高い信頼性が要求される産業用デバイスを設計する際、電源の逆極性からデバイスを保護する問題に繰り返し遭遇しました。 経験豊富なインストーラーでさえ、プラスとマイナスを混同することがあります。 おそらく、さらに深刻なこのような問題は、初心者の電子技術者の実験中です。 この記事では、問題に対する最も簡単な解決策を検討します。これは、従来の保護方法と実際にはほとんど使用されない保護方法の両方です。
すぐに頼む最も簡単な解決策は、デバイスと直列に従来の半導体ダイオードを含めることです。
シンプルで安くて陽気、それは幸せのために他に何が必要なのでしょうか？ ただし、この方法には非常に重大な欠点があります-オープンダイオードでの大きな電圧降下。
これは、ダイオードを直接接続するための典型的なCVCです。 2アンペアの電流では、電圧降下は約0.85ボルトになります。
0.85V x 2A = 1.7W。
ダイオードによって消費される電力は、このような場合にはすでに多すぎるため、大幅に暖まります！
ただし、もう少しお金を払って準備ができている場合は、電圧降下の少ないショットキーダイオードを使用できます。
ショットキーダイオードの典型的なCVCは次のとおりです。 この場合の消費電力を計算します。
0.55V x 2A = 1.1W
もう少し良くなりました。 しかし、デバイスがさらに深刻な電流を消費する場合はどうすればよいでしょうか？
時には、逆接続でダイオードがデバイスと並列に配置され、電源が混同されて短絡につながる場合に焼損するはずです。 同時に、デバイスは最小限の損傷を受ける可能性が最も高いですが、保護ダイオード自体を交換する必要があることは言うまでもなく、電源が故障する可能性があり、それに伴い、ボード上のトラックが損傷する可能性があります。 要するに、この方法はエクストリームスポーツ用です。
ただし、もう少し高価ですが、非常に単純で、上記の不利な保護方法がありません-電界効果トランジスタを使用します。 過去10年間で、これらの半導体デバイスのパラメーターは劇的に改善され、価格は急落しました。 おそらく、重要な回路を電源の間違った極性から保護するためにめったに使用されないという事実は、思考の慣性によって主に説明できます。 次のスキームを検討してください。
電力が供給されると、負荷への電圧は保護ダイオードを通過します。 その落下は十分に大きい-私たちの場合、約ボルト。 ただし、その結果、トランジスタのゲートとソースの間にカットオフ電圧を超える電圧が発生し、トランジスタが開きます。 ソースとドレインの抵抗は急激に減少し、電流はダイオードではなく、開いたトランジスタを流れ始めます。
詳細に移りましょう。 たとえば、FQP47Z06トランジスタの場合、一般的なチャネル抵抗は0.026オームです！ この場合、トランジスタによって消費される電力はわずか25ミリワットであり、電圧降下はゼロに近いと計算するのは簡単です！
電源の極性を変更すると、回路内の電流は流れません。 回路の欠点のうち、おそらくそのようなトランジスタがゲートとソースの間のブレークダウン電圧が大きすぎず、回路がわずかに複雑であるという事実だけが、高電圧回路を保護するために使用できます。
このスキームがどのように機能するかを読者が理解することは難しくないと思います。
記事の公開後、コメントで尊敬されているケロロのユーザーは、iPhone 4で使用されている電界効果トランジスタに基づく保護スキームを提供しました。
