هنگام طراحی دستگاه های صنعتی که مشمول الزامات افزایش قابلیت اطمینان هستند، بیش از یک بار با مشکل محافظت از دستگاه در برابر قطبیت نادرست اتصال برق مواجه شده ام. حتی نصاب های باتجربه گاهی اوقات موفق می شوند مثبت را با منفی اشتباه بگیرند. احتمالاً چنین مشکلاتی در طول آزمایشات مهندسین الکترونیک مبتدی حادتر است. در این مقاله ما به ساده ترین راه حل های مشکل - هر دو روش حفاظت سنتی و به ندرت استفاده می شود.

ساده ترین راه حلی که فوراً خود را نشان می دهد، اتصال یک دیود نیمه هادی معمولی به صورت سری به دستگاه است.


ساده، ارزان و شاد، به نظر می رسد چه چیز دیگری برای خوشبختی لازم است؟ با این حال، این روش دارای یک اشکال بسیار جدی است - افت ولتاژ بزرگ در دیود باز.


در اینجا یک مشخصه معمولی I-V برای اتصال مستقیم دیود وجود دارد. در جریان 2 آمپر، افت ولتاژ تقریباً 0.85 ولت خواهد بود. در مورد مدارهای ولتاژ پایین 5 ولت و کمتر، این تلفات بسیار قابل توجهی است. برای ولتاژهای بالاتر، چنین افت نقش کمتری دارد، اما عامل ناخوشایند دیگری نیز وجود دارد. در مدارهایی با مصرف جریان بالا، دیود توان بسیار قابل توجهی را تلف می کند. بنابراین برای مورد نشان داده شده در تصویر بالا، ما دریافت می کنیم:
0.85V x 2A = 1.7W.
توان تلف شده توسط دیود در حال حاضر برای چنین موردی بیش از حد است و به طور محسوسی گرم می شود!
با این حال، اگر با کمی پول بیشتر آماده جدایی هستید، می توانید از دیود شاتکی استفاده کنید که ولتاژ افت کمتری دارد.


در اینجا یک مشخصه معمولی I-V برای دیود شاتکی آمده است. بیایید اتلاف توان را برای این مورد محاسبه کنیم.
0.55 ولت x 2 آمپر = 1.1 وات
در حال حاضر تا حدودی بهتر است. اما اگر دستگاه شما جریان جدی تری مصرف کند چه باید کرد؟
گاهی اوقات دیودها به صورت موازی با دستگاه در اتصال معکوس قرار می گیرند که در صورت مخلوط شدن ولتاژ تغذیه باید بسوزند و منجر به مدار کوتاه. در این صورت، دستگاه شما به احتمال زیاد کمترین آسیب را متحمل می شود، اما منبع تغذیه ممکن است از کار بیفتد، ناگفته نماند که خود دیود محافظ باید تعویض شود و همراه با آن، ممکن است مسیرهای روی برد نیز آسیب ببینند. به طور خلاصه، این روش برای علاقه مندان به ورزش های شدید است.
با این حال، روش دیگری وجود دارد که کمی گرانتر، اما بسیار ساده و عاری از معایب ذکر شده در بالا، روش حفاظت - با استفاده از ترانزیستور اثر میدانی. در طول 10 سال گذشته، پارامترهای این دستگاه های نیمه هادی به طور چشمگیری بهبود یافته است، اما برعکس، قیمت به طور قابل توجهی کاهش یافته است. شاید این واقعیت که آنها بسیار به ندرت برای محافظت از مدارهای بحرانی در برابر قطبیت نادرست منبع تغذیه استفاده می شوند را بتوان تا حد زیادی با اینرسی تفکر توضیح داد. نمودار زیر را در نظر بگیرید:


هنگامی که برق اعمال می شود، ولتاژ بار از طریق دیود محافظ عبور می کند. افت روی آن بسیار زیاد است - در مورد ما، حدود یک ولت. با این حال، در نتیجه، ولتاژی بین گیت و منبع ترانزیستور ایجاد می شود که از ولتاژ قطع بیشتر است و ترانزیستور باز می شود. مقاومت منبع تخلیه به شدت کاهش می یابد و جریان شروع به جریان می کند نه از طریق دیود، بلکه از طریق ترانزیستور باز.


