Odwrotne podłączenie zasilania do urządzenia jest często przyczyną katastrofalnej awarii systemu. Jeśli układ nie jest w żaden sposób zabezpieczony przed odwrotną polaryzacją napięcia zasilającego, taka sytuacja doprowadzić może do uszkodzenia sekcji zasilania, jeśli na przykład znajduje się tam stabilizator napięcia, lub do uszkodzenia większej liczby układów, jeżeli są one zasilane bezpośrednio z napięcia podłączonego do urządzenia zewnętrznego zasilacza. Na szczęście istnieje wiele sposobów na zabezpieczenie obwodów wejściowych układu. W poniższym artykule przedstawimy kilka prostych obwodów zabezpieczających wejścia zasilania przed odwrotnym podłączeniem zasilania
Pojedyncza dioda prostownicza
Powszechnie stosowaną metodą ochrony wejścia zasilania przed odwrotnie podłączonym napięciem jest wykorzystanie diody prostowniczej, która zapobiega uszkodzeniu obwodu. Dioda zainstalowana jak pokazano na rysunku po lewej stronie, zabezpiecza układ przed przepływem prądu w momencie, gdy do systemu przyłożone jest napięcie o niepoprawnej polaryzacji. Dioda prostownicza umieszczona szeregowo z obciążeniem uniemożliwi przepływ prądu w nieprawidłowym kierunku.
Mostek prostowniczy - cztery diody
Zamiast pojedynczej diody prostowniczej można również użyć pełnego mostka diodowego - mostka Graetza - aby skorygować kierunek przepływu prądu. W ten sposób układ zawsze będzie otrzymywał napięcie o prawidłowej polaryzacji. Schemat takiego rozwiązania pokazano na rysunku po prawej stronie. W takim układzie, niezależnie od kierunku przyłożenia do urządzenia napięcia zasilającego, na liniach zasilania napięcie będzie miało poprawną polaryzację.
Wadą rozwiązań diodowych jest niska wydajność energetyczna. Spadek napięcia na każdej diodzie krzemowej wynosi około 0,7 V, co oznacza, że przy płynącym prądzie 1 A, pierwszy układ będzie miał 0,7 W strat, a drugi układ 1,4 W strat. Straty te są obecne zawsze i niezależne od przyłożonego do układu napięcia.
Układ z przekaźnikiem
Na rysunkach po lewej stronie zaprezentowano układ, który wykorzystuje przekaźnik do odłączania niepoprawnie - odwrotnie - podłączonego zasilania do systemu. Taki system nie powoduje istotnych strat mocy, jakie pociągało za sobą wykorzystanie systemu z diodami półprzewodnikowymi.
Diody D1 oraz D2 w układach po lewej stronie kontroluje przepływ prądu przez uzwojenie cewki przekaźnika. Jeśli zasilanie podłączone jest poprawnie, prąd płynie przez diodę i cewkę i powoduje zadziałanie elektromagnesu w przekaźniku. Dioda D1 ustawiona jest w kierunku zaporowym dla normalnego kierunku prądu, a do przesyłania zasilania do dalszej części układu wykorzystano normalnie zamknięty kontakt przekaźnika. W takiej sytuacji układ nie pobiera w ogóle prądu (rysunek po lewej stronie u góry).
Przy odwróconym napięciu wejściowym włącza się elektromagnes przekaźnika, przerywając zasilanie systemu i zapalając diodę LED.
Dioda D1 zostanie spolaryzowana w kierunku przewodzenia, podając napięcie na uzwojenie elektromagnesu przekaźnika (rysunek po lewej stronie na dole), a czerwona dioda LED D3 poinformuje użytkownika o sytuacji.
Obwód zużywa energię tylko w przypadku podłączenia odwrotnej polaryzacji. W przeciwieństwie do wykorzystania tranzystorów FET lub przełączników półprzewodnikowych, przełączniki elektromagnetyczne mają bardzo niską rezystancję styków, co oznacza, że nie powodują spadku napięcia między źródłem zasilania a obwodem wymagającym ochrony. Dzięki temu konstrukcja nadaje się do systemów zarówno o wąskich marginesach napięcia, jak i do takich o niskim zapasie mocy.
