- Käänteinen napaisuuden suojaus diodilla
- Käänteinen napaisuuden suojaus P-kanavan MOSFET: llä
- Tarvittava materiaali
- Piirikaavio
- Käänteisen napaisuuden suojapiirin toiminta P-kanavan MOSFET: llä
Paristot ovat mukavin virtalähde jännitteen syöttämiseksi elektroniseen piiriin. Elektronisten laitteiden, kuten sovittimen, aurinkokennon jne., Käynnistämiseen on monia muita tapoja, mutta yleisin tasavirtalähde on akku. Yleensä kaikki laitteet tulevat napaisuussuojaus Circuit, mutta jos sinulla on akkukäyttöinen laite, joka ei ole napaisuussuojaus sitten sinun täytyy aina olla varovainen, kun akun vaihtamisen muuten se voi räjäyttää laitteen.
Joten tässä tilanteessa käänteisen napaisuuden suojapiiri olisi hyödyllinen lisäys piiriin. On olemassa joitain yksinkertaisia menetelmiä piirin suojaamiseksi päinvastaiselta kytkennältä, kuten diodin tai diodisillan käyttö tai käyttämällä P-kanavan MOSFET-kytkintä KORKEALLA puolella.
Käänteinen napaisuuden suojaus diodilla
Diodin käyttö on helpoin ja halvin tapa käänteisen napaisuuden suojaamiseksi, mutta sillä on ongelma virtavuodosta. Kun syöttöjännite on korkea, pienellä jännitehäviöllä ei ehkä ole väliä, varsinkin kun virta on pieni. Mutta matalajännitteisen käyttöjärjestelmän tapauksessa jopa pieni määrä jännitehäviötä ei voida hyväksyä.
Koska tiedämme, että yleiskäyttöisen diodin jännitehäviö on 0,7 V, joten voimme rajoittaa tätä jännitehäviötä Schottky-diodilla, koska sen jännitehäviö on noin 0,3 V - 0,4 V ja se kestää myös suurilla virtakuormilla. Ole tietoinen valitessasi Schottky-diodia, koska monissa Schottky-diodeissa on korkea vastavirta vuoto, joten varmista, että valitset yhden, jolla on pieni käänteinen virta (alle 100uA).
4 ampeerin virralla Schottky-diodin tehohäviö on:
4 x 0,4 W = 1,6 W
Ja tavallisessa diodissa:
4 x 0,7 = 2,8 W.
Voit jopa käyttää Full-bridge-tasasuuntaajaa käänteisen napaisuuden suojaamiseen, koska se on napaisuudesta riippumatta. Mutta sillan tasasuuntaaja koostuu neljästä diodista, joten tehojätteen määrä tulee olemaan kaksinkertainen edellisen virtapiirin tehojätteestä yhdellä diodilla.
Käänteinen napaisuuden suojaus P-kanavan MOSFET: llä
P-kanavan MOSFETin käyttö käänteisen napaisuuden suojaamiseksi on luotettavampaa kuin muut menetelmät matalan jännitteen pudotuksen ja suuren virtakyvyn vuoksi. Piiri koostuu P-kanavaisesta MOSFET: stä, Zener-diodista ja alasvetovastuksesta. Jos syöttöjännite on pienempi kuin P-kanavan MOSFET-portti-lähde-jännite (Vgs), tarvitset vain MOSFET: n ilman diodia tai vastusta. Sinun tarvitsee vain kytkeä MOSFETin porttipääte maahan.
Jos syöttöjännite on enemmän kuin Vgs, sinun on pudotettava jännite portin liittimen ja lähteen välille. Piirilaitteiston valmistamiseksi tarvittavat komponentit mainitaan alla.
Tarvittava materiaali
- FQP47P06 P-kanavainen MOSFET
- Vastus (100k)
- 9,1 V: n Zener-diodi
- Leipälauta
- Johtojen liittäminen
Piirikaavio
Käänteisen napaisuuden suojapiirin toiminta P-kanavan MOSFET: llä
Nyt kun kytket akun kytkentäkaavion mukaisesti oikealla napaisuudella, transistori kytkeytyy päälle ja virta kulkee sen läpi. Jos akku on kytketty taaksepäin tai päinvastaisessa järjestyksessä, transistori sammuu ja piirisi suojautuu.
Tämä suojapiiri on muita tehokkaampi. Analysoidaan piiri, kun akku on kytketty oikein, P-Channel MOSFET käynnistyy, koska portin ja lähteen välinen jännite on negatiivinen. Kaava portin ja lähteen välisen jännitteen löytämiseksi on:
Vgs = (Vg - Vs)
Kun akku on kytketty väärin, portin liittimen jännite on positiivinen ja tiedämme, että P-kanavainen MOSFET käynnistyy vain, kun portin liittimen jännite on negatiivinen (vähintään -2,0 V tälle MOSFETille tai vähemmän). Joten aina, kun akku on kytketty vastakkaiseen suuntaan, piiri on suojattu MOSFETillä.
Puhutaan nyt piirin tehohäviöstä, kun transistori on PÄÄLLÄ, tyhjennyksen ja lähteen välinen vastus on melkein vähäpätöinen, mutta tarkemmin sanottuna voit käydä P-kanavan MOSFETin tietolomakkeen. FQP47P06 P-kanavan MOSFET: n staattinen tyhjennyslähteen vastus (R DS (ON)) on 0,026Ω (maks.). Joten voimme laskea tehohäviöt piirissä kuten alla:
Tehohäviö = I 2 R
Oletetaan, että virta transistorin läpi on 1A. Joten tehohäviö tulee olemaan
Tehohäviö = I 2 R = (1A) 2 * 0,026Ω = 0,026W
Näin ollen tehohäviö on noin 27 kertaa pienempi kuin yksidiodia käyttävä piiri. Siksi P-kanavan MOSFETin käyttö käänteisen napaisuuden suojaamiseksi on paljon parempi kuin muut menetelmät. Se on vähän kalliimpi kuin diodi, mutta se tekee suojapiiristä paljon turvallisemman ja tehokkaamman.
Olemme käyttäneet piirissä myös Zener-diodia ja vastusta suojaksi portin ja lähteen välisen jännitteen ylittymiseltä. Lisäämällä vastus ja 9,1 V: n Zener-diodi voimme kiinnittää porttilähteen jännitteen enintään negatiiviseen 9,1 V: iin, joten transistori pysyy turvassa.