Как защитить электронные устройства от переполюсовки и короткого замыкания. Какие схемы применяются для защиты от обратного напряжения. Почему важно использовать защиту от КЗ и переполюсовки.
Что такое защита от переполюсовки и короткого замыкания
Защита от переполюсовки и короткого замыкания (КЗ) — это комплекс мер, направленных на предотвращение повреждения электронных устройств при неправильном подключении питания или возникновении короткого замыкания. Такая защита крайне важна для обеспечения надежной и безопасной работы электроники.
Основные цели защиты от переполюсовки и КЗ:
- Предотвращение выхода из строя компонентов при случайной смене полярности питания
- Защита устройства от перегрузок и короткого замыкания
- Повышение общей надежности и срока службы электронных изделий
- Обеспечение безопасности пользователей при эксплуатации оборудования
Почему необходима защита от переполюсовки
Защита от переполюсовки (обратного напряжения) необходима по нескольким причинам:
- Предотвращает повреждение чувствительных электронных компонентов
- Защищает от ошибок при подключении питания
- Увеличивает срок службы устройства
- Повышает надежность и стабильность работы электроники
При отсутствии такой защиты даже кратковременное подключение питания неправильной полярности может вывести устройство из строя. Особенно актуальна защита от переполюсовки для портативных устройств с батарейным питанием.
Основные способы защиты от переполюсовки
Существует несколько распространенных способов реализации защиты от переполюсовки:
1. Защита с помощью диода
Самый простой способ — включение диода последовательно с нагрузкой. Диод пропускает ток только в прямом направлении, блокируя обратное напряжение.
Преимущества:
- Простота реализации
- Низкая стоимость
Недостатки:
- Падение напряжения на диоде (0.6-0.7В)
- Потери мощности на диоде
2. Защита на полевом транзисторе
Более совершенный метод — использование P-канального MOSFET транзистора. Он имеет очень низкое сопротивление в открытом состоянии.
Преимущества:
- Малое падение напряжения
- Низкие потери мощности
Недостатки:
- Необходимость дополнительной схемы управления
- Более высокая стоимость
Защита от короткого замыкания: зачем она нужна
Защита от короткого замыкания также крайне важна для электронных устройств. Она предотвращает:
- Перегрев и возгорание компонентов при КЗ
- Выход из строя источника питания
- Повреждение печатных плат и проводки
- Возникновение опасных ситуаций для пользователей
Без защиты от КЗ даже кратковременное замыкание может привести к серьезным повреждениям устройства и создать угрозу безопасности.
Основные методы защиты от короткого замыкания
Рассмотрим наиболее распространенные способы защиты от КЗ:
1. Плавкие предохранители
Простейший способ защиты — установка плавкого предохранителя. При превышении номинального тока предохранитель перегорает, размыкая цепь.
Преимущества:
- Простота и надежность
- Низкая стоимость
Недостатки:
- Необходимость замены после срабатывания
- Недостаточно быстрое срабатывание
2. Электронная защита
Более совершенный метод — использование электронных схем защиты на базе специализированных микросхем или дискретных компонентов.
Преимущества:
- Быстрое срабатывание
- Возможность автоматического восстановления
- Точная настройка порога срабатывания
Недостатки:
- Более высокая стоимость
- Сложность реализации
Комплексная защита от переполюсовки и КЗ
Для максимальной надежности рекомендуется применять комплексные схемы, обеспечивающие одновременную защиту от переполюсовки и короткого замыкания. Такие решения обычно реализуются на базе специализированных микросхем защиты.
Преимущества комплексной защиты:
- Защита от всех основных аварийных режимов
- Компактность решения
- Высокая надежность и быстродействие
- Возможность точной настройки параметров защиты
Особенности защиты высоковольтных устройств
Для устройств, работающих с высоким напряжением, защита от переполюсовки и КЗ имеет свои особенности:
- Применение высоковольтных компонентов с соответствующими параметрами
- Использование гальванической развязки в цепях защиты
- Повышенные требования к изоляции и зазорам на печатной плате
- Необходимость соблюдения специальных мер безопасности
Защита высоковольтных устройств требует особого внимания и должна выполняться с учетом всех требований электробезопасности.
Рекомендации по выбору схемы защиты
При выборе оптимальной схемы защиты от переполюсовки и КЗ следует учитывать следующие факторы:
- Рабочее напряжение и ток устройства
- Требования к быстродействию защиты
- Допустимые потери мощности
- Стоимость и сложность реализации
- Необходимость автоматического восстановления после срабатывания
Правильно подобранная схема защиты обеспечит надежную работу устройства и убережет его от повреждений при нештатных ситуациях.
