Giao tiếp kỹ thuật số trong các ứng dụng cung cấp điện

Cách sử dụng MOSFET làm Bảo vệ pin ngược

Bạn có thể không biết cách sử dụng MOSFET làm bảo vệ ngược pin. Phương pháp phổ biến nhất là sử dụng một diode. Tuy nhiên, điện áp diode sụt giảm cao và điều này sẽ tạo ra vấn đề trong các mạch điện áp thấp. Đó là lý do tại sao nhiều người sử dụng MOSFET để bảo vệ ngược lại pin do điện áp trạng thái giảm rất thấp của nó.

Tại sao cần bảo vệ ngược pin? Trong các hệ thống DC, khi pin được sửa lại, mạch sử dụng pin làm nguồn sẽ bị hỏng. Đó là lý do tại sao nhu cầu cài đặt bảo vệ ngược pin phát sinh.

P-Channel MOSFET làm bảo vệ pin ngược

Kết nối cơ bản Bảo vệ pin ngược MOSFET P-Channel MOSFET

Có hai biến thể của MOSFET loại nâng cao. Nó có thể là kênh N hoặc kênh P. Cả hai đều có thể được sử dụng làm bảo vệ ngược pin. Hãy để chúng tôi bắt đầu với kênh P. Hình minh họa dưới đây cho biết cách sử dụng MOSFET kênh P làm bảo vệ ngược pin. MOSFET phải được lắp vào rãnh dương của pin. Bộ thoát phải được nối với cực dương của pin. Nguồn phải được nối với cực dương của thiết bị được cấp nguồn. Cổng phải được kết nối với cực âm của pin hoặc với đất của hệ thống.

Cách MOSFET Kênh P hoạt động như Bảo vệ Pin Ngược

Khi có điện áp pin, dòng điện sẽ chạy đến diode trên thân. Diode cơ thể sẽ dẫn điện vì phía cực dương được đặt bởi một điện áp dương. Tuy nhiên, điện áp của pin phải cao hơn điện áp phân cực thuận của diode. Khi diode được phân cực thuận, mức điện áp trong nguồn của MOSFET sẽ là điện áp pin trừ đi điện áp diode giảm. Tóm lại, đó là một mức tích cực. Cổng của MOSFET được gắn với cực âm của pin hoặc với đất, điều này có nghĩa là điện áp đặt vào cổng vào nguồn là

VGS = VG – VS

VG = 0V (vì nó được gắn với đất)

VS = Vbattery – Vdrop (đây là một giá trị dương)

Vì thế,

VGS = VG – VS = 0V – Điện áp dương = điện áp âm

MOSFET kênh P hoặc đơn giản là PMOS sẽ kích hoạt khi điện áp cấp cho cổng vào nguồn là âm. Tuy nhiên, nó cần đáp ứng yêu cầu điện áp cổng vào nguồn theo biểu dữ liệu MOSFET. Khi MOSFET kích hoạt, kênh sẽ đóng và dòng điện sẽ chạy tới nó chứ không phải đến diode cơ thể.

MOSFET kênh P là Yêu cầu cơ bản về bảo vệ pin ngược

1. Kết nối mạch cơ bản

Làm theo kết nối được đề xuất ở trên.

2. Cổng vào điện áp ngưỡng nguồn

Không đủ để có điện áp âm được áp dụng trên cổng vào nguồn như đã giải thích ở trên, yêu cầu về mức phải được đáp ứng. Dưới đây là một cổng ví dụ đến điện áp ngưỡng nguồn từ biểu dữ liệu MOSFET. Để bật MOSFET, sự chênh lệch giữa điện áp pin và diode trên thân phải cao hơn -1V.

Đối với hệ thống điện áp thấp, tốt hơn nên chọn MOSFET có điện áp ngưỡng cổng vào nguồn rất thấp như bảng trên cho thấy.

3. Cổng vào điện áp nguồn tối đa

Cổng tối đa đến điện áp nguồn của MOSFET không được vượt quá. Nếu không, nó sẽ bị hư hỏng. Dưới đây là ví dụ về đánh giá điện áp nguồn tối đa của cổng vào nguồn của MOSFET.

4. Đánh giá hiện tại

Đánh giá dòng chảy của PMOS phải cao hơn dòng thực tế sẽ chảy vào nó. Nếu không, nó sẽ bị nấu chín. Dưới đây là một ví dụ về xếp hạng hiện tại được chỉ định trong biểu dữ liệu.

5. Đánh giá sức mạnh

Đánh giá công suất là điều cần thiết vì đây là khả năng xử lý nhiệt của MOSFET. Công suất tiêu tán được tính toán phải thấp hơn định mức của thiết bị. Bảng thông số kỹ thuật dưới đây chỉ định mức tiêu tán công suất là 8,3W ở 25 ° C. Do đó, mức tiêu tán công suất tính toán thực tế phải thấp hơn mức này với nhiều lợi nhuận.

