עשן מעגל חיובי ושלילי מחובר לאספקת חשמל, איך להימנע מהמבוכה הזו?

פרויקטים רבים של מהנדסי חומרה מסתיימים על לוח החורים, אך ישנה תופעה של חיבור בטעות של המסופים החיוביים והשליליים של ספק הכוח, מה שמוביל לשריפת רכיבים אלקטרוניים רבים, ואפילו הלוח כולו נהרס, והוא צריך להיות מרותך שוב, אני לא יודע איזו דרך טובה לפתור את זה?

קודם כל, חוסר זהירות הוא בלתי נמנע, למרות שזה רק כדי להבחין בין חיובי ושלילי שני חוטים, אדום ושחור, עשויים להיות חוטים פעם אחת, אנחנו לא נעשה טעויות; עשרה חיבורים לא ישתבשו, אבל 1,000? מה עם 10,000? בשלב זה קשה לומר, בגלל חוסר זהירות שלנו, מה שמוביל לשריפה של כמה רכיבים אלקטרוניים ושבבים, הסיבה העיקרית היא שהזרם הוא יותר מדי שגריר רכיבים מקולקלים, ולכן עלינו לנקוט באמצעים כדי למנוע את החיבור ההפוך .

ישנן השיטות הבאות הנפוצות בשימוש:

מעגל הגנה נגד היפוך מסוג 01 דיודות

דיודה קדמית מחוברת בסדרה בכניסת הכוח החיובי כדי לעשות שימוש מלא במאפייני הדיודה של הולכה קדימה וחיתוך לאחור. בנסיבות רגילות, הצינור המשני מוליך והלוח פועל.

כאשר אספקת הכוח מתהפכת, הדיודה מנותקת, אספקת החשמל לא יכולה ליצור לולאה, והלוח לא עובד, מה שיכול למנוע ביעילות את הבעיה של אספקת החשמל.

02 מעגל הגנה נגד הפוך מסוג גשר מיישר

השתמש בגשר המיישר כדי לשנות את כניסת הכוח לכניסה לא קוטבית, בין אם ספק הכוח מחובר או הפוך, הלוח פועל כרגיל.

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

מעגל הגנה נגד היפוך צינור MOS 03

צינור MOS עקב שיפור תהליכים, מאפיינים משלו וגורמים אחרים, ההתנגדות הפנימית המוליכה שלו קטנה, רבים ברמת מיליאוהם, או אפילו קטנות יותר, כך שמפל המתח במעגל, אובדן הספק הנגרם מהמעגל קטן במיוחד, או אפילו זניח , אז בחר צינור MOS כדי להגן על המעגל היא דרך מומלצת יותר.

1) הגנת NMOS 

כפי שמוצג להלן: ברגע ההפעלה, הדיודה הטפילית של צינור MOS מופעלת, והמערכת יוצרת לולאה. הפוטנציאל של המקור S הוא בערך 0.6V, בעוד הפוטנציאל של השער G הוא Vbat. מתח הפתיחה של שפופרת MOS הוא קיצוני: Ugs = Vbat-Vs, השער גבוה, ה-ds של NMOS פועל, הדיודה הטפילית קצרה, והמערכת יוצרת לולאה דרך גישה ds של NMOS.

אם אספקת החשמל מתהפכת, מתח ההפעלה של ה-NMOS הוא 0, ה-NMOS מנותק, הדיודה הטפילית מתהפכת והמעגל מנותק, וכך נוצרת הגנה.

2) הגנת PMOS

כפי שמוצג להלן: ברגע ההפעלה, הדיודה הטפילית של צינור MOS מופעלת, והמערכת יוצרת לולאה. הפוטנציאל של המקור S הוא בערך Vbat-0.6V, בעוד הפוטנציאל של השער G הוא 0. מתח הפתיחה של צינור MOS הוא קיצוני: Ugs = 0 – (Vbat-0.6), השער מתנהג כרמה נמוכה , ה-ds של PMOS פועל, הדיודה הטפילית קצרה, והמערכת יוצרת לולאה דרך הגישה ל-ds של PMOS.

אם אספקת החשמל מתהפכת, מתח ההפעלה של ה-NMOS גדול מ-0, ה-PMOS מנותק, הדיודה הטפילית מתהפכת והמעגל מנותק, וכך נוצרת הגנה.

הערה: צינורות NMOS מחרוזים ds לאלקטרודה השלילית, שפופרות PMOS מחרוזות ds לאלקטרודה החיובית, וכיוון הדיודה הטפילית הוא לכיוון הזרם המחובר כהלכה.

הגישה של עמודי D ו-S של צינור MOS: בדרך כלל כאשר משתמשים בצינור MOS עם ערוץ N, הזרם בדרך כלל נכנס מקוטב D וזורם החוצה מקוטב S, וה-PMOS נכנס ו-D יוצא מה-S קוטב, וההיפך הוא הנכון כאשר מיושם במעגל זה, מצב המתח של צינור MOS מתקיים באמצעות הולכה של הדיודה הטפילית.

צינור MOS יופעל במלואו כל עוד נוצר מתח מתאים בין קטבי G ו-S. לאחר ההולכה, זה כמו שנסגר מתג בין D ל-S, והזרם הוא אותה התנגדות מ-D ל-S או מ-S ל-D.

ביישומים מעשיים, עמוד ה-G מחובר בדרך כלל עם נגד, וכדי למנוע את התפרקות צינור MOS, ניתן להוסיף גם דיודה לווסת מתח. לקבל המחובר במקביל למחלק יש אפקט התחלה רכה. ברגע שהזרם מתחיל לזרום, הקבל נטען והמתח של קוטב G נבנה בהדרגה.

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

04 הגנת נתיך

ניתן לראות מוצרים אלקטרוניים נפוצים רבים לאחר פתיחת חלק אספקת החשמל עם נתיך, באספקת החשמל הפוכה, יש קצר חשמלי במעגל עקב זרם גדול, ואז הפתיל נשבר, ממלא תפקיד בהגנה על מעגל, אבל בדרך זו תיקון והחלפה מטרידים יותר.