Заключение
Защита от переполюсовки и короткого замыкания — важнейший элемент любого современного электронного устройства. Правильно реализованная защита значительно повышает надежность оборудования, продлевает срок его службы и обеспечивает безопасность пользователей. При разработке новых устройств следует уделять особое внимание выбору оптимальной схемы защиты с учетом всех особенностей конкретного применения.
Защита от переполюсовки и КЗ зарядного устройства, блока питания своими руками
Содержание
- 1 Вариант 1
- 2 Вариант 2
- 3 Вариант 3
- 4 Итог
Многие самодельные блоки имеют такой недостаток, как отсутствие защиты от переполюсовки питания. Даже опытный человек может по невнимательности перепутать полярность питания. И есть большая вероятность что после этого зарядное устройство придет в негодность.
В этой статье будет рассмотрено 3 варианта защит от переполюсовки, которые работают безотказно и не требуют никакой наладки.
Вариант 1
Это защита наиболее простая и отличается от аналогичных тем, что в ней не используются никакие транзисторы или микросхемы. Реле, диодная развязка – вот и все ее компоненты.
Работает схема следующим образом. Минус в схеме общий, поэтому будет рассмотрена плюсовая цепь.
Если на вход не подключен аккумулятор, то реле находится в разомкнутом состоянии. При подключении аккумулятора плюс поступает через диод VD2 на обмотку реле, вследствие чего контакт реле замыкается, и основной ток заряда протекает на аккумулятор.
Одновременно загорается зеленый светодиодный индикатор, свидетельствуя о том, что подключение правильное.
И если теперь убрать аккумулятор, то на выходе схемы будет напряжение, поскольку ток от зарядного устройства будет продолжать поступать через диод VD2 на обмотку реле.
Если перепутать полярность подключения, то диод VD2 окажется заперт и на обмотку реле не поступит питание. Реле не сработает.
В этом случае загорится красный светодиод, который нарочно подключен неправильным образом. Он будет свидетельствовать о том, что нарушена полярность подключения аккумулятора.
Диод VD1 защищает цепь от самоиндукции, которая возникает при отключении реле.
В случае внедрения такой защиты в зарядное устройство автомобильного аккумулятора, стоит взять реле на 12 В. Допустимый ток реле зависит только от мощности зарядника. В среднем стоит использовать реле на 15-20 А.
Вариант 2
Эта схема до сих пор не имеет аналогов по многим параметрам. Она одновременно защищает и от переполюсовки питания, и от короткого замыкания.
Принцип работы этой схемы следующий. При нормальном режиме работы плюс от источника питания через светодиод и резистор R9 открывает полевой транзистор, и минус через открытый переход «полевика» поступает на выход схемы к аккумулятору.
При переполюсовке или коротком замыкании ток в цепи резко возрастает, вследствие чего образуется падение напряжения на «полевике» и на шунте. Такое падение напряжение достаточно для срабатывания маломощного транзистора VT2. Открываясь, последний запирает полевой транзистор, замыкая затвор с массой. Одновременно загорается светодиод, поскольку питание для него обеспечивается открытым переходом транзистора VT2.
Из-за высокой скорости реагирования эта схема гарантированно защитит зарядное устройство при любой проблеме на выходе.
Схема очень надежна в работе и способна оставаться в состоянии защиты бесконечно долгое время.
Вариант 3
Это особо простая схема, которую даже схемой трудно назвать, поскольку в ней использовано всего 2 компонента. Это мощный диод и предохранитель. Этот вариант вполне жизнеспособен и даже применяется в промышленных масштабах.
Питание с зарядного устройства через предохранитель поступает на аккумулятор. Предохранитель подбирается исходя из максимального тока зарядки. Например, если ток 10 А, то предохранитель нужен на 12-15 А.
Диод подключен параллельно и закрыт при нормальной работе. Но если перепутать полярность, диод откроется и случится короткое замыкание.
А предохранитель – это слабое звено в этой схеме, который сгорит в тот же миг. Его после этого придется менять.
Диод следует подбирать по даташиту исходя из того, что его максимальный кратковременный ток был в несколько раз больше тока сгорания предохранителя.
Такая схема не обеспечивает стопроцентную защиту, поскольку бывали случаи, когда зарядное устройство сгорало быстрее предохранителя.
Итог
С точки зрения КПД, первая схема лучше других. Но с точки зрения универсальности и скорости реагирования, лучший вариант – это схема 2. Ну а третий вариант часто применяется в промышленных масштабах. Такой вариант защиты можно увидеть, к примеру, на любой автомагнитоле.
Все схемы, кроме последней, имеют функцию самовосстановления, то есть работа восстановится, как только будет убрано короткое замыкание или изменится полярность подключения аккумулятора.
