מעגל הגנה על קוטביות הפוכה

סוללות הן מקור הכוח הנוח ביותר לאספקת מתח למעגל אלקטרוני. ישנן דרכים רבות אחרות להפעיל מכשירים אלקטרוניים, כגון מתאם, תא סולארי וכו ', אך ספק הכוח הנפוץ ביותר הוא סוללה. בדרך כלל כל המכשירים מגיעים עם מעגל הגנה על קוטביות הפוכה, אך אם יש לך מכשיר כלשהו המופעל באמצעות סוללה ואין לו הגנה על קוטביות הפוכה, אתה תמיד צריך להיזהר בעת החלפת הסוללה אחרת זה יכול לפוצץ את המכשיר.

לכן, במצב זה מעגל הגנה על קוטביות הפוכה יהיה תוספת שימושית למעגל. ישנן כמה שיטות פשוטות להגן על המעגל מפני חיבור קוטביות הפוכה, כגון שימוש בדיודה או גשר דיודה או באמצעות M-FET ערוץ P כמתג בצד HIGH.

הגנה על קוטביות הפוכה באמצעות דיודה

שימוש בדיודה היא השיטה הקלה והזולה ביותר להגנה על קוטביות הפוכה, אך יש לה בעיה של דליפת חשמל. כאשר מתח אספקת הקלט גבוה, ירידת מתח קטנה עשויה להיות לא משנה, במיוחד כאשר הזרם נמוך. אך במקרה של מערכת הפעלה במתח נמוך, אפילו כמות קטנה של ירידת מתח אינה מקובלת.

כידוע ירידת המתח על פני דיודה למטרות כלליות היא 0.7 וולט ולכן אנו יכולים להגביל את ירידת המתח הזו באמצעות דיודת שוטקי מכיוון שנפילת המתח שלה היא סביב 0.3 וולט עד 0.4 וולט והיא יכולה גם לעמוד בעומסי זרם גבוהים. שים לב בעת בחירת דיודת שוטקי, מכיוון שהרבה דיודות שוטקי מגיעות עם דליפת זרם הפוך גבוהה, אז וודא כי תבחר באחת עם זרם הפוך נמוך (פחות מ 100uA).

ב -4 אמפר, אובדן הכוח על ידי דיודת שוטקי במעגל יהיה:

4 x 0.4W = 1.6W

ובדיודה רגילה:

4 x 0.7 = 2.8W.

אתה יכול אפילו להשתמש במיישר גשר מלא להגנה על קוטביות הפוכה, מכיוון שהוא ללא קשר לקוטביות. אך מיישר הגשר מורכב מארבע דיודות, ומכאן שכמות פסולת החשמל תהיה כפולה מפסולת החשמל במעגל הנ"ל עם דיודה אחת.

הגנת קוטביות הפוכה באמצעות MOSFET של ערוץ P

השימוש ב- MOSFET של ערוץ P להגנה על קוטביות הפוכה אמין יותר משיטות אחרות, בגלל ירידת מתח נמוכה ויכולת זרם גבוהה. המעגל מורכב מ- MOSFET של ערוץ P, דיודת זנר ומנגד נפתח. אם מתח האספקה ​​נמוך ממתח שער למקור (Vgs) של MOSFET בערוץ P, אתה רק צריך את MOSFET ללא דיודה או נגד. אתה רק צריך לחבר את מסוף השער של ה- MOSFET לקרקע.

כעת, אם מתח האספקה ​​גדול מ- Vgs, עליכם להוריד את המתח בין מסוף השער למקור. הרכיבים הנדרשים לייצור חומרת המעגל מוזכרים להלן.

חומר נדרש

• FQP47P06 MOSFET בערוץ P
• נגד (100k)
• דיודה זנר 9.1V
• קרש לחם
• חוטי חיבור

תרשים מעגל

עבודה של מעגל הגנה על קוטביות הפוכה באמצעות MOSFET בערוץ P

כעת, כאשר אתה מחבר את הסוללה לפי דיאגרמת המעגל, עם קוטביות נכונה, זה גורם לטרנזיסטור להדליק ומאפשר לזרם לזרום דרכו. אם הסוללה מחוברת לאחור או בקוטביות הפוכה, הטרנזיסטור נכבה והמעגל שלך מוגן.

מעגל הגנה זה יעיל יותר מאחרים. בואו ננתח את המעגל כאשר הסוללה מחוברת בצורה נכונה, ה- MOSFET של ערוץ P יופעל מכיוון שהמתח בין השער למקור הוא שלילי. הנוסחה למציאת המתח בין שער למקור היא:

Vgs = (Vg - Vs)

כאשר הסוללה מחוברת באופן שגוי, המתח במסוף השער יהיה חיובי ואנו יודעים ש- MOSFET של ערוץ P נדלק רק כאשר המתח במסוף השער הוא שלילי (מינימום -2.0 וולט עבור MOSFET זה או פחות). לכן בכל פעם שמחברים את הסוללה בכיוון ההפוך המעגל יהיה מוגן על ידי ה- MOSFET.

עכשיו, בואו נדבר על אובדן הכוח במעגל, כאשר הטרנזיסטור פועל ההתנגדות בין הניקוז למקור כמעט זניחה, אך אם להיות מדויקים יותר, תוכלו לעבור על גליון הנתונים של ה- MOSFET בערוץ P. עבור FQP47P06 MOSFET עם ערוץ P, התנגדות המקור לניקוז סטטי (R _{DS (ON)}) היא 0.026Ω (מקסימום). אז נוכל לחשב את אובדן הכוח במעגל כמו להלן:

אובדן כוח = I ² R

נניח שהזרם הנוכחי דרך הטרנזיסטור הוא 1A. אז אובדן הכוח יהיה

אובדן כוח = I ² R = (1A) ² * 0.026Ω = 0.026W

לפיכך, אובדן הכוח קטן פי 27 מהמעגל המשתמש בדיודה אחת. לכן השימוש ב- MOSFET של ערוץ P להגנה על קוטביות הפוכה הוא הרבה יותר טוב משיטות אחרות. זה קצת יותר יקר מאשר דיודה אבל זה הופך את מעגל ההגנה להרבה יותר בטוח ויעיל.

השתמשנו גם בדיודת זנר ובנגד במעגל להגנה מפני חריגה ממתח השער למקור. על ידי הוספת הנגד ודיודת הזנר של 9.1 וולט, נוכל להדק את מתח מקור השער למקסימום של 9.1 וולט שלילי, ומכאן שהטרנזיסטור נשאר בטוח.