Поздрави жителите на нашия сайт!
Както знаете, много домашни, както и фабрични устройства често нямат защита срещу неправилно включване на полярността на мощността, с други думи те нямат защита срещу реверсиране на захранването. По-специално това се отнася за различни домашни продукти, както и за готови устройства, усилватели на звук, вградени звукови модули и др.
Всеки потребител по небрежност може случайно да обърне полярността на захранването, след което в по-голямата част от случаите устройството може да се нуждае от спешна помощ под формата на ремонт. И дори може да се случи, че устройството след подобен тормоз просто ще стане безполезно и никакъв ремонт няма да помогне да го върне към живот.
За да се избегне такава неприятна ситуация, трябва да се използва защита от обратна полярност. Те са различни. Една от популярните опции е използването на диоди или диодни мостове за захранване, които са в състояние да преминат ток само в една посока и по този начин да се предотврати възможността за обръщане на полярността. Това е доста бюджетно и най-просто решение. Но има и минус на този метод на защита, а именно наличието на спад на напрежението през диода. Не забравяйте също, че при големи токове и наличието на спад на напрежението диодите се нагряват доста слабо и ако не се използва охлаждане, те могат да се провалят.
Например на този усилвател на звук е инсталиран диоден мост с чип TDA7377.
В този случай той се използва преди всичко като изправител на напрежение, когато се захранва от източник на променлив ток. Но ако свържете устройството към източник на енергия с постоянно напрежение, тогава този диоден мост работи точно като защита срещу обратна полярност. И без значение как свързваме батерията, диодният мост ще предотврати обратната полярност, като предава ток в правилната посока.
И ако вместо диодния мост имаше само диод в плюс, тогава ако захранването е свързано неправилно (обръщане на полярността), диодът няма да премине ток и усилвателят просто няма да се включи.
Но, както бе споменато по-горе, и диодният мост, и диодът имат спад на напрежението. За да демонстрира това, авторът на YouTube-канала Radio-Lab измерва напрежението преди и непосредствено след диодния мост.
Както можете да видите, напрежението на батерията е 12.06V, а вече след диодния мост напрежението е с около 1.5V по-ниско. Изглежда, че загубите не са толкова големи, но това от своя страна ще се отрази на мощността на усилвателя, в резултат на това ще бъде малко по-ниска и част от енергията на батерията ще се използва за отопление на диодния мост.
Нека изчислим загубата и генерирането на топлина на диоден мост. Например, когато токът на натоварване е 2А и спадът на напрежението през диодния мост е 1,5 V, генерирането на топлина върху диодния мост ще бъде около 3W. И допълнителните загуби не са плюс, особено при захранване на звуковия усилвател или друго устройство от батерията, където е препоръчително да харчите енергията пестеливо и количеството й в батерията е ограничено.
Ето сравнение на спада на напрежението в конвенционален диод:
Както можете да видите, той е около 0.4V. На диода на Шотки спадът на напрежението вече е по-нисък и възлиза на 0,2V.
Спадът на напрежението през диодния мост е най-големият и е 0.6V.
По време на зареждането спада на напрежението може да е малко по-висок. Всъщност не често е възможно да се обърка полярността на захранването, но загубата при наличието на спад върху диодите или диодния мост ще бъде постоянна и в резултат на това ще има нагряване, което от своя страна води до необходимост от охлаждане. Както можете да видите, диодите могат да се използват като защита срещу обратна полярност, те работят, но все пак искате по-добра защита, така че да няма отопление, загубите са минимални и добри работни токове.
Авторът предлага една проста, но доста добра схема на защита срещу обръщане на полярността в захранването с мощен полеви транзистор.
Тази схема е подходяща за защита на устройства с еднополярна мощност. Транзистор с мощен полев ефект - IRF1405 е мощен N-канал.
Такъв транзистор е способен да превключва достатъчно голям ток и от своя страна има доста малко съпротивление, поради което на практика няма да има спад на напрежението и, следователно, няма да има почти никакво загряване или ще бъде минимално, няма да има такива загуби, както при диодите.