بیایید به جزئیات بپردازیم. به عنوان مثال، برای ترانزیستور FQP47З06 مقاومت معمولیکانال 0.026 اهم خواهد بود! به راحتی می توان محاسبه کرد که توان تلف شده توسط ترانزیستور در مورد ما فقط 25 میلی وات خواهد بود و افت ولتاژ نزدیک به صفر است!
هنگام تغییر قطبیت منبع تغذیه، جریانی در مدار جریان نخواهد داشت. از کاستی های مدار شاید بتوان به این نکته اشاره کرد که اینگونه ترانزیستورها ولتاژ شکست بسیار بالایی بین گیت و منبع ندارند، اما با کمی پیچیده شدن مدار می توان از آن برای محافظت از مدارهای ولتاژ بالاتر استفاده کرد.


من فکر می کنم برای خوانندگان دشوار نخواهد بود که خودشان بفهمند این طرح چگونه کار می کند.

هنگام طراحی دستگاه‌های صنعتی که مشمول الزامات افزایش قابلیت اطمینان هستند، بیش از یک بار با مشکل محافظت از دستگاه در برابر قطبیت نادرست اتصال برق مواجه شده‌ام. حتی نصاب های باتجربه گاهی اوقات موفق می شوند مثبت را با منفی اشتباه بگیرند. احتمالاً چنین مشکلاتی در طول آزمایشات مهندسین الکترونیک مبتدی حادتر است. در این مقاله، ما ساده ترین راه حل های مشکل را در نظر خواهیم گرفت - هم روش های حفاظتی سنتی و هم به ندرت استفاده می شود.
ساده، ارزان و شاد، به نظر می رسد چه چیز دیگری برای خوشبختی لازم است؟ با این حال، این روش دارای یک اشکال بسیار جدی است - افت ولتاژ بزرگ در دیود باز.
در اینجا یک مشخصه معمولی I-V برای اتصال مستقیم یک دیود وجود دارد. در جریان 2 آمپر، افت ولتاژ تقریباً 0.85 ولت خواهد بود. در مورد مدارهای ولتاژ پایین 5 ولت و کمتر، این تلفات بسیار قابل توجهی است. برای ولتاژهای بالاتر، چنین افت نقش کمتری دارد، اما عامل ناخوشایند دیگری نیز وجود دارد. در مدارهایی با مصرف جریان بالا، دیود توان بسیار قابل توجهی را تلف می کند. بنابراین برای مورد نشان داده شده در تصویر بالا، ما دریافت می کنیم: 0.85V x 2A = 1.7W قدرت تلف شده توسط دیود در حال حاضر برای چنین موردی بسیار زیاد است و به طور قابل توجهی گرم می شود. با این حال، اگر با کمی پول بیشتر آماده جدایی هستید، می توانید از دیود شاتکی استفاده کنید که ولتاژ افت کمتری دارد.
در اینجا یک مشخصه معمولی I-V برای دیود شاتکی آمده است. بیایید اتلاف نیرو را برای این مورد محاسبه کنیم 0.55 ولت x 2 آمپر = 1.1 وات این تا حدودی بهتر است. اما اگر دستگاه شما جریان جدی تری مصرف کند چه باید کرد؟ گاهی اوقات دیودها به موازات دستگاه در اتصال معکوس قرار می گیرند که در صورت مخلوط شدن ولتاژ تغذیه و منجر به اتصال کوتاه، باید بسوزند. در این صورت، دستگاه شما به احتمال زیاد کمترین آسیب را متحمل می شود، اما منبع تغذیه ممکن است از کار بیفتد، ناگفته نماند که خود دیود محافظ باید تعویض شود و همراه با آن، ممکن است مسیرهای روی برد نیز آسیب ببینند. در یک کلام، این روش برای افراد افراطی است، با این حال، روش دیگری نیز وجود دارد که کمی گرانتر، اما بسیار ساده و عاری از معایب ذکر شده در بالا - با استفاده از یک ترانزیستور اثر میدانی. در طول 10 سال گذشته، پارامترهای این دستگاه های نیمه هادی به طور چشمگیری بهبود یافته است، اما قیمت، برعکس، به طور قابل توجهی کاهش یافته است. شاید این واقعیت که آنها بسیار به ندرت برای محافظت از مدارهای بحرانی در برابر قطبیت نادرست منبع تغذیه استفاده می شوند را بتوان تا حد زیادی با اینرسی تفکر توضیح داد. نمودار زیر را در نظر بگیرید:
هنگامی که برق اعمال می شود، ولتاژ به بار از طریق دیود محافظ عبور می کند. افت روی آن بسیار زیاد است - در مورد ما، حدود یک ولت. با این حال، در نتیجه، ولتاژی بیش از ولتاژ قطع بین دروازه و منبع ترانزیستور تشکیل می شود و ترانزیستور باز می شود. مقاومت منبع تخلیه به شدت کاهش می یابد و جریان شروع به جریان می کند نه از طریق دیود، بلکه از طریق ترانزیستور باز.
بیایید به جزئیات بپردازیم. به عنوان مثال، برای ترانزیستور FQP47З06، مقاومت کانال معمولی 0.026 اهم خواهد بود! به راحتی می توان محاسبه کرد که توان تلف شده توسط ترانزیستور برای کیس ما فقط 25 میلی وات خواهد بود و افت ولتاژ نزدیک به صفر است! هنگام تغییر قطبیت منبع تغذیه، جریانی در مدار جریان نخواهد داشت. از کاستی های مدار شاید بتوان به این نکته اشاره کرد که اینگونه ترانزیستورها ولتاژ شکست بسیار بالایی بین گیت و منبع ندارند، اما با کمی پیچیده شدن مدار می توان از آن برای محافظت از مدارهای ولتاژ بالاتر استفاده کرد.
پس از انتشار مقاله، کاربر محترم Keroro در نظرات یک مدار حفاظتی بر اساس یک ترانزیستور اثر میدانی ارائه کرده است که برای خوانندگان خود درک کنند که چگونه این مدار کار می کند. آیفون 4. امیدوارم او مشکلی نداشته باشد اگر پست خود را با یافته های او تکمیل کنم.

