MOSFET n καναλιών + δίοδος zener 7,2...15V + αντίσταση μερικών δεκάδων κιλών ohms = ΑΣΦΑΛΕΙΑ
Το έργο φαίνεται να είναι ασήμαντο. Και γιατί κάποιος θα χρειαστεί ποτέ να προστατεύσει οποιοδήποτε ηλεκτρονικό προϊόν από την αντίστροφη πολικότητα του τροφοδοτικού;
Αλίμονο, μια ύπουλη θήκη έχει χίλιους και έναν τρόπους για να γλιστρήσει ένα μείον αντί για ένα συν σε μια συσκευή που αφιερώσατε πολλές μέρες στη συναρμολόγηση και την αποσφαλμάτωση και τώρα μόλις άρχισε να λειτουργεί.
Θα δώσω μόνο μερικά παραδείγματα πιθανών δολοφόνων ηλεκτρονικών πλακών ψωμιού και τελικών προϊόντων επίσης:
- Τροφοδοτικά γενικής χρήσης με τα γενικά βύσματά τους, τα οποία μπορούν να συνδεθούν είτε με ένα συν στην εσωτερική επαφή είτε με ένα μείον.
- Μικρά τροφοδοτικά (τέτοια κουτιά στο βύσμα τροφοδοσίας) - παράγονται όλα με ένα συν στην κεντρική επαφή, έτσι δεν είναι; ΟΧΙ!
- Οποιοσδήποτε τύπος βύσματος για παροχή ρεύματος χωρίς σκληρό μηχανικό «κλειδί». Για παράδειγμα, βολικά και φθηνά "jumper" υπολογιστή με βήμα 2,54 mm. Ή βιδωτές σφιγκτήρες.
- Πώς σας φαίνεται αυτό το σενάριο: προχθές υπήρχαν μόνο μαύρα και μπλε καλώδια στο χέρι. Σήμερα ήμουν σίγουρος ότι το «μείον» είναι το μπλε σύρμα. Chpok - αυτό είναι λάθος. Στην αρχή ήθελα να χρησιμοποιήσω μαύρο και κόκκινο.
- Ναι, απλά αν έχετε μια κακή μέρα - ανακατέψτε μερικά καλώδια ή συνδέστε τα αντίστροφα απλά επειδή κρατούσατε την πλακέτα ανάποδα...
Πάντα θα υπάρχουν άνθρωποι (ξέρω τουλάχιστον δύο τέτοιες πιπεριές) που κοιτάζοντας κατευθείαν στα μάτια θα δηλώνουν σταθερά και κατηγορηματικά ότι δεν θα κάνουν ποτέ μια τέτοια βλακεία όπως η αντιστροφή της πολικότητας της πηγής ρεύματος! Ο Θεός είναι ο κριτής τους. Ίσως αφού οι ίδιοι συναρμολογήσουν και διορθώσουν αρκετά πρωτότυπα σχέδια του δικού τους σχεδίου, να γίνουν πιο σοφοί. Στο μεταξύ, δεν θα διαφωνήσω. Θα σας πω μόνο τι χρησιμοποιώ.
Ιστορίες ζωής
Ήμουν ακόμα αρκετά μικρός όταν έπρεπε να επανακολλήσω 25 από τις 27 θήκες. Ευτυχώς, αυτά ήταν παλιά καλά μικροκυκλώματα.
Από τότε, σχεδόν πάντα τοποθετώ μια προστατευτική δίοδο δίπλα στο βύσμα τροφοδοσίας.
Παρεμπιπτόντως, το θέμα της προστασίας από εσφαλμένη πολικότητα ισχύος είναι σχετικό όχι μόνο στο στάδιο της δημιουργίας πρωτοτύπων.
Μόλις πρόσφατα είδα τις ηρωικές προσπάθειες ενός φίλου να αποκαταστήσει έναν τεράστιο κόφτη λέιζερ. Η αιτία της βλάβης ήταν ένας επίδοξος τεχνικός που ανακάτεψε τα καλώδια τροφοδοσίας του αισθητήρα/σταθεροποιητή για την κατακόρυφη κίνηση της κεφαλής κοπής. Παραδόξως, το ίδιο το κύκλωμα φαίνεται να έχει επιβιώσει (εξάλλου προστατεύτηκε από μια δίοδο παράλληλα). Όλα όμως κάηκαν τελείως μετά: ενισχυτές, κάποιου είδους λογική, έλεγχος σερβομηχανισμών...
Αυτή είναι ίσως η απλούστερη και ασφαλέστερη επιλογή για την προστασία του φορτίου από την αντίστροφη πολικότητα του τροφοδοτικού.
