цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Как защитить схему, используя только диод

Как защитить схему, используя только диод

Автор: Mike(admin) от 3-07-2018, 10:35

Подключение питания с неправильной полярностью – это распространенная ошибка с довольно неприятными последствиями. К счастью, защита вашего устройства от подключения с обратной полярностью также довольно проста.


Как защитить схему, используя только диод

Плохие вещи могут произойти, когда вы меняете полярность питания вашего устройства. Переключение положительных и отрицательных линий питания, вероятно, является основным методом появления дыма из блестящей новой печатной платы, и это на самом деле лучший сценарий, чем появление какого-то малозаметного повреждения, которое приводит к недоумению или прерывистым сбоям. Обратная полярность также может возникать после фазы тестирования и разработки. Современные устройства, как правило, имеют защиту для предотвращения неправильного подключения к силовому кабелю, но даже лучшие из нас могут иногда вставлять аккумулятор, не глядя на диаграмму полярности.


Желательно использовать все доступные средства, чтобы сделать подключение с обратную полярностью физически невозможным, но суть в том, что устройство никогда не является действительно безопасным, если сама схема не сможет выдержать обратное напряжение питания. В этой статье мы рассмотрим два простых, но очень эффективных способа сделать вашу схему надежной относительно ошибок с питанием.


Защита от обратной полярности с помощью диода


Да, все, что вам нужно, это один диод. Это действительно работает, но, конечно, более сложное решение может обеспечить лучшую эффективность. Идея здесь состоит в том, чтобы последовательно установить диод на линию питания.


Как защитить схему, используя только диод

Если вы не знакомы с этой техникой, эта схема может показаться немного странной: может ли диод изменить полярность приложенного напряжения? Может ли это действительно «изолировать» схему от приложенного напряжения? Он, конечно, не может «отменить» обратную полярность, но он может изолировать остальную часть схемы от этого явления просто потому, что он не будет проводить ток, когда напряжение катода выше анодного напряжения. Таким образом, в ситуации с обратной полярностью обратные токи не могут протекать, а напряжение на нагрузке не будет совпадать с напряжением обратной линии питания, поскольку диод функционирует как разомкнутая цепь.


Схема LTspice, показанная выше, позволяет нам исследовать переходное и установившееся поведение схемы защиты диода. Первоначально напряжение питания составляет 0 В, затем оно резко изменяется до -3 В. Идея здесь заключается в том, чтобы имитировать эффект неправильной установки двух 1,5-вольтовых батарей (или одной батареи 3 В). Моделирование включает сопротивление нагрузки (соответствующее схеме, которая потребляет около 3 мА) и емкость нагрузки (соответствующая развязывающим конденсатора для нескольких ИС).


Как защитить схему, используя только диод

Вы можете видеть, что через диод протекает некоторый обратный ток (то есть катод-анод). Переходный ток очень мал, и более длительный ток является незначительным. Однако ток течет, и, следовательно, катодная сторона не полностью «плавает»; вместо этого в цепи нагрузки имеется очень малое обратное напряжение. Однако это не является установившимся условием. Если мы продолжим моделирование до 300 мс, мы увидим следующее.


Как защитить схему, используя только диод

Так как емкость нагрузки заряжается и становится разомкнутой цепью, ток падает до нуля (точнее, 0.001 фемтоампер, в соответствии с LTspice), и, следовательно, нет никакого обратного напряжения на нагрузке. Вывод здесь заключается в том, что диод не идеален, но, он достаточно близок к хорошему решению.


Защита от обратной полярности с помощью диода Шоттки


Более эффективным решением является использование диода Шоттки. Данный подход уменьшает потери напряжения и рассеивание мощности. Вот модифицированная схема моделирования.


Как защитить схему, используя только диод

Ниже приведен график переходного и стационарного отклика схемы, основанной на диоде Шоттки.


Как защитить схему, используя только диод

Вы можете видеть, что обратный ток и обратное напряжение на нагрузке намного больше, чем мы наблюдали в случае с обычным диодом. Впрочем, более высокий обратный ток утечки является известным недостатком диодов Шоттки, хотя в этом конкретном применении обратный ток по-прежнему намного ниже, чем все, что вызывает серьезную озабоченность. Поэтому, когда дело доходит до защиты от обратной полярности, диоды Шоттки определенно предпочтительны.




© digitrode.ru


Теги: диод




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий