Защита от переполюсовки.
Для питания своих устройств на этапе отладки, использую обычные зарядки от телефона, припаяв им к выходу bls разъём.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451163909_img_20151226_225821.jpg)
Чтобы отличить плюс от минуса, надпиливаю один из выводов, но по невнимательности всё равно бывает ошибаюсь и подключаю выводы неправильно. О последствиях переполюсовки рассказывать не буду, расскажу лучше как этого избежать. Но для начала пару слов о том, что такое переполюсовка, обычно у устройства, которое питается постоянным током два вывода, к одному из них подключается положительный вывод источника питания, к другому отрицательный. Но никто не мешает(если, конечно же производитель не позаботилися об этом)подключить их наоборот, такое подключение выводов и называют переполюсовкой.
Самый простой способ защититься от переполюсовки — это включить последовательно диод, тогда при ошибке подключения ток не потечёт.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451153155_screenshot_5.png)
Этот способ работает, но у него есть два недостатка: первый — это большое падение напряжения на диоде, порядка 0.7 вольта, что недопустимо для низковольтных цепей(3.3 и 5 вольт), второй — это мощность, которую он рассеивает. Так как через этот диод протекает ток, питающий всё устройство, то на нём рассеивается большая мощность, которая выделяется в виде тепла. Допустим, наше устройство потребляет 1А тогда мощность которую будет рассеивать диод равна.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451151349_screenshot_1.png)
Немного улучшить ситуацию можно используя диод Шоттки, который обладает меньшим падением напряжения, порядка 0.4 вольта, но для низковольтных цепей такое решение всё равно не подходит.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451153065_screenshot_3.png)
Получается, что идеальный для наших целей элемент должен обладать низким сопротивлением, тогда и падение напряжения на нём будет малым. И такой элемент существует, конечно же, это полевой транзистор, сопротивление канала современных mosfet'ов составляет миллиомы или десятки миллиом.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451240965_screenshot_2.png)
При подключении источника питания ток течёт через паразитный диод(он образуется при производстве из-за не совершенства технологического процесса), на котором падает порядка 1V, в результате чего напряжение на истоке становится равным Uпит -1 и разность напряжений затвор-исток открывает полевой транзистор.
Давайте вернёмся к низковольтной цепи, которая питается от 5V и в которую мы так и не смогли пристроить диод. Полевой транзистор возьмём из серии IRLML, которая управляется логическим уровнем, а именно IRLML_6401, сопротивление открытого канала, у которого 50 миллиом, а пороговое напряжение открытия VGS(th) от -0.4V до -0.95V.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451240982_screenshot_4.png)
На схеме видно, что напряжение затвор-исток гораздо ниже порогового, указанного в даташите и можно быть уверенным, что транзистор откроется.
При токе 1А падение напряжения на транзисторе составит 0.05V против 0.4V на диоде Шоттки, что вполне приемлемо.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451154267_screenshot_6.png)
Но это лишь одна сторона медали, если использовать данную схему при высоких напряжениях, то у неё появляется недостаток — это малое напряжение пробоя затвор — исток, поэтому для применения в высоковольтных цепях схему надо немного усложнить, как показано ниже.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451241008_screenshot_7.png)
Таким образом, мы с помощью стабилитрона ограничили напряжение затвор — исток, тем самым защитив транзистор, а излишки напряжения упадут на резисторе.
Как оказалось, производители электронных компонентов знают про этот трюк, и выпускают уже готовые сборки, например CSD25201W15, которые состоят из mosfet'a, стабилитрона и резистора.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451167390_screenshot_8.png)
Подобные сборки используются в четвёртом и пятом iphone для защиты usb входа, ниже часть схемы, найденная в интернете.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451168323_screenshot_9.png)
Существует еще один способ защиты от переполюсовки и заключается он в том, что параллельно нагрузке ставится диод, а на входе последовательно ставится предохранитель. При соблюдении полярности ток через диод не течёт, при переполюсовке ток начинает течь по цепи диод - предохранитель и так как ток ни чем не ограничен предохранитель должен сгореть.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451171225_screenshot_10.png)
Выше был описан идеальный сценарий, на самом деле может быть и наоборот, раньше сгорит диод и тут вопрос в том, уйдёт ли он в обрыв сгорая или нет.
Пока ток течёт через диод, к схеме приложено напряжение обратной полярности равное падению напряжения на диоде(иногда чтобы уменьшить его используют диод Шоттки), но если диод уходит в обрыв, к схеме прикладывается полное напряжение питания, но обратной полярности, то есть происходит переполюсовка и схема выходит из строя. Советовать этот способ не стал бы, но знать о нём нужно и дело тут не столько в самом способе(можно взять диод максимальный ток которого в два раза превышает ток предохранителя и предохранитель, который сгорает при кратковременном броске тока(flink)), сколько в качестве современных электронных компонентов, которые зачастую неизвестного происхождения.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451163909_img_20151226_225821.jpg)
Чтобы отличить плюс от минуса, надпиливаю один из выводов, но по невнимательности всё равно бывает ошибаюсь и подключаю выводы неправильно. О последствиях переполюсовки рассказывать не буду, расскажу лучше как этого избежать. Но для начала пару слов о том, что такое переполюсовка, обычно у устройства, которое питается постоянным током два вывода, к одному из них подключается положительный вывод источника питания, к другому отрицательный. Но никто не мешает(если, конечно же производитель не позаботилися об этом)подключить их наоборот, такое подключение выводов и называют переполюсовкой.