مدار حفاظت در برابر قطبیت اتصال نادرست (معکوس) شارژرها، اینورترها و مدارهای دیگر. (10+)

حفاظت از قطبیت معکوس طرح

هنگام طراحی دستگاه هایی که انتظار می رود به طور منظم از منابع متصل و جدا شوند ولتاژ DC، منطقی است که در برابر معکوس شدن قطبیت (قطبیت اشتباه اتصال) محافظت ایجاد کنیم. مردم مستعد اشتباه هستند. اگر لازم است دستگاه را یک بار روشن کنید، می توانید به نحوی آن را مدیریت کنید، چندین بار آن را بررسی کنید، اما اگر اتصال به طور منظم انجام شود، نمی توان از خطاها جلوگیری کرد.

دو طرح حفاظتی رایج وجود دارد:

متأسفانه، اشتباهات به صورت دوره ای در مقالات یافت می شود، آنها تصحیح می شوند، مقالات تکمیل می شوند، توسعه می یابند و موارد جدید تهیه می شود. برای مطلع شدن در اخبار مشترک شوید.

اگر چیزی نامشخص است، حتما بپرسید!
یک سوال بپرسید بحث در مورد مقاله.

مقالات بیشتر

جستجو، تشخیص شکستگی، قطع شدن سیم کشی. پیدا کن، جستجو کن، پیدا کن...
قطعات، مونتاژ و تنظیم دستگاه برای تشخیص سیم کشی مخفی و شکستگی آن...

مبدل تک فاز به سه فاز. تبدیل یک فاز به سه. ...
مدار مبدل ولتاژ تک فاز به سه فاز ....

آشکارساز، سنسور، آشکارساز سیم کشی مخفی، شکستگی، شکستگی. ش...
نمودار دستگاه تشخیص سیم کشی مخفی و شکستگی آن برای مستقل...

تقویت کننده مغناطیسی - مدار، اصل کار، ویژگی های عملیاتی، نصب ...
تقویت کننده مغناطیسی چگونه کار می کند و کار می کند. طرح. ...

طراحی و اصل عملکرد یک منبع جریان پایدار. ...

آنالوگ یکپارچه یک خازن با ظرفیت بالا. ضریب، شبیه ساز...
چند برابر ظرفیت شبیه ساز یک خازن بزرگ در مدار مجتمع ...

ترانسفورماتور پالس قدرتمند محاسبه. محاسبه. برخط. ای...
محاسبه آنلاین ترانسفورماتور پالس قدرت ....

خانه هوشمند، ویلا، کلبه. نظارت، نظارت بر تامین انرژی، برق ...
سیستم مانیتورینگ خاموشی نور را خودتان انجام دهید با اعلان پیامکی...

