pozdravy obyvateľov našej stránky!
Ako viete, veľa domácich a výrobných zariadení často nemá ochranu pred nesprávnym zahrnutím polarity energie, inými slovami, nemá ochranu proti obráteniu výkonu. Platí to najmä pre rôzne domáce výrobky, ako aj pre hotové zariadenia, zosilňovače zvuku, zvukové moduly, atď.
Každý užívateľ môže z nedbanlivosti omylom obrátiť polaritu výkonu, po ktorej môže zariadenie vo veľkej väčšine prípadov vyžadovať neodkladnú pomoc vo forme opravy. A môže sa dokonca stať, že zariadenie po takomto šikanovaní sa jednoducho stane bezcenné a žiadna oprava mu nepomôže oživiť ho.
Aby sa predišlo takej nepríjemnej situácii, mala by sa používať ochrana pred obrátenou polaritou. Sú iné. Jednou z populárnych možností je použitie diód alebo diódových mostíkov na napájanie energie, ktoré sú schopné prechádzať prúdom iba v jednom smere, a tým zabrániť možnosti obrátenia polarity. Toto je pomerne rozpočtové a najjednoduchšie riešenie. Tento spôsob ochrany je však mínus, konkrétne prítomnosť poklesu napätia cez diódu. Nezabudnite tiež na to, že pri vysokých prúdoch a pri poklese napätia sa diódy zahrejú pomerne slabo a ak sa nepoužije chladenie, môžu zlyhať.
Napríklad je na tento zvukový zosilňovač s čipom TDA7377 nainštalovaný diódový most.
V tomto prípade sa tu používa predovšetkým ako usmerňovač napätia, keď je napájaný zdrojom striedavého prúdu. Ak však zariadenie pripojíte k zdroju napájania s konštantným napätím, potom tento diódový mostík funguje presne ako ochrana proti spätnej polarite. Bez ohľadu na to, ako pripojíme batériu, diódový most zabráni opačnej polarite tým, že prejde prúd správnym smerom.
A ak namiesto diodového mostíka bola iba plus dióda, potom ak je napájanie nesprávne pripojené (obrátenie polarity), dióda neprechádza prúdom a zosilňovač sa jednoducho nezapne.
Ako je však uvedené vyššie, diodový mostík aj dióda majú pokles napätia. Na demonštráciu toho autor autorského kanála YouTube Radio-Lab zmeral napätie pred a bezprostredne za diodovým mostíkom.
Ako vidíte, napätie na batérii je 12,06V a po diódovom mostíku je napätie nižšie o približne 1,5 V.Zdá sa, že straty nie sú také veľké, ale to zase ovplyvní výkon zosilňovača, v dôsledku toho bude o niečo nižšia a časť energie z batérie sa použije na zahriatie diódového mostíka.
Vypočítajme straty a teplo na diódovom mostíku. Napríklad, keď je záťažový prúd 2A a pokles napätia cez diódový mostík je 1,5 V, generovanie tepla na diódovom mostíku bude asi 3 W. A ďalšie straty nie sú plusom, najmä pri napájaní zosilňovača zvuku alebo iného zariadenia z batérie, kde je vhodné minúť energiu šetrne a jej množstvo v batérii je obmedzené.
Tu je porovnanie úbytku napätia v konvenčnej dióde:
Ako vidíte, je to asi 0,4V. Na Schottkyho dióde je pokles napätia už nižší a dosahuje 0,2 V.
Pokles napätia cez diódový mostík je najväčší a je 0,6 V.
Počas nabíjania môže byť pokles napätia mierne vyšší. V skutočnosti nie je často možné zamieňať polaritu napájania, ale strata v prítomnosti kvapky na dióde alebo diódovom mostíku bude konštantná a výsledkom bude zahrievanie, čo zase vedie k potrebe chladenia. Ako vidíte, diódy môžu byť použité ako ochrana proti reverznej polarite, fungujú, ale stále chcete lepšiu ochranu, aby nedochádzalo k zahrievaniu, stratám minimálnym a dobrým prevádzkovým prúdom.
Autor ponúka jednu jednoduchú, ale skôr dobrú schému ochrany proti napájaniu s reverznou polaritou na výkonnom tranzistore s efektom poľa.
Tento obvod je vhodný na ochranu zariadení s unipolárnym napájaním. Tranzistor výkonového poľa - IRF1405 je výkonný N-kanál.
Taký tranzistor je schopný spínania dostatočne veľkého prúdu a naopak, má pomerne malý odpor, vďaka čomu nedôjde k prakticky žiadnemu poklesu napätia, a preto nedôjde takmer k žiadnemu ohrevu, alebo bude minimálny, nedôjde k žiadnym stratám ako pri diódach.
