חיבור ספק כוח שגוי, מעגל חיובי ושלילי עשן, כיצד להימנע ממבוכה זו?

פרויקטים רבים של מהנדסי חומרה מבוצעים על לוח חור, אך קיימת תופעה של חיבור מקרי של הדקים החיוביים והשליליים של ספק הכוח, מה שמוביל לשריפת רכיבים אלקטרוניים רבים, ואפילו כל הלוח נהרס, וצריך לרתך אותו שוב, אני לא יודע איזו דרך טובה לפתור את זה?

קודם כל, חוסר זהירות הוא בלתי נמנע, למרות שמדובר רק בהבחנה בין שני חוטים חיוביים לשליליים, אדום ושחור, שניתן לחבר אותם פעם אחת, לא נעשה טעויות; עשרה חיבורים לא ישתבשו, אבל 1,000? מה לגבי 10,000? בשלב זה קשה לומר, עקב חוסר זהירות שלנו, רכיבים אלקטרוניים ושבבים נשרףים, הסיבה העיקרית היא שהזרם רב מדי של רכיבי השגריר מתקלקל, ולכן עלינו לנקוט צעדים כדי למנוע חיבור הפוך.

ישנן השיטות הבאות הנפוצות:

מעגל הגנה נגד הפוכה מסוג 01 דיודה

דיודה קדמית מחוברת בטור בכניסת החשמל החיובית כדי לנצל באופן מלא את מאפייני הדיודה של הולכה קדימה וניתוק אחורי. בנסיבות רגילות, הצינור המשני מוליך ולוח המעגל פועל.

כאשר אספקת החשמל מתהפכת, הדיודה מנותקת, אספקת החשמל לא יכולה ליצור לולאה, ולוח המעגלים אינו פועל, מה שיכול למנוע ביעילות את בעיית אספקת החשמל.

02 מעגל הגנה מפני הפוכה מסוג גשר מיישר

השתמש בגשר המיישר כדי לשנות את קלט החשמל לקלט לא קוטבי, בין אם ספק הכוח מחובר או הפוך, הלוח פועל כרגיל.

אם לדיודת הסיליקון יש ירידת לחץ של כ-0.6~0.8V, גם לדיודת הגרמניום יש ירידת לחץ של כ-0.2~0.4V, אם ירידת הלחץ גדולה מדי, ניתן להשתמש בצינור ה-MOS לטיפול נוגד ריאקציה, ירידת הלחץ של צינור ה-MOS קטנה מאוד, עד כמה מיליאוהם, וירידת הלחץ כמעט זניחה.

03 מעגל הגנה מפני הפוכה של צינור MOS

בשל שיפור התהליך, תכונותיו וגורמים נוספים, ההתנגדות הפנימית המוליכת שלו קטנה, ורבות מהן הן ברמת מיליאוהם, ואף קטנות יותר, כך שירידת המתח במעגל ואובדן ההספק הנגרמת על ידי המעגל קטנה במיוחד, או אפילו זניחה. ​​לכן, מומלץ יותר לבחור צינור MOS להגנה על המעגל.

1) הגנה מפני NMOS 

כפי שמוצג להלן: ברגע ההפעלה, הדיודה הפרזיטית של צינור ה-MOS נדלקת, והמערכת יוצרת לולאה. הפוטנציאל של המקור S הוא כ-0.6V, בעוד שהפוטנציאל של השער G הוא Vbat. מתח הפתיחה של צינור ה-MOS הוא קיצוני: Ugs = Vbat-Vs, השער גבוה, ה-ds של ה-NMOS דולק, הדיודה הפרזיטית קצרה, והמערכת יוצרת לולאה דרך הגישה ds של ה-NMOS.

אם ספק הכוח הפוך, מתח ההפעלה של ה-NMOS הוא 0, ה-NMOS נחתך, הדיודה הטפילית מתהפכת והמעגל מנותק, ובכך נוצרת הגנה.

2) הגנה מפני PMOS

כפי שמוצג להלן: ברגע ההפעלה, הדיודה הפרזיטית של צינור ה-MOS נדלקת, והמערכת יוצרת לולאה. הפוטנציאל של המקור S הוא כ-Vbat-0.6V, בעוד שהפוטנציאל של השער G הוא 0. מתח הפתיחה של צינור ה-MOS הוא קיצוני: Ugs = 0 – (Vbat-0.6), השער מתנהג כמתח נמוך, ה-ds של PMOS דולק, הדיודה הפרזיטית קצרה, והמערכת יוצרת לולאה דרך הגישה ds של PMOS.

אם ספק הכוח הפוך, מתח ההפעלה של ה-NMOS גדול מ-0, ה-PMOS נחתך, הדיודה הטפילית מתהפכת והמעגל מנותק, ובכך נוצר הגנה.

הערה: שפופרות NMOS מחוברות לאלקטרודה השלילית, שפופרות PMOS מחוברות לאלקטרודה החיובית, וכיוון הדיודה הטפילית הוא לכיוון הזרם המחובר כהלכה.

הגישה לקטבים D ו-S של צינור MOS: בדרך כלל כאשר משתמשים בצינור MOS עם ערוץ N, הזרם נכנס בדרך כלל מקוטב D וזורם החוצה מקוטב S, וה-PMOS נכנס ו-D יוצא מקוטב S, וההפך הוא הנכון כאשר הוא מיושם במעגל זה, תנאי המתח של צינור MOS מתקיימים באמצעות הולכה של דיודה טפילית.

שפופרת ה-MOS תהיה דולקת במלואה כל עוד נוצר מתח מתאים בין קטבי G ו-S. לאחר ההולכה, זה כמו מתג סגור בין D ל-S, והזרם הוא בעל אותה התנגדות מ-D ל-S או מ-S ל-D.

ביישומים מעשיים, קוטב ה-G מחובר בדרך כלל לנגד, וכדי למנוע התקלה של צינור ה-MOS, ניתן להוסיף גם דיודת ווסת מתח. לקבל המחובר במקביל למחלק יש אפקט של התחלה רכה. ברגע שהזרם מתחיל לזרום, הקבל נטען והמתח של קוטב ה-G נבנה בהדרגה.

עבור PMOS, בהשוואה ל-NOMS, נדרש ש-Vgs יהיה גדול ממתח הסף. מכיוון שמתח הפתיחה יכול להיות 0, הפרש הלחצים בין DS אינו גדול, וזה יתרון יותר מ-NMOS.

04 הגנה מפני נתיכים

ניתן לראות מוצרים אלקטרוניים נפוצים רבים לאחר פתיחת חלק ספק הכוח עם נתיך, כאשר ספק הכוח מתהפך, יש קצר במעגל עקב זרם גדול, ולאחר מכן הנתיך נשרף, תפקיד זה ממלא בהגנה על המעגל, אך בדרך זו תיקון והחלפה הם בעייתיים יותר.