محافظت از دستگاه ها در برابر معکوس شدن قطبیت برق

در فرآیند طراحی مدارهایی که نیاز به افزایش قابلیت اطمینان دارند، اغلب وظیفه اجرای حفاظت دستگاه در برابر منبع تغذیه قطب معکوس مطرح می شود. علاوه بر این، در برخی موارد این امکان وجود دارد که منبع تغذیه از کار بیفتد.

راه های مختلفی برای محافظت از مدار وجود دارد. بیشترین مدار سادهنشان دهنده اتصال سری یک دیود شاتکی است:

در این مدار، استفاده از دیود معمولی نیز مجاز است، با این حال، باید در نظر داشت که در این صورت قدرت قابل توجهی بر روی آن آزاد می شود، علاوه بر این، در یک دیود معمولی افت ولتاژ در صورت اتصال مستقیم می تواند به 1.2 برسد. V یا بیشتر، که برای مدارهای ولتاژ پایین حیاتی است.

با این حال، حتی اگر از دیود شاتکی با افت ولتاژ کم استفاده کنید، با عبور توان زیاد از دیود، تلفات برق محسوسی وجود خواهد داشت و به طور محسوسی گرم می شود.

گاهی اوقات دیودها به موازات دستگاه در اتصال معکوس قرار می گیرند که در صورت مخلوط شدن ولتاژ تغذیه و منجر به اتصال کوتاه، باید بسوزند. در این حالت، دستگاه به احتمال زیاد کمترین آسیب را متحمل می شود، اما منبع تغذیه ممکن است از کار بیفتد و خود دیود محافظ باید جایگزین شود.

یک طرح ساده وجود دارد که به شما امکان می دهد از بسیاری از معایب شرح داده شده در بالا خلاص شوید. مدار ترانزیستور اثر میدانی:

وقتی منبع تغذیه معکوس شود، جریانی در مدار جریان نخواهد داشت.

هنگام کار در مدارهای ولتاژ پایین، دیود زنر D1 مورد نیاز نیست. این دیود زنر دو طرفه برای محافظت از گیت ترانزیستور در برابر خرابی عمل می کند، زیرا ترانزیستورهای MOS معمولاً با ولتاژ شکست پایین مشخص می شوند. ولتاژ تثبیت دیود زنر D1 بر اساس ولتاژ شکست گیت انتخاب می شود - نباید از آن تجاوز کند، اما نباید از ولتاژ قطع مدل ترانزیستور داده شده کمتر باشد.

R HAZ باید جریان عبوری از دیود زنر را محدود کند و از باز شدن صاف ترانزیستور اطمینان حاصل کند. از آنجایی که ماسفت ها با ولتاژ باز می شوند، R HAZ می تواند بسیار بزرگ باشد، تا صدها کیلو اهم، اما باید به خاطر داشت که در جریان های کم، ولتاژ تثبیت می تواند به طور قابل توجهی با ولتاژ اسمی متفاوت باشد.

استفاده از سرکوبگر به عنوان D1 قابل قبول است، اما لازم است که جریان های نامی دستگاه را در نظر بگیرید (در مورد استفاده از دیودهای محافظ یک طرفه، کاتد به مدار منبع متصل می شود - اتصال معکوس).

یک واقعیت جالب این است که یک مدار mosfet مشابه در iPhone4 استفاده شده است که روی یک تراشه CSD68803W15 که در آن یک دیود TVS به عنوان محافظ دروازه استفاده می شود.

هنگام طراحی دستگاه های صنعتی که مشمول الزامات افزایش قابلیت اطمینان هستند، بیش از یک بار با مشکل محافظت از دستگاه در برابر قطبیت نادرست اتصال برق مواجه شده ام. حتی نصاب های باتجربه گاهی اوقات موفق می شوند مثبت را با منفی اشتباه بگیرند. احتمالاً چنین مشکلاتی در طول آزمایشات مهندسین الکترونیک مبتدی حادتر است. در این مقاله ما به ساده ترین راه حل های مشکل - هر دو روش حفاظت سنتی و به ندرت استفاده می شود.

ساده ترین راه حلی که فوراً خود را نشان می دهد، اتصال یک دیود نیمه هادی معمولی به صورت سری به دستگاه است.


ساده، ارزان و شاد، به نظر می رسد چه چیز دیگری برای خوشبختی لازم است؟ با این حال، این روش دارای یک اشکال بسیار جدی است - افت ولتاژ بزرگ در دیود باز.


