Как сделать простую защиту от переполюсовки – неправильного, перепутанного подключения плюса и минуса источника питания « ЭлектроХобби
Бывают случаи, когда приходится подключать источник питания постоянного тока к тому или иному электронному устройству не через разъемы, а напрямую проводами. Если разъем питания изначально имеет строго определенную полярность, которую можно изменить только лишь перепаиванием проводов. То в случае подключения питания к нагрузке проводами с крокодилами или всевозможными зажимами легко можно случайно перепутать полярность подключения. И вместо минуса на схему подать плюс, а вместо плюса минус. Естественно, в большинстве случаев электронное устройство после такого неправильного подключения скорей всего выйдет из строя (если в нем изначально отсутствует защита).
Чтобы обезопасить свои электронные схемы, устройства, приборы от переполюсовки (перепутанной полярности питания) можно собрать простую схему защиты, которая представлена ниже на рисунке.
Схема защиты содержит всего один полевой МОП транзистор. Данный вариант схемы может работать с напряжением от 5 до 20 вольт. Данное ограничение по напряжению связано с особенностями характеристик полевых МОП транзисторов с изолированным затвором. А именно, как известно, подобные полевики имеют среднее пороговое напряжение своего открытия именно величину 4 вольта (напряжение, что прикладывается между затвором и истоком). Если напряжение меньше 4 вольт, то полевик будет закрыт. Если больше 4 вольт, полевик уже вполне способен через свой канал исток-сток проводить электрический ток. Следовательно, чтобы изначально при правильной полярности транзистор четко нам на своем выходе выдавал напряжение, минимальным рабочим напряжением мы будем считать 5 вольт.
Верхним пределом по напряжению для данной схемы можно считать величину 20 вольт. Поскольку именно такое напряжение считается пределом безопасного напряжения, прикладываемое к управляющим выводам транзистора. Если напряжение между затвором и истоком будет более 20 вольт, то уже появляется большая вероятность пробоя полевого транзистора и выхода его из строя.
В таких случаях можно дополнить имеющуюся схему и увеличить предел максимального безопасного напряжения управления. Рисунок доработанной схемы представлен ниже.
Тут мы просто принудительно ограничиваем величину управляющего напряжения полевого транзистора обычным параметрическим стабилизатором, собранного на стабилитроне и резисторе. То есть, допустим мы стабилитрон в схеме поставим на 12 вольт. При этом, как мы знаем, при работе напряжение на стабилитроне не поднимется выше напряжения стабилизации. Все лишнее напряжение будет уже оседать на резисторе R1. Следовательно, если мы даже и превысим порог в 20 вольт, то с 12 вольтовым стабилитроном на управляющих выводах полевика всегда будет 12 вольт.
Ну, и теперь о том, как и почему полевой МОП транзистор позволяет нам сделать простую защиту от переполюсовки. Изначально (если на них не подается управляющее напряжение) такие полевые транзисторы закрыты. Через канал сток-исток ток не протекает, даже если на вход подается напряжение и на выходе есть нагрузка.
Чтобы полевик открылся мы между его затвором и истоком должны приложить напряжение, величиной более 4 вольт. Как это условие выполнено, то на канале исток-сток резко уменьшается сопротивление. Причем у подобных полевых транзисторв оно может быть весьма маленьким. Допустим у транзистора IRFZ44 сопротивление открытого канала исток-сток равно 0,028 Ома. Следовательно, это нам позволяет пропускать относительно большие токи без особого нагрева детали. Максимальный ток этого полевика равен до 50 ампер. Максимальное рабочее напряжение может быть до 60 вольт постоянного тока (при условии использовании схемы со стабилитроном).
В схеме мы используем N-канальный транзистор. И это значит, что для открытия полевика мы должны на затвор подавать плюс, а на исток минус. Только при такой полярности транзистор сможет нормально открыться. Если же на N-канальный полевик подать напряжение противоположной полярности, то транзистор просто не откроется. Следовательно, через рабочий канал исток-сток ток не пройдет и нагрузка не включится.
Как я чуть ранее упомянул, использование именно полевого МОП транзистора (имеющего очень маленькое сопротивление в открытом состоянии) позволяет практически без потерь осуществлять защиту от переполюсовки. И даже при больших токах, допустим при 10 амперах, данный транзистор не будет особо нагреваться, а это значит, что у схемы защиты высокий КПД.
В предлагаемой схеме защиты от неправильной, ошибочной полярности подключаемого источника питания использовать можно практически любой полевой МОП транзистор с изолированным затвором. Разве что при выборе обращайте внимание на максимальный ток и на минимальное сопротивление открытого канала исток-сток (должно быть как можно меньше). Транзистор IRFZ44 отлично подходит для наших задач, да и стоит он практически копейки.
Эту схему логично устанавливать в саму нагрузку, которую нужно защищать от случайной переполюсовки. Поскольку в противном случае, когда схему вы решите поставить со стороны источника питания, это устройство защиты вам будет бесполезно.
Ведь, когда вы перепутаете плюс и минус, и это будет уже после схемы защиты, то потенциально защищаемая схема нагрузки окажется все равно под напряжением противоположной полярности. Следовательно, нагрузка все равно выйдет из строя. Так что будьте с этим повнимательней.
Некоторые начинающие могут подумать, что теоретически выводы исток и сток можно поменять местами (тем самым мы напряжение источника питания будем подавать на выход схемы, а его снимать для нагрузки со входа схемы). Да, полевой транзистор при этом также будет отрываться и проводить через себя ток. Но защитную функцию он потеряет. То есть, ток будет через него проходить при правильной полярности, через сам открытый канал исток-сток. Но ток будет проходить и при неправильной полярности. И это будет происходить через паразитный диод, который имеют все подобные полевые транзисторы. На схеме он нарисован внутри самого полевика. Так, что схема защиты от переполюсовки полностью работоспособна только лишь в том варианте, которые нарисован выше.
Другим моментов, о котором могут возразить новички, будет то, что для защиты от переполюсовки можно использовать всего один обычный диод. Да, это так. Но стоит учесть, что в любом случае при прямом подключении диода мы на нем будем иметь падение напряжения не менее 0,6 вольт. Следовательно, чем больше тока нагрузка будет потреблять, работая при малом напряжении, тем большие потери мы будем иметь. Большая часть электрической энергии будет тратится на нагрев диода. Полевой же транзистор имеет очень маленькое сопротивление открытого канала исток-сток. И тут потери будут минимальными. Так что я бы все же вам советовал использовать схему именно на полевике, для защиты своих электронных устройств от случайной переполюсовки.
НИЖЕ ВИДЕО ПО ЭТОЙ ТЕМЕ
Схема защиты электронных устройств от неправильного подключения плюса и минуса (переполюсовки) на полевом транзисторе, описание работы схемы
Ссылка для просмотра этого видео на моем канале в Дзене
Ссылка на эту статью в Дзене — https://dzen.
ru/a/Y3s9we6-6Hnlxm4u
испытание различных типов устройств © Геостарт
Перед началом ремонта электронного прибора или сборки схемы стоит убедиться в исправном состоянии всех элементов, которые будут устанавливаться. Если используются новые детали, необходимо убедиться в их работоспособности. Транзистор является одним из главных составляющих элементов многих электросхем, поэтому его следует прозвонить в первую очередь. Как проверить мультиметром транзистор подробно расскажет данная статья.
Что такое транзистор
Главным компонентом в любой электросхеме является транзистор, который под влиянием внешнего сигнала управляет током в электрической цепи. Транзисторы делятся на два вида: полевые и биполярные.
Биполярный транзистор имеет три вывода: база, эмиттер и коллектор. На базу подается ток небольшой величины, который вызывает изменение в зоне эмиттер-коллектор сопротивления, что приводит к изменению протекающего тока.
Ток протекает в одном направлении, которое определяется типом перехода и соответствует полярности подключения.
Транзистор данного типа оснащен двумя p-n переходами. Когда в крайней области прибора преобладает электронная проводимость (n), а в средней — дырочная (p), то транзистор называется n-p-n (обратная проводимость). Если наоборот, тогда прибор именуется транзистором типа p-n-p (прямая проводимость).
Полевые транзисторы имеют характерные отличия от биполярных. Они оснащены двумя рабочими выводами — истоком и стоком и одним управляющим (затвором). В данном случае на затвор воздействует напряжение, а не ток, что характерно для биполярного типа. Электрический ток проходит между истоком и стоком с определенной интенсивностью, которая зависит от сигнала. Этот сигнал формируется между затвором и истоком или затвором и стоком. Транзистор такого типа может быть с управляющим p-n переходом или с изолированным затвором. В первом случае рабочие выводы подключаются к полупроводниковой пластине, которая может быть p- или n-типа.
Главной особенностью полевых транзисторов является то, что их управление обеспечивается не при помощи тока, а напряжения. Минимальное использование электроэнергии позволяет его применять в радиодеталях с тихими и компактными источниками питания. Такие устройства могут иметь разную полярность.
Как проверить мультиметром транзистор
Многие современные тестеры оснащены специализированными коннекторами, которые используются для проверки работоспособности радиодеталей, в том числе и транзисторов.
Чтобы определить рабочее состояние полупроводникового прибора, необходимо протестировать каждый его элемент. Биполярный транзистор имеет два р-n перехода в виде диодов (полупроводников), которые встречно подключены к базе. Отсюда один полупроводник образовывается выводами коллектора и базы, а другой эмиттера и базы.
Используя транзистор для сборки монтажной платы необходимо четко знать назначение каждого вывода. Неправильное размещение элемента может привести к его перегоранию.
При помощи тестера можно узнать назначение каждого вывода.
Важно! Данная процедура возможна лишь для исправного транзистора.
Для этого прибор переводится в режим измерения сопротивления на максимальный предел. Красным щупом следует коснуться левого контакта и измерить сопротивление на правом и среднем выводах. Например, на дисплее отобразились значения 1 и 817 Ом.
Затем красный щуп следует перенести на середину, и с помощью черного измерить сопротивления на правом и левом выводах. Здесь результат может быть: бесконечность и 806 Ом. Красный щуп перевести на правый контакт и произвести замеры оставшейся комбинации. Здесь в обоих случаях на дисплее отобразится значение 1 Ом.
Делая вывод из всех замеров, база располагается на правом выводе. Теперь для определения других выводов необходимо черный щуп установить на базу. На одном выводе показалось значение 817 Ом – это эмиттерный переход, другой соответствует 806 Ом, коллекторный переход.
Важно! Сопротивление эмиттерного перехода всегда будет больше, чем коллекторного.
Как прозвонить мультиметром транзистор
Чтобы убедиться в исправном состоянии устройства достаточно узнать прямое и обратное сопротивление его полупроводников. Для этого тестер переводится в режим измерения сопротивления и устанавливается на предел 2000. Далее следует прозвонить каждую пару контактов в обоих направлениях. Так выполняется шесть измерений:
- соединение «база-коллектор» должно проводить электрический ток в одном направлении;
- соединение «база-эмиттер» проводит электрический ток в одном направлении;
- соединение «эмиттер-коллектор» не проводит электрический ток в любом направлении.
Как прозванивать мультиметром транзисторы, проводимость которых p-n-p (стрелка эмиттерного перехода направлена к базе)? Для этого необходимо черным щупом прикоснуться к базе, а красным поочередно касаться эмиттерного и коллекторного переходов.
Если они исправны, то на экране тестера будет отображаться прямое сопротивление 500-1200 Ом.
Для проверки обратного сопротивления красным щупом следует прикоснуться к базе, а черным поочередно к выводам эмиттера и коллектора. Теперь прибор должен показать на обоих переходах большое значение сопротивления, отобразив на экране «1». Значит, оба перехода исправны, а транзистор не поврежден.