Autor pre túto ochrannú schému nakreslil miniatúrny šál.
Činnosť obvodu je veľmi jednoduchá: ak je všetko správne pripojené, tranzistor je otvorený a prúd prechádza cez tranzistor.
Ak polarita napájacieho zdroja nie je správne pripojená, tranzistor sa uzavrie, čím sa vytvorí medzera v silovom obvode a zamotané plus neprechádza ďalej ako tranzistor.
Na trhu s rádiom boli zakúpené všetky potrebné súčasti na montáž ochrannej dosky.
V prvom rade autor inštaluje odpor 100 kΩ na miesto a spájkuje ho.
Ďalej nainštalujeme zenerove diódy na 15 V 0,5 W, nezabudnite dodržať polaritu katódových značiek.
Potom nainštalujte nepolárny kondenzátor s kapacitou 0,1 μF.
Teraz svorkovnice pre vstup a výstup energie.
Doska je takmer pripravená, zostáva len jeden prvok - výkonový tranzistor. Pri inštalácii autor naklonil nohy tranzistora - takto:
A postavte ho na svoje miesto. Výsledkom je taká malá a pohodlná doska na ochranu pred obrátenou polaritou pre zosilňovače a zariadenia s unipolárnym napájaním. Unipolárne napájanie je miesto, kde sú dva napájacie káble: plus a mínus.
Po spájkovaní sa doska plošných spojov musí umyť zvyškami taviva, aby bolo všetko čisté a krásne.
Teraz skontrolujte funkčnosť ochrannej dosky, ktorú sme zostavili. Ak chcete dosku otestovať, pripojte k jej vstupu batériu s napätím 12,1 V. Autor pripojil multimetrové sondy k výstupu dosky. Najskôr pripojíme batériu správne a dbáme na polaritu.
Ako vidíte, na výstupe dosky je napätie a pokles napätia je taký nízky, že si ho multimeter nevšimne.
Teraz zmeníme polaritu napájania a pripojíme batériu, čím zameníme plus s mínusom.
Ako vidíte, tranzistor je uzavretý, ochranná doska pracovala a už nič neprejde, čím chráni zariadenie (v tomto príklade multimeter) pred opačnou polaritou. Ak správne pripojíte napájanie, tranzistor sa otvorí a na výstupe dosky sa objaví napätie batérie. Výborne, doska funguje.
Po otestovaní domácej dosky a uistení sa, že funguje, môžete ochrannú dosku pripojiť k zosilňovaču zvuku. Použijeme najjednoduchší zosilňovač na čipe TDA7377 bez akejkoľvek ochrany pred reverznou polaritou, a ak je výkonová polarita zmätená, potom exploduje aspoň polárny kondenzátor pri výkone a čip bude horieť.
Ochranná doska je pripojená na medzeru plusového a mínusového napájania zosilňovača, pri ktorej existuje možnosť obrátenia polarity. Napájacie káble, ktoré prichádzajú z ochrannej dosky, musíme spojiť so zosilňovacou doskou s ohľadom na polaritu.
To je všetko, teraz náš zosilňovač má ochranu a obrátenie polarity sa ho nebojí. Pripojili sme správne napájanie.
Ako vidíte, LED na zosilňovači sa rozsvieti, všetko je v poriadku, zosilňovač má energiu. A teraz spájame energiu obrátením polarity.
Ako vidíte, nič nie je fajčenie a kontrolka LED na doske zosilňovača nesvieti, preto zosilňovač nedostane energiu, čo znamená, že naša domáca ochranná doska funguje a plne plní svoju úlohu.
Táto doska sa dá použiť na ochranu pred obrátením zvukových zosilňovačov s unipolárnym napájaním, vrátane zosilňovačov triedy D, prenosných reproduktorov a mnohých ďalších zariadení. Pamätajte, že ak existuje najmenšia šanca na obrátenie polarity napájacieho zdroja, potom v správnom čase vám aspoň ochrana pred obrátenou polaritou ušetrí peniaze a ochráni váš produkt pred náhodnou obrátenou polaritou a v dôsledku poškodenia.
Je tiež dôležité pochopiť, že v niektorých prípadoch je vhodnejšie použiť diódy alebo diódový most ako ochranu proti reverznej polarite, zatiaľ čo v iných je potrebné pozrieť sa na zostavenú ochrannú dosku pre úlohy. Skúste, zbierajte a opakujte. Archív s tabuľkou si môžete stiahnuť TU.
Ďakujem za pozornosť. Uvidíme sa skoro!
videa: