Ochrana proti přepólování a přepětí

Přepólování napájecího napětí nebo přepětí je velmi častou příčinou zničení zařízení a proto se i různé typy ochran objevují mezi konstrukčními návody poměrně často. Následující zapojení je určeno pro jmenovité napětí 12 V (napájení z autoakumulátoru respektive z rozvodů v autě) a vyniká především malým úbytkem napětí.

Při regulérním napájení prochází proud diodou 1N4002 a přes odpor 1k2 budí sériově zapojené LED v dvoukanálovém fotovoltaickém optočlenu PVI5033. Na řídících elektrodách obou výkonových FET tranzistorů se objeví napětí, které je otevře. Odpor FET v cestě proudu od zdroje do zátěže je malý, kolem 15 mΩ, při procházejícím proudu kolem 10 A je tedy úbytek jen kolem 0,15 V. Současně v tomto režimu neprochází proud Zenerovou diodou, tranzistor NPN je zavřený.

Při přepólování napájení se LED nerozsvítí a tím se ani neotevřou FET tranzistory, zátěž je odpojená od napájení. Diody zakreslené šedivě nejsou samostatnými součástkami, je to jen naznačení toho, jak jsou zapojené ochranné diody uvnitř pouzder FET tranzistorů. Tyto diody jsou dimenzované na stejný proud jako je propustný proud tranzistorů. Místo uvedených typů FET lze pro menší proud zátěže použít jeden dvojitý IRF7309.

ochrana_12V

Ochrana proti přepólování a přepětí

Pokud se zvýší vstupní napětí přibližně na 15,5 V (14 V napětí Zenerovy diody + úbytek napětí na 1N4002 + napětí U(BE) tranzistoru), projde proud do báze tranzistoru, ten se otevře a odvede proud pro LED do země. Tím se uzavřou výkonové tranzistory a výstup se oddělí. Přepěťová ochrana pracuje dostatečně rychle.

Obvod má podstatně lepší vlastnosti než jednodušší řešení se sériovou Schottkyho diodou (ta má mnohem větší úbytek napětí v propustném směru a výkonovou ztrátu) doplněná tavnou pojistkou (další nárůst odporu) a diodou, která při přepólování napětí svede proud a přepálí pojistku (delší reakční doba).

(podle časopisu Praktická Elektronika – A radio 4/2007 str. 11)