Простая схема защиты от обратной полярности без падения напряжения

Простая защита от напряжения неправильной полярности без потерь мощности

Общепринятым способом защиты цепей от ошибочной полярности напряжения является использование диодов. Например, в схеме на Рисунке 1 последовательный диод позволяет протекать току лишь при правильной полярности приложенного напряжения.

Рисунок 1. Последовательный диод защищает схему от
неправильной полярности входного напряжения,
но на диоде теряется мощность.

Кроме того, воспользовавшись диодным мостом, вы можете выпрямить входное напряжение, и на вашу схему всегда будет приходить напряжение нужной полярности (Рисунок 2). Но этим методам присущ серьезный недостаток – прямое падение напряжения на диодах приводит к большим потерям мощности. При токе 1 А схема на Рисунке 1 будет рассеивать 0.7 Вт, а на Рисунке 2 – 1.4 Вт. В статье предлагается простая конструкция защитного устройства, на котором не падет напряжение и не теряется энергия (Рисунок 3).

Рисунок 2. Вы можете использовать мостовой выпрямитель и
сделать систему безразличной к полярности входного
напряжения. Но потери энергии на диодах здесь вдвое
превышают потери в схеме на Рисунке 1.

Выберем реле, пригодное для работы с напряжением обратной полярности. К примеру, для системы с напряжением питания 12 В возьмем 12-вольтовое реле. При правильной полярности входного напряжения диод D1 закрыт, и реле S1 остается выключенным. Затем подключим вход и выход питания к нормально замкнутым контактам реле, что обеспечит протекание тока в нагрузку. Диод D1 блокирует питание реле, и схема защиты не потребляет мощности.

Рисунок 3. В цепь питания можно включить реле, которое пропустит
ток в нагрузку без потерь мощности. Диод D2 подавляет
индуктивные выбросы на обмотке реле.

При противоположной полярности входного напряжения диод D1 открывается и включает реле (Рисунок 4). Включение реле отрывает источник питания от нагрузки, и зажигается красный светодиод D3, сообщая о неправильной полярности напряжения.

Рисунок 4. При обратном входном напряжении реле переключаются,
прерывая питание нагрузки, и светодиод зажигается.

Таким образом, схема потребляет мощность только при ошибочном подключении питания. В отличие от МОП или полупроводниковых ключей, замкнутые контакты реле имеют низкое сопротивление, на котором практически не падает напряжение и не теряется мощность. Схема пригодна для защиты систем с широким диапазоном напряжений питания.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Защита от обратной полярности: как защитить ваши схемы, используя только диод

Подключение питание с неправильной полярностью – эту ошибку совершить легко. К счастью, защита вашего устройства от обратной полярности также довольно проста.

Защита от обратной полярности: как защитить ваши схемы, используя только диод

Когда вы меняете полярность питания вашего устройства, могут произойти плохие вещи. Обмен местами положительного и отрицательного выводов питания, вероятно, является основным способом «пускания дыма» от новой блестящей печатной платы, и это на самом деле лучший сценарий, чем нанесение какого-то незначительного урона, который приводит к недоумению и непредсказуемым сбоям. Обратная полярность также может возникать после фазы тестирования и разработки. Устройство, как правило, разработано так, чтобы предотвращать неправильное подключение кабеля конечным пользователем, но даже самые лучшие из нас могут иногда вставлять аккумулятор, не глядя на полярность.

Я предпочитаю использовать все доступные средства, чтобы сделать обратную полярность физически невозможной, но суть в том, что устройство никогда не является действительно безопасным, если сама схема не сможет выдержать напряжение питания обратной полярности. В данной статье мы рассмотрим два простых, но очень эффективных способа сделать вашу схему надежной против ошибок изменения полярности питания.

Что такое диодная защита от обратной полярности?

На самом деле вы можете получить защиту от обратной полярности с помощью одного лишь диода. Да, всё, что вам нужно, это один диод. Это действительно работает, но, конечно, более сложное решение может обеспечить лучшую эффективность.