Авторът нарисува такъв миниатюрен шал за тази схема на защита.
Работата на веригата е изключително проста: ако всичко е правилно свързано, транзисторът е отворен и токът преминава през транзистора.
Ако полярността на захранването не е свързана правилно, транзисторът се затваря, като по този начин създава празнина в електрическата верига и оплетеният плюс не преминава по-далеч от транзистора.
На радиопазара бяха закупени всички необходими части за монтажа на защитната платка.
На първо място, авторът инсталира 100kΩ резистор на място и го продава.
След това ще инсталираме ценеровите диоди на 15V 0,5W, не забравяйте да спазвате полярността на знаците на катода.
След това инсталирайте неполярен кондензатор с капацитет от 0,1 μF.
Сега терминални блокове за входна и изходна мощност.
Платката е почти готова, остава само един елемент - силов транзистор. За да го инсталира, авторът огъва краката на транзистора - така:
И го поставете на негово място. Резултатът е такава малка и удобна защитна платка за защита от обратна полярност за усилватели и устройства с еднополярно захранване. Униполярната мощност е там, където има два силови проводника: плюс и минус.
След запояване платката трябва да се измие с остатъци от флюс, така че всичко да е чисто и красиво.
Сега нека проверим функционалността на защитната платка, която сме сглобили. За да тествате платката, свържете към входа си батерия с напрежение 12,1 V. Авторът свързал мултиметровите сонди към изхода на платката. Първо свързваме батерията правилно, спазвайки полярността.
Както можете да видите, на изхода на платката има напрежение, а спадът на напрежението е толкова нисък, че мултицетът не го забелязва.
Сега променяме полярността на захранването и свързваме батерията, обърквайки плюса и минуса.
Както можете да видите, транзисторът е затворен, защитната платка е работила и вече не преминава нищо, като по този начин предпазва устройството (в този пример мултицет) от обратна полярност. Ако отново свържете захранването правилно, транзисторът ще се отвори и напрежението на батерията ще се появи на изхода на платката. Страхотно, бордът работи.
След като тествахме домашната платка и се уверихме, че тя работи, можете да свържете защитната платка към звуковия усилвател. Ще използваме най-простия усилвател на чипа TDA7377 без никаква защита срещу обратна полярност и ако полярността на мощността е объркана, то поне полярният кондензатор в мощността ще избухне и чипът ще изгори.
Защитната платка е свързана с пролуката на плюсовото и минусовото захранване на усилвателя, върху която има възможност за обръщане на полярността. Трябва да свържем силовите проводници, идващи от защитната платка, към платката на усилвателя, спазвайки полярността.
Това е всичко, сега нашият усилвател има защита и обръщането на полярността не се страхува от него. Свързваме правилно захранването.
Както можете да видите, светодиодът на усилвателя светва, всичко е наред, усилвателят има мощност. И сега ние свързваме силата, като обръщаме полярността.
Както можете да видите, нищо не пуши и светодиодът на платката на усилвателя не свети, следователно усилвателят не получава мощност, което означава, че нашата домашна платка за защита работи и напълно изпълнява задачата си.
Тази платка може да се използва за защита от обръщане на звукови усилватели с еднополярно захранване, включително усилватели от клас D, преносими високоговорители и много други устройства. Не забравяйте, че ако има поне най-малкия шанс да обърнете полярността на захранването, тогава в точния момент поне защитата от обратна полярност ще ви спести пари и ще защити вашия продукт от случайна обратна полярност и в резултат на счупване.
Важно е също да се разбере, че в някои случаи е по-удобно да се използват диоди или диоден мост като защита срещу обратна полярност, а в други е необходимо да погледнете сглобената платка за защита за задачи. Опитайте, събирайте и повтаряйте. Архив с дъската може да бъде изтеглен ТУК.
Благодаря за вниманието. Ще се видим скоро!
видео: