- Zaštita od obrnutog polariteta pomoću diode
- Zaštita od obrnutog polariteta pomoću P-Channel MOSFET-a
- Potreban materijal
- Kružni dijagram
- Rad kruga zaštite od obrnutog polariteta pomoću P-Channel MOSFET-a
Baterije su najprikladniji izvor napajanja za napajanje elektroničkog kruga. Postoje mnogi drugi načini za napajanje elektroničkih uređaja, poput adaptera, solarnih ćelija itd., Ali najčešće napajanje istosmjernom strujom je baterija. Općenito se svi uređaji isporučuju s krugom zaštite od obrnutog polariteta, ali ako imate bilo koji uređaj na baterijski pogon koji nema zaštitu od obrnutog polariteta, uvijek morate biti oprezni prilikom promjene baterije, jer inače uređaj može eksplodirati.
Dakle, u ovoj situaciji krug za zaštitu od obrnutog polariteta bio bi koristan dodatak krugu. Postoje neke jednostavne metode za zaštitu kruga od veze s obrnutim polaritetom, poput upotrebe diode ili diodnog mosta ili upotrebe P-Channel MOSFET-a kao prekidača na VISOKOJ strani.
Zaštita od obrnutog polariteta pomoću diode
Korištenje diode najjednostavnija je i najjeftinija metoda za zaštitu od obrnutog polariteta, ali ima problem curenja električne energije. Kad je ulazni opskrbni napon visok, mali pad napona ne mora biti važan, posebno kada je struja mala. Ali u slučaju niskonaponskog operativnog sustava, čak i mala količina pada napona je neprihvatljiva.
Kao što znamo da pad napona na diodi opće namjene iznosi 0,7 V, pa taj napon možemo ograničiti korištenjem Schottky diode, jer je njegov pad napona oko 0,3 V do 0,4 V, a može podnijeti i velika strujna opterećenja. Budite svjesni dok odabirete Schottky diodu, jer puno Schottky dioda dolazi s velikim curenjem reverzne struje, pa budite sigurni da ćete odabrati onu s malom reverznom strujom (manjom od 100uA).
Na 4 ampera gubitak snage od Schottky diode u krugu bit će:
4 x 0,4 W = 1,6 W
I u običnoj diodi:
4 x 0,7 = 2,8 W.
Možete koristiti i ispravljač s punim mostom za zaštitu od obrnutog polariteta, kakav je bez obzira na polaritet. No, ispravljač mosta sastoji se od četiri diode, stoga će količina otpada energije biti dvostruko veća od potrošnje energije u gore navedenom krugu s jednom diodom.
Zaštita od obrnutog polariteta pomoću P-Channel MOSFET-a
Korištenje P-Channel MOSFET-a za zaštitu od obrnutog polariteta pouzdanije je od ostalih metoda, zbog niskog pada napona i velike struje. Krug se sastoji od P-kanala MOSFET-a, Zener-diode i padajućeg otpora. Ako je mrežni napon manji od napona od izvora do izvora (Vgs) P-kanalnog MOSFET-a, tada vam je potreban samo MOSFET bez diode ili otpornika. Jednostavno morate spojiti priključni kabel MOSFET-a na masu.
Ako je napon napajanja veći od Vgs, morate spustiti napon između priključka i izvora. Komponente potrebne za izradu hardvera sklopa spomenute su u nastavku.
Potreban materijal
- FQP47P06 MOSFET s P-kanalom
- Otpornik (100k)
- 9,1V Zener dioda
- Breadboard
- Spajanje žica
Kružni dijagram
Rad kruga zaštite od obrnutog polariteta pomoću P-Channel MOSFET-a
Kad spojite bateriju prema shemi spojeva, s ispravnim polaritetom, tranzistor se uključi i omogući struji da kroz njega teče. Ako je baterija spojena unatrag ili obrnutog polariteta, tranzistor se ISKLJUČUJE i vaš krug postaje zaštićen.
Ovaj je zaštitni krug učinkovitiji od ostalih. Analizirajmo krug kada je baterija spojena na ispravan način, P-Channel MOSFET će se uključiti jer je napon između ulaza i izvora negativan. Formula za pronalaženje napona između vrata i izvora je:
Vgs = (Vg - Vs)
Kad je baterija pogrešno spojena, napon na priključku vrata bit će pozitivan i znamo da se P-Channel MOSFET uključuje samo kada je napon na priključku vrata negativan (minimalno -2,0 V za ovaj MOSFET ili manje). Dakle, kad god je baterija spojena u obrnutom smjeru, sklop će biti zaštićen MOSFET-om.
Sada, razgovarajmo o gubitku snage u krugu, kada je tranzistor UKLJUČEN, otpor između odvoda i izvora gotovo je zanemariv, ali da bismo bili precizniji, možete proći kroz tablicu podataka M-traktora P-kanala. Za MOSFET s P-kanalom FQP47P06 statički otpor uključenosti izvora odvoda (R DS (ON)) iznosi 0,026Ω (maks.). Dakle, možemo izračunati gubitak snage u krugu kao što je dolje:
Gubitak snage = I 2 R
Pretpostavimo da je protok struje kroz tranzistor 1A. Tako će gubitak snage biti
Gubitak snage = I 2 R = (1A) 2 * 0,026Ω = 0,026W
Dakle, gubitak snage je oko 27 puta manji od kruga koji koristi jednu diodu. Zbog toga je upotreba P-Channel MOSFET-a za zaštitu od obrnutog polariteta daleko bolja od ostalih metoda. Nešto je skuplja od diode, ali čini zaštitni krug mnogo sigurnijim i učinkovitijim.
U krugu smo koristili i Zener diodu i otpornik za zaštitu od prekoračenja napona na izvoru. Dodavanjem otpornika i Zener-diode od 9,1 V možemo napon napona vrata-izvora stegnuti na maksimalno negativnih 9,1 V, stoga tranzistor ostaje siguran.