Идея здесь состоит в том, чтобы поставить в линию питания последовательно диод.

Защита от обратной полярности с помощью диода

Если вы не знакомы с этим методом, он может показаться немного странным. Может ли диод изменить полярность приложенного напряжения? Может ли он действительно «изолировать» схему, расположенную ниже, от приложенного напряжения?

Он, конечно, не сможет «отменить» обратную полярность, но он может изолировать остальную часть схемы от этого условия просто потому, что он не будет проводить ток, когда напряжение катода выше напряжения анода. Таким образом, в случае обратной полярности наносящие повреждения обратные токи не смогут протекать, и напряжение на нагрузке не будет таким же, как обратное напряжение источника питания, потому что диод работает подобно разрыву в цепи.

Схема LTspice, показанная выше, позволяет нам исследовать переходное и установившееся поведение схемы защиты на основе диода. Первоначально напряжение составляет 0В, затем оно резко изменяется до –3В. Моя идея здесь заключается в том, чтобы имитировать эффект неправильной установки двух аккумуляторов 1,5В (или одной батареи 3В). Моделирование включает в себя сопротивление нагрузке (соответствующее схеме, которая потребляет около 3 мА) и емкость нагрузки (соответствующая блокировочным конденсаторам у нескольких микросхем).

Результаты моделирования схемы защиты от обратной полярности с помощью диода

Вы можете видеть, что через диод протекает некоторый обратный ток (т.е. от катода к аноду). Переходной ток очень мал, а ток в установившемся состоянии незначителен. Однако ток течет, и, следовательно, диод со стороны катода не совсем «оторван» от цепи питания; вместо этого в цепи нагрузки имеется очень малое обратное напряжение. Однако это не является установившимся состоянием. Если мы продолжим моделирование до 300 мс, мы увидим следующее:

Результаты моделирования схемы защиты от обратной полярности с помощью диода (продолжительность 300 мс)

Так как емкость нагрузки заряжается и становится разрывом в цепи, ток падает до нуля (точнее, до 0,001 фемтоампера, в соответствии с LTspice), и, следовательно, на нагрузке нет никакого обратного напряжения. Вывод здесь заключается в том, что диод не идеален, но, насколько мне известно, его достаточно, потому что я не могу себе представить, что на какую-то реальную схему могут негативно повлиять

100 мс напряжения обратной полярности в несколько микровольт.

Достоинства и недостатки

К текущему моменту достоинства этой схемы должны быть очевидны: она дешева, чрезвычайно проста и эффективна. Однако есть определенные недостатки, которые необходимо учитывать:

    Во время нормальной работы на диоде падает

0,6В. Это может быть значительной частью напряжения питания, а при уменьшении напряжения батареи устройство может перестать работать раньше срока.

  • Любой компонент, который вызывает на себе падение напряжения и ток, протекающий через него, потребляет энергию. Если эта рассеиваемая энергия исходит от батареи, диод сокращает время автономной работы. Это не может быть приемлемым компромиссом в устройствах, которые имеют очень низкий риск возникновения обратной полярности.
  • Защита от обратной полярности с помощью диода Шоттки

    Простым способом смягчения обоих указанных недостатков является использование диода Шоттки вместо обычного диода. Этот подход уменьшает потери напряжения и рассеивание мощности. Я не уверен, как могут вести себя маломощные диоды Шоттки, но в некоторых случаях прямое напряжение может быть ниже 300 мВ.

    Вот новая схема моделирования:

    Защита от обратной полярности с помощью диода Шоттки

    Следующие спецификации дают нам пример характеристик диода BAT54 при прямом напряжении:

    Характеристики диода BAT54 при прямом напряжении

    Ниже показан график переходного и установившегося отклика схемы защиты от обратной полярности на основе диода Шоттки.