Самый простой способ защититься от переполюсовки — это включить последовательно диод, тогда при ошибке подключения ток не потечёт.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451153155_screenshot_5.png)
Этот способ работает, но у него есть два недостатка: первый — это большое падение напряжения на диоде, порядка 0.7 вольта, что недопустимо для низковольтных цепей(3.3 и 5 вольт), второй — это мощность, которую он рассеивает. Так как через этот диод протекает ток, питающий всё устройство, то на нём рассеивается большая мощность, которая выделяется в виде тепла. Допустим, наше устройство потребляет 1А тогда мощность которую будет рассеивать диод равна.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451151349_screenshot_1.png)
Немного улучшить ситуацию можно используя диод Шоттки, который обладает меньшим падением напряжения, порядка 0.4 вольта, но для низковольтных цепей такое решение всё равно не подходит.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451153065_screenshot_3.png)
Получается, что идеальный для наших целей элемент должен обладать низким сопротивлением, тогда и падение напряжения на нём будет малым. И такой элемент существует, конечно же, это полевой транзистор, сопротивление канала современных mosfet'ов составляет миллиомы или десятки миллиом.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451240965_screenshot_2.png)
При подключении источника питания ток течёт через паразитный диод(он образуется при производстве из-за не совершенства технологического процесса), на котором падает порядка 1V, в результате чего напряжение на истоке становится равным Uпит -1 и разность напряжений затвор-исток открывает полевой транзистор.
Давайте вернёмся к низковольтной цепи, которая питается от 5V и в которую мы так и не смогли пристроить диод. Полевой транзистор возьмём из серии IRLML, которая управляется логическим уровнем, а именно IRLML_6401, сопротивление открытого канала, у которого 50 миллиом, а пороговое напряжение открытия VGS(th) от -0.4V до -0.95V.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451240982_screenshot_4.png)
На схеме видно, что напряжение затвор-исток гораздо ниже порогового, указанного в даташите и можно быть уверенным, что транзистор откроется.
При токе 1А падение напряжения на транзисторе составит 0.05V против 0.4V на диоде Шоттки, что вполне приемлемо.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451154267_screenshot_6.png)
Но это лишь одна сторона медали, если использовать данную схему при высоких напряжениях, то у неё появляется недостаток — это малое напряжение пробоя затвор — исток, поэтому для применения в высоковольтных цепях схему надо немного усложнить, как показано ниже.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451241008_screenshot_7.png)
Таким образом, мы с помощью стабилитрона ограничили напряжение затвор — исток, тем самым защитив транзистор, а излишки напряжения упадут на резисторе.
Как оказалось, производители электронных компонентов знают про этот трюк, и выпускают уже готовые сборки, например CSD25201W15, которые состоят из mosfet'a, стабилитрона и резистора.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451167390_screenshot_8.png)
Подобные сборки используются в четвёртом и пятом iphone для защиты usb входа, ниже часть схемы, найденная в интернете.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451168323_screenshot_9.png)
Существует еще один способ защиты от переполюсовки и заключается он в том, что параллельно нагрузке ставится диод, а на входе последовательно ставится предохранитель. При соблюдении полярности ток через диод не течёт, при переполюсовке ток начинает течь по цепи диод - предохранитель и так как ток ни чем не ограничен предохранитель должен сгореть.
![Защита от переполюсовки. Защита от переполюсовки.](https://hubstub.ru/uploads/posts/2015-12/1451171225_screenshot_10.png)
Выше был описан идеальный сценарий, на самом деле может быть и наоборот, раньше сгорит диод и тут вопрос в том, уйдёт ли он в обрыв сгорая или нет.
Пока ток течёт через диод, к схеме приложено напряжение обратной полярности равное падению напряжения на диоде(иногда чтобы уменьшить его используют диод Шоттки), но если диод уходит в обрыв, к схеме прикладывается полное напряжение питания, но обратной полярности, то есть происходит переполюсовка и схема выходит из строя. Советовать этот способ не стал бы, но знать о нём нужно и дело тут не столько в самом способе(можно взять диод максимальный ток которого в два раза превышает ток предохранителя и предохранитель, который сгорает при кратковременном броске тока(flink)), сколько в качестве современных электронных компонентов, которые зачастую неизвестного происхождения.
Похожие статьи