ต่อแหล่งจ่ายไฟผิดวงจรบวกและลบควัน จะหลีกเลี่ยงความอับอายนี้ได้อย่างไร

โครงการต่างๆ มากมายของวิศวกรฮาร์ดแวร์เสร็จสิ้นบนบอร์ดที่มีรู แต่มีปรากฏการณ์ของการเชื่อมต่อขั้วบวกและขั้วลบของแหล่งจ่ายไฟโดยไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งส่งผลให้ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากไหม้ และแม้แต่บอร์ดทั้งหมดก็ถูกทำลาย และต้องเชื่อมใหม่ ฉันไม่ทราบว่าจะแก้ปัญหานี้อย่างไรดี

ก่อนอื่นเลย ความประมาทเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ แม้ว่าจะแค่แยกขั้วบวกกับขั้วลบออกได้ก็ตาม แต่สายสีแดงกับสีดำ ต่อสายครั้งเดียวก็จะไม่ผิดพลาด ต่อสายสิบเส้นก็ไม่มีปัญหา แต่ 1,000 เส้นล่ะ? 10,000 เส้นล่ะ? ณ ตอนนี้ยังบอกได้ยาก เพราะความประมาทของเราเอง ทำให้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และชิปบางตัวไหม้ สาเหตุหลักคือกระแสไฟที่จ่ายมากเกินไปทำให้ชิ้นส่วนต่างๆ เสียหาย เราจึงต้องใช้มาตรการป้องกันการเชื่อมต่อกลับขั้ว

มีวิธีการที่นิยมใช้กันโดยทั่วไปดังนี้:

วงจรป้องกันการย้อนกลับชนิดไดโอดซีรีส์ 01

ไดโอดแบบเดินหน้าจะต่อแบบอนุกรมที่อินพุตกำลังไฟฟ้าบวก เพื่อใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของไดโอดในการนำกระแสไปข้างหน้าและการตัดกลับทิศทางของไดโอดได้อย่างเต็มที่ ในสถานการณ์ปกติ หลอดรองจะเดินสายและแผงวงจรจะทำงาน

เมื่อแหล่งจ่ายไฟสลับ ไดโอดจะถูกตัด แหล่งจ่ายไฟไม่สามารถสร้างวงจรได้ และแผงวงจรจะไม่ทำงาน ซึ่งสามารถป้องกันปัญหาของแหล่งจ่ายไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพ

02 วงจรป้องกันการย้อนกลับชนิดสะพานเรียงกระแส
ใช้สะพานเรียงกระแสเพื่อเปลี่ยนอินพุตพลังงานเป็นอินพุตที่ไม่มีขั้ว ไม่ว่าแหล่งจ่ายไฟจะเชื่อมต่อหรือย้อนกลับ บอร์ดก็ทำงานได้ปกติ

หากไดโอดซิลิกอนมีแรงดันตกประมาณ 0.6~0.8V ไดโอดเจอร์เมเนียมก็มีแรงดันตกประมาณ 0.2~0.4V เช่นกัน หากแรงดันตกมากเกินไป สามารถใช้หลอด MOS สำหรับการบำบัดป้องกันปฏิกิริยาได้ แรงดันตกของหลอด MOS น้อยมาก สูงสุดถึงไม่กี่มิลลิโอห์ม และแรงดันตกนั้นแทบจะไม่มีนัยสำคัญ

วงจรป้องกันการย้อนกลับของหลอด MOS 03

หลอด MOS เนื่องมาจากการปรับปรุงกระบวนการ คุณสมบัติของตัวเองและปัจจัยอื่นๆ ความต้านทานภายในการนำไฟฟ้าจึงมีขนาดเล็ก จำนวนมากอยู่ที่ระดับมิลลิโอห์มหรืออาจจะเล็กกว่าด้วยซ้ำ ทำให้แรงดันไฟตกของวงจร การสูญเสียพลังงานที่เกิดจากวงจรนั้นมีขนาดเล็กเป็นพิเศษหรืออาจไม่มีนัยสำคัญ ดังนั้น การเลือกหลอด MOS เพื่อป้องกันวงจรจึงเป็นวิธีที่แนะนำมากกว่า

1) การป้องกัน NMOS

ดังแสดงด้านล่าง: ในขณะที่เปิดเครื่อง ไดโอดปรสิตของหลอด MOS จะเปิดขึ้น และระบบจะเกิดวงจรลูป ศักย์ของแหล่งกำเนิด S อยู่ที่ประมาณ 0.6V ในขณะที่ศักย์ของเกต G อยู่ที่ Vbat แรงดันไฟฟ้าเปิดของหลอด MOS มีค่าสูงมาก: Ugs = Vbat-Vs เกตมีค่าสูง ds ของ NMOS เปิดอยู่ ไดโอดปรสิตเกิดการลัดวงจร และระบบจะเกิดวงจรลูปผ่านจุดเชื่อมต่อ ds ของ NMOS