    Читайте также  Крепление проводки к потолку под натяжной потолок

    Результаты моделирования схемы защиты от обратной полярности с помощью диода Шоттки

    Вы можете видеть, что обратный ток и обратное напряжение на нагрузке намного больше, чем те, что мы наблюдали с обычным диодом. Этот более высокий обратный ток утечки является известным недостатком диодов Шоттки, хотя в этом конкретном применении обратный ток по-прежнему намного ниже, чем что-либо, что может вызывать серьезную озабоченность. Поэтому, когда дело доходит до защиты от обратной полярности, диоды Шоттки определенно предпочтительны.

    Заключение

    Мы видели, что один диод представляет собой удивительно эффективный способ включения в схему электропитания устройства защиты от обратной полярности. Диоды Шоттки имеют более низкое прямое напряжение и, следовательно, обычно лучше подходят, чем обычные диоды. Те, кто имел опыт с этими схемами, рекомендуют 1N4001 (если вы по какой-либо причине хотите использовать обычный диод) или MBRA130 (это диод Шоттки).

    Защита схем от переполюсовки питания с помощью N-канального MOSFET

    n-канальный MOSFET + стабилитрон на 7.2. 15V + резистор в пару десятков килоом = БЕЗОПАСНОСТЬ

    Задачка-то, вроде, тривиальная. Да и зачем кому-либо вообще может понадобиться защищать какие-бы то ни было электронные изделия от переполюсовки источника питания?

    Увы, у коварного случая найдётся тысяча и один способ подсунуть вместо плюса минус на устройство, которое ты много дней собирал и отлаживал, и оно вот только что заработало.

    Приведу лишь несколько примеров потенциальных убийц электронных макеток, да и готовых изделий тоже:

    • Универсальные источники питания с их универсальными штеккерами, которые можно подключить как с плюсом на внутреннем контакте, так и с минусом.
    • Маленькие блоки питания (такие коробочки на сетевой вилке) — они ведь все выпускаются с плюсом на центральном контакте, разве нет? НЕТ!
    • Любой тип разъёма для подачи питания без жёсткого механического «ключа». К примеру удобные и дешёвые компьютерные «джамперы» с шагом 2.54мм. Или зажимы «под винт».
    • Как вам такой сценарий: позавчера под рукой были только чёрные и синие провода. Сегодня был уверен, что «минус» — это синий провод. Чпок — вот и ошибочка. Сначала-то хотел использовать чёрный и красный.
    • Да просто если уж день на задался — перепутать пару проводов, или воткнуть их наоборот просто потому, что плату держал кверхтормашками.

    Всегда найдутся человеки (я знаком как минимум с двумя такими перцами), которые глядя прямо в глаза заявят жёстко и безапелляционно, что уж они то никогда не совершат такой глупости, как переполюсовка источника питания! Бог им судья. Может, после того, как сами соберут и отладят несколько оригинальных конструкций собственной разработки — поумнеют. А пока я спорить не буду. Просто расскажу, что использую сам.

    Истории из жизни

    Я ещё совсем молоденький был, когда пришлось мне перепаивать 25 корпусов из 27. Хорошо ещё это были старые добрые DIP микросхемы.
    С тех самых пор я почти всегда ставлю защитный диодик рядом с разъёмом питания.

    Кстати, тема защиты от неверной полярности питания актуальна не только на этапе макетирования.
    Совсем недавно мне довелось стать свидетелем героических усилий, предпринимаемых моим другом по восстановлению гигантского лазерного резака. Причиной поломки был горе-техник, перепутавший провода питания сенсора/стабилизатора вертикального перемещения режущей головки. На удивление сама схемка, похоже, выжила (была-таки защищена диодом в параллель). Зато выгорело всё напрочь после: усилители, какая-то логика, контроль сервоприводов.

    Защитный диод последовательно с нагрузкой

    Это, пожалуй, самый простой и безопасный вариант защиты нагрузки от переполюсовки источника питания.
    Одно только плохо: падение напряжения на диоде. В зависимости от того, какой диод применён, на нём может падать от примерно 0.2В (Шоттки) и до 0.7. 1В — на обычных выпрямительных диодах с p-n переходом. Такие потери могут оказаться неприемлимыми в случае батарейного питания или стабилизированного источника питания. Так же, при относительно большых токах потребления, потери мощности на диоде могут быть весьма нежелательными.