Автор: Эдуард Орлов –
Прикрепленные файлы: СКАЧАТЬ.
ИБП СКАТ-1200М (СКАТ ИБП-12/3-2х7): фото, характеристики, сертификаты
Код товара: 70
12 В, 3 А; Металлический корпус под 2 АКБ 7 Ач; Диапазон входного напряжения — 170…250 В; Соответствует ФЗ 123 и ГОСТ Р 53325-2012; 3 индикатора и информационный выход «Пропадание сети»; Защита выхода от перегрузки и КЗ; Защита АКБ от глубокого разряда, КЗ и переполюсовки; Контроль наличия АКБ; Холодный пуск; Гарантия: пожизненная.
- Паспорт на прибор
- Сертификат
- ТР ЕАЭС 037
- Сертификат СТ-1
- Размеры для проектировщиков
- Таблица подбора ИБП
- Сертификация 969
- Bim-модель для Revit
Особенности СКАТ-1200М (СКАТ ИБП-12/3-2х7)
- световая индикация наличия напряжения электрической сети;
- световая индикация наличия выходного напряжения;
- световая индикация наличия АКБ;
- питание нагрузки стабилизированным напряжением согласно п.1 таблицы при наличии напряжения в электрической сети, режим «Основной»;
- автоматический переход на резервное питание от аккумуляторной батареи (далее по тексту АКБ) при отключении электрической сети, режим «Резерв»;
- резервное питание нагрузки постоянным напряжением согласно п.
1 таблицы; - контроль наличия АКБ;
- оптимальный заряд АКБ при наличии напряжения в электрической сети, режим «Основной» согласно п.3 таблицы;
- защита АКБ от глубокого разряда;
- защита от переполюсовки клемм АКБ посредством электронной защиты;
- электронная защита от короткого замыкания клемм АКБ;
- защита от короткого замыкания на выходе с отключением выходного напряжения;
- автоматическое восстановление выходного напряжения после устранения причины замыкания;
- защита нагрузки от аварии источника;
- выдача информационного сообщения «Наличие Сети», посредством выхода открытый коллектор «OK»;
- режим «холодный пуск» позволяет автоматически восстановить работоспособность источника при подключении исправной и заряженной АКБ в режиме «Резерв».
1 таблицы;Технические характеристики СКАТ-1200М (СКАТ ИБП-12/3-2х7)
| 1 | Напряжение питающей сети 220 В, частотой 50±1 Гц с пределами изменения, В | 170…253 | |
| 2 | Выходное напряжение постоянного тока, В | при наличии напряжения сети 220 В, режим «ОСНОВНОЙ» | 12,9…14,0 |
| при отсутствии напряжения сети 220 В, режим «РЕЗЕРВ» | 9,5…12,6 | ||
| 3 | Номинальный ток нагрузки, А | 2,5 | |
| 4 | Максимальный ток нагрузки в режиме «ОСНОВНОЙ» кратковременно (5 сек. ), А |
3,0 | |
| 5 | Максимальный ток нагрузки в режиме «РЕЗЕРВ», А | 3,0 | |
| 6 | Ток заряда АКБ, А, не более | 0,65 | |
| 7 | Величина напряжения на аккумуляторе, при котором индикатор «АКБ» гаснет, В | 11,0…11,5 | |
| 8 | Величина напряжения на АКБ, при котором происходит автоматическое отключение выходного напряжения в режиме «РЕЗЕРВ», В | 10,5…11,0 | |
| 9 | Величина напряжения пульсаций с удвоенной частотой сети (от пика до пика) при номинальном токе нагрузки, мВ, не более | 30 | |
| 10 | Мощность, потребляемая изделием от сети без нагрузки и АКБ, ВА, не более | 5,0 | |
| 11 | Тип АКБ: герметичные свинцово-кислотные необслуживаемые, номинальным напряжением 12 В | ||
| 12 | Рекомендуемая ёмкость АКБ, Ач | 7 | |
| 13 | Количество АКБ, шт. |
2 | |
| 14 | Сечение провода, зажимаемого в клеммах колодок, мм2, не более | 1,5 | |
| 15 | Характеристики выхода в формате «открытый коллектор» | напряжение, В, не более | 60 |
| ток, мА, не более | 50 | ||
| 16 | Габаритные размеры ШхГхВ, не более, мм | без упаковки | 285х90х185 |
| в упаковке | 290х95х190 | ||
| 17 | Масса, НЕТТО (БРУТТО), кг, не более | 1,0 (1,1) | |
| 18 | Диапазон рабочих температур, °С | -10…+40 | |
| 19 | Относительная влажность воздуха при 25°С, %, не более | 90 | |
| 20 | Степень защиты оболочкой по ГОСТ 14254-96 | IP20 | |
Код товара: 70
12 В, 3 А; Металлический корпус под 2 АКБ 7 Ач; Диапазон входного напряжения — 170.
