Ters polarite koruma devresi

Piller, bir elektronik devreye voltaj sağlamak için en uygun güç kaynağıdır. Adaptör, güneş pili vb. Gibi elektronik cihazları çalıştırmanın başka birçok yolu vardır, ancak en yaygın DC güç kaynağı Bataryadır. Genellikle tüm cihazlar Ters Polarite Koruma Devresi ile birlikte gelir, ancak ters polarite korumasına sahip olmayan herhangi bir pille çalışan cihazınız varsa, pili değiştirirken her zaman dikkatli olmalısınız, aksi takdirde cihazı patlatabilir.

Yani bu durumda Ters Polarite Koruma Devresi devreye faydalı bir katkı olacaktır. Devreyi ters polarite bağlantısından korumak için bir diyot veya Diyot Köprüsü kullanmak veya YÜKSEK taraftaki bir anahtar olarak P-Kanal MOSFET'i kullanmak gibi bazı basit yöntemler vardır.

Diyot kullanarak Ters Polarite Koruması

Bir Diyot kullanmak, Ters Polarite Koruması için en kolay ve en ucuz yöntemdir, ancak bir güç kaçağı sorunu vardır. Giriş besleme voltajı yüksek olduğunda, özellikle akım düşük olduğunda, küçük bir voltaj düşüşünün önemi olmayabilir. Ancak düşük voltajlı işletim sistemi durumunda, küçük bir miktar voltaj düşüşü bile kabul edilemez.

Genel amaçlı bir diyot boyunca voltaj düşüşünün 0.7V olduğunu bildiğimiz için, Schottky diyot kullanarak bu voltaj düşüşünü sınırlayabiliriz çünkü voltaj düşüşü 0.3V ila 0.4V civarındadır ve aynı zamanda yüksek akım yüklerine de dayanabilir. Bir Schottky diyot seçerken dikkatli olun, çünkü birçok Schottky diyotu yüksek ters akım kaçağıyla gelir, bu nedenle düşük ters akımlı (100uA'dan az) bir tane seçeceğinizden emin olun.

4 Amperde, devrede bir Schottky diyotun neden olduğu güç kaybı:

4 x 0,4 W = 1,6 W

Ve sıradan diyotta:

4 x 0,7 = 2,8 W.

Polarite ne olursa olsun, ters polarite koruması için bir Tam köprü doğrultucu bile kullanabilirsiniz. Ancak köprü doğrultucu dört diyottan oluşur, bu nedenle atık güç miktarı, tek diyotlu yukarıdaki devrede güç israfının iki katı olacaktır.

P-Channel MOSFET kullanarak Ters Polarite Koruması

Ters Polarite Koruması için bir P-Kanal MOSFET kullanmak, düşük voltaj düşüşü ve yüksek akım kapasitesi nedeniyle diğer yöntemlerden daha güvenilirdir. Devre, bir P-Kanal MOSFET, Zener diyot ve bir çekme direncinden oluşur. Besleme voltajı, P-kanal MOSFET'in Kapıdan Kaynağa voltajından (Vgs) daha düşükse, o zaman sadece diyot veya dirençsiz MOSFET'e ihtiyacınız vardır. MOSFET'in kapı terminalini toprağa bağlamanız yeterlidir.

Şimdi, besleme voltajı Vgs'den fazlaysa, kapı terminali ile kaynak arasındaki voltajı düşürmeniz gerekir. Devre donanımını yapmak için gerekli bileşenler aşağıda belirtilmiştir.

Gerekli Malzeme

• FQP47P06 P-Kanal MOSFET
• Direnç (100k)
• 9.1V Zener Diyot
• Breadboard
• Kabloların Bağlanması

Devre şeması

P-Channel MOSFET Kullanarak Ters Polarite Koruma Devresinin Çalışması

Şimdi, pili devre şemasına göre doğru polariteyle bağladığınızda, transistörün açılmasına neden olur ve akımın içinden akmasına izin verir. Pil geriye doğru veya ters polaritede bağlanırsa, transistör KAPANIR ve devreniz korunur.

Bu koruma devresi diğerlerinden daha verimlidir. Akü doğru şekilde bağlandığında devreyi analiz edelim, P-Channel MOSFET açılacaktır çünkü kapı ile kaynak arasındaki voltaj negatiftir. Kapı ile kaynak arasındaki voltajı bulmak için formül:

Vgs = (Vg - Vs)

Pil yanlış bağlandığında, kapı terminalindeki voltaj pozitif olacaktır ve P-Channel MOSFET'in yalnızca kapı terminalindeki voltaj negatif olduğunda açıldığını biliyoruz (bu MOSFET için minimum -2.0V veya daha az). Bu nedenle, pil ters yönde bağlandığında devre MOSFET tarafından korunacaktır.

Şimdi, transistör AÇIK olduğunda devredeki güç kaybından bahsedelim, drenaj ve kaynak arasındaki direnç neredeyse ihmal edilebilir, ancak daha doğru olmak için P-Channel MOSFET'in veri sayfasından geçebilirsiniz. FQP47P06 P-kanallı MOSFET için Statik Drenaj Kaynaklı Direnç (R _{DS (AÇIK)}) 0,026Ω (maks.) 'Dir. Yani devredeki güç kaybını aşağıdaki gibi hesaplayabiliriz:

Güç Kaybı = I ² R

Transistörden geçen akım akışının 1A olduğunu varsayalım. Böylece güç kaybı olacak

Güç Kaybı = I ² R = (1A) ² * 0.026Ω = 0.026W

Dolayısıyla, güç kaybı, tek diyot kullanan devreden yaklaşık 27 kat daha azdır. Bu nedenle, Ters Polarite Koruması için P-Channel MOSFET kullanmak diğer yöntemlerden çok daha iyidir. Diyottan biraz daha pahalıdır ancak koruma devresini çok daha güvenli ve verimli hale getirir.

Kapının kaynak voltajına geçişine karşı koruma için devrede ayrıca bir Zener Diyot ve bir direnç kullandık. Direnç ve 9.1V'luk Zener diyotunu ekleyerek, kapı kaynağı voltajını maksimum negatif 9.1V'ye sıkıştırabiliriz, böylece transistör güvenli kalır.