Υπάρχει μόνο ένα κακό πράγμα: η πτώση τάσης στη δίοδο. Ανάλογα με τη δίοδο που χρησιμοποιείται, μπορεί να πέσει από περίπου 0,2V (Schottky) και έως 0,7...1V - σε συμβατικές διόδους ανορθωτή με διασταύρωση p-n. Τέτοιες απώλειες μπορεί να είναι απαράδεκτες στην περίπτωση τροφοδοσίας ρεύματος που τροφοδοτείται από μπαταρία ή σταθεροποιείται. Επίσης, σε σχετικά υψηλή κατανάλωση ρεύματος, οι απώλειες ισχύος στη δίοδο μπορεί να είναι πολύ ανεπιθύμητες.
Με αυτόν τον τύπο προστασίας δεν υπάρχουν απώλειες κατά την κανονική λειτουργία.
Δυστυχώς, σε περίπτωση αντιστροφής της πολικότητας, το τροφοδοτικό διατρέχει τον κίνδυνο να σπάσει. Και αν η πηγή ενέργειας αποδειχθεί πολύ ισχυρή, η δίοδος θα καεί πρώτα και μετά ολόκληρο το κύκλωμα που προστατεύει.
Στην πρακτική μου, μερικές φορές χρησιμοποιούσα αυτόν τον τύπο προστασίας αντίστροφης πολικότητας, ειδικά όταν ήμουν σίγουρος ότι η πηγή ρεύματος είχε προστασία υπερέντασης. Ωστόσο, μια μέρα κέρδισα πολύ καθαρά αποτυπώματα στα καμένα δάχτυλά μου αγγίζοντας το ψυγείο του σταθεροποιητή τάσης, που προσπαθούσε να παλέψει ενάντια σε μια παχιά δίοδο Schottky.
p-channel MOSFET - μια επιτυχημένη αλλά ακριβή λύση
Αυτή η σχετικά απλή λύση δεν έχει ουσιαστικά κανένα μειονέκτημα: αμελητέα πτώση τάσης/ισχύος στη συσκευή διέλευσης σε κανονική λειτουργία και καθόλου ρεύμα σε περίπτωση αντιστροφής της πολικότητας.
Το μόνο πρόβλημα: πού να βρείτε υψηλής ποιότητας, φθηνά, υψηλής ισχύος τρανζίστορ φαινομένου πεδίου καναλιού p με μονωμένη πύλη; Αν γνωρίζετε, θα σας είμαι ευγνώμων για τις πληροφορίες 😉
Αν όλα τα άλλα είναι ίσα, ένα MOSFET καναλιού p σε οποιαδήποτε παράμετρο θα είναι πάντα περίπου τρεις φορές χειρότερο από το αντίστοιχο του καναλιού n. Συνήθως, τόσο η τιμή όσο και κάτι από το οποίο μπορείτε να επιλέξετε είναι χειρότερα: αντίσταση ανοιχτού καναλιού, μέγιστο ρεύμα, χωρητικότητα εισόδου κ.λπ. Αυτό το φαινόμενο εξηγείται από περίπου τρεις φορές μικρότερη κινητικότητα των οπών από τα ηλεκτρόνια.
MOSFET n καναλιών - η καλύτερη προστασία
Δεν είναι καθόλου δύσκολο να αποκτήσετε ένα ισχυρό τρανζίστορ n-καναλιού CMOS αυτές τις μέρες, μερικές φορές μπορείτε να το αποκτήσετε ακόμη και δωρεάν (περισσότερα για αυτό αργότερα;). Επομένως, η παροχή αμελητέας πτώσης ανοιχτού καναλιού για οποιοδήποτε φανταστικό ρεύμα φόρτισης είναι ένα παιχνιδάκι.
MOSFET N-καναλιού + δίοδος zener 7,2...15V + αντίσταση μερικών δεκάδων κιλών ohms = ΑΣΦΑΛΕΙΑ
Ακριβώς όπως σε ένα κύκλωμα με ένα MOSFET καναλιού p, εάν η πηγή είναι συνδεδεμένη λανθασμένα, τόσο το φορτίο όσο και η άτυχη πηγή βρίσκονται εκτός κινδύνου.
Το μόνο «μειονέκτημα» που μπορεί να παρατηρήσει ένας σχολαστικός αναγνώστης σε αυτό το σύστημα προστασίας είναι ότι η προστασία περιλαμβάνεται στο λεγόμενο. σύρμα "γείωσης".
Αυτό μπορεί πράγματι να είναι άβολο εάν χτίζεται ένα μεγάλο γήινο αστρικό σύστημα. Αλλά σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει απλώς να παρέχετε την ίδια προστασία σε άμεση γειτνίαση με το τροφοδοτικό. Εάν αυτή η επιλογή δεν είναι κατάλληλη, θα υπάρχουν πιθανώς τρόποι είτε να παρέχετε σε ένα τόσο περίπλοκο σύστημα μοναδικούς συνδέσμους ισχύος με αξιόπιστα μηχανικά κλειδιά είτε να εγκαταστήσετε μια «σταθερή» ή τουλάχιστον «γείωση» χωρίς συνδέσμους.