..250 В; Соответствует ФЗ 123 и ГОСТ Р 53325-2012; 3 индикатора и информационный выход «Пропадание сети»; Защита выхода от перегрузки и КЗ; Защита АКБ от глубокого разряда, КЗ и переполюсовки; Контроль наличия АКБ; Холодный пуск; Гарантия: пожизненная.
Паспорт на прибор
Сертификат
ТР ЕАЭС 037
Размеры для проектировщиков
Таблица подбора ИБП
Источники питания серии «СКАТ» соответствуют требованиям Технического регламента о требованиях пожарной безопасности ГОСТ Р 53325-2012
| Световая индикация: — наличия сети — выходного напряжения — наличия АКБ | Выдача информационного сообщения «Переход на резерв» осуществляется с задержкой, определяемой пользователем | ||
| Защита АКБ от глубокого разряда | Защита от переполюсовки клемм АКБ | ||
| Автоматическая защита от перегрузки и короткого замыкания на выходе | Выдача информационных сообщений: — «Переход на резерв» — «Наличие АКБ» — «Наличие выходного напряжения» Схема подключения выходов | ||
| Возможность подключения внешних устройств посредством диагностического разъема | Защита нагрузки от аварии источника | ||
| Отсутствие АКБ, замыкание клемм АКБ не влияет на качество выходного напряжения | Режим «холодный запуск» |
Передовые технологии и опыт мы собрали в одном приборе.
Современные узлы импульсной схемотехники с высокой степенью интеграции обеспечивают за счёт быстродействия высокую
надёжность и безопасность в любых режимах работы.
Применение программируемого PIC-контроллера позволяет реализовать сложные алгоритмы контроля входных и выходных параметров, добиться поддержания высокой
точности и стабильности выходных характеристик. Использование технологии поверхностного монтажа значительно снижает
энергопотребление, повышает надежность и КПД.
Высокоэффективный преобразователь AC/DC,
реализованный по передовой топологии FLYBACK, обеспечивает надежное и качественное питание нагрузки в широком
диапазоне сетевого напряжения с уровнем пульсации выходного напряжения не более 30—50 мВ. Алгоритм поцикловой
защиты, используемый в своих устройствах ведущими фирмами мира, обеспечивает удивительную живучесть
AC/DC преобразователя.
Интеллектуальная система обслуживания АКБ непрерывно производит
мониторинг параметров батареи, оценивает её исправность.
Применение передовых алгоритмов позволяет качественно
провести заряд АКБ, предотвратить преждевременную порчу батареи глубоким разрядом, а также — сформировать световые
и логические сигналы для своевременного информирования о неисправности или отключении батареи.
Многоступенчатая
адаптивная система защиты выхода позволяет надежно защитить прибор от долговременного аварийного
замыкания выходных клемм и перегрузки. При этом, в отличие от простых систем защиты, обеспечивается надежный запуск
«тяжелых» нагрузок без ограничения по емкости и индуктивности
05:50
Преимущества источника бесперебойного питания СКАТ-1200М (СКАТ ИБП-12/3-2х7)
| оптимальный заряд АКБ | защита аккумулятора | холодный пуск | |||
| автоматический переход на резервное питание |
Особенности СКАТ-1200М (СКАТ ИБП-12/3-2х7)
- световая индикация наличия напряжения электрической сети;
- световая индикация наличия выходного напряжения;
- световая индикация наличия АКБ;
- питание нагрузки стабилизированным напряжением согласно п. 1 таблицы при наличии напряжения в электрической сети, режим «Основной»;
- автоматический переход на резервное питание от аккумуляторной батареи (далее по тексту АКБ) при отключении электрической сети, режим «Резерв»;
- резервное питание нагрузки постоянным напряжением согласно п.1 таблицы;
- контроль наличия АКБ;
- оптимальный заряд АКБ при наличии напряжения в электрической сети, режим «Основной» согласно п.3 таблицы;
- защита АКБ от глубокого разряда;
- защита от переполюсовки клемм АКБ посредством электронной защиты;
- электронная защита от короткого замыкания клемм АКБ;
- защита от короткого замыкания на выходе с отключением выходного напряжения;
- автоматическое восстановление выходного напряжения после устранения причины замыкания;
- защита нагрузки от аварии источника;
- выдача информационного сообщения «Наличие Сети», посредством выхода открытый коллектор «OK»;
- режим «холодный пуск» позволяет автоматически восстановить работоспособность источника при подключении исправной и заряженной АКБ в режиме «Резерв».
1 таблицы при наличии напряжения в электрической сети, режим «Основной»;
Технические характеристики СКАТ-1200М (СКАТ ИБП-12/3-2х7)
| 1 | Напряжение питающей сети 220 В, частотой 50±1 Гц с пределами изменения, В | 170…253 | |
| 2 | Выходное напряжение постоянного тока, В | при наличии напряжения сети 220 В, режим «ОСНОВНОЙ» | 12,9…14,0 |
| при отсутствии напряжения сети 220 В, режим «РЕЗЕРВ» | 9,5…12,6 | ||
| 3 | Номинальный ток нагрузки, А | 2,5 | |
| 4 | Максимальный ток нагрузки в режиме «ОСНОВНОЙ» кратковременно (5 сек.), А | 3,0 | |
| 5 | Максимальный ток нагрузки в режиме «РЕЗЕРВ», А | 3,0 | |
| 6 | Ток заряда АКБ, А, не более | 0,65 | |
| 7 | Величина напряжения на аккумуляторе, при котором индикатор «АКБ» гаснет, В | 11,0…11,5 | |
| 8 | Величина напряжения на АКБ, при котором происходит автоматическое отключение выходного напряжения в режиме «РЕЗЕРВ», В | 10,5…11,0 | |
| 9 | Величина напряжения пульсаций с удвоенной частотой сети (от пика до пика) при номинальном токе нагрузки, мВ, не более | 30 | |
| 10 | Мощность, потребляемая изделием от сети без нагрузки и АКБ, ВА, не более | 5,0 | |
| 11 | Тип АКБ: герметичные свинцово-кислотные необслуживаемые, номинальным напряжением 12 В | ||
| 12 | Рекомендуемая ёмкость АКБ, Ач | 7 | |
| 13 | Количество АКБ, шт. |
2 | |
| 14 | Сечение провода, зажимаемого в клеммах колодок, мм2, не более | 1,5 | |
| 15 | Характеристики выхода в формате «открытый коллектор» | напряжение, В, не более | 60 |
| ток, мА, не более | 50 | ||
| 16 | Габаритные размеры ШхГхВ, не более, мм | без упаковки | 285х90х185 |
| в упаковке | 290х95х190 | ||
| 17 | Масса, НЕТТО (БРУТТО), кг, не более | 1,0 (1,1) | |
| 18 | Диапазон рабочих температур, °С | -10…+40 | |
| 19 | Относительная влажность воздуха при 25°С, %, не более | 90 | |
| 20 | Степень защиты оболочкой по ГОСТ 14254-96 | IP20 | |
12 В, 3 А; Металлический корпус под 2 АКБ 7 Ач; Диапазон входного напряжения — 170.
..250 В; Соответствует ФЗ 123 и ГОСТ Р 53325-2012; 3 индикатора и информационный выход «Пропадание сети»; Защита выхода от перегрузки и КЗ; Защита АКБ от глубокого разряда, КЗ и переполюсовки; Контроль наличия АКБ; Холодный пуск; Гарантия: пожизненная.
Источники питания серии «СКАТ» соответствуют требованиям Технического регламента о требованиях пожарной безопасности ГОСТ Р 53325-2012
| Световая индикация: — наличия сети — выходного напряжения — наличия АКБ | Выдача информационного сообщения «Переход на резерв» осуществляется с задержкой, определяемой пользователем | ||
| Защита АКБ от глубокого разряда | Защита от переполюсовки клемм АКБ | ||
| Автоматическая защита от перегрузки и короткого замыкания на выходе | Выдача информационных сообщений: — «Переход на резерв» — «Наличие АКБ» — «Наличие выходного напряжения» Схема подключения выходов | ||
| Возможность подключения внешних устройств посредством диагностического разъема | Защита нагрузки от аварии источника | ||
| Отсутствие АКБ, замыкание клемм АКБ не влияет на качество выходного напряжения | Режим «холодный запуск» |
Код товара: 70
Цена с НДС
6370
Преимущества источника бесперебойного питания СКАТ-1200М (СКАТ ИБП-12/3-2х7)
| оптимальный заряд АКБ | защита аккумулятора | холодный пуск | |||
| автоматический переход на резервное питание |
Особенности СКАТ-1200М (СКАТ ИБП-12/3-2х7)
- световая индикация наличия напряжения электрической сети;
- световая индикация наличия выходного напряжения;
- световая индикация наличия АКБ;
- питание нагрузки стабилизированным напряжением согласно п. 1 таблицы при наличии напряжения в электрической сети, режим «Основной»;
- автоматический переход на резервное питание от аккумуляторной батареи (далее по тексту АКБ) при отключении электрической сети, режим «Резерв»;
- резервное питание нагрузки постоянным напряжением согласно п.1 таблицы;
- контроль наличия АКБ;
- оптимальный заряд АКБ при наличии напряжения в электрической сети, режим «Основной» согласно п.3 таблицы;
- защита АКБ от глубокого разряда;
- защита от переполюсовки клемм АКБ посредством электронной защиты;
- электронная защита от короткого замыкания клемм АКБ;
- защита от короткого замыкания на выходе с отключением выходного напряжения;
- автоматическое восстановление выходного напряжения после устранения причины замыкания;
- защита нагрузки от аварии источника;
- выдача информационного сообщения «Наличие Сети», посредством выхода открытый коллектор «OK»;
- режим «холодный пуск» позволяет автоматически восстановить работоспособность источника при подключении исправной и заряженной АКБ в режиме «Резерв».