    Защитный диод параллельно с нагрузкой

    При таком варианте защиты нету никаких потерь в нормальном режиме работы.
    К сожалению, в случае переполюсовки источник питания рискует надорваться. А если источник питания окажется слишком силён — выгорит сначала диод, а за ним и вся защищаемая им схема.
    В своей практике я иногда использовал такой вариант защиты от переполюсовки, особенно когда был уверен, что источник питания имеет защиту от перегрузки по току. Тем не менее однажды я заработал весьма чёткие отпечатки на обожженых пальцах коснувшись радиатора стабилизатора напряжения, который пытался бороться супротив толстенного диода Шоттки.

    p-channel MOSFET — удачное, но дорогое решение

    Это относительно простое решение практически лишено недостатков: ничтожное падение напряжения/мощности на проходном устройстве в нормальном режиме работы, и отсутствие тока в случае переполюсовки.
    Единственная проблема: где добыть качественные недорогие мощные p-канальные полевые транзисторы с изолированным затвором? Если знаете — буду благодарен за информацию 😉
    При прочих равных p-канальный MOSFET по какому-либо параметру всегда будет примерно в три раза хуже своих n-канальных собратьев. Обычно же хуже одновременно и цена, и что-либо на выбор: сопротивление открытого канала, максимальный ток, входная ёмкость и т.п. Объясняют такое явление примерно втрое меньшей подвижностью дырок, нежели электронов.

    n-channel MOSFET — наилучшая защита

    Раздобыть мощный низковольтный n-канальный КМОП транзистор в наши дни совсем несложно, ими порою можно разжиться даже совсем забесплатно (об этом — позже;). Так что обеспечить пренебрежимо малое падение на открытом канале для любых вообразимых токов нагрузки — пустяк.

    N-канальный MOSFET + стабилитрон на 7.2. 15V + резистор в пару десятков килоом = БЕЗОПАСНОСТЬ

    Так же, как и в схеме с p-канальным MOSFET, при ошибочном подключении источника — и нагрузка и незадачливый источник вне опасности.

    Единственный «недостаток», который дотошный читатель может углядеть в данной схеме защиты — это то, что защита включена в т.н. «земляной» провод.
    Это действительно может быть неудобно, если строится большая система с земляной «звездой». Но в таком случае надо просто предусматривать эту же защиту в непосредственной близости от подвода питания. Если же и такой вариант не подходит — наверняка найдутся способы такую непростую систему либо обеспечить уникальными разъёмами питания с надёжными механическими ключами, либо развести «постоянку», или хотя бы «землю» без разъёмов.

    Осторожно: статическое электричество!

    Мы все много раз были предупреждены о том, что полевые транзисторы боятся статических разрядов. Это правда. Обычно затвор выдерживает 15. 20 Вольт. Немного выше — и необратимое разрушение изолятора неизбежно. При этом бывают случаи, когда полевик вроде ещё работает, но параметры хуже, и прибор может отказать в любой момент.
    К счастью (и к великому сожалению) мощные полевые транзисторы обладают большими емкостями затвор — остальной кристалл: от сотен пикофарад, до нескольких нанофарад и больше. Посему разряд человеческого тела часто выдерживают без проблем — ёмкость достаточно велика, чтобы стёкший заряд не вызвал опасного повышения напряжения. Так что при работе с мощными полевиками часто бывает достаточно соблюдать минимальную осторожность в смысле электростатики и всё будет хорошо 🙂

    Я не одинок

    То, что я описываю здесь, без сомнения, хорошо известная практика. Вот только если бы те разработчики военпрома имели привычку публиковать свои схемные решения в блогах.
    Вот что мне попалось на просторах Сети:

    > > I believe it is pretty well standard practice to use an N-channel
    > > MOSFET in the return lead of military power supplies (28V input).
    > > Drain to supply negative, source to the negative of the PSU and
    > > the gate driven by a protected derivative of the positive supply.