Такая методика позволяет решить вопрос: как проверить мультиметром транзистор, не выпаивая его из платы. Это возможно благодаря тому, что переходы устройства не зашунтированы низкоомными резисторами. Однако, если в ходе замеров тестер будет показывать слишком маленькие значения прямого и обратного сопротивления эммитерного и коллекторного переходов, транзистор придется выпаять из схемы.
Перед тем как проверить мультиметром n-p-n транзистор (стрелка эмиттерного перехода направлена от базы), красный щуп тестера для определения прямого сопротивления подключается к базе. Работоспособность устройства проверяется таким же методом, что и транзистор с проводимостью p-n-p.
О неисправности транзистора свидетельствует обрыв одного из переходов, где обнаружено большое значение прямого или обратного сопротивления. Если это значение равно 0, переход находится в обрыве и транзистор неисправен.
Такая методика подходит исключительно для биполярных транзисторов. Поэтому перед проверкой необходимо убедиться, не относиться ли он к составному или полевому устройству. Далее необходимо проверить между эмиттером и коллектором сопротивление. Замыканий здесь быть не должно.
Если для сборки электрической схемы необходимо использовать транзистор, имеющий приближенный по величине тока коэффициент усиления, с помощью тестера можно определить необходимый элемент. Для этого тестер переводится в режим hFE. Транзистор подключается в соответствующий для конкретного типа устройства разъем, расположенный на приборе. На экране мультиметра должна отобразиться величина параметра h31.
Как проверить мультиметром тиристор? Он оснащен тремя p-n переходами, чем отличается от биполярного транзистора.
Здесь структуры чередуются между собой на манер зебры. Главных отличием его от транзистора является то, что режим после попадания управляющего импульса остается неизменным. Тиристор будет оставаться открытым до того момента, пока ток в нем не упадет до определенного значения, которое называется током удержания. Использование тиристора позволяет собирать более экономичные электросхемы.
Мультиметр выставляется на шкалу измерения сопротивления в диапазон 2000 Ом. Для открытия тиристора черный щуп присоединяется к катоду, а красный к аноду. Следует помнить, что тиристор может открываться положительным и отрицательным импульсом. Поэтому в обоих случаях сопротивление устройства будет меньше 1. Тиристор остается открытым, если ток управляющего сигнала превышает порог удержания. Если ток меньше, то ключ закроется.
Как проверить мультиметром транзистор IGBT
Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) является трехэлектродным силовым полупроводниковым прибором, в котором по принципу каскадного включения соединены два транзистора в одной структуре: полевой и биполярный.
Первый образует канал управления, а второй – силовой канал.
Чтобы проверить транзистор, мультиметр необходимо перевести в режим проверки полупроводников. После этого при помощи щупов измерить сопротивление между эмиттером и затвором в прямом и обратном направлении для выявления замыкания.
Теперь красный провод прибора соединить с эмиттером, а черным коснуться кратковременно затвора. Произойдет заряд затвора отрицательным напряжением, что позволит транзистору оставаться закрытым.
Важно! Если транзистор оснащен встроенным встречно-параллельным диодом, который анодом подключен к эмиттеру транзистора, а катодом к коллектору, то его необходимо прозвонить соответствующим образом.
Теперь необходимо убедиться в функциональности транзистора. Сначала стоит зарядить положительным напряжением входную емкость затвор-эмиттер. С этой целью одновременно и кратковременно красным щупом следует прикоснуться к затвору, а черным к эмиттеру.
Теперь необходимо проверить переход коллектор-эмиттер, подключив черный щуп к эмиттеру, а красный к коллектору. На экране мультиметра должно отобразиться незначительное падение напряжения в 0,5-1,5 В. Эта величина на протяжении нескольких секунд должна оставаться стабильной. Это свидетельствует о том, что во входной емкости транзистора утечки нет.
Полезный совет! Если напряжения мультиметра недостаточно для открытия IGBT транзистора, тогда для заряда его входной емкости можно использовать источник постоянного напряжения в 9-15 В.