Προσοχή: στατικός ηλεκτρισμός!
Όλοι έχουμε προειδοποιηθεί πολλές φορές ότι τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου φοβούνται τις στατικές εκκενώσεις. Αυτό είναι αλήθεια. Τυπικά η πύλη μπορεί να αντέξει 15...20 Volt. Λίγο ψηλότερα - και η μη αναστρέψιμη καταστροφή του μονωτή είναι αναπόφευκτη. Ταυτόχρονα, υπάρχουν περιπτώσεις όπου ο χειριστής πεδίου φαίνεται να εξακολουθεί να λειτουργεί, αλλά οι παράμετροι είναι χειρότερες και η συσκευή μπορεί να αποτύχει ανά πάσα στιγμή.
Ευτυχώς (και δυστυχώς) τα ισχυρά τρανζίστορ φαινομένου πεδίου έχουν μεγάλες χωρητικότητες μεταξύ της πύλης και του υπόλοιπου κρυστάλλου: από εκατοντάδες picofarads έως αρκετές νανοφαράντ και περισσότερες. Ως εκ τούτου, η εκφόρτιση του ανθρώπινου σώματος συχνά αντέχει χωρίς προβλήματα - η χωρητικότητα είναι αρκετά μεγάλη έτσι ώστε το αποστραγγισμένο φορτίο να μην προκαλεί επικίνδυνη αύξηση της τάσης. Έτσι, όταν εργάζεστε με ισχυρούς εργάτες πεδίου, αρκεί συχνά να τηρείτε ελάχιστη προσοχή όσον αφορά τα ηλεκτροστατικά και όλα θα πάνε καλά :)
Δεν είμαι μόνος
Αυτό που περιγράφω εδώ είναι, χωρίς αμφιβολία, μια πολύ γνωστή πρακτική. Αλλά αν μόνο αυτοί οι προγραμματιστές της στρατιωτικής βιομηχανίας είχαν τη συνήθεια να δημοσιεύουν τα σχέδια των κυκλωμάτων τους σε ιστολόγια...
Να τι συνάντησα στο Διαδίκτυο:
> > Πιστεύω ότι είναι πολύ καλή συνήθης πρακτική η χρήση ενός καναλιού N
> > MOSFET στο καλώδιο επιστροφής στρατιωτικών τροφοδοτικών (είσοδος 28V).
> > Αποστράγγιση για παροχή αρνητική, πηγή στο αρνητικό του PSU και
> > η πύλη που κινείται από ένα προστατευμένο παράγωγο της θετικής προσφοράς.
Πού να βρείτε MOSFET για σχεδόν τίποτα
ελάτε να με δείτε λίγο αργότερα - θα υπάρχει άρθρο 😉
Παραδείγματα εφαρμογών
Απλό με προστασία αντίστροφης πολικότητας ισχύος:
Καλά πειράματα!
Σας ενδιέφερε; Γράψε μου!
Ρωτήστε, προτείνετε: στα σχόλια ή σε προσωπικό μήνυμα. Σας ευχαριστώ!
Ό,τι καλύτερο για εσάς!
Σεργκέι Πατρούσιν.
Λοιπόν, όπως υποσχέθηκε - το δεύτερο άρθρο, το οποίο είναι αφιερωμένο στο σύστημα προστασίας αντιστροφής πολικότητας, το οποίο ήταν αρκετά δημοφιλές ευρεία εφαρμογήσε βιομηχανικούς και σπιτικούς φορτιστές. Αυτή η επιλογή επιλέχθηκε ως ιδιαίτερα απλή και μπορεί να επαναληφθεί ακόμα και από άτομο που δεν έχει καμία σχέση με τα ηλεκτρονικά.
Για να εφαρμόσετε ένα τέτοιο κύκλωμα προστασίας, χρειάζεστε μόνο μια δίοδο - μόνο μια δίοδο, η οποία θα εγκατασταθεί προς τα εμπρός στον θετικό δίαυλο άλογο αξιωματικού.
Ένα τέτοιο σύστημα είναι τόσο απλό που για να τροποποιήσετε τον φορτιστή, δεν είναι καθόλου απαραίτητο να τον αποσυναρμολογήσετε. Για να υλοποιήσουμε αυτήν την ιδέα, χρησιμοποιούμε την πιο σημαντική λειτουργία δίοδος ημιαγωγών- προς τα εμπρός η δίοδος είναι ανοιχτή, αλλά εάν συνδεθεί προς την αντίστροφη κατεύθυνση, θα κλειδώσει.