หากแหล่งจ่ายไฟสลับ แรงดันไฟเปิดของ NMOS จะเป็น 0, NMOS จะถูกตัด, ไดโอดปรสิตจะกลับด้าน และวงจรจะถูกตัดการเชื่อมต่อ ทำให้เกิดการป้องกัน

2) การป้องกัน PMOS

ดังแสดงด้านล่าง: ในขณะที่เปิดเครื่อง ไดโอดปรสิตของหลอด MOS จะเปิดขึ้น และระบบจะเกิดวงจรลูป ศักย์ไฟฟ้าของแหล่งกำเนิด S อยู่ที่ประมาณ Vbat-0.6V ขณะที่ศักย์ไฟฟ้าของเกต G อยู่ที่ 0 แรงดันไฟฟ้าเปิดของหลอด MOS มีค่าสูงมาก: Ugs = 0 – (Vbat-0.6) เกตทำงานในระดับต่ำ ds ของ PMOS เปิดอยู่ ไดโอดปรสิตจะเกิดการลัดวงจร และระบบจะเกิดวงจรลูปผ่านจุดเชื่อมต่อ ds ของ PMOS

หากแหล่งจ่ายไฟสลับ แรงดันไฟฟ้าเปิดของ NMOS จะมากกว่า 0, PMOS จะถูกตัด, ไดโอดปรสิตจะกลับด้าน และวงจรจะถูกตัดการเชื่อมต่อ ทำให้เกิดการป้องกัน

หมายเหตุ: หลอด NMOS ต่อเข้ากับขั้วลบ หลอด PMOS ต่อเข้ากับขั้วบวก และทิศทางไดโอดปรสิตจะต่อเข้ากับทิศทางกระแสไฟฟ้าที่เชื่อมต่ออย่างถูกต้อง

การเข้าถึงขั้ว D และ S ของหลอด MOS: โดยปกติเมื่อใช้หลอด MOS ที่มีช่อง N กระแสไฟฟ้าโดยทั่วไปจะเข้าจากขั้ว D และไหลออกจากขั้ว S และ PMOS จะเข้าและ D ออกจากขั้ว S และเป็นจริงตรงกันข้ามเมื่อใช้ในวงจรนี้ เงื่อนไขแรงดันไฟฟ้าของหลอด MOS จะเกิดขึ้นผ่านการนำของไดโอดปรสิต

หลอด MOS จะเปิดสวิตช์อย่างสมบูรณ์ตราบใดที่มีการสร้างแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมระหว่างขั้ว G และ S หลังจากนำไฟฟ้าแล้ว จะเหมือนกับการปิดสวิตช์ระหว่าง D และ S และกระแสจะมีความต้านทานเท่ากันจาก D ไปยัง S หรือจาก S ไปยัง D

ในทางปฏิบัติ ขั้ว G มักเชื่อมต่อกับตัวต้านทาน และเพื่อป้องกันไม่ให้หลอด MOS เสียหาย สามารถเพิ่มไดโอดควบคุมแรงดันไฟฟ้าได้ ตัวเก็บประจุที่ต่อขนานกับตัวแบ่งจะมีผลในการสตาร์ทแบบนุ่มนวล เมื่อกระแสเริ่มไหล ตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จและแรงดันไฟฟ้าของขั้ว G จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น

สำหรับ PMOS เมื่อเปรียบเทียบกับ NOMS แล้ว Vgs จำเป็นต้องมากกว่าแรงดันเกณฑ์ เนื่องจากแรงดันเปิดสามารถเป็น 0 ได้ ความแตกต่างของแรงดันระหว่าง DS จึงไม่มาก ซึ่งเป็นประโยชน์มากกว่า NMOS

04 การป้องกันฟิวส์

ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปหลายชนิดสามารถพบเห็นได้หลังจากเปิดส่วนแหล่งจ่ายไฟด้วยฟิวส์ เมื่อแหล่งจ่ายไฟกลับด้าน จะเกิดไฟฟ้าลัดวงจรในวงจรเนื่องจากกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ และฟิวส์จะขาด ซึ่งฟิวส์ดังกล่าวมีบทบาทในการปกป้องวงจร แต่การซ่อมแซมและเปลี่ยนใหม่ด้วยวิธีนี้จะยุ่งยากมากขึ้น