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Wie Sie wissen, haben viele hausgemachte Geräte sowie werkseitige Geräte häufig keinen Schutz vor falscher Einbeziehung der Netzpolarität, dh sie haben keinen Schutz gegen Stromumkehr. Dies gilt insbesondere für verschiedene hausgemachte Produkte sowie für fertige Geräte, Schallverstärker, Einsteckschallmodule usw.
Jeder Benutzer kann durch Fahrlässigkeit versehentlich die Strompolarität umkehren. Danach benötigt das Gerät in den allermeisten Fällen dringend Hilfe in Form einer Reparatur. Und es kann sogar vorkommen, dass das Gerät nach einem solchen Mobbing einfach wertlos wird und keine Reparatur dazu beiträgt, es wieder zum Leben zu erwecken.
Um eine solche unangenehme Situation zu vermeiden, sollte ein Schutz vor Verpolung verwendet werden. Sie sind unterschiedlich. Eine der beliebtesten Optionen ist die Verwendung von Stromversorgungsdioden oder Diodenbrücken, die in der Lage sind, Strom nur in eine Richtung zu übertragen und dadurch die Möglichkeit einer Polaritätsumkehr zu verhindern. Dies ist eine ziemlich budgetäre und einfachste Lösung. Diese Schutzmethode hat jedoch ein Minus, nämlich das Vorhandensein eines Spannungsabfalls an der Diode. Vergessen Sie auch nicht, dass sich die Dioden bei hohen Strömen und Spannungsabfall eher schwach erwärmen und bei fehlender Kühlung ausfallen können.
Beispielsweise ist an diesem Klangverstärker eine Diodenbrücke mit einem TDA7377-Chip installiert.
In diesem Fall wird es hier hauptsächlich als Spannungsgleichrichter verwendet, wenn es von einer Wechselspannungsquelle gespeist wird. Wenn Sie das Gerät jedoch an eine Stromquelle mit konstanter Spannung anschließen, dient diese Diodenbrücke genau als Schutz gegen Verpolung. Unabhängig davon, wie wir die Batterie anschließen, verhindert die Diodenbrücke die Verpolung, indem Strom in die richtige Richtung geleitet wird.
Und wenn anstelle der Diodenbrücke nur eine Diode im Plus war, wird die Diode bei falscher Stromversorgung (Polaritätsumkehr) keinen Strom durchlassen und der Verstärker wird einfach nicht eingeschaltet.
Wie oben erwähnt, weisen jedoch sowohl die Diodenbrücke als auch die Diode einen Spannungsabfall auf. Um dies zu demonstrieren, hat der Autor des YouTube-Kanals von Radio-Lab die Spannung vor und unmittelbar nach der Diodenbrücke gemessen.
Wie Sie sehen können, beträgt die Spannung an der Batterie 12,06 V, und bereits nach der Diodenbrücke ist die Spannung etwa 1,5 V niedriger.Es scheint, dass die Verluste nicht so groß sind, aber dies wirkt sich wiederum auf die Leistung des Verstärkers aus. Infolgedessen ist er etwas geringer und ein Teil der Batterieenergie wird zum Heizen der Diodenbrücke verwendet.
Berechnen wir den Verlust und die Wärmeerzeugung auf einer Diodenbrücke. Wenn beispielsweise der Laststrom 2A beträgt und der Spannungsabfall über der Diodenbrücke 1,5 V beträgt, beträgt die Wärmeerzeugung auf der Diodenbrücke etwa 3 W. Zusätzliche Verluste sind kein Plus, insbesondere wenn der Tonverstärker oder ein anderes Gerät über die Batterie mit Strom versorgt wird. Es ist ratsam, sparsam mit Energie umzugehen, und die Menge in der Batterie ist begrenzt.
Hier ist ein Vergleich des Spannungsabfalls an einer herkömmlichen Diode:
Wie Sie sehen können, sind es ungefähr 0,4 V. Bei der Schottky-Diode ist der Spannungsabfall bereits geringer und beträgt 0,2V.
Der Spannungsabfall über der Diodenbrücke ist der größte und beträgt 0,6 V.
Während des Ladens können die Spannungsabfälle etwas höher sein. Tatsächlich ist es nicht oft möglich, die Polarität der Versorgung zu verwechseln, aber der Verlust bei Vorhandensein eines Tropfens an den Dioden oder der Diodenbrücke ist konstant und infolgedessen kommt es zu einer Erwärmung, was wiederum zu einem Kühlbedarf führt. Wie Sie sehen können, können Dioden als Schutz gegen Verpolung verwendet werden. Sie funktionieren, aber Sie möchten immer noch einen besseren Schutz, damit keine Erwärmung erfolgt, die Verluste minimal sind und die Betriebsströme gut sind.
Der Autor bietet ein einfaches, aber ziemlich gutes Schutzschema gegen Stromversorgung mit umgekehrter Polarität an einem leistungsstarken Feldeffekttransistor.
Diese Schaltung eignet sich zum Schutz von Geräten mit unipolarer Leistung. Leistungsfeldeffekttransistor - IRF1405 ist ein leistungsstarker N-Kanal.
Ein solcher Transistor ist in der Lage, einen ausreichend großen Strom zu schalten und hat wiederum einen ziemlich kleinen Widerstand, aufgrund dessen es praktisch keinen Spannungsabfall gibt, und daher wird es fast keine Erwärmung geben, oder es wird minimal sein, es wird keine Verluste wie bei Dioden geben.
