Защита от обратной полярности с малым падением напряжения
Как защитить вход своей схемы от случайного включения питания с обратной полярностью общеизвестно - поставить диод, причем лучше Шоттки. Однако в низковольтных или сильноточных схемах даже небольшое падение напряжения на диоде начинает играть заметную отрицательную роль, уменьшая эффективность использования батареек (в первом случае) или рассеивая большое количество тепла (во втором). В следующей небольшой заметке показано, как использовав схемотехнические решения на МОП-транзисторах увеличить эффективность схемы защиты и даже добавить некоторые новые функции.
МОП-ТРАНЗИСТОР ОБЕСПЕЧИВАЕТ ЗАЩИТУ ОТ ОБРАТНОЙ ПОЛЯРНОСТИ ПО ПИТАНИЮ С НИЗКИМ ПАДЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ
Когда в схеме требуется применить защиту входа по питанию от обратной полярности, типовое решение - поставить последовательно диод (Рис. 1).
Рисунок 1 - Обычно для защиты от обратной полярности питающего напряжения используется последовательно включенный диод.
Но если входное напряжение небольшое - скажем, две или три батарейки типоразмера AA - то потерять полвольта на диоде Шоттки - значит существенно уменьшить полезную жизнь батарейки. В качестве последовательно включенного диода, но с гораздо меньшим падением напряжения может использоваться полевой транзистор (Рис. 2).
Рисунок 2 - По сравнению с диодом, p-канальный MOSFET обладает значительно меньшим падением напряжения.
Для экспериментальной проверки использовался сдвоенный p-канальный МОП-транзистор IRF7342 с параллельным включением обоих транзисторов для увеличения проводимости. В случае использования 3-вольтового источника питания падение напряжения составило всего 100 мВ при 100 мА нагрузке. Для входного напряжения 4.5 В, потери составили всего 50 мВ при 100 мА нагрузке.
Если схема позволяет отключать питание коммутацией общего провода, то можно использовать n-канальный МОП-транзистор (Рис. 3). Эксперимент для сдвоенного транзистора IRF7341 (n-канальный; оба канала включены параллельно) при 3 Вольтах на входе показал падение напряжения всего 40 мВ при 100 мА нагрузке, и всего лишь 25 мВ при 100 мА нагрузке.
Рисунок 3 - Если схема позволяет отключать общий провод, то можно использоваться n-канальный MOSFET.
Если необходима функция “мягкого старта”, то ее можно организовать добавив к схеме один конденсатор и один резистор (Рис. 4). Приведенные на схеме номиналы обеспечивают задержку включения полного напряжения на нагрузке на 100 мс, это то время, которое необходимо транзистору чтобы пройти из выключенного состояние через линейную область характеристики в полностью включенное (открытый канал).
Рисунок 4 - Добавление резистора и конденсатора обеспечивает схеме "мягкий старт".
| Автор | Jim Walker |
| Оригинальное название | FET Supplies Low-Voltage Reverse-Polarity Protection |
| Источник | electronicdesign.com |
| Дата публикации | 03/2005 |
| Дата перевода | 08/2010 |
| Версия перевода | 1.0 |
Разместить у себя на ресурсе или в ЖЖ:
На любом форуме в своем сообщении:
К сожалению при таком включении полевиков, узел защиты может работать только на входных напряжениях меньших напряжения пробоя затвор-исток (где-то 12-16 вольт). Чтоб увеличить входное напряжение необходимо обеспечить ограничение напряжения между затвор-исток (G-D). Это можно сделать если в последней схеме на ножки затвор-исток (G-D) включить стабилитрон в обратном включении на напряжение меньше напряжения пробоя (9-12 В, слишком маленькое нельзя, полевик полностью не откроется и на нем упадет напряжение с вытекающими последствиями…). Анод стабилитрона подключить к затвору (G) а катод к истоку (D).
Мягкий старт в таком включении работать не будет полностью, так как в полевике есть диод в прямом включении между исток-сток. Поэтому при подаче напряжения, через диод на нагрузку попадет напряжение ниже входного всего лишь на 0,5-0,7 В (падение на диоде), а потом через время заряда емкости (увеличение напряжения на затвор-исток больше напряжения открытия полевика) полевик откроется и зашунтирует свой внутренний диод…
Именно так и делается (со стабилитроном). А мягкий старт лучше уж отдельно на n-MOSFETe.
Пожалуйста, не путайте людей. Всегда было так:
gate — затвор
drain — сток
source — исток