Приветствую, Самоделкины!
Как известно, многие самодельные, а также фабричные устройства часто не имеют защиты от не правильного включения полярности питания, иными словами не имеют защиты от переполюсовки питания. В частности, это относится к разным самоделкам, а также к готовым устройствам, усилителям звука, врезным звуковым модулям и т.д.
Любой пользователь, по невнимательности случайно может перепутать полярность питания, после чего в подавляющем большинстве случаев устройству может потребоваться срочная помощь в виде ремонта. А может случиться даже так, что устройство после таких издевательств просто-напросто придет в негодность, и никакой ремонт уже на поможет вернуть его к жизни.
Для того, чтобы избежать такой неприятной ситуации, следует использовать защиту от переполюсовки. Они бывают разные. Один из популярных вариантов - это применение по питанию диодов или диодных мостов, которые способны пропускать ток только в одном направлении и тем самым предотвращая вероятность переполюсовки. Это довольно бюджетное и наиболее простое решение. Но есть и минус у такого метода защиты, а именно, наличие падения напряжения на диоде. Не стоит забывать также то, что при больших токах и наличии падения напряжения, диоды довольно неслабо нагреваются и если не использовать охлаждение, то они могут выйти из строя.
Могут понадобиться
L298N контроллер шагового двигателя
LM317 регулируемый стабилизатор напряжения и тока
Модуль питания с выходным напряжением 3,3 вольта
5 осевой ЧПУ адаптер Breakout для драйвера шагового двигателя Mach3
Контроллер Arduino UNO
Например, на данном усилителе звука с микросхемой TDA7377 установлен диодный мост.
В данном случае в первую очередь он используется здесь как выпрямитель напряжения при питании от источника тока с переменным напряжением. А вот если устройство подключить к источнику питания с постоянным напряжением, то данный диодный мост работает именно как защита от переполюсовки. И как бы мы не подключали аккумулятор, диодный мост предотвратит переполюсовку, пропуская ток в правильном направлении.
А если бы вместо диодного моста был просто диод по плюсу, то при неправильном подключении питания (переполюсовке) диод не пропустит ток и усилитель просто не включится.
Но, как говорилось выше, и диодного моста и диод имеют падение напряжения. Чтобы это продемонстрировать, автор YouTube канала «Radio-Lab» произвел замер напряжения до и непосредственно после диодного моста.
Как видим, напряжение на аккумуляторе составляет 12,06В, а уже после диодного моста напряжение примерно на 1,5В ниже. Вроде бы потери не такие уж и большие, но это в свою очередь повлияет на мощность усилителя, в итоге она будет немного ниже и часть энергии аккумулятора пойдет на нагрев диодного моста.
Давайте рассчитаем потери и тепловыделение на диодном мосту. Например, при токе нагрузки 2А и падении напряжения на диодном мосту в 1,5В, тепловыделение на диодном мосту составит порядка 3Вт. А дополнительные потери не есть плюсом, особенно при питании усилителя звука или другого устройства от аккумулятора, где энергию желательно тратить экономно и ее количество в аккумуляторе ограничено.
Вот для сравнения падения напряжения на обычном диоде:
Как видим оно составляет около 0,4В. На диоде Шоттки падение напряжения уже ниже и составляет 0,2В.
Падение напряжения на диодном мосту самое большое и составляет 0,6В.
Во время нагрузки, падения напряжения могут быть немного выше. По сути, перепутать полярность питания можно не часто, зато потеря при наличии падения на диодах или диодном мосту буду постоянными и как следствие будет нагрев, что в свою очередь ведет к необходимости в охлаждении. Как видим, диоды в качестве защиты от переполюсовки использовать можно, они работают, но хочется все же защиту получше, чтобы не было нагрева, потери были минимальными, и хорошими рабочими токами.
Автор предлагает одну простую, но довольно хорошую схему защиты от переполюсовки по питанию на мощном полевом транзисторе.