6. Phạm vi nhiệt độ hoạt động

Bạn cũng cần lưu ý đến nhiệt độ môi trường nơi MOSFET sẽ được cài đặt để tránh hỏng hóc.

MOSFET kênh N làm bảo vệ pin ngược

Dưới đây là MOSFET kênh N được lắp đặt trong mạch để hoạt động như bảo vệ ngược pin. NMOS được cài đặt trong đường ray âm của pin. Bộ xả phải được kết nối với cực âm của pin. Nguồn phải được kết nối với thiết bị âm thanh ray hoặc mặt đất. Cổng phải được kết nối với cực dương của pin.

Cách MOSFET Kênh N hoạt động như Bảo vệ Pin Ngược

Trong quá trình khởi động mạch, dòng điện sẽ bắt đầu chạy từ cực dương của Pin, đi đến thiết bị, điốt thân máy và cuối cùng đến cực âm của Pin. Trong thời gian này, nó là diode cơ thể đang dẫn như nó đang được phân cực thuận.

Tham khảo :

Các linh kiện điện tử cơ bản trong mạch điện

Khi thân diode đã bật, lúc này sẽ có dòng điện chạy qua mạch. Khi đó, cổng vào điện áp nguồn sẽ là:
VGS = VG – VS

VG = Vbattery

VS = thả diode

Vì thế,

VGS = VG – VS = Vbattery – thả diode

Điều này sẽ dẫn đến một mức dương được áp dụng cho cổng vào nguồn của MOSFET. Do đó, NMOS sẽ bắt đầu dẫn và dòng điện sẽ chạy theo kênh thay vì đến diode cơ thể.

MOSFET kênh N như là yêu cầu cơ bản về bảo vệ pin ngược

1. Kết nối mạch cơ bản

Làm theo kết nối được đề xuất ở trên.

2. Cổng vào điện áp ngưỡng nguồn

Để đặt MOSFET làm bảo vệ ngược pin, không đủ để phân cực cổng thành nguồn có điện áp dương. Mức độ yêu cầu cũng phải được đáp ứng.

Đối với hệ thống điện áp thấp, tốt hơn nên chọn MOSFET có điện áp ngưỡng cổng vào nguồn rất thấp như bảng trên cho thấy.

3. Cổng vào điện áp nguồn tối đa

Biểu dữ liệu ví dụ của một NMOS cho biết định mức điện áp cổng vào nguồn tối đa.

4. Đánh giá hiện tại

Dưới đây là đánh giá hiện tại ví dụ được chỉ định trong biểu dữ liệu của NMOS.

5. Đánh giá sức mạnh

Bảng dưới đây chỉ định mức phân tán công suất là 8,3W ở 25 ° C. Do đó, mức tiêu tán công suất tính toán thực tế phải thấp hơn mức này với nhiều lợi nhuận. Nếu không, thiết bị sẽ bị cháy.

6. Phạm vi nhiệt độ hoạt động

Đánh giá nhiệt độ hoạt động ví dụ.

Mô phỏng mạch về cách MOSFET hoạt động như một biện pháp bảo vệ pin ngược

Trong ứng dụng điện áp bình thường

Dưới đây là các mô phỏng đơn giản cho cả PMOS và NMOS MOSFET để bảo vệ ngược pin.

Khi mạch vừa bắt đầu, rõ ràng là diode thân dẫn đầu tiên trước khi kênh hoạt động.

Trong ứng dụng điện áp ngược

Trong cả hai mạch, trong quá trình đảo ngược pin, dòng điện mạch bằng không. Điều này có nghĩa là NMOS và PMOS không cho phép dòng điện chạy qua, do đó sẽ bảo vệ mạch hoặc thiết bị kết nối với pin.

MOSFET làm Diode bảo vệ pin ngược so với Diode

1. Kết nối

MOSFET – phức tạp bit

Diode – dễ dàng

2. Đánh giá điện áp

MOSFET – cổng vào điện áp nguồn được giới hạn hầu hết là +/- 20V

Diode – đánh giá điện áp cao

3. Giảm điện áp

MOSFET – rất thấp, thích hợp cho ứng dụng điện áp rất thấp

Diode – cao, có thể không phù hợp với hệ thống điện áp rất thấp

4. Giảm điện áp khởi động

MOSFET – thả diode

Diode – sụt áp giống nhau trong quá trình chạy lý tưởng

5. Giá cả

Cả hai đều có thể so sánh được

6. Đánh giá hiện tại

Cả hai đều có thể so sánh được

7. Tiêu tán điện

MOSFET – khả năng cao hơn do giảm điện áp rất nhỏ

Diode – bị ảnh hưởng do sụt áp cao hơn

8. Không gian

MOSFET – gói nhỏ có thể xử lý tiêu hao điện năng lớn hơn do giảm điện áp thấp hơn

Diode – có thể cồng kềnh nếu cần xử lý tiêu hao công suất lớn vì điện áp giảm cao hơn

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here