- Omvänd polaritetsskydd med diod
- Omvänd polaritetsskydd med P-Channel MOSFET
- Material krävs
- Kretsschema
- Arbeta med omvänd polaritetsskyddskrets med P-Channel MOSFET
Batterier är den mest praktiska strömkällan för att leverera spänning till en elektronisk krets. Det finns många andra sätt att slå på elektroniska enheter, som adapter, solcell etc, men den vanligaste likströmsförsörjningen är batteri. I allmänhet kommer alla enheter med omvänd polaritetsskyddskrets men om du har någon batteridriven enhet som inte har omvänd polaritetsskydd måste du alltid vara försiktig när du byter batteri annars kan det spränga enheten.
Så i denna situation skulle Reverse Polarity Protection Circuit vara ett användbart tillskott till kretsen. Det finns några enkla metoder för att skydda kretsen från omvänd polaritetsanslutning, såsom att använda en diod eller diodbro eller genom att använda P-Channel MOSFET som omkopplare på HÖG sida.
Omvänd polaritetsskydd med diod
Att använda en diod är den enklaste och billigaste metoden för omvänd polaritetsskydd men det har ett problem med strömläckage. När ingångsspänningen är hög kan det hända att ett litet spänningsfall inte spelar någon roll, särskilt när strömmen är låg. Men vid lågspänningsoperativsystem är till och med en liten mängd spänningsfall oacceptabelt.
Som vi vet är spänningsfallet över en generell diod 0,7V så att vi kan begränsa detta spänningsfall genom att använda Schottky-dioden eftersom dess spänningsfall är cirka 0,3V till 0,4V och det tål också med höga strömbelastningar. Var medveten om när du väljer en Schottky-diod, för många Schottky-dioder kommer med högt motströmläckage så se till att du väljer en med låg backström (mindre än 100uA).
Vid 4 ampere kommer strömförlusten av en Schottky-diod i kretsen att vara:
4 x 0,4 W = 1,6 W
Och i vanlig diod:
4 x 0,7 = 2,8W.
Du kan till och med använda en Full-bridge-likriktare för omvänd polaritetsskydd, eftersom det är oavsett polaritet. Men brygglikriktare består av fyra dioder, varför mängden effektavfall kommer att vara två gånger av strömavfallet i ovanstående krets med en enda diod.
Omvänd polaritetsskydd med P-Channel MOSFET
Att använda en P-Channel MOSFET för omvänd polaritetsskydd är mer tillförlitlig än andra metoder på grund av lågt spänningsfall och hög strömförmåga. Kretsen består av en P-Channel MOSFET, Zener-diod och ett neddragningsmotstånd. Om matningsspänningen är mindre än Gate-to-Source-spänningen (Vgs) för P-kanal MOSFET behöver du bara MOSFET utan diod eller motstånd. Du måste bara ansluta portterminalen till MOSFET till marken.
Nu, om matningsspänningen är mer än Vgs måste du släppa spänningen mellan grindterminalen och källan. Komponenter som krävs för att tillverka kretshårdvaran nämns nedan.
Material krävs
- FQP47P06 P-Channel MOSFET
- Motstånd (100k)
- 9.1V Zener-diod
- Bakbord
- Anslutande ledningar
Kretsschema
Arbeta med omvänd polaritetsskyddskrets med P-Channel MOSFET
När du nu ansluter batteriet enligt kretsschemat, med rätt polaritet, får det transistorn att slås PÅ och låter strömmen strömma genom den. Om batteriet är anslutet bakåt eller i omvänd polaritet stängs transistorn av och din krets skyddas.
Denna skyddskrets är effektivare än andra. Låt oss analysera kretsen när batteriet är anslutet på rätt sätt, P-Channel MOSFET slås PÅ eftersom spänningen mellan grinden och källan är negativ. Formel för att hitta spänningen mellan grind och källa är:
Vgs = (Vg - Vs)
När batteriet är anslutet felaktigt blir spänningen vid grindterminalen positiv och vi vet att P-Channel MOSFET bara slås på när spänningen vid grindterminalen är negativ (minst -2,0V för denna MOSFET eller mindre). Så när batteriet ansluts i omvänd riktning kommer kretsen att skyddas av MOSFET.
Låt oss nu prata om strömförlusten i kretsen, när transistorn är PÅ är motståndet mellan avlopp och källa nästan försumbar men för att vara mer exakt kan du gå igenom databladet för P-Channel MOSFET. För FQP47P06 P-kanal MOSFET är den statiska avloppskällans motstånd (R DS (ON)) 0,026Ω (max.). Så vi kan beräkna effektförlusten i kretsen som nedan:
Effektförlust = I 2 R
Låt oss anta att strömflödet genom transistorn är 1A. Så strömförlusten kommer att bli
Effektförlust = I 2 R = (1A) 2 * 0,026Ω = 0,026W
Därför är strömförlusten ungefär 27 gånger mindre än kretsen som använder en enda diod. Det är därför det är mycket bättre att använda en P-Channel MOSFET för omvänd polaritetsskydd än andra metoder. Det är lite dyrare än dioden men det gör skyddskretsen mycket säkrare och effektivare.
Vi har också använt en Zener-diod och ett motstånd i kretsen för att skydda mot att överskrida källspänning. Genom att lägga till motståndet och Zener-dioden på 9,1 V kan vi spänna grindkällans spänning till maximalt negativ 9,1 V, varför transistorn förblir säker.