در اینجا یک مشخصه معمولی I-V برای اتصال مستقیم دیود وجود دارد. در جریان 2 آمپر، افت ولتاژ تقریباً 0.85 ولت خواهد بود. در مورد مدارهای ولتاژ پایین 5 ولت و کمتر، این تلفات بسیار قابل توجهی است. برای ولتاژهای بالاتر، چنین افت نقش کمتری دارد، اما عامل ناخوشایند دیگری نیز وجود دارد. در مدارهایی با مصرف جریان بالا، دیود توان بسیار قابل توجهی را تلف می کند. بنابراین برای مورد نشان داده شده در تصویر بالا، ما دریافت می کنیم:
0.85V x 2A = 1.7W.
توان تلف شده توسط دیود در حال حاضر برای چنین موردی بیش از حد است و به طور محسوسی گرم می شود!
با این حال، اگر با کمی پول بیشتر آماده جدایی هستید، می توانید از دیود شاتکی استفاده کنید که ولتاژ افت کمتری دارد.


در اینجا یک مشخصه معمولی I-V برای دیود شاتکی آمده است. بیایید اتلاف توان را برای این مورد محاسبه کنیم.
0.55 ولت x 2 آمپر = 1.1 وات
در حال حاضر تا حدودی بهتر است. اما اگر دستگاه شما جریان جدی تری مصرف کند چه باید کرد؟
گاهی اوقات دیودها به موازات دستگاه در اتصال معکوس قرار می گیرند که در صورت مخلوط شدن ولتاژ تغذیه و منجر به اتصال کوتاه، باید بسوزند. در این صورت، دستگاه شما به احتمال زیاد کمترین آسیب را متحمل می شود، اما منبع تغذیه ممکن است از کار بیفتد، ناگفته نماند که خود دیود محافظ باید تعویض شود و همراه با آن، ممکن است مسیرهای روی برد نیز آسیب ببینند. به طور خلاصه، این روش برای علاقه مندان به ورزش های شدید است.
با این حال، روش حفاظت دیگری کمی گرانتر، اما بسیار ساده و عاری از معایب ذکر شده در بالا وجود دارد - با استفاده از ترانزیستور اثر میدان. در طول 10 سال گذشته، پارامترهای این دستگاه های نیمه هادی به طور چشمگیری بهبود یافته است، اما قیمت، برعکس، به طور قابل توجهی کاهش یافته است. شاید این واقعیت که آنها بسیار به ندرت برای محافظت از مدارهای بحرانی در برابر قطبیت نادرست منبع تغذیه استفاده می شوند را بتوان تا حد زیادی با اینرسی تفکر توضیح داد. نمودار زیر را در نظر بگیرید:


هنگامی که برق اعمال می شود، ولتاژ به بار از طریق دیود محافظ عبور می کند. افت روی آن بسیار زیاد است - در مورد ما، حدود یک ولت. با این حال، در نتیجه، ولتاژی بیش از ولتاژ قطع بین دروازه و منبع ترانزیستور تشکیل می شود و ترانزیستور باز می شود. مقاومت منبع تخلیه به شدت کاهش می یابد و جریان شروع به جریان می کند نه از طریق دیود، بلکه از طریق ترانزیستور باز.


بیایید به جزئیات بپردازیم. به عنوان مثال، برای ترانزیستور FQP47З06، مقاومت کانال معمولی 0.026 اهم خواهد بود! به راحتی می توان محاسبه کرد که توان تلف شده توسط ترانزیستور برای کیس ما فقط 25 میلی وات خواهد بود و افت ولتاژ نزدیک به صفر است!
هنگام تغییر قطبیت منبع تغذیه، جریانی در مدار جریان نخواهد داشت. از کاستی های مدار شاید بتوان به این نکته اشاره کرد که اینگونه ترانزیستورها ولتاژ شکست بسیار بالایی بین گیت و منبع ندارند، اما با کمی پیچیده شدن مدار می توان از آن برای محافظت از مدارهای ولتاژ بالاتر استفاده کرد.


من فکر می کنم برای خوانندگان دشوار نخواهد بود که خودشان بفهمند این طرح چگونه کار می کند.

پس از انتشار مقاله، یکی از کاربران محترم در نظرات مدار حفاظتی را بر اساس ترانزیستور اثر میدانی ارائه کرد که در آیفون 4 استفاده می شود.