Меню

Защиты транзистора от обратного напряжения

ЗАЩИТА ОТ ОБРАТНОЙ ПОЛЯРНОСТИ

Многие схемы с напряжением постоянного тока имеют защиту от обратной полярности. Сейчас существуют усовершенствованные специальные интегральные микросхемы под это дело, но их стоимость высока, да и есть ли смысл в покупке, когда можно легко собрать подобны модуль самому? Классический и самый дешевый метод защиты выполняется путем подключения последовательного диода к линии питания. Приблизительно 0,7 В расходуется на это падение, может быть меньше, в зависимости от типа диода, но потери в любом случае неизбежны. В зависимости от тока, потребляемого схемой, мощность диода должна быть также достаточной, а то и радиатор придётся на него ставить. Но давайте перейдём к наглядной схемотехнике.

Последовательная и параллельная диодная схема защиты от обратного напряжения

Защита от обратной полярности с параллельным диодом, где плюс и минус диода припаиваются параллельно линии питания, а плавкий предохранитель подключен до него, разрывая цепь при замыкании от переполюсовки.

Схема защиты от обратной полярности с реле

Другой способ защиты от переполюсовки обеспечивается использованием реле. Метод имеет много недостатков. Это более высокая стоимость, занимает много места. Потребляет ток 20-40 мА в зависимости от типа реле. Но потери напряжения отсутствуют, нет необходимости в охлаждении. Можно контролировать очень высокие токи.

Как видно из приведенной принципиальной схемы, реле работает только при правильной полярности, формируемой двумя диодами. При обратной оно не сработает и не подаст питание дальше по схеме.

Защита от обратной полярности с транзисторами

Защита от обратного напряжения может быть осуществлена с помощью транзисторов типа Mosfet или обычных биполярных, но при использовании полевых потери напряжения значительно меньше, и можно контролировать бОльшие токи, но при низких напряжениях необходимо использовать экземпляры с более низким рабочим напряжением. Мосфет P-Channel для положительного полюса питания и Мосфет N-Channel для отрицательного. Та же самая ситуация для биполярного транзистора: используют PNP для положительного и NPN транзистор для отрицательного полюса.

Читайте также:  Меры защиты от наведенного напряжения

Наконец, если напряжение постоянного тока бывает регулярно подключают в обратном направлении (например аккумулятор для заряда), можно просто подключить диодный мост к входу и полярность всегда станет автоматически правильной, правда потери напряжения будут в 2 раза выше по сравнению с одним диодом.

Источник

Защита затвора полевого транзистора

Не будет преувеличением назвать изолированный затвор полевого транзистора довольно чувствительной его частью, которая нуждается в индивидуальной защите. Пробой затвора — явление довольно нехитрое. Оно может произойти по нескольким причинам: электростатическая наводка, паразитные колебания в цепях управления, и конечно эффект Миллера, когда возникающее на коллекторе перенапряжение через емкостную связь оказывает вредоносное действие на затвор.

Полевые транзисторы

Так или иначе, данные причины можно предотвратить, надежно обеспечив соблюдение правил эксплуатации транзистора: не превышать предельно допустимое напряжение затвор-исток, обеспечить надежное и своевременное запирание во избежание сквозных токов, сделать соединительные проводники цепей управления как можно более короткими (для достижения наименьшей паразитной индуктивности), а также максимально защитить сами цепи управления от помех. В таких условиях ни одна из перечисленных причин просто не сможет проявить себя и нанести вред ключу.

Итак, что касается непосредственно затвора, то для его защиты полезно применять специальные цепи, особенно если соединение драйвера с затвором и истоком невозможно выполнить вплотную в силу конструктивных особенностей разрабатываемого устройства. В любом случае, когда речь заходит о защите затвора, выбор падает на одну из четырех основных схем, каждая из которых идеально подходит для тех или иных условий, о которых будет сказано ниже.

Одиночный резистор

Элементарную защиту затвора от статического электричества способен обеспечить одиночный резистор номиналом в 200 кОм, будучи установлен вплотную между стоком и истоком транзистора. В некоторой мере такой резистор способен помешать и перезаряду затвора, если по какой-то причине негативную роль сыграет импеданс цепей драйвера.

Читайте также:  Испытания повышенным напряжением промышленной частоты электрооборудования напряжением до 1 кв

Решение с одиночным резистором как нельзя идеально подойдет для защиты транзистора в низкочастотном устройстве, где он непосредственно коммутирует чисто активную нагрузку, то есть где в цепь коллектора включена не индуктивность дросселя или обмотки трансформатора, а нагрузка типа лампы накаливания или светодиода, когда об эффекте Миллера не может быть и речи.

Стабилитрон с диодом Шоттки или супрессор (TVS)

Классика жанра для защиты затворов транзисторов в сетевых импульсных преобразователях — стабилитрон в паре с диодом Шоттки или супрессор. Данная мера позволит защитить цепь затвор-исток от разрушительного влияния эффекта Миллера.

В зависимости от режима работы ключа, выбирается стабилитрон на 13 вольт (при напряжении драйвера 12 вольт) или супрессор с аналогичным типовым рабочим напряжением. При желании можно добавь сюда и резистор на 200 кОм.

Назначение супрессора — быстро поглотить импульсную помеху. Поэтому, если сразу известно, что режим работы ключа будет жестким, соответственно и условия защиты потребуют от ограничителя рассеивать высокие импульсные мощности и очень быстрой реакции — в этом случае лучше выбрать супрессор. Для режимов же более мягких — подойдет стабилитрон с диодом Шоттки.

Диод Шоттки на цепь питания драйвера

Когда низковольтный драйвер установлен на плате вплотную к управляемому транзистору, можно использовать для защиты одиночный диод Шоттки, подключенный между затвором транзистора и цепью низковольтного питания драйвера. И даже если по какой-то причине напряжение на затворе и окажется превышено (станет выше, чем напряжение питания драйвера плюс падение напряжения на диоде Шоттки), лишний заряд просто уйдет в цепь питания драйвера.

Профессиональные разработчики силовой электроники рекомендуют использовать данное решение только в том случае, если расстояние от ключа до драйвера не превышает 5 см. Не помешает здесь и защитный резистор от статики, о котором было сказано выше.

Читайте также:  При напряжении мышц болит внизу живота мужчине

Источник



MOSFET транзистор в низковольтных схемах защиты от обратного напряжения

MOSFET транзистор в защите от обратного напряжения

MOSFET транзистор для защиты от переполюсовки питания. Когда надо защитить схему от обратного напряжения со стороны входа питания, обычно используется последовательный диод (Рисунок 1а).Однако если входное напряжение низкое — скажем, это две или три батареи АА, — падение 0.5 В на диоде Шоттки может значительно сократить полезное время службы батарей. Функцию диода, но со значительно более низким падением напряжения, может выполнять данный вид транзистора (Рисунок 16).

Использовался сдвоенный р-канальный прибор IRF7342, оба транзистора которого были включены параллельно, и источник питания 3 В. При токе нагрузки 100 мА падение напряжения было равно 100 мВ. При входном напряжении 4.5 В и токе нагрузки 100 мА потери составили всего 50 мВ. Если требуется защита в нижнем плече схемы, можно использовать сдвоенный п-канальный MOSFET IRF7341, также соединив транзисторы параллельно (Рисунок 1в).

При напряжении источника питания 3 В и токе нагрузки 100 мА потери составляют 40 мВ. При входном напряжении 4.5 В и токе нагрузки 100 мА на этой схеме падает всего 25 мВ.

Для того чтобы добавить функцию «плавного включения», потребуется лишь один дополнительный конденсатор и один резистор (Рисунок 1г). Показанные на схеме номиналы компонентов добавляют к задержке включения примерно 100 мс, поскольку переход MOSFET транзистор из выключенного состояния в полностью включенное происходит в линейном режиме.

Источник