    Где добыть MOSFET-ы практически даром

    загляните ко мне чуть позже — будет статейка 😉

    Читайте также  Проводка в полу под стяжкой

    Примеры применения

    Простенький генератор меандра 100 КГц с защитой от переполюсовки питания:

    Генераторы пилы и синусоиды 1600 Гц, сидящие на одной плате, тоже защищены:

    Вам было интересно? Напишите мне!

    Друзья мои, собратья по интересам! Пишу и буду развивать этот блог — идей море и опыта уже накоплено предостаточно — есть чем поделиться. Времени как всегда мало. Что было бы интересно лично Вам?

    Спрашивайте, предлагайте: в комментариях, или в личку. Спасибо!

    Всего Вам доброго!

    PS. Мне будет приятно, если вы поделитесь этой заметкой со своими друзьями в соц-сетях. Для этого достаточно кликнуть на соответствующую иконку:

    Защита обратной полярности: как защитить свои цепи, используя только диод

    Видео: ⚠️ Своими руками защита от переполюсовки ?ЕСТЬ ИДЕЯ КРАЙНЕ ПРОСТО СДЕЛАТЬ 2021, Июль

    Защита обратной полярности: как защитить свои цепи, используя только диод

    Подключение питания с неправильной полярностью — это непростая ошибка. К счастью, защита вашего устройства от обратной полярности также довольно проста.

    Плохие вещи могут произойти, когда вы меняете полярность питания вашего устройства. Переключение положительных и отрицательных проводов питания, вероятно, является основным методом «пропускания дыма» из блестящей новой печатной платы, и это на самом деле лучший сценарий, чем нанесение какого-то тонкого повреждения, которое приводит к недоумению или прерывистым сбоям. Обратная полярность также может возникать после фазы тестирования и разработки. Устройство, как правило, предназначено для предотвращения неправильного подключения конечного пользователя к кабелю питания, но даже самые лучшие из нас могут иногда вставлять аккумулятор, не глядя на диаграмму полярности ….

    Я предпочитаю использовать все доступные средства, чтобы сделать обратную полярность физически невозможной, но суть в том, что устройство никогда не является действительно безопасным, если сама схема не сможет выдержать обратное напряжение питания. В этой статье мы рассмотрим два простых, но очень эффективных способа сделать вашу схему надежной по сравнению с ошибками питания.

    Что такое диод защиты от обратной полярности «» src = «// www.allaboutcircuits.com/uploads/articles/techarticle_RPP_1.jpg» />

    Если вы не знакомы с этой техникой, это может показаться немного странным: может ли диод изменить полярность приложенного напряжения? Может ли это действительно «изолировать» схему ниже по потоку от приложенного напряжения?

    Он, конечно, не может «отменить» обратную полярность, но он может изолировать остальную часть схемы от этого условия просто потому, что он не будет проводить ток, когда напряжение катода выше анодного напряжения. Таким образом, в ситуации обратной полярности повреждение обратных токов не может протекать, а напряжение на нагрузке не такое же, как инверсное напряжение питания, потому что диод функционирует подобно разомкнутой цепи.

    Схема LTspice, показанная выше, позволяет нам исследовать переходное и установившееся поведение схемы защиты диода. Первоначально напряжение питания составляет 0 В, затем оно резко изменяется до -3 В. Моя идея здесь заключается в том, чтобы имитировать эффект неправильной установки двух 1, 5-вольтовых батарей (или одной батареи 3 В). Моделирование включает сопротивление нагрузки (соответствующее схеме, которая потребляет около 3 мА) и емкость нагрузки (соответствующая развязывающим колпачкам для нескольких ИС).