Как проверить мультиметром полевой транзистор
Полевые транзисторы проявляют высокую чувствительность к статическому электричеству, поэтому предварительно требуется организация заземления.
Перед тем как приступить к проверке полевого транзистора, следует определить его цоколевку. На импортных приборах обычно наносятся метки, которые определяют выводы устройства.
Буквой S обозначается исток прибора, буква D соответствует стоку, а буква G – затвор. Если цоколевка отсутствует, тогда необходимо воспользоваться документацией к прибору.
Электрический мультиметр: тестер для различных электротехнических измерений
Тестер для измерения электротехнических показателей. Использование прибора для автомобиля и в быту. Принцип измерения электрических характеристик.
Перед проверкой исправного состояния транзистора, стоит учесть, что современные радиодетали типа MOSFET имеют дополнительный диод, расположенный между истоком и стоком, который обязательно нанесен на схему прибора. Полярность диода полностью зависит от вида транзистора.
Полезный совет! Обезопасить себя от накопления статических зарядов можно при помощи антистатического заземляющего браслета, который надевается на руку, или прикоснуться рукой к батарее.
Основная задача, как проверить мультиметром полевой транзистор, не выпаивая его из платы, состоит из следующих действий:
- Необходимо снять с транзистора статическое электричество.
- Переключить измерительный прибор в режим проверки полупроводников.
- Подключить красный щуп к разъему прибора «+», а черный «-».
- Коснуться красным проводом истока, а черным стока транзистора. Если устройство находится в рабочем состоянии на дисплее измерительного прибора отобразиться напряжение 0,5-0,7 В.
- Черный щуп подключить к истоку транзистора, а красный к стоку. На экране должна отобразиться бесконечность, что свидетельствует об исправном состоянии прибора.
- Открыть транзистор, подключив красный щуп к затвору, а черный – к истоку.
- Не меняя положение черного провода, присоединить красный щуп к стоку. Если транзистор исправен, тогда тестер покажет напряжение в диапазоне 0-800 мВ.
- Изменив полярность проводов, показания напряжения должны остаться неизменными.
- Выполнить закрытие транзистора, подключив черный щуп к затвору, а красный – к истоку транзистора.
Говорить об исправном состоянии транзистора можно исходя из того, как он при помощи постоянного напряжения с тестера имеет возможность открываться и закрываться. В связи с тем, что полевой транзистор обладает большой входной емкостью, для ее разрядки потребуется некоторое время. Эта характеристика имеет значение, когда транзистор вначале открывается с помощью создаваемого тестером напряжения (см. п. 6), и на протяжении небольшого количества времени проводятся измерения (см. п.7 и 8).
Проверка мультиметром рабочего состояния р-канального полевого транзистора осуществляется таким же методом, как и n-канального. Только начинать измерения следует, подключив красный щуп к минусу, а черный – к плюсу, т. е. изменить полярность присоединения проводов тестера на обратную.
Исправность любого транзистора, независимо от типа устройства, можно проверить с помощью простого мультиметра. Для этого следует четко знать тип элемента и определить маркировку его выводов. Далее, в режиме прозвонки диодов или измерения сопротивления узнать прямое и обратное сопротивление его переходов. Исходя из полученных результатов, судить об исправном состоянии транзистора.
Проблема с полярностью в транзисторе JFET
Задавать вопрос
спросил
Изменено 1 год, 8 месяцев назад
Просмотрено 176 раз
\$\начало группы\$
Мне интересно, что определяет условия полярности в JFET — может ли этот транзистор работать только тогда, когда p-n переход находится в полярности с обратным смещением? Если да, то как насчет рабочих состояний, в которых может находиться транзистор? Их три, а режим поляризации всего один.
Не являются ли они следствием дополнительных условий полярности?
