- Apsauga nuo atvirkštinio poliškumo naudojant diodą
- Apsauga nuo atvirkštinio poliškumo naudojant P kanalo MOSFET
- Reikalinga medžiaga
- Grandinės schema
- Apsaugos nuo atvirkštinio poliškumo grandinės veikimas naudojant P kanalo MOSFET
Baterijos yra patogiausias maitinimo šaltinis įtampai tiekti į elektroninę grandinę. Yra daugybė kitų būdų, kaip įjungti elektroninius prietaisus, pvz., Adapterį, saulės elementą ir pan., Tačiau dažniausiai nuolatinės srovės maitinimas yra akumuliatorius. Paprastai visi prietaisai yra su atvirkštinio poliškumo apsaugos grandine, tačiau jei turite bet kurį bateriją valdantį įrenginį, kuriame nėra apsaugos nuo atvirkštinio poliškumo, visada turite būti atsargūs keisdami bateriją, kitaip jis gali susprogdinti įrenginį.
Taigi šioje situacijoje atvirkštinio poliškumo apsaugos grandinė būtų naudingas grandinės papildymas. Yra keletas paprastų būdų, kaip apsaugoti grandinę nuo atvirkštinio poliškumo jungimo, pavyzdžiui, naudojant diodą ar diodų tiltą arba naudojant P kanalo MOSFET kaip jungiklį HIGH pusėje.
Apsauga nuo atvirkštinio poliškumo naudojant diodą
Diodo naudojimas yra lengviausias ir pigiausias atvirkštinės poliškumo apsaugos būdas, tačiau jis turi energijos nutekėjimo problemą. Kai įėjimo maitinimo įtampa yra aukšta, nedidelis įtampos kritimas gali būti nesvarbus, ypač kai srovė yra maža. Tačiau esant žemos įtampos operacinei sistemai, net ir nedidelis įtampos kritimas yra nepriimtinas.
Kaip žinome, bendrosios paskirties diodo įtampos kritimas yra 0,7 V, todėl mes galime apriboti šį įtampos kritimą naudodami „Schottky“ diodą, nes jo įtampos kritimas yra maždaug nuo 0,3 V iki 0,4 V ir jis gali atlaikyti ir esant didelėms srovės apkrovoms. Atminkite, kad renkatės „Schottky“ diodą, nes daugeliui „Schottky“ diodų būdingas didelis atvirkštinės srovės nuotėkis, todėl įsitikinkite, kad pasirinksite mažos atbulinės srovės (mažiau nei 100uA) srovę.
Esant 4 amperams, Schottky diodo galios nuostolis grandinėje bus:
4 x 0,4 W = 1,6 W
Ir įprastu diodu:
4 x 0,7 = 2,8 W.
Jūs netgi galite naudoti „Full-bridge“ lygintuvą apsaugai nuo atvirkštinio poliškumo, nes tai yra nepriklausomai nuo poliškumo. Tačiau tiltinį lygintuvą sudaro keturi diodai, taigi elektros energijos atliekų kiekis bus dvigubai didesnis nei minėtoje grandinėje su vienu diodu.
Apsauga nuo atvirkštinio poliškumo naudojant P kanalo MOSFET
P-kanalo MOSFET naudojimas apsaugai nuo atvirkštinio poliškumo yra patikimesnis nei kiti metodai dėl žemos įtampos kritimo ir didelės srovės pajėgumo. Grandinę sudaro P kanalo MOSFET, „Zener“ diodas ir ištraukiamas rezistorius. Jei maitinimo įtampa yra mažesnė nei P-kanalo MOSFET „Gate-to-Source“ įtampa (Vgs), tada jums reikės tik MOSFET be diodo ar rezistoriaus. Jums tereikia prijungti MOSFET vartų terminalą prie žemės.
Dabar, jei maitinimo įtampa yra didesnė nei Vgs, turite sumažinti įtampą tarp vartų gnybto ir šaltinio. Komponentai, reikalingi grandinės aparatinei įrangai gaminti, yra paminėti žemiau.
Reikalinga medžiaga
- FQP47P06 P kanalo MOSFET
- Rezistorius (100k)
- 9,1 V „Zener“ diodas
- Bandomoji Lenta
- Laidų sujungimas
Grandinės schema
Apsaugos nuo atvirkštinio poliškumo grandinės veikimas naudojant P kanalo MOSFET
Dabar, prijungus akumuliatorių pagal schemą, esant teisingam poliškumui, tranzistorius įsijungia ir leidžia srovei tekėti per jį. Jei akumuliatorius yra prijungtas atgal arba atvirkščiai, tranzistorius išsijungia ir jūsų grandinė yra apsaugota.
Ši apsaugos grandinė yra efektyvesnė už kitas. Panagrinėkime grandinę, kai baterija prijungta teisingai, P kanalo MOSFET įsijungs, nes įtampa tarp vartų ir šaltinio yra neigiama. Formulė įtampai tarp vartų ir šaltinio surasti:
Vgs = (Vg - Vs)
Neteisingai prijungus akumuliatorių, įtampa vartų gnybte bus teigiama ir mes žinome, kad P kanalo MOSFET įsijungia tik tada, kai vartų gnybto įtampa yra neigiama (mažiausia -2,0 V šiai MOSFET arba mažiau). Taigi, kai baterija yra prijungta atvirkštine kryptimi, grandinę saugos MOSFET.
Dabar pakalbėkime apie elektros energijos nuostolius grandinėje, kai tranzistorius yra ĮJUNGTAS, pasipriešinimas tarp nutekėjimo ir šaltinio yra beveik nereikšmingas, tačiau norint būti tiksliau, galite pereiti prie P-kanalo MOSFET duomenų lapo. FQP47P06 P kanalo MOSFET statinis nuotėkio šaltinio atsparumas (R DS (ON)) yra 0,026Ω (maks.). Taigi, mes galime apskaičiuoti galios nuostolius grandinėje, kaip nurodyta toliau:
Galios praradimas = I 2 R
Tarkime, kad srovė per tranzistorių yra 1A. Taigi energijos nuostoliai bus
Galios praradimas = I 2 R = (1A) 2 * 0,026Ω = 0,026W
Vadinasi, galios nuostoliai yra maždaug 27 kartus mažesni nei grandinės, naudojančios vieną diodą. Štai kodėl P kanalo MOSFET naudojimas apsaugai nuo atvirkštinio poliškumo yra daug geresnis nei kitų metodų. Tai yra šiek tiek brangesnė nei diodas, tačiau apsauginė grandinė yra daug saugesnė ir efektyvesnė.
Mes taip pat naudojome „Zener“ diodą ir rezistorių grandinėje, kad apsaugotume nuo vartų iki šaltinio įtampos viršijimo. Pridėjus rezistorių ir 9,1 V Zenerio diodą, mes galime pritvirtinti vartų šaltinio įtampą iki didžiausios neigiamos 9,1 V, taigi tranzistorius išlieka saugus.