Данная схема подойдет для защиты устройств с однополярным питанием. Силовой транзистор полевой - IRF1405 мощный N-канальный.
Такой транзистор способен коммутировать достаточно большой ток и в свою очередь имеет довольно небольшое сопротивление, из-за чего падение напряжения практически не будет, а, следовательно, практически полностью будет отсутствовать нагрев, или он будет минимальным, не будет таких потерь, как на диодах.
Автор нарисовал для данной схемы защиты вот такую миниатюрную платку.
Работа схемы предельно проста: если все правильно подключено, транзистор открыт, и ток проходит через транзистор.
При не правильном подключении полярности питания транзистор закрывается, тем самым создавая разрыв в цепи питания и попутанный плюс дальше транзистора не проходит.
На радиорынке были куплены все необходимые детали для сборки платы защиты.
В первую очередь автор устанавливает резистор 100кОм на место и припаивает его.
Дальше займемся установкой стабилитронов на 15В 0,5Вт, обязательно соблюдая полярность по меткам катодов.
Далее установка неполярный конденсатор емкостью 0,1мкФ.
Теперь клеммники на вход и выход питания.
Плата практически готова, остался всего один элемент - силовой транзистор. Для его установки автор согнул ножки транзистора — вот так:
И установил его на свое место. Получилась вот такая небольшая и удобная плата защиты от переполюсовки по питанию для усилителей и устройств с однополярным питанием. Однополярное питание - это где есть два провода питания: плюс и минус.
После окончания пайки плату необходимо помыть от остатков флюса, чтобы все было чисто и красиво.
А теперь давайте проверим работоспособность собранной нами платы защиты. Для проверки платы подключим к ее входу аккумулятор с напряжением питания 12,1В. К выходу платы автор подключил щупы мультиметра. Сначала подключаем аккумулятор правильно, соблюдая полярность.
Как видите, на выходе платы есть напряжение, а падение напряжения такое низкое, что мультиметр его не замечает.
Теперь меняем полярность питания и подключаем аккумулятор, перепутав плюс с минусом.
Как видим, транзистор закрылся, плата защиты сработала и уже ничего не пропускает, тем самым защищает устройство (в данном примере мультиметр) от переполюсовки. Если снова подключить питание правильно, то транзистор откроется и на выходе платы появится напряжение аккумулятора. Отлично, плата работает.
После того, как мы протестировали самодельную плату и убедились в ее работоспособности, можно подключать плату защиты к усилителю звука. Усилитель будем использовать самый простой на микросхеме TDA7377 без какой-либо защиты от переполюсовки, и если спутать полярность питания, то, как минимум взорвется полярный конденсатор по питанию и сгорит микросхема.
Плата защиты подключается в разрыв плюса и минуса питания усилителя, на котором существует вероятность переполюсовки. Провода питания выходящие с платы защиты к плате усилителя обязательно подключаем соблюдая полярность.
Все, теперь наш усилитель имеет защиту, и переполюсовка ему не страшна. Подключаем питание правильно.
Как видим, светодиод на усилителе засветился, все хорошо, питание усилителя есть. А теперь, подключаем питание перепутав полярность.
Как видим, ничего не задымило и светодиод на плате усилителя не светится, следовательно, питание на усилитель не поступает, а значит наша самодельная плата защиты работает и свою задачу полностью выполняет.
Эту плату можно использовать для защиты от переполюсовки усилителей звука с однополярным питанием, в том числе и усилителей D класса тоже, портативных колонок и многих других устройств. Помните, если есть хоть малейшая вероятность перепутать полярность питания, то в нужный момент, как минимум, защита от переполюсовки сохранит вам деньги и защитит ваше изделие от случайной переполюсовки и как следствие поломки.
Важно также понимать, что в одних случаях удобнее использовать диоды или диодный мост как защиту от переполюсовки, а в других собранную плату защиты, это уже надо смотреть по задачам. Пробуйте, собирайте и повторяйте. Архив с платой можно скачать ЗДЕСЬ.
Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видео:
Свежие комментарии