    Вы можете видеть, что через диод протекает некоторый ток (т.е. катод-анод). Переходный ток очень мал, и более длительный ток является незначительным. Однако ток течет, и, следовательно, катодная сторона не полностью плавает; вместо этого в цепи нагрузки имеется очень малое обратное напряжение. Однако это не является установившимся условием. Если мы продолжим моделирование до 300 мс, мы увидим следующее:

    Так как емкость нагрузки заряжается и становится разомкнутой цепью, ток падает до нуля (точнее, 0.001 фемтопары, в соответствии с LTspice), и, следовательно, нет никакого обратного напряжения на нагрузке. Вывод здесь состоит в том, что диод не идеален, но, насколько мне известно, он достаточно близко, потому что я не могу себе представить, что на любую реалистичную схему будет отрицательно влиять

    100 мс нескольких микровольт обратной полярности.

    За и против

    К настоящему времени преимущества этой схемы должны быть ясными: она дешевая, чрезвычайно простая и высокоэффективная. Однако есть определенные недостатки, которые необходимо учитывать:

    • Во время нормальной работы диод падает до

    0, 6 В. Это может быть значительная часть напряжения питания, а при уменьшении напряжения батареи устройство может перестать работать досрочно.

  • Любой компонент, который имеет падение напряжения на нем, и ток, протекающий через него, потребляет энергию. Если эта рассеянная энергия исходит от батареи, диод сокращает время автономной работы. Это не может быть приемлемым компромиссом в устройствах, которые имеют очень низкий риск возникновения обратной полярности.
  • Защита обратной полярности с помощью диода Шоттки

    Простым способом смягчения обоих указанных недостатков является использование диода Шоттки вместо обычного диода. Этот подход уменьшает потери напряжения и рассеивание мощности. Я не уверен, как могут работать низкие диоды Шоттки, но в некоторых случаях прямое напряжение может быть ниже 300 мВ.

    Вот новая схема моделирования:

    Следующие спецификации дают вам пример характеристик прямого напряжения диода BAT54:

    Таблица взята из этого Vishay datasheet.

    Здесь приведен график переходного и стационарного отклика схемы защиты от обратной полярности на основе Шоттки.

    Вы можете видеть, что обратный ток и обратное напряжение на нагрузке намного больше, чем мы наблюдали с диодом не Шоттки. Этот более высокий обратный ток утечки является известным недостатком диодов Шоттки, хотя в этом конкретном применении обратный ток по-прежнему намного ниже, чем все, что вызывает серьезную озабоченность. Поэтому, когда дело доходит до защиты от обратной полярности, диоды Шоттки определенно предпочтительны.

    Вывод

    Мы видели, что один диод представляет собой удивительно эффективный способ включения защиты от обратной полярности в схему электропитания устройства. Диоды Шоттки имеют более низкое прямое напряжение и, следовательно, обычно лучше, чем обычные диоды. Участник AAC, у которого есть опыт работы с этими схемами, рекомендует p / n 1N4001 (если по какой-либо причине вы хотите использовать обычный диод) или p / n MBRA130 (это Шоттки).

    Схемы защиты микроконтроллеров от смены полярности питания

    Человеческий фактор, к сожалению, является наиболее частой причиной аварий и катастроф. Забывчивость, рассеянность, невнимательность, расчёт на пресловутые «авось да небось» — вот первопричины того, что многие устройства не доживают свой век до «технической пенсии».

    При лабораторных и радиолюбительских экспериментах частой ошибкой является переполюсовка питания, когда положительный и отрицательный провод меняются местами. Защититься от этого не так уж и сложно.

    Рис. 1. Схемы защиты от смены полярности питания (начало):

    а) индикатор HL1светится разным цветом при нормальной работе (зелёный) и при неверной полярности входного напряжения (красный). Для устранения неисправности требуется ручная перестыковка проводов. При повышении питания с +3 до +5 В следует увеличить сопротивление резистора R1 до 390. 470 Ом;

    б) автоматическая коррекция полярности питания без участия человека («автополюсовка»). Специализированная микросхема DAI (фирма Maxim/Dallas) обеспечивает очень низкую разность напряжений между входом и выходом, а именно, 40 мВ при токе 100 мА;

    Читайте также  Замена проводки в квартире без штробления

    в) схема полуавтоматической коррекции полярности питания. Исходное состояние переключателя SA1 произвольное. Если полярность с первого раза «не угадана», то надо перевести переключатель в другое положение.

    Такая методика иногда технически проще, чем перестыковка соединительных проводов. Транзистор VT1 защитный, на нём падает напряжение около 0.1 В. Здесь и далее считается, что внутри стабилизатора имеются конденсаторы фильтра, но на схеме они не показаны;

    г) аналогично рисунку (в), но при замене полевого транзистора диодом Шоттки VDL Однако при этом ухудшается экономичность, поскольку на диоде падает достаточно большое напряжение, в среднем 0.2. 0.4 В в зависимости от протекающего тока;

    Рис. 2. Схемы защиты от смены полярности питания (окончание):

    д) схема «автополюсовки» с диодным мостом VD1. VD4. Применение диодов Шоттки обеспечивает падение напряжения между входом и выходом 0.4. 0.8 В в зависимости от протекающего тока;

    е) аналогично Рисунку 2д, но с мостом на обычных диодах VD1. VD4. Эта схема хуже по экономичности, поскольку падение напряжения между входом и выходом составляет 1.4. 1.8 В. Может применяться при отсутствии диодов Шоттки, а также при желании рассеять на диодах «лишнюю» мощность в целях облегчения теплового режима стабилизатора А1.

    ж) благодаря диоду VD1, контакты реле K1. I замыкают цепь только в том случае, если будет подана «правильная» полярность питания. Достоинство — очень малое падения напряжения между входом и выходом. Недостаток — дополнительный расход мощности на постоянно включённом реле А7;

    з) защита от неверной полярности питания в «плюсовом проводе» при помощи полевого р-канального транзистора VT1. Важную роль играет диод Шоттки, находящий внутри транзистора. Через него (и нагрузку в цепи +3.1 В) в начальный момент времени протекает ток, который открывает транзистор, после чего диод шунтируется открытым переходом «сток — исток».

    Замена транзистора VTI — IRLML6402. Достоинство схемы заключается в непосредственной связи общего провода устройства и «минусового» контакта батареи GB1

    и) аналогично Рисунку 2з, но с установкой N-канального транзистора VT1 в «минусовом» проводе. Замена транзистора — IRLML2402, IRF7601, BS170. Схема защиты с N-канальным транзистором обычно обеспечивает меньшее падение напряжения, чем схема с р-канальным транзистором. Особенность — отсутствует прямая связь цепи GND и батареи GB1.

    Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.

    Преобразователи DC-DC: Защита преобразователя от подачи напряжения обратной полярности

    Если преобразователи DC-DC не защищены от ошибок в полярности их подключения – переполюсовки, то это почти наверняка приведет к немедленному отказу и выходу из строя преобразователя DC-DC .

    Основная причина по которой в этом случае преобразователи DC-DC выходят из строя, заключается в наличии защитного диода в структуре полевого транзистора, который выполняет роль основного ключевого элемента преобразователя.

    Диод, который используется в обратном включении, при несоблюдении полярности напряжения, оказывается в режиме прямой проводимости и через него начинает течь очень большой ток.

    Этот ток может привести к отказу элементов первичной цепи преобразователя DC-DC.

    Чтобы избежать этой угрозы, существует несколько вариантов защиты:

    • последовательно включенный диод;
    • параллельно включенный диод с предохранителем;
    • последовательно включенный p-канальный полевой транзистор;
    • предохранитель.

    Самый простой способ защитить преобразователи DC-DC от повреждений, вызванных переполюсовкой при подключении входных цепей, – это подключение последовательного диода по входу. Такая схема представлена на рисунке 1.

    Если напряжение питания подано в обратной полярности (реверсировано), то диод не дает течь току во входною цепь DC-DC преобразователя.

    Данная схема имеет серьезный недостаток, который особенно заметно проявляется при низких входных напряжениях. В зависимости от типа диода, его прямое падение напряжения может составить от 0,2 В до 0,7 В.