Der Autor hat für dieses Schutzschema einen solchen Miniaturschal gezeichnet.
Die Bedienung der Schaltung ist äußerst einfach: Wenn alles richtig angeschlossen ist, ist der Transistor offen und der Strom fließt durch den Transistor.
Wenn die Polarität der Stromversorgung nicht richtig angeschlossen ist, schließt der Transistor, wodurch eine Lücke im Stromkreis entsteht und das verschränkte Plus nicht weitergeht.
Auf dem Funkmarkt wurden alle notwendigen Teile für die Montage der Schutzplatine gekauft.
Zunächst installiert der Autor einen 100-kΩ-Widerstand und löt ihn.
Als nächstes werden wir die Zenerdioden auf 15V 0,5W installieren. Achten Sie darauf, die Polarität auf den Kathodenmarkierungen zu beachten.
Installieren Sie als nächstes einen unpolaren Kondensator mit einer Kapazität von 0,1 μF.
Jetzt Klemmenblöcke für Eingangs- und Ausgangsleistung.
Die Platine ist fast fertig, es ist nur noch ein Element übrig - ein Leistungstransistor. Um es zu installieren, bog der Autor die Beine des Transistors - so:
Und setzen Sie es an seinen Platz. Das Ergebnis ist eine so kleine und praktische Stromversorgungsschutzplatine mit Verpolung für Verstärker und Geräte mit unipolarer Stromversorgung. Bei unipolarer Leistung gibt es zwei Stromkabel: Plus und Minus.
Nach dem Löten muss die Leiterplatte mit Flussmittelrückständen gewaschen werden, damit alles sauber und schön ist.
Lassen Sie uns nun die Funktionalität der von uns zusammengebauten Schutzplatine überprüfen. Schließen Sie zum Testen der Karte eine Batterie mit einer Versorgungsspannung von 12,1 V an ihren Eingang an. Der Autor hat die Multimeter-Sonden an den Ausgang der Karte angeschlossen. Zuerst schließen wir die Batterie richtig an und achten dabei auf die Polarität.
Wie Sie sehen können, liegt am Ausgang der Platine eine Spannung an, und der Spannungsabfall ist so gering, dass das Multimeter dies nicht bemerkt.
Jetzt ändern wir die Polarität der Stromversorgung und schließen die Batterie an, wobei wir das Plus mit dem Minus verwechseln.
Wie Sie sehen können, ist der Transistor geschlossen, die Schutzplatine hat funktioniert und passiert nichts, wodurch das Gerät (in diesem Beispiel ein Multimeter) vor Verpolung geschützt wird. Wenn Sie die Stromversorgung wieder richtig anschließen, öffnet sich der Transistor und die Batteriespannung erscheint am Ausgang der Karte. Großartig, das Board funktioniert.
Nachdem wir die hausgemachte Karte getestet und sichergestellt haben, dass sie funktioniert, können Sie die Schutzkarte an den Tonverstärker anschließen. Wir werden den einfachsten Verstärker auf dem TDA7377-Chip ohne Schutz gegen Verpolung verwenden. Wenn die Polarität der Leistung verwechselt wird, explodiert zumindest der polare Kondensator an der Leistung und der Chip brennt.
Die Schutzplatine ist mit dem Spalt der Plus- und Minus-Stromversorgung des Verstärkers verbunden, auf dem die Möglichkeit einer Polaritätsumkehr besteht. Wir müssen die von der Schutzplatine kommenden Stromkabel mit der Verstärkerplatine verbinden und dabei die Polarität beachten.
Das war's, jetzt hat unser Verstärker Schutz und die Polaritätsumkehr hat keine Angst vor ihm. Wir schließen die Stromversorgung richtig an.
Wie Sie sehen können, leuchtet die LED am Verstärker, alles ist in Ordnung, der Verstärker hat Strom. Und jetzt verbinden wir die Stromversorgung, indem wir die Polarität umkehren.
Wie Sie sehen, raucht nichts und die LED auf der Verstärkerplatine leuchtet nicht. Daher wird der Verstärker nicht mit Strom versorgt. Dies bedeutet, dass unsere hausgemachte Schutzplatine funktioniert und ihre Aufgabe vollständig erfüllt.
Diese Karte kann zum Schutz vor der Umkehrung von Schallverstärkern mit unipolarer Leistung verwendet werden, einschließlich Verstärkern der Klasse D, tragbaren Lautsprechern und vielen anderen Geräten. Denken Sie daran, wenn zumindest die geringste Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Polarität des Netzteils umgekehrt wird, können Sie durch den Schutz vor Verpolung zumindest zum richtigen Zeitpunkt Geld sparen und Ihr Produkt vor versehentlicher Verpolung und infolge eines Bruchs schützen.
Es ist auch wichtig zu verstehen, dass es in einigen Fällen bequemer ist, Dioden oder eine Diodenbrücke als Schutz gegen Verpolung zu verwenden, und in anderen Fällen ist es notwendig, die zusammengebaute Schutzplatine für Aufgaben zu betrachten. Versuchen, sammeln und wiederholen. Das Archiv mit dem Board kann heruntergeladen werden HIER.
Danke für die Aufmerksamkeit. Bis bald!
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