Просматривая различные книги и веб-сайты, я наткнулся на утверждение, в котором говорится:
-n-соединение
\$ U_{DS} > 0, U_{GS} < 0 \$
-p-соединение
\$ U_{DS} < 0, U_{GS} > 0 \$
Но я также встречал определение, что: "В зависимости от того, как поляризован униполярный транзистор, он может работать в трех разных областях :
в области отсечки — когда \$ |U_{GS}| > |U_{P}|, U_{ DS} \$ — любое
в активной области — при \$ |U_{GS}| < |U_{P}|\$ и \$ |U_{DS}|\$ <= \$ |U_{DS} SAT| \$
в области насыщения — при \$ |U_{GS}| \$ < \$ |U_{P}| \$ и \$ |U_{DS}| \$ > \$ |U_{DS} SAT| \$ «
А там написано, что эти направления работы являются методами полярности одновременно (точнее, направления работы связаны с разными методами полярности, а есть ведь одна) — совершенно не понимаю что!
Меня смущают эти определения.
- транзисторы
- jfet
- полярность
- pn-переход
\$\конечная группа\$
4
\$\начало группы\$
Мне кажется, вы увидели ошибку перевода. Дело не в том, что JFET «запрещено» быть поляризованным, это просто обратное смещение. Ну, если вы смещаете его напрямую, это не сработает…
JFET является устройством истощения и фактически «отжимает» (блокирует протекание тока), когда затвор находится под некоторым напряжением ниже истока (для N-канал, сколько зависит от части). Ваше второе определение имеет знаки абсолютного значения, потому что для P-канала большинство знаков меняются местами.
Кстати, будьте осторожны: зона насыщения в полевом транзисторе (переход или МОП) полностью отличается от насыщения биполярного транзистора (фактически, это его линейная зона…). Это плохое название, которое многих смущает.
Up (или Vp) – напряжение отсечки, порог полного обеднения. Если вы сместите затвор в обратном направлении, ток не пройдет (всегда есть утечка и паразитные вещи, но идея в этом). Когда канал открыт, Uds (Vds) определяет тип отклика, который он оказывает на сигнал (в основном, если он усиливает или работает как переменный резистор, читайте остальную часть вашей страницы)
\$\конечная группа\$
3
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
обратная полярность — Я спалил транзистор в этой схеме?
спросил
Изменено 3 месяца назад
Просмотрено 1к раз
\$\начало группы\$
Это был германиевый PNP-транзистор. Возможно, я тоже нажал кнопку. Я видел транзисторы, используемые в качестве конденсаторов, которые подключались вот так, но они не были германиевыми. Какой ток (если есть) протекал через транзистор? По даташиту ток обратного коллектора при V CB = 20 В составляет 5 мкА, ток обратного эмиттера при V EB = 2 В составляет 50 мкА, V EBO = 3 В, для чего это стоит.
имитация этой схемы – Схема создана с помощью CircuitLab \$\конечная группа\$
8
\$\начало группы\$
Теоретическая максимальная рассеиваемая мощность внутри транзистора может составлять 43 мВт.
Это тот случай, если обратное напряжение пробоя БЭ окажется равным 4,5 В. Если у вас есть паспорт транзистора, найдите тепловое сопротивление от перехода до свободной окружающей среды. Умножьте это на 43 мВт и посмотрите, насколько внутренности были горячее вашей комнаты. В техническом паспорте также можно указать макс. допускается внутреннее рассеивание при некоторой обычной температуре окружающей среды, например, 25 градусов по Цельсию.
Если 2N3904 получит 43 мВт, внутри будет примерно на 9 градусов по Цельсию жарче, чем в комнате. Я не верю, что дискретный германиевый транзистор разрушается из-за рассеяния 43 мВт.
ДОБАВИТЬ: Уже не так уверен. Я только что обнаружил, что у меня есть германиевые высокочастотные транзисторы, которые могут выдерживать макс. Внутреннее рассеивание 80 мВт и это в коллекторе, который в несколько раз больше эмиттера.
\$\конечная группа\$
6
\$\начало группы\$
Возможно, потому что, если вы замкнете переключатель, у вас не будет резистора, ограничивающего ток, включенного последовательно с переходом эмиттер-база.