    Это сопровождается соответствующей потерей мощности, что снижает как коэффициент полезного действия (КПД), так и входное напряжение.

    Такого недостатка, как прямое падение напряжения на диоде, можно избежать, если применить защиту преобразователя DC-DC с помощью шунтирующего (параллельно включенного) диода и последовательно включенного предохранителя (см. рис. 2).

    В этом случае при обратной полярности подключения, напряжение на входе преобразователя теоретически ограничено уровнем около минус 0,7 В. Но даже этого напряжения может быть достаточно, чтобы повредить некоторые преобразователи DC-DC.

    К тому же и предохранитель имеет некоторое падение напряжения, зависящее от входного тока, поэтому и в данном случае будут потери мощности.

    Третий вариант защиты заключается в использовании последовательно включенного p-канального полевого транзистора (см. рис. 3).

    Конечно, полевой транзистор является самым дорогим решением, но сам транзистор относительно недорог по сравнению со стоимостью преобразователя.

    Максимальное напряжение затвор-исток должно превышать максимальное напряжение питания или максимально возможное напряжение обратной полярности.

    Кроме того, транзистор также должен иметь наиболее низкое значение сопротивления канала в открытом состоянии. Приемлемым является сопротивление около 50 мОм.

    В этом случае, если напряжение питания подключено правильно, то полевой транзистор будет полностью открыт и при входном токе преобразователя в 1 ампер, падение напряжения на транзисторе составит около 50 милливольт.

    Входной предохранитель может применяться как в качестве защиты в схеме с шунтирующим диодом (см. рис. 2), так и без шунтирующего диода.

    В любом случае предохранитель не должен срабатывать на самом большом допустимом входном токе при нормальном режиме работы преобразователя DC-DC.

    Так же необходимо учитывать, что в момент включения пусковой ток преобразователя значительно выше, чем его максимальный рабочий ток, поэтому необходимо выбирать «замедленный» предохранитель.

    Сочетание высокого номинального тока предохранителя и задержка его срабатывания также означают то, что в случае переполюсовки шунтирующий диод должен быть рассчитан на соответствующий предохранителю ток, а блок питания должен иметь возможность дать достаточный ток для срабатывания предохранителя.

    Если источник питания подключен ошибочно и предохранитель перегорел, то он должен быть заменен до того, как преобразователь DC-DC будет снова включен.

    В случае, если цепь должна оставаться постоянно отключенной от шины питания до тех пор, пока причина неисправности не будет устранена с помощью команды технического обслуживания, это может быть преимуществом.

    Для автоматического восстановления работоспособности после устранения переполюсовки, используются так называемые самовосстанавливающиеся предохранители.

    Это устройства с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), то есть их сопротивление увеличивается при повышении температуры.

    При переполюсовке такой предохранитель быстро нагревается проходящим через него током до температуры плавления его внутренней зернистой структуры.

    При этом его сопротивление резко возрастает, и этим обеспечивается эффективное отключение преобразователя до некоторого минимального тока, называемого током удержания предохранителя.

    При отключении питания или снятия перегрузки, такой предохранитель остывает и автоматически восстанавливает свою исходную проводимость.

    ЗАО «РЕОМ» производит одноканальные радиационно-стойкие источники питания DC-DC.

    Данные источники питания выполнены полностью на отечественной элементной базе (с приемкой «5» и «9»), имеют категорию качества – «ВП» и предназначены для аппаратуры специального назначения, эксплуатирующихся в жестких условиях.

    ExpoElectronica 2020. 23-я международная выставка электронных компонентов, модулей и комплектующих

    Минпромторг РФ представил стратегию развития микроэлектроники до 2030 года.

    Изменения в ФЗ «Об обеспечении единства измерений»

    ЭкспоЭлектроника 2019 — 22-я международная выставка электронных компонентов, модулей и комплектующих

    Международная выставка Electronica 2018 прошла с 13 по 16 ноября в Мюнхене (Германия)

    Конференция «Испытания ЭКБ. Возможности и проблемы»