dejstva, da bo treba zamenjati samo zaščitno diodo, s tem pa se lahko poškodujejo tudi steze na plošči. Z eno besedo, ta metoda je za ekstremne ljudi, vendar obstaja še ena nekoliko dražja, a zelo preprosta in brez zgoraj omenjenih pomanjkljivosti metoda zaščite - uporaba tranzistorja z učinkom polja. V zadnjih 10 letih so se parametri teh polprevodniških naprav dramatično izboljšali, cena pa se je, nasprotno, znatno znižala. Morda je dejstvo, da se izjemno redko uporabljajo za zaščito kritičnih vezij pred napačno polarnostjo napajanja, mogoče v veliki meri razložiti z vztrajnostjo razmišljanja. Razmislite o naslednjem diagramu:
Ko se napaja, napetost do obremenitve prehaja skozi zaščitno diodo. Padec na njem je precej velik - v našem primeru približno volt. Vendar pa posledično med vrati in virom tranzistorja nastane napetost, ki presega mejno napetost, in tranzistor se odpre. Upor izvor-odtok se močno zmanjša in tok začne teči ne skozi diodo, ampak skozi odprt tranzistor.
Pojdimo k podrobnostim. Na primer, za tranzistor FQP47З06 bo tipičen upor kanala 0,026 Ohm! Preprosto je izračunati, da bo moč, ki jo odvaja tranzistor, za naš primer le 25 milivatov, padec napetosti pa blizu nič! Ko spremenite polarnost vira napajanja, v tokokrogu ne teče noben tok. Med pomanjkljivostmi vezja je morda mogoče omeniti, da taki tranzistorji nimajo zelo visoke prebojne napetosti med vrati in izvorom, vendar se lahko z rahlim zapletom vezja uporabi za zaščito visokonapetostnih vezij.
Mislim, da bralcem ne bo težko sami ugotoviti, kako to vezje deluje. Po objavi članka je spoštovani uporabnik Keroro v komentarjih navedel zaščitno vezje na osnovi tranzistorja na polju, ki se uporablja v. iPhone 4. Upam, da ne bo imel nič proti, če svojo objavo dopolnim z njegovo najdbo.

Pri načrtovanju industrijskih naprav, za katere veljajo povečane zahteve glede zanesljivosti, sem večkrat naletel na problem zaščite naprave pred napačno polarnostjo napajalnega priključka. Celo izkušeni monterji včasih uspejo zamenjati plus z minusom. Verjetno so takšne težave še bolj pereče med poskusi novincev elektronike. V tem članku si bomo ogledali najpreprostejše rešitve problema - tako tradicionalne kot redko uporabljene metode zaščite.

Najenostavnejša rešitev, ki se takoj predlaga, je serijsko povezovanje običajne polprevodniške diode z napravo.


Preprosto, poceni in veselo, zdi se, kaj je še potrebno za srečo? Vendar ima ta metoda zelo resno pomanjkljivost - velik padec napetosti na odprti diodi.


Tukaj je tipična I-V karakteristika za neposredno povezavo diode. Pri toku 2 ampera bo padec napetosti približno 0,85 volta. V primeru nizkonapetostnih tokokrogov 5 voltov in manj je to zelo velika izguba. Pri višjih napetostih igra tak padec manjšo vlogo, obstaja pa še en neprijeten dejavnik. V tokokrogih z visoko porabo toka bo dioda razpršila zelo veliko moči. Torej za primer, prikazan na zgornji sliki, dobimo:
0,85 V x 2 A = 1,7 W.
Moč, ki jo odvaja dioda, je za tak primer že prevelika in se bo opazno segrela!
Če pa ste pripravljeni odšteti malo več denarja, potem lahko uporabite Schottky diodo, ki ima nižji padec napetosti.


Tukaj je tipična I-V karakteristika za Schottky diodo. Izračunajmo disipacijo moči za ta primer.
0,55 V x 2 A = 1,1 W
Že nekoliko bolje. Toda kaj storiti, če vaša naprava porabi še večji tok?
Včasih so diode nameščene vzporedno z napravo v obratni povezavi, ki bi morale pregoreti, če se napajalna napetost pomeša in povzroči kratek stik. V tem primeru bo vaša naprava najverjetneje minimalno poškodovana, lahko pa odpove napajalnik, da ne omenjamo dejstva, da bo treba zamenjati samo zaščitno diodo, zraven pa se lahko poškodujejo tudi steze na plošči. Skratka, ta metoda je za ljubitelje ekstremnih športov.
Vendar pa obstaja še en nekoliko dražji, a zelo preprost in brez zgoraj navedenih pomanjkljivosti način zaščite - z uporabo tranzistorja na polju. V zadnjih 10 letih so se parametri teh polprevodniških naprav dramatično izboljšali, cena pa se je, nasprotno, znatno znižala. Morda je dejstvo, da se izjemno redko uporabljajo za zaščito kritičnih tokokrogov pred napačno polarnostjo napajanja, mogoče razložiti predvsem z vztrajnostjo razmišljanja. Razmislite o naslednjem diagramu:


Ko se napaja, napetost do obremenitve prehaja skozi zaščitno diodo. Padec na njem je precej velik - v našem primeru približno volt. Vendar pa posledično med vrati in virom tranzistorja nastane napetost, ki presega mejno napetost, in tranzistor se odpre. Upor izvor-odtok se močno zmanjša in tok začne teči ne skozi diodo, ampak skozi odprt tranzistor.


Pojdimo k podrobnostim. Na primer, za tranzistor FQP47З06 bo tipičen upor kanala 0,026 Ohm! Preprosto je izračunati, da bo moč, ki jo odvaja tranzistor, za naš primer le 25 milivatov, padec napetosti pa blizu nič!
Ko spremenite polarnost vira napajanja, v tokokrogu ne teče noben tok. Med pomanjkljivostmi vezja je morda mogoče omeniti, da taki tranzistorji nimajo zelo visoke prebojne napetosti med vrati in izvorom, vendar se lahko z rahlim zapletom vezja uporabi za zaščito visokonapetostnih vezij.


Mislim, da bralcem ne bo težko sami ugotoviti, kako ta shema deluje.