1 таблицы при наличии напряжения в электрической сети, режим «Основной»;
Технические характеристики СКАТ-1200М (СКАТ ИБП-12/3-2х7)
| 1 | Напряжение питающей сети 220 В, частотой 50±1 Гц с пределами изменения, В | 170…253 | |
| 2 | Выходное напряжение постоянного тока, В | при наличии напряжения сети 220 В, режим «ОСНОВНОЙ» | 12,9…14,0 |
| при отсутствии напряжения сети 220 В, режим «РЕЗЕРВ» | 9,5…12,6 | ||
| 3 | Номинальный ток нагрузки, А | 2,5 | |
| 4 | Максимальный ток нагрузки в режиме «ОСНОВНОЙ» кратковременно (5 сек.), А | 3,0 | |
| 5 | Максимальный ток нагрузки в режиме «РЕЗЕРВ», А | 3,0 | |
| 6 | Ток заряда АКБ, А, не более | 0,65 | |
| 7 | Величина напряжения на аккумуляторе, при котором индикатор «АКБ» гаснет, В | 11,0…11,5 | |
| 8 | Величина напряжения на АКБ, при котором происходит автоматическое отключение выходного напряжения в режиме «РЕЗЕРВ», В | 10,5…11,0 | |
| 9 | Величина напряжения пульсаций с удвоенной частотой сети (от пика до пика) при номинальном токе нагрузки, мВ, не более | 30 | |
| 10 | Мощность, потребляемая изделием от сети без нагрузки и АКБ, ВА, не более | 5,0 | |
| 11 | Тип АКБ: герметичные свинцово-кислотные необслуживаемые, номинальным напряжением 12 В | ||
| 12 | Рекомендуемая ёмкость АКБ, Ач | 7 | |
| 13 | Количество АКБ, шт. |
2 | |
| 14 | Сечение провода, зажимаемого в клеммах колодок, мм2, не более | 1,5 | |
| 15 | Характеристики выхода в формате «открытый коллектор» | напряжение, В, не более | 60 |
| ток, мА, не более | 50 | ||
| 16 | Габаритные размеры ШхГхВ, не более, мм | без упаковки | 285х90х185 |
| в упаковке | 290х95х190 | ||
| 17 | Масса, НЕТТО (БРУТТО), кг, не более | 1,0 (1,1) | |
| 18 | Диапазон рабочих температур, °С | -10…+40 | |
| 19 | Относительная влажность воздуха при 25°С, %, не более | 90 | |
| 20 | Степень защиты оболочкой по ГОСТ 14254-96 | IP20 | |
Что такое защита от обратного напряжения?
Что такое защита от обратного напряжения
Схемы защиты от обратного напряжения предотвращают повреждение источников питания и электронных схем в случае подачи обратного напряжения на входные или выходные клеммы.
Защита от обратного напряжения реализована на входе источника питания или на плате заказного, многоканального резервированного источника питания. Это важно для большинства электронных приложений, таких как ноутбуки, компьютеры, схемы CMOS и т. д.
Защита гарантирует, что компоненты не будут повреждены при случайном переключении соединений источника питания. Существуют различные методы, отличающиеся по действию, эффективности и сложности. В то время как некоторые, такие как диод или автоматический выключатель, обеспечивают только защиту от обратного напряжения, другие, такие как ИС защиты, обеспечивают защиту от обратного напряжения, перегрузки по току и перенапряжения.
Чтобы блокировать отрицательные напряжения, разработчики обычно размещают силовой диод или P-канальный полевой МОП-транзистор последовательно с источником питания. Одним из недостатков последовательных диодов является то, что они занимают место на плате и имеют высокую рассеиваемую мощность при больших токах нагрузки.
С другой стороны, полевой МОП-транзистор рассеивает меньше энергии, хотя и требует дополнительной схемы привода, что увеличивает стоимость. Оба решения влияют на операции с низким энергопотреблением и особенно на последовательный диод. Кроме того, решения могут не подойти при очень высоких токах нагрузки.
Защита от обратного напряжения с помощью диода
Диод включен последовательно с нагрузкой и позволяет питанию достигать нагрузки только при прямом смещении. Если напряжение меняется на противоположное, оно блокирует напряжение, и обратная мощность не достигает нагрузки. Использование диода является самым простым методом и имеет преимущество низкой стоимости.
Недостатки использования диода: прямое падение напряжения, которое может быть значительным в приложениях с низким напряжением, большое рассеивание мощности при высоких токах нагрузки и низкий КПД. Иногда используется диод Шоттки из-за его быстрого отклика и малого падения напряжения прямого смещения.
Рисунок 1: Диод последовательно с нагрузкой. Изображение предоставлено.
Использование MOSFET для защиты от обратного напряжения
В лучшей защите используются полевые МОП-транзисторы, преимущество которых заключается в очень низком сопротивлении. Этот метод включает в себя использование полевого МОП-транзистора P-типа верхнего плеча на пути питания или полевого МОП-транзистора нижнего плеча на пути заземления.
Рис. 2. Защита с использованием кредита на изображение PMOSFET
В каждой из схем MOSFET диод в корпусе транзистора смещен в прямом направлении во время нормальной работы. Когда питание подключено правильно, напряжение затвора полевого транзистора принимается низким для PMOS и высоким, если это NMOS, так что канал закорачивает диод.
Когда напряжение питания меняется на противоположное, напряжение на затворе PMOSFET высокое, что препятствует его включению и, следовательно, предотвращает попадание обратного напряжения на нагрузку.
Для NMOSFET напряжение на затворе низкое.
Использование автоматических выключателей для защиты от обратного напряжения
Выключатели используются в приложениях высокой мощности от 500 Вт до нескольких киловатт. При таких больших токах использование диодов или даже диодов Шоттки нецелесообразно из-за высокой рассеиваемой мощности и неэффективности. Электронные автоматические выключатели используются вместе с силовым шунтирующим диодом.
При нормальной полярности и включенном автомате защиты ток течет от клеммы заземления к клемме –48. При обратной полярности диод отключения питания будет проводить и создаст короткое замыкание, которое отключит автоматический выключатель.
Схема дорогая, громоздкая и требует ручного сброса автоматического выключателя, поэтому не подходит для удаленных установок. Кроме того, точность автоматического выключателя может быть недостаточной в приложениях, требующих точного ограничения тока.
Рисунок 3: Использование автоматического выключателя для защиты от обратного напряжения.
Изображение предоставлено.
Использование контроллера кольцевого уплотнения
В этом методе микросхема контроллера кольцевого уплотнения используется в сочетании с мощным полевым МОП-транзистором для обеспечения простой и эффективной защиты от обратной полярности. Работа контроллера oRing является автоматической, и пока полярность правильная, микросхема правильно смещена, так что она включает полевой транзистор. При обратной полярности микросхема не имеет правильного смещения и не будет работать, чтобы включить полевой транзистор с обратным смещением. Полевой транзистор остается выключенным и предотвращает подачу обратной мощности на нагрузку.
Рисунок 4: Защита от обратной полярности с помощью контроллера oRing. Изображение предоставлено.
Цепи защиты от перенапряжения и обратного напряжения
ИС защиты, такие как LTC 4365, предназначены для защиты чувствительных цепей от обратной полярности, перегрузки по току и перенапряжения.
ИС блокирует нежелательный ток или напряжение и пропускает только безопасные напряжения.
mosfet — так ли проста защита от обратной полярности?
\$\начало группы\$
Я работаю над проектированием печатной платы, и мне нужна помощь в понимании защиты от обратной полярности. Плата будет питаться от источника питания 12 В 5,4 А через разъем для бочек.
Я планирую использовать этот чип, потому что, согласно моему (правда, новому) пониманию схем защиты от обратной полярности, он должен работать без стабилитрона и резистора. Номинальное напряжение GS составляет 30 В, а напряжение VGS(th) равно -4 В, что ниже напряжения питания. Итак, если это правда, схема защиты должна работать именно так, верно? Я хочу проверить, потому что кажется, что в большинстве примеров схем используются диод и резистор, поэтому я беспокоюсь, что упускаю что-то, что делает версию только для MOSFET непрактичной для большинства применений.
- МОП-транзистор
- защита цепи
- обратная полярность
\$\конечная группа\$
6
\$\начало группы\$
В случае хорошо регулируемого входа 12 В, питающего один резистор, тогда да.