Źródło: https://www.edn.com/design/analog/4368527/Simple-reverse-polarity-protection-circuit-has-no-voltage-drop
Pojedyncza dioda prostownicza
Powszechnie stosowaną metodą ochrony wejścia zasilania przed odwrotnie podłączonym napięciem jest wykorzystanie diody prostowniczej, która zapobiega uszkodzeniu obwodu. Dioda zainstalowana jak pokazano na rysunku po lewej stronie, zabezpiecza układ przed przepływem prądu w momencie, gdy do systemu przyłożone jest napięcie o niepoprawnej polaryzacji. Dioda prostownicza umieszczona szeregowo z obciążeniem uniemożliwi przepływ prądu w nieprawidłowym kierunku.
Mostek prostowniczy - cztery diody
Zamiast pojedynczej diody prostowniczej można również użyć pełnego mostka diodowego - mostka Graetza - aby skorygować kierunek przepływu prądu. W ten sposób układ zawsze będzie otrzymywał napięcie o prawidłowej polaryzacji. Schemat takiego rozwiązania pokazano na rysunku po prawej stronie. W takim układzie, niezależnie od kierunku przyłożenia do urządzenia napięcia zasilającego, na liniach zasilania napięcie będzie miało poprawną polaryzację.
Wadą rozwiązań diodowych jest niska wydajność energetyczna. Spadek napięcia na każdej diodzie krzemowej wynosi około 0,7 V, co oznacza, że przy płynącym prądzie 1 A, pierwszy układ będzie miał 0,7 W strat, a drugi układ 1,4 W strat. Straty te są obecne zawsze i niezależne od przyłożonego do układu napięcia.
Układ z przekaźnikiem
Na rysunkach po lewej stronie zaprezentowano układ, który wykorzystuje przekaźnik do odłączania niepoprawnie - odwrotnie - podłączonego zasilania do systemu. Taki system nie powoduje istotnych strat mocy, jakie pociągało za sobą wykorzystanie systemu z diodami półprzewodnikowymi.
Diody D1 oraz D2 w układach po lewej stronie kontroluje przepływ prądu przez uzwojenie cewki przekaźnika. Jeśli zasilanie podłączone jest poprawnie, prąd płynie przez diodę i cewkę i powoduje zadziałanie elektromagnesu w przekaźniku. Dioda D1 ustawiona jest w kierunku zaporowym dla normalnego kierunku prądu, a do przesyłania zasilania do dalszej części układu wykorzystano normalnie zamknięty kontakt przekaźnika. W takiej sytuacji układ nie pobiera w ogóle prądu (rysunek po lewej stronie u góry).
Przy odwróconym napięciu wejściowym włącza się elektromagnes przekaźnika, przerywając zasilanie systemu i zapalając diodę LED.
Dioda D1 zostanie spolaryzowana w kierunku przewodzenia, podając napięcie na uzwojenie elektromagnesu przekaźnika (rysunek po lewej stronie na dole), a czerwona dioda LED D3 poinformuje użytkownika o sytuacji.
Obwód zużywa energię tylko w przypadku podłączenia odwrotnej polaryzacji. W przeciwieństwie do wykorzystania tranzystorów FET lub przełączników półprzewodnikowych, przełączniki elektromagnetyczne mają bardzo niską rezystancję styków, co oznacza, że nie powodują spadku napięcia między źródłem zasilania a obwodem wymagającym ochrony. Dzięki temu konstrukcja nadaje się do systemów zarówno o wąskich marginesach napięcia, jak i do takich o niskim zapasie mocy.
Źródło: https://www.edn.com/design/analog/4368527/Simple-reverse-polarity-protection-circuit-has-no-voltage-drop
Cool? Ranking DIY