- Proteção contra polaridade reversa usando diodo
- Proteção contra polaridade reversa usando MOSFET de canal P
- Material Necessário
- Diagrama de circuito
- Funcionamento do circuito de proteção de polaridade reversa usando MOSFET de canal P
As baterias são a fonte de alimentação mais conveniente para fornecer tensão a um circuito eletrônico. Existem muitas outras maneiras de ligar dispositivos eletrônicos, como adaptador, célula solar, etc., mas a fonte de alimentação CC mais comum é a bateria. Geralmente todos os dispositivos vêm com Circuito de Proteção de Polaridade Reversa, mas se você tiver qualquer dispositivo operado por bateria que não tenha proteção de polaridade reversa, você sempre deve ter cuidado ao trocar a bateria, caso contrário, o dispositivo pode explodir.
Portanto, nesta situação, o circuito de proteção de polaridade reversa seria uma adição útil ao circuito. Existem alguns métodos simples para proteger o circuito da conexão de polaridade reversa, como o uso de um diodo ou ponte de diodo ou o uso do MOSFET de canal P como uma chave no lado ALTO.
Proteção contra polaridade reversa usando diodo
Usar um diodo é o método mais fácil e barato para proteção contra polaridade reversa, mas tem um problema de vazamento de energia. Quando a tensão de alimentação de entrada é alta, uma pequena queda de tensão pode não importar, especialmente quando a corrente é baixa. Mas no caso do sistema operacional de baixa tensão, mesmo uma pequena queda de tensão é inaceitável.
Como sabemos, a queda de tensão em um diodo de uso geral é de 0,7 V, portanto, podemos limitar essa queda de tensão usando o diodo Schottky porque sua queda de tensão é em torno de 0,3 V a 0,4 V e também pode suportar altas cargas de corrente. Esteja atento ao escolher um diodo Schottky, porque muitos diodos Schottky vêm com alto vazamento de corrente reversa, então certifique-se de escolher um com corrente reversa baixa (menos de 100uA).
A 4 Amps, a perda de energia por um diodo Schottky no circuito será:
4 x 0,4 W = 1,6 W
E no diodo comum:
4 x 0,7 = 2,8W.
Você pode até usar um retificador de ponte completa para proteção contra polaridade reversa, já que é independente da polaridade. Mas a ponte retificadora consiste em quatro diodos, portanto, a quantidade de energia desperdiçada será o dobro da energia desperdiçada no circuito acima com um único diodo.
Proteção contra polaridade reversa usando MOSFET de canal P
Usar um MOSFET de canal P para proteção contra polaridade reversa é mais confiável do que outros métodos, devido à baixa queda de tensão e alta capacidade de corrente. O circuito consiste em um MOSFET de canal P, diodo Zener e um resistor pull-down. Se a tensão de alimentação for menor do que a tensão Gate-to-Source (Vgs) do MOSFET do canal P, você só precisa do MOSFET sem diodo ou resistor. Você só precisa conectar o terminal do gate do MOSFET ao solo.
Agora, se a tensão de alimentação for maior do que Vgs, você terá que diminuir a tensão entre o terminal da porta e a fonte. Os componentes necessários para fazer o hardware do circuito são mencionados abaixo.
Material Necessário
- FQP47P06 Canal P MOSFET
- Resistor (100k)
- Diodo Zener 9,1 V
- Tábua de pão
- Fios de conexão
Diagrama de circuito
Funcionamento do circuito de proteção de polaridade reversa usando MOSFET de canal P
Agora, quando você conecta a bateria conforme o diagrama do circuito, com a polaridade correta, isso faz com que o transistor ligue e permite que a corrente flua através dele. Se a bateria for conectada ao contrário ou na polaridade reversa, o transistor é desligado e seu circuito fica protegido.
Este circuito de proteção é mais eficiente do que outros. Vamos analisar o circuito quando a bateria estiver conectada da maneira certa, o MOSFET do canal P ligará porque a tensão entre o gate e a fonte é negativa. A fórmula para encontrar a tensão entre a porta e a fonte é:
Vgs = (Vg - Vs)
Quando a bateria está conectada incorretamente, a tensão no terminal do gate será positiva e sabemos que o MOSFET do canal P só liga quando a tensão no terminal do gate é negativa (mínimo de -2,0 V para este MOSFET ou menos). Portanto, sempre que a bateria for conectada na direção reversa, o circuito será protegido pelo MOSFET.
Agora, vamos falar sobre a perda de potência no circuito, quando o transistor está LIGADO a resistência entre o dreno e a fonte é quase desprezível, mas para ser mais preciso você pode consultar o datasheet do P-Channel MOSFET. Para o MOSFET do canal P FQP47P06, a resistência ligada da fonte de drenagem estática (R DS (ON)) é 0,026Ω (máx.). Portanto, podemos calcular a perda de energia no circuito como abaixo:
Perda de potência = I 2 R
Vamos supor que o fluxo de corrente através do transistor seja 1A. Portanto, a perda de energia será
Perda de potência = I 2 R = (1A) 2 * 0,026Ω = 0,026W
Conseqüentemente, a perda de potência é cerca de 27 vezes menor do que o circuito que usa um único diodo. É por isso que usar um MOSFET de canal P para proteção contra polaridade reversa é muito melhor do que outros métodos. É um pouco mais caro do que o diodo, mas torna o circuito de proteção muito mais seguro e eficiente.
Também usamos um diodo Zener e um resistor no circuito para a proteção contra o excesso de tensão entre a porta e a fonte. Adicionando o resistor e o diodo Zener de 9,1 V, podemos fixar a tensão da porta-fonte a um máximo de 9,1 V negativos, portanto, o transistor permanece seguro.