Но, как правило, нет.
Если ваш источник 12 В может когда-либо иметь всплески (возможно, во время подключения), которые превышают (обычно 20 В) рейтинг VGS на вашем MOSFET, вам необходимо добавить защиту для затвора.
Кроме того, если от вашего устройства отходят какие-либо другие провода, которые подключаются к чему-либо еще, вам необходимо учитывать любые пути тока, которые могут проходить через эти соединения, если ваш заземляющий провод был на 12 В.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Почти. Чтобы сделать их несколько надежными, вам нужно немного больше утонченности. Требуется некоторая защита в виде стабилитрона, защищающего Vgs. Существует множество заметок по этому поводу, например:
https://www.infineon.com/dgdl/Reverse-Batery-Protection-Rev2.pdf?fileId=db3a304412b407950112b41887722615
Также обратите внимание, что упомянутое примечание по применению содержит довольно много подробностей о переходных процессах.
В этом, пожалуй, и недостаток этого метода — прохождение нормативных испытаний, вероятно, потребует еще большей доработки. (Или: другими словами: ваше напряжение 12 В подключено к длинному кабелю? Снаружи? Подключено к чему-либо еще? Тогда у простой цепи могут быть проблемы с надежностью)
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Как уже говорили другие, ваша схема будет работать для защиты от обратного хода в идеальных условиях, но может не работать в реальных условиях. Для реальных условий, возможно, стоит рассмотреть идеальную диодную ИС (такую как Analog Devices LTC4372):
Идеальная диодная схема обеспечивает защиту от обратной цепи, очень малое падение напряжения на МОП-транзисторе и защиту MOSFET путем регулирования напряжения на затворе. Микросхема имеет низкое потребление тока, широкий диапазон напряжений (IN может выдерживать от -28 В до 100 В для LTC4372) и не так уж сложна.
Как уже упоминалось, диод TVS всегда является хорошей идеей, если цепь будет подключаться в горячем режиме.
\$\конечная группа\$
4
\$\начало группы\$
Для защиты от обратной полярности достаточно одного диода.
\$\конечная группа\$
3
\$\начало группы\$
У вас есть (предположительно специальный) источник питания, который является гораздо более безопасным источником, чем, скажем, автомобильный источник питания «12 В». Тем не менее переходные процессы возможны. TVS на входе, вероятно, будет достаточно (двухполярный предотвратит подгорание TVS в случае подачи обратного напряжения). Я говорю «вероятно», потому что 30 В >> 12 В, поэтому есть некоторый запас для работы TVS, если мы предположим, что то, что неправильно подает перенапряжение, ограничено по току.
Если это может для подключения к автомобилю нужны более надежные средства защиты.
Во-вторых, число, на которое вы должны смотреть, это не Vgs(th), если только вам не нужно всего несколько микроампер, а Vgs, при котором гарантировано Rds(on) (вам придется настроить число Rds(on) в таблице данных вверх при повышенной температуре). Vgs(th) = -4В означает, что при прохождении всего 250 мкА будет падать 4В, что больше похоже на «почти выключено», чем на «включено».
В случае этого конкретного полевого МОП-транзистора, Rds(on) гарантированно составляет менее 0,185 Ом при 25°C, поэтому, возможно, менее 0,3 Ом в горячем состоянии при Vgs 10 В. Поскольку 10 В < 12 В, у нас все в порядке для номинального входа. Это довольно высокое сопротивление, и если вы выберете полевой МОП-транзистор, для которого требуется стабилитрон, и в SMT вы можете легко получить менее 1/10 этих потерь и за меньшую стоимость. Возможно, ограничивается блокировкой 20 или 30 В, а не 60 В.
Другим фактором, который часто игнорируется, является поведение в условиях пониженного напряжения.
Вы должны убедиться, что полевой МОП-транзистор не перегревается независимо от входного напряжения. Это особенно важно при использовании аккумуляторов и транспортных средств. Здесь интерес представляет корпусной диод Vf, а также точное поведение нагрузки.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Как уже отмечалось, TVS является хорошей идеей для большинства практических ситуаций (горячее подключение емкостной нагрузки). (Обратите внимание, что -CA является двунаправленным TVS, также ограничивающим обратное переходное напряжение.) Альтернативой, как и для более высоких напряжений, является ограничение только напряжения затвора:
имитация этой цепи – схема, созданная с помощью CircuitLab
Компоненты LC-фильтрации также могут представлять интерес, особенно если источник или нагрузка (или и то, и другое) довольно шумные и/или кабель относительно длинный и неэкранированный ( эффективная антенна).
