Проектирование схемы защиты от переполюсовки и перенапряжения для входа питания DC
24 июня 2025
Чтобы предотвратить случайное неправильное подключение входной линии питания пользователем и избежать выгорания блока питания, на входе питания обычно требуется схема защиты от переполюсовки. Одновременно для обеспечения безопасного диапазона входного напряжения необходимо предусмотреть и защиту от перенапряжения с отключением входа.
Схема, показанная на рисунке 1, реализует интегрированную функцию защиты от переполюсовки и перенапряжения.
Работа защиты от перенапряжения анализируется следующим образом: когда `Vin` находится в нормальном диапазоне входного напряжения, стабилитрон `Z1` не входит в режим обратного пробоя, ток через `R2` и `R3` практически равен нулю, а `Vbe` транзистора `P1` равно нулю. Это означает, что PNP-транзистор не открыт, а `Vgs` PMOS-транзистора `Q1` определяется делителем на резисторах `R4` и `R5`. Поскольку `Vgs` выше порога открытия, PMOS-транзистор включен, и питание работает в штатном режиме. Когда вход `Vin` превышает нормальный диапазон напряжения, то есть `Vin > Vbr`, стабилитрон пробивается, PNP-транзистор открывается, `VCE ≈ 0`, следовательно, `Vgs` PMOS-транзистора также становится примерно равным нулю. PMOS-транзистор закрывается, и тем самым реализуется защита от перенапряжения.
Работа защиты от переполюсовки анализируется следующим образом: защита по обратному подключению входа реализуется с помощью NMOS-транзистора `Q2`. Когда положительный полюс источника подается на вход `Vin`, напряжение `Vgs` транзистора `Q2` высокое, поэтому `Q2` открыт, а `Q1`, нагрузка `RL` и `Q2` образуют рабочий контур. Если же положительный полюс источника ошибочно подается на нижний отрицательный вывод, `Q2` закрывается, весь контур разрывается и схема не работает, тем самым выполняя защиту от переполюсовки.
