- حماية عكس القطبية باستخدام الصمام الثنائي
- حماية عكس القطبية باستخدام P-Channel MOSFET
- المواد المطلوبة
- مخطط الرسم البياني
- عمل دائرة حماية القطبية العكسية باستخدام P-Channel MOSFET
البطاريات هي مصدر الطاقة الأكثر ملاءمة لتزويد الدائرة الإلكترونية بالجهد الكهربائي. هناك العديد من الطرق الأخرى لتشغيل الأجهزة الإلكترونية ، مثل المحول والخلية الشمسية وما إلى ذلك ، ولكن مصدر طاقة التيار المستمر الأكثر شيوعًا هو البطارية. بشكل عام ، تأتي جميع الأجهزة مزودة بدائرة حماية قطبية عكسية ، ولكن إذا كان لديك أي جهاز يعمل بالبطارية ولا يحتوي على حماية قطبية عكسية ، فعليك دائمًا توخي الحذر أثناء تغيير البطارية وإلا فقد يؤدي ذلك إلى تفجير الجهاز.
لذلك ، في هذه الحالة ، ستكون دائرة حماية القطبية العكسية إضافة مفيدة للدائرة. هناك بعض الطرق البسيطة لحماية الدائرة من اتصال القطبية العكسية مثل استخدام الصمام الثنائي أو جسر الصمام الثنائي أو باستخدام P-Channel MOSFET كمفتاح على الجانب العالي.
حماية عكس القطبية باستخدام الصمام الثنائي
يعد استخدام الصمام الثنائي أسهل وأرخص طريقة لحماية عكس القطبية ولكنه يعاني من مشكلة تسرب الطاقة. عندما يكون جهد إمداد الدخل مرتفعًا ، فقد لا يهم انخفاض صغير في الجهد ، خاصةً عندما يكون التيار منخفضًا. ولكن في حالة نظام التشغيل ذو الجهد المنخفض ، فإن انخفاض الجهد حتى ولو كان ضئيلًا غير مقبول.
كما نعلم ، فإن انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي للأغراض العامة هو 0.7 فولت ، لذا يمكننا الحد من انخفاض الجهد هذا باستخدام الصمام الثنائي شوتكي لأن انخفاض الجهد يتراوح بين 0.3 فولت إلى 0.4 فولت ويمكنه أيضًا تحمل أحمال التيار العالي. كن على علم أثناء اختيار الصمام الثنائي Schottky ، لأن الكثير من ثنائيات Schottky تأتي مع تسرب تيار عكسي مرتفع ، لذا تأكد من اختيار واحد مع تيار عكسي منخفض (أقل من 100uA).
عند 4 أمبير ، سيكون فقد الطاقة بواسطة صمام ثنائي شوتكي في الدائرة:
4 × 0.4 واط = 1.6 واط
وفي الصمام الثنائي العادي:
4 × 0.7 = 2.8 واط.
يمكنك حتى استخدام مقوم الجسر الكامل لحماية القطبية العكسية ، بغض النظر عن القطبية. لكن مقوم الجسر يتكون من أربعة صمامات ثنائية ، وبالتالي فإن كمية الطاقة المهدرة ستكون ضعف نفايات الطاقة في الدائرة أعلاه مع الصمام الثنائي المفرد.
حماية عكس القطبية باستخدام P-Channel MOSFET
يعد استخدام P-Channel MOSFET لحماية عكس القطبية أكثر موثوقية من الطرق الأخرى ، بسبب انخفاض الجهد المنخفض وقدرة التيار العالي. تتكون الدائرة من P-Channel MOSFET و Zener diode ومقاوم منسدل. إذا كان جهد الإمداد أقل من جهد البوابة إلى المصدر (Vgs) لقناة P MOSFET ، فأنت تحتاج فقط إلى MOSFET بدون الصمام الثنائي أو المقاوم. عليك فقط توصيل محطة بوابة MOSFET بالأرض.
الآن ، إذا كان جهد الإمداد أكبر من Vgs ، فعليك إسقاط الجهد بين طرف البوابة والمصدر. المكونات المطلوبة لصنع أجهزة الدائرة مذكورة أدناه.
المواد المطلوبة
- FQP47P06 P- قناة موسفيت
- المقاوم (100 كيلو)
- 9.1V زينر ديود
- اللوح
- توصيل الأسلاك
مخطط الرسم البياني
عمل دائرة حماية القطبية العكسية باستخدام P-Channel MOSFET
الآن ، عند توصيل البطارية وفقًا لمخطط الدائرة ، مع القطبية الصحيحة ، يتسبب ذلك في تشغيل الترانزستور ويسمح للتيار بالتدفق خلالها. إذا كانت البطارية متصلة بشكل عكسي أو في قطبية عكسية ، فسيتم إيقاف تشغيل الترانزستور وحماية دائرتك.
دائرة الحماية هذه أكثر كفاءة من غيرها. دعنا نحلل الدائرة عندما تكون البطارية متصلة بالطريقة الصحيحة ، سيتم تشغيل P-Channel MOSFET لأن الجهد الكهربي بين البوابة والمصدر سالب. صيغة إيجاد الجهد بين البوابة والمصدر هي:
Vgs = (Vg - Vs)
عندما يتم توصيل البطارية بشكل غير صحيح ، سيكون الجهد عند طرف البوابة موجبًا ونعلم أن P-Channel MOSFET لا يعمل إلا عندما يكون الجهد عند طرف البوابة سالبًا (بحد أدنى -2.0 فولت لهذا MOSFET أو أقل). لذلك كلما تم توصيل البطارية في الاتجاه المعاكس ، ستتم حماية الدائرة بواسطة MOSFET.
الآن ، دعنا نتحدث عن فقدان الطاقة في الدائرة ، عندما يكون الترانزستور في وضع التشغيل ، تكون المقاومة بين الصرف والمصدر تكاد لا تذكر ، ولكن لكي تكون أكثر دقة ، يمكنك الاطلاع على ورقة البيانات الخاصة بـ P-Channel MOSFET. بالنسبة إلى FQP47P06 P-channel MOSFET ، فإن مقاومة مصدر التصريف الثابت (R DS (ON)) هي 0.026 درجة (بحد أقصى). لذلك ، يمكننا حساب فقد الطاقة في الدائرة كما يلي:
فقدان الطاقة = أنا 2 ص
لنفترض أن تدفق التيار عبر الترانزستور هو 1A. لذلك سيكون فقدان الطاقة
فقدان الطاقة = I 2 R = (1A) 2 * 0.026Ω = 0.026W
ومن ثم ، فإن فقد الطاقة يكون أقل بحوالي 27 مرة من الدائرة التي تستخدم الصمام الثنائي المفرد. هذا هو السبب في أن استخدام P-Channel MOSFET لحماية عكس القطبية أفضل بكثير من الطرق الأخرى. إنه أكثر تكلفة قليلاً من الصمام الثنائي ولكنه يجعل دائرة الحماية أكثر أمانًا وفعالية.
لقد استخدمنا أيضًا Zener Diode ومقاومًا في الدائرة للحماية من تجاوز بوابة الجهد المنبع. بإضافة المقاوم وصمام Zener diode البالغ 9.1 فولت ، يمكننا تثبيت جهد مصدر البوابة بحد أقصى 9.1 فولت سالب ، وبالتالي يظل الترانزستور آمنًا.