Pozdrowienia mieszkańcy naszej strony!
Jak wiecie, wiele domowych i fabrycznych urządzeń często nie ma ochrony przed niewłaściwym włączeniem biegunowości zasilania, innymi słowy, nie ma ochrony przed odwróceniem zasilania. W szczególności dotyczy to różnych domowych produktów, a także gotowych urządzeń, wzmacniaczy dźwięku, wpuszczanych modułów dźwiękowych itp.
Każdy użytkownik, przez zaniedbanie, może przypadkowo odwrócić biegunowość zasilania, po czym w zdecydowanej większości przypadków urządzenie może wymagać pilnej pomocy w postaci naprawy. Może się nawet zdarzyć, że urządzenie po takim zastraszaniu stanie się po prostu bezwartościowe, a żadna naprawa nie przywróci go do życia.
Aby uniknąć takiej nieprzyjemnej sytuacji, należy zastosować ochronę przed odwrotną polaryzacją. Oni są różni. Jedną z najpopularniejszych opcji jest zastosowanie diod zasilających lub mostków diodowych, które są w stanie przepuszczać prąd tylko w jednym kierunku, co zapobiega możliwości odwrócenia biegunowości. Jest to dość budżetowe i najprostsze rozwiązanie. Istnieje jednak minus tej metody ochrony, a mianowicie obecność spadku napięcia na diodzie. Nie zapominaj również, że przy wysokich prądach i obecności spadku napięcia diody nagrzewają się dość słabo, a jeśli nie zostanie zastosowane chłodzenie, mogą ulec awarii.
Na przykład mostek diodowy jest zainstalowany na tym wzmacniaczu dźwięku z układem TDA7377.
W tym przypadku jest on przede wszystkim stosowany jako prostownik napięcia, gdy jest zasilany ze źródła prądu przemiennego. Ale jeśli podłączysz urządzenie do źródła zasilania o stałym napięciu, wówczas ten mostek diodowy działa dokładnie jako ochrona przed odwrotną polaryzacją. I bez względu na to, jak podłączymy akumulator, mostek diodowy zapobiegnie odwrotnej polaryzacji, przepuszczając prąd we właściwym kierunku.
A jeśli zamiast mostka diodowego była tylko dioda na plusie, to jeśli moc zostanie niepoprawnie podłączona (odwrócenie biegunowości), dioda nie przepuści prądu i wzmacniacz po prostu się nie włączy.
Ale, jak wspomniano powyżej, zarówno mostek diodowy, jak i dioda mają spadek napięcia. Aby to wykazać, autor kanału Radio-Lab na YouTube zmierzył napięcie przed mostkiem diodowym i bezpośrednio po nim.
Jak widać napięcie na akumulatorze wynosi 12,06 V, a już po mostku diodowym napięcie jest o około 1,5 V. niższe. Wydaje się, że straty nie są tak duże, ale to z kolei wpłynie na moc wzmacniacza, w rezultacie będzie nieco niższe, a część energii akumulatora zostanie wykorzystana do ogrzania mostka diodowego.
Obliczmy straty i wytwarzanie ciepła na mostku diodowym. Na przykład przy prądzie obciążenia 2 A i spadku napięcia 1,5 V na mostku diodowym wytwarzanie ciepła na mostku diodowym wyniesie około 3 W. Dodatkowe straty nie są plusem, szczególnie przy zasilaniu wzmacniacza dźwięku lub innego urządzenia z baterii, gdzie wskazane jest oszczędne wydawanie energii, a jej ilość w baterii jest ograniczona.
Oto porównanie spadku napięcia na konwencjonalnej diodzie:
Jak widać, wynosi około 0,4 V. Na diodzie Schottky'ego spadek napięcia jest już niższy i wynosi 0,2 V.
Spadek napięcia na mostku diodowym jest największy i wynosi 0,6 V.
Podczas ładowania spadki napięcia mogą być nieco wyższe. W rzeczywistości często nie można pomylić biegunowości zasilania, ale strata w obecności kropli na diodach lub mostku diodowym będzie stała, w wyniku czego nastąpi ogrzewanie, co z kolei prowadzi do potrzeby chłodzenia. Jak widać, diody mogą służyć jako ochrona przed odwrotną polaryzacją, działają, ale nadal potrzebujesz lepszej ochrony, aby nie było ogrzewania, straty były minimalne, a dobre prądy robocze.
Autor oferuje jeden prosty, ale raczej dobry schemat ochrony przed zasilaniem o odwrotnej polaryzacji na silnym tranzystorze polowym.
Obwód ten nadaje się do ochrony urządzeń o jednobiegunowej mocy. Tranzystor polowy mocy - IRF1405 to potężny kanał N.
Taki tranzystor jest zdolny do przełączania wystarczająco dużego prądu i z kolei ma raczej niewielki opór, dzięki czemu praktycznie nie będzie spadku napięcia, a zatem nie będzie prawie żadnego ogrzewania, lub będzie minimalny, nie będzie takich strat jak na diodach.
Autor narysował taki miniaturowy szal dla tego schematu ochrony.
Działanie obwodu jest niezwykle proste: jeśli wszystko jest poprawnie podłączone, tranzystor jest otwarty, a prąd przepływa przez tranzystor.
Jeśli polaryzacja zasilacza nie jest prawidłowo podłączona, tranzystor zamyka się, tworząc w ten sposób przerwę w obwodzie mocy, a splątany plus nie przechodzi dalej niż tranzystor.
Na rynku radiowym zakupiono wszystkie niezbędne części do montażu płyty ochronnej.
Przede wszystkim autor instaluje rezystor 100 kΩ i lutuje go.
Następnie zainstalujemy diody Zenera na 15V 0,5W, pamiętaj o przestrzeganiu biegunowości na znakach katodowych.
Następnie zainstaluj niepolarny kondensator o pojemności 0,1 μF.
Teraz listwy zaciskowe dla mocy wejściowej i wyjściowej.
Płyta jest prawie gotowa, został tylko jeden element - tranzystor mocy. Aby go zainstalować, autor zgiął nogi tranzystora - w ten sposób:
I ustaw to na swoim miejscu. Rezultatem jest tak niewielka i wygodna płytka zabezpieczająca przed odwróceniem polaryzacji mocy dla wzmacniaczy i urządzeń z unipolarnym zasilaczem. Moc unipolarna to dwa przewody zasilające: plus i minus.
Po lutowaniu płytkę drukowaną należy umyć resztkami topnika, aby wszystko było czyste i piękne.
Teraz sprawdźmy funkcjonalność płyty ochronnej, którą zmontowaliśmy. Aby przetestować płytę, podłącz do niej baterię o napięciu zasilania 12,1 V. Autor podłączył sondy multimetru do wyjścia płytki. Najpierw podłączamy poprawnie baterię, przestrzegając biegunowości.
Jak widać, na wyjściu płytki jest napięcie, a spadek napięcia jest tak niski, że multimetr tego nie zauważa.
Teraz zmieniamy polaryzację mocy i podłączamy baterię, myląc plus z minusem.
Jak widać, tranzystor jest zamknięty, płyta ochronna zadziałała i nic już nie przechodzi, chroniąc w ten sposób urządzenie (w tym przykładzie multimetr) przed odwrotną polaryzacją. Jeśli ponownie prawidłowo podłączysz zasilanie, tranzystor otworzy się, a napięcie akumulatora pojawi się na wyjściu płyty. Świetnie, tablica działa.
Po przetestowaniu domowej płyty i upewnieniu się, że działa, możesz podłączyć płytkę ochronną do wzmacniacza dźwięku. Użyjemy najprostszego wzmacniacza na układzie TDA7377 bez żadnej ochrony przed odwrotną polaryzacją, a jeśli polaryzacja mocy zostanie pomylona, wówczas przynajmniej kondensator biegunowy w mocy eksploduje, a układ się pali.
Płyta ochronna jest podłączona do przerwy w zasilaniu dodatnim i ujemnym wzmacniacza, na której istnieje możliwość zamiany biegunowości. Musimy podłączyć przewody zasilające pochodzące z płyty ochronnej do płyty wzmacniacza, przestrzegając biegunowości.
To wszystko, teraz nasz wzmacniacz ma ochronę, a odwrócenie biegunowości nie boi się go. Podłączamy zasilanie poprawnie.
Jak widać, dioda LED na wzmacniaczu świeci, wszystko jest w porządku, wzmacniacz ma moc. A teraz łączymy moc poprzez odwrócenie biegunowości.
Jak widać, nic nie pali, a dioda LED na płycie wzmacniacza nie świeci, dlatego wzmacniacz nie otrzymuje mocy, co oznacza, że nasza domowa płyta ochronna działa i w pełni spełnia swoje zadanie.
Płytka ta może służyć do ochrony przed zamianą wzmacniaczy dźwięku z zasilaczem unipolarnym, w tym również wzmacniaczy klasy D, przenośnych głośników i wielu innych urządzeń. Pamiętaj, że jeśli istnieje co najmniej najmniejsza szansa na odwrócenie polaryzacji zasilacza, to we właściwym czasie przynajmniej ochrona przed odwrotną polaryzacją pozwoli zaoszczędzić pieniądze i ochroni Twój produkt przed przypadkową odwrotną polaryzacją i w wyniku uszkodzenia.
Ważne jest również, aby zrozumieć, że w niektórych przypadkach wygodniej jest używać diod lub mostka diodowego jako ochrony przed odwrotną polaryzacją, podczas gdy w innych konieczne jest spojrzenie na złożoną płytkę ochronną pod kątem zadań. Spróbuj, zbierz i powtórz. Archiwum z planszą można pobrać TUTAJ.
Dziękuję za uwagę. Do zobaczenia wkrótce!
Wideo: