منبع تغذیه اشتباه متصل شده، مدار مثبت و منفی دود می‌کند، چگونه از این خجالت جلوگیری کنیم؟

بسیاری از پروژه‌های مهندسان سخت‌افزار روی برد سوراخ‌دار انجام می‌شود، اما پدیده اتصال تصادفی ترمینال‌های مثبت و منفی منبع تغذیه وجود دارد که منجر به سوختن بسیاری از قطعات الکترونیکی می‌شود و حتی کل برد از بین می‌رود و باید دوباره جوش داده شود، نمی‌دانم چه راه خوبی برای حل آن وجود دارد؟

اول از همه، بی‌دقتی اجتناب‌ناپذیر است، اگرچه فقط برای تشخیص مثبت و منفی دو سیم، یکی قرمز و یکی مشکی، ممکن است یک بار سیم‌کشی شوند، ما اشتباه نخواهیم کرد؛ ده اتصال اشتباه نمی‌شود، اما ۱۰۰۰ اتصال؟ در مورد ۱۰۰۰۰ اتصال چطور؟ در حال حاضر نمی‌توان به طور قطع گفت که به دلیل بی‌دقتی ما، برخی از قطعات الکترونیکی و تراشه‌ها سوخته می‌شوند، دلیل اصلی این است که جریان بیش از حد باعث خرابی قطعات می‌شود، بنابراین باید اقداماتی را برای جلوگیری از اتصال معکوس انجام دهیم.

روش‌های زیر معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند:

مدار حفاظت ضد معکوس از نوع سری دیود ۰۱

یک دیود رو به جلو به صورت سری در ورودی مثبت برق متصل شده است تا از ویژگی‌های دیود در هدایت رو به جلو و قطع معکوس به طور کامل استفاده شود. در شرایط عادی، لامپ ثانویه هدایت می‌کند و برد مدار کار می‌کند.

وقتی منبع تغذیه معکوس می‌شود، دیود قطع می‌شود، منبع تغذیه نمی‌تواند حلقه تشکیل دهد و برد مدار کار نمی‌کند، که می‌تواند به طور موثر از مشکل منبع تغذیه جلوگیری کند.

02 مدار حفاظت ضد معکوس از نوع پل یکسوساز

از پل یکسوساز برای تغییر ورودی برق به ورودی غیرقطبی استفاده کنید، چه منبع تغذیه متصل باشد و چه معکوس، برد به طور عادی کار می‌کند.

اگر دیود سیلیکونی افت فشار حدود 0.6 ~ 0.8 ولت داشته باشد، دیود ژرمانیوم نیز افت فشار حدود 0.2 ~ 0.4 ولت دارد، اگر افت فشار خیلی زیاد باشد، می‌توان از لوله MOS برای درمان ضد واکنش استفاده کرد، افت فشار لوله MOS بسیار کم است، تا چند میلی اهم، و افت فشار تقریباً ناچیز است.

مدار حفاظت ضد معکوس شدن جریان لوله MOS 03

به دلیل بهبود فرآیند، خواص خاص خود و سایر عوامل، مقاومت داخلی رسانای آن کوچک است، بسیاری از آنها در سطح میلی اهم یا حتی کوچکتر هستند، به طوری که افت ولتاژ مدار و اتلاف توان ناشی از مدار به ویژه کوچک یا حتی ناچیز است، بنابراین انتخاب لوله MOS برای محافظت از مدار روشی توصیه شده تر است.

۱) حفاظت NMOS 

همانطور که در زیر نشان داده شده است: در لحظه روشن شدن، دیود پارازیتی لامپ MOS روشن می‌شود و سیستم یک حلقه تشکیل می‌دهد. پتانسیل منبع S حدود 0.6 ولت است، در حالی که پتانسیل گیت G برابر با Vbat است. ولتاژ باز شدن لامپ MOS بسیار زیاد است: Ugs = Vbat-Vs، گیت بالا است، ds NMOS روشن است، دیود پارازیتی اتصال کوتاه شده است و سیستم از طریق دسترسی ds NMOS یک حلقه تشکیل می‌دهد.

اگر منبع تغذیه معکوس شود، ولتاژ روشن بودن NMOS برابر با ۰ است، NMOS قطع می‌شود، دیود پارازیتی معکوس می‌شود و مدار قطع می‌شود و بدین ترتیب حفاظت تشکیل می‌شود.

۲) محافظت PMOS

همانطور که در زیر نشان داده شده است: در لحظه روشن شدن، دیود پارازیتی لامپ MOS روشن می‌شود و سیستم یک حلقه تشکیل می‌دهد. پتانسیل منبع S حدود Vbat-0.6V است، در حالی که پتانسیل گیت G برابر با 0 است. ولتاژ باز شدن لامپ MOS بسیار زیاد است: Ugs = 0 – (Vbat-0.6)، گیت به عنوان یک سطح پایین رفتار می‌کند، ds PMOS روشن است، دیود پارازیتی اتصال کوتاه شده است و سیستم از طریق دسترسی ds PMOS یک حلقه تشکیل می‌دهد.

اگر منبع تغذیه معکوس شود، ولتاژ روشن بودن NMOS بیشتر از ۰ شود، PMOS قطع می‌شود، دیود پارازیتی معکوس می‌شود و مدار قطع می‌شود و بدین ترتیب حفاظت تشکیل می‌شود.

نکته: لامپ‌های NMOS دیودهای d را به الکترود منفی و لامپ‌های PMOS دیودهای d را به الکترود مثبت متصل می‌کنند و جهت دیود پارازیتی به سمت جهت جریان صحیح متصل شده است.

دسترسی قطب‌های D و S لوله MOS: معمولاً وقتی از لوله MOS با کانال N استفاده می‌شود، جریان عموماً از قطب D وارد شده و از قطب S خارج می‌شود و PMOS وارد شده و D از قطب S خارج می‌شود و عکس این قضیه در این مدار صادق است، شرایط ولتاژ لوله MOS از طریق هدایت دیود انگلی تأمین می‌شود.

لامپ MOS تا زمانی که ولتاژ مناسبی بین قطب‌های G و S برقرار شود، کاملاً روشن خواهد بود. پس از هدایت، مانند این است که یک کلید بین D و S بسته شده باشد و جریان همان مقاومت از D به S یا S به D است.

در کاربردهای عملی، قطب G معمولاً به یک مقاومت متصل می‌شود و برای جلوگیری از خرابی لامپ MOS، می‌توان یک دیود تنظیم‌کننده ولتاژ نیز اضافه کرد. یک خازن که به صورت موازی با یک تقسیم‌کننده متصل شده است، اثر شروع نرم دارد. در لحظه شروع جریان، خازن شارژ می‌شود و ولتاژ قطب G به تدریج افزایش می‌یابد.

برای PMOS، در مقایسه با NOMS، لازم است Vgs بیشتر از ولتاژ آستانه باشد. از آنجا که ولتاژ باز شدن می‌تواند ۰ باشد، اختلاف فشار بین DS زیاد نیست، که نسبت به NMOS مزیت بیشتری دارد.

04 محافظت فیوز

بسیاری از محصولات الکترونیکی رایج را می‌توان پس از باز کردن قسمت منبع تغذیه با فیوز مشاهده کرد، در منبع تغذیه معکوس شده است، به دلیل جریان زیاد، اتصال کوتاه در مدار وجود دارد و سپس فیوز سوخته است، که در محافظت از مدار نقش دارد، اما تعمیر و تعویض به این روش مشکل‌تر است.