Κατά συνέπεια, εάν ξαφνικά μπερδέψετε την πολικότητα, τότε το ρεύμα απλά δεν θα ρέει, δεν θα σκάει, δεν θα θερμαίνεται ή άλλα φαινόμενα καπνού.
Αλλά όπως γνωρίζουμε, όταν η τάση ρέει μέσω μιας διασταύρωσης ανορθωτική δίοδος, τότε στην έξοδο του τελευταίου θα υπάρξει πτώση τάσης στην περιοχή των 0,7 Volt, ακριβώς για να διασφαλίσουμε ότι η μείωση είναι ελάχιστη, θα χρησιμοποιήσουμε διόδους SCHOTTTKY (με φράγμα Schottky) - η πτώση τάσης σε αυτές είναι στο περιοχή 0,3-0,4 Volt.
Το μόνο μειονέκτημα μιας τέτοιας προστασίας είναι ότι ένα αρκετά μεγάλο ρεύμα θα ρέει μέσω της δίοδος, το οποίο οδηγεί σε θέρμανση της διόδου.
Για να γίνει αυτό, η δίοδος πρέπει να εγκατασταθεί στην ψύκτρα. Δίοδοι Schottky υψηλού ρεύματος μπορούν να βρεθούν στο μονάδες υπολογιστώνθρέψη. Οι δίοδοι στα υποδεικνυόμενα μπλοκ αντιπροσωπεύουν ένα τρίπτυχο συγκρότημα διόδου, κάθε συγκρότημα περιέχει δύο διόδους με κοινή κάθοδο. Πρέπει να επιλέξετε διόδους με ρεύμα τουλάχιστον 15 Amps ανά δίοδο. Σε μονάδες υπολογιστών μπορεί να υπάρχουν δίοδοι με ρεύμα έως 2x30 Amperes.
Πρώτα πρέπει να εγκαταστήσετε μια δίοδο στην ψύκτρα και, στη συνέχεια, να παραλληλίσετε τις ανόδους των διόδων, έτσι συνδέσαμε και τις δύο διόδους παράλληλα.
Συγγραφέας; ΑΚΑ ΚΑΣΙΑΝ
Ήθελα να φτιάξω κάτι σχετικό με έναν φορτιστή μπαταρίας. Και το πρώτο πράγμα που σκέφτηκα να συναρμολογήσω ήταν η προστασία από την αντιστροφή πολικότητας στο ρελέ.
Αλλά όταν έψαχνα στο Διαδίκτυο για το απαιτούμενο σχήμα, δεν βρήκα κάτι παρόμοιο. Και πριν από αυτό, το είχα δει πριν από ένα χρόνο. Τράβηξα ένα διάγραμμα από μνήμης και είμαι έτοιμος να το μοιραστώ μαζί σας.
Αυτή η συσκευή είναι απαραίτητη για την προστασία της μπαταρίας και τη φόρτισή σας από ζημιές, αποτρέποντάς σας από το να ανακατεύετε τους ακροδέκτες και θα σας γλιτώσει από πολλά προβλήματα.
Εδώ είναι ένα διάγραμμα μιας συσκευής αντιστροφής πολικότητας για φορτιστές ρελέ.
Στοιχεία:
R1 = 510
Rel2 = 12V (Τυχόν 12V 10-15A, αφαιρεθεί από ένα πρώην UPS για υπολογιστή)
VD1-3= 1N4007 (δεν βρήκα άλλα).
Αν και το VD3 δεν απαιτείται, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα βραχυκυκλωτήρα. VD1 από την αυτοεπαγωγή του πηνίου του ρελέ.
Έτσι λειτουργεί η συσκευή. Όταν συνδέετε μια μπαταρία, το υπόλοιπο φορτίο σε αυτήν περνά μέσα από το ρελέ και κλείνει τις επαφές, παρέχοντας έτσι ρεύμα από τον φορτιστή στην μπαταρία.
Εάν συνδέσετε λανθασμένα τα καλώδια στην μπαταρία, τότε το VD2 δεν θα επιτρέψει την ηλεκτρική ενέργεια να περάσει από το ρελέ και η φόρτιση δεν θα ξεκινήσει. Και αντί για φόρτιση, το LED θα ανάψει, υποδεικνύοντας ότι η φόρτιση δεν έχει συνδεθεί σωστά.
Εδώ είναι μια συσκευή προστασίας αντίστροφης πολικότητας για φορτιστή PCB.
Σφραγίδα συσκευής προστασίας αντίστροφης πολικότητας για το φορτιστή.
Μπορείτε να κάνετε λήψη της σφραγίδας Sprint-Layout 5.0 για τη συσκευή προστασίας αντίστροφης πολικότητας για το φορτιστή στον ιστότοπο στην παρακάτω πηγή.