Простая защита от напряжения неправильной полярности без потерь мощности

Журнал РАДИОЛОЦМАН, сентябрь 2015

Aruna Rubasinghe

EDN

Общепринятым способом защиты цепей от ошибочной полярности напряжения является использование диодов. Например, в схеме на Рисунке 1 последовательный диод позволяет протекать току лишь при правильной полярности приложенного напряжения.

Рисунок 1.	Последовательный диод защищает схему от неправильной полярности входного напряжения, но на диоде теряется мощность.

Кроме того, воспользовавшись диодным мостом, вы можете выпрямить входное напряжение, и на вашу схему всегда будет приходить напряжение нужной полярности (Рисунок 2). Но этим методам присущ серьезный недостаток – прямое падение напряжения на диодах приводит к большим потерям мощности. При токе 1 А схема на Рисунке 1 будет рассеивать 0.7 Вт, а на Рисунке 2 – 1.4 Вт. В статье предлагается простая конструкция защитного устройства, на котором не падет напряжение и не теряется энергия (Рисунок 3).

Рисунок 2.	Вы можете использовать мостовой выпрямитель и сделать систему безразличной к полярности входного напряжения. Но потери энергии на диодах здесь вдвое превышают потери в схеме на Рисунке 1.

Выберем реле, пригодное для работы с напряжением обратной полярности. К примеру, для системы с напряжением питания 12 В возьмем 12-вольтовое реле. При правильной полярности входного напряжения диод D₁ закрыт, и реле S₁ остается выключенным. Затем подключим вход и выход питания к нормально замкнутым контактам реле, что обеспечит протекание тока в нагрузку. Диод D₁ блокирует питание реле, и схема защиты не потребляет мощности.

Рисунок 3.	В цепь питания можно включить реле, которое пропустит ток в нагрузку без потерь мощности. Диод D2 подавляет индуктивные выбросы на обмотке реле.

При противоположной полярности входного напряжения диод D₁ открывается и включает реле (Рисунок 4). Включение реле отрывает источник питания от нагрузки, и зажигается красный светодиод D₃, сообщая о неправильной полярности напряжения.

Рисунок 4.	При обратном входном напряжении реле переключаются, прерывая питание нагрузки, и светодиод зажигается.

Таким образом, схема потребляет мощность только при ошибочном подключении питания. В отличие от МОП или полупроводниковых ключей, замкнутые контакты реле имеют низкое сопротивление, на котором практически не падает напряжение и не теряется мощность. Схема пригодна для защиты систем с широким диапазоном напряжений питания.