- Omvendt polaritetsbeskyttelse ved hjælp af diode
- Omvendt polaritetsbeskyttelse ved hjælp af P-Channel MOSFET
- Nødvendigt materiale
- Kredsløbsdiagram
- Arbejde med omvendt polaritetsbeskyttelseskredsløb ved hjælp af P-Channel MOSFET
Batterier er den mest praktiske strømkilde til at levere spænding til et elektronisk kredsløb. Der er mange andre måder at tænde for elektroniske enheder som adapter, solcelle osv., Men den mest almindelige jævnstrømsforsyning er batteri. Generelt leveres alle enheder med Reverse Polarity Protection Circuit, men hvis du har en batteridrevet enhed, der ikke har reverse polaritetsbeskyttelse, skal du altid være forsigtig, mens du skifter batteri, ellers kan det sprænge enheden.
Så i denne situation ville Reverse Polarity Protection Circuit være en nyttig tilføjelse til kredsløbet. Der er nogle enkle metoder til at beskytte kredsløbet fra omvendt polaritetsforbindelse, f.eks. Ved hjælp af en diode eller en Diode Bridge eller ved at bruge P-Channel MOSFET som en switch på HØJ side.
Omvendt polaritetsbeskyttelse ved hjælp af diode
Brug af en diode er den nemmeste og billigste metode til beskyttelse mod omvendt polaritet, men det har et problem med strømlækage. Når indgangsspændingen er høj, kan et lille spændingsfald være ligegyldigt, især når strømmen er lav. Men i tilfælde af lavspændingsoperativsystem er selv en lille mængde spændingsfald uacceptabelt.
Som vi ved er spændingsfaldet over en generel diode 0,7V, så vi kan begrænse dette spændingsfald ved at bruge Schottky-diode, fordi dens spændingsfald er omkring 0,3V til 0,4V, og det kan også modstå med høje strømbelastninger. Vær opmærksom, mens du vælger en Schottky-diode, fordi mange Schottky-dioder leveres med høj modstrømslækage, så sørg for at du vælger en med lav omvendt strøm (mindre end 100uA).
Ved 4 ampere vil effekttab fra en Schottky-diode i kredsløbet være:
4 x 0,4 W = 1,6 W
Og i almindelig diode:
4 x 0,7 = 2,8 W.
Du kan endda bruge en fuldbro-ensretter til beskyttelse mod omvendt polaritet, da den er uanset polaritet. Men bro-ensretter består af fire dioder, og derfor vil mængden af strømspild være dobbelt så stort som spildet i ovenstående kredsløb med en enkelt diode.
Omvendt polaritetsbeskyttelse ved hjælp af P-Channel MOSFET
Brug af en P-Channel MOSFET til beskyttelse mod omvendt polaritet er mere pålidelig end andre metoder på grund af lavt spændingsfald og høj strømfunktion. Kredsløbet består af en P-Channel MOSFET, Zener-diode og en pull-down-modstand. Hvis forsyningsspændingen er mindre end Gate-to-Source-spændingen (Vgs) på P-kanal MOSFET, behøver du kun MOSFET uden diode eller modstand. Du skal bare forbinde portterminalen til MOSFET til jorden.
Nu, hvis forsyningsspændingen er mere end Vgs, skal du slippe spændingen mellem portterminalen og kilden. Komponenter, der kræves til fremstilling af kredsløbets hardware, er nævnt nedenfor.
Nødvendigt materiale
- FQP47P06 P-Channel MOSFET
- Modstand (100k)
- 9.1V Zener-diode
- Brødbræt
- Tilslutning af ledninger
Kredsløbsdiagram
Arbejde med omvendt polaritetsbeskyttelseskredsløb ved hjælp af P-Channel MOSFET
Når du nu tilslutter batteriet i henhold til kredsløbsdiagrammet med korrekt polaritet, får det transistoren til at tænde og tillader strømmen at strømme gennem den. Hvis batteriet er tilsluttet baglæns eller i omvendt polaritet, slukkes transistoren, og dit kredsløb bliver beskyttet.
Dette beskyttelseskredsløb er mere effektivt end andre. Lad os analysere kredsløbet, når batteriet er tilsluttet korrekt, P-Channel MOSFET tænder, fordi spændingen mellem gate og kilde er negativ. Formlen til at finde spændingen mellem port og kilde er:
Vgs = (Vg - Vs)
Når batteriet er tilsluttet forkert, vil spændingen ved gate-terminalen være positiv, og vi ved, at P-Channel MOSFET kun tænder, når spændingen ved gate-terminalen er negativ (minimum -2,0V for denne MOSFET eller mindre). Så når batteriet er tilsluttet i omvendt retning, vil kredsløbet blive beskyttet af MOSFET.
Lad os nu tale om effekttabet i kredsløbet, når transistoren er TIL, er modstanden mellem afløb og kilde næsten ubetydelig, men for at være mere præcis kan du gå gennem databladet til P-Channel MOSFET. For FQP47P06 P-kanal MOSFET er den statiske afløbskilde-modstand (R DS (ON)) 0,026Ω (maks.). Så vi kan beregne effekttabet i kredsløb som nedenfor:
Effekt tab = I 2 R
Lad os antage, at strømmen gennem transistoren er 1A. Så strømtabet vil være
Effekt tab = I 2 R = (1A) 2 * 0,026Ω = 0,026W
Derfor er effekttabet ca. 27 gange mindre end kredsløbet ved hjælp af en enkelt diode. Derfor er det meget bedre at bruge en P-Channel MOSFET til beskyttelse mod omvendt polaritet end andre metoder. Det er lidt dyrere end diode, men det gør beskyttelseskredsløbet meget mere sikkert og effektivt.
Vi har også brugt en Zener-diode og en modstand i kredsløbet til beskyttelse mod overskridelse af port til kildespænding. Ved at tilføje modstanden og Zener-dioden på 9,1 V kan vi klemme portkildespændingen til et maksimum på negativ 9,1 V, hvorfor transistoren forbliver sikker.