Схема защиты от переполюсовки с автоматическим исправлением полярности

Общей проблемой устройств с батарейным питанием является угроза повреждения, когда конечный пользователь (никогда не инженер) перепутает полярность элементов питания. Можно избежать повреждений, вставив один диод или диодный мост, но это приводит к потере энергии и снижению напряжения питания за счет добавления одного или двух падений напряжения на диодах между батареей и шиной питания. Альтернативное решение не только защищает от повреждения, вызванного неправильной установкой батареи, но также автоматически исправляет полярность подключения (Рисунок 1). Для исключения падений напряжения, вносимых дискретными диодами, в качестве двухполупериодного выпрямителя используется двухполюсный двухпозиционный переключатель. Когда батарея вставляется с соблюдением правильной полярности (как показано на рисунке), верхний ключ S₁ находится в своем нормально замкнутом состоянии, поскольку напряжение на его управляющем входе имеет низкий уровень. Замкнувшаяся в результате цепь между выводами 2 и 10 обеспечивает низкоомный путь от батареи к клемме V_CC. И наоборот, нижний переключатель S₂ замыкает свой нормально разомкнутый контакт (не так, как показано на рисунке), так как напряжение на его управляющем выводе имеет высокий уровень. Через путь, образовавшийся между выводами 6 и 7, отрицательный вывод батареи подключается к земле.

Рисунок 1.	Эта схема определяет полярность батареи и быстро подключает к ней нагрузку или меняет местами выводы батареи.

Встроенные в IC₁ диоды защиты от электростатических разрядов гарантируют запуск схемы и действуют как двухполупериодный выпрямитель (Рисунок 2). Внутренние MOSFET аналогового переключателя включаются, когда напряжение батареи превышает 1 В. Время их включения составляет менее 20 нс, что позволяет схеме обеспечивать нормальную работу за счет быстрой перекоммутации выводов батареи при неправильной полярности подключения. Сопротивление схемы пропорционально напряжению батареи. Когда схема работает от четырех NiCd, NiMH или щелочных элементов, сопротивление каждого плеча выпрямителя составляет 2.5 Ом (всего 5 Ом). При работе от двухэлементной батареи (от 2.4 до 3 В) общее сопротивление составляет 10 Ом. Микросхема IC₁ рассчитана на работу с напряжениями до 5.5 В при токах до 30 мА, что делает схему полезной для беспроводных телефонов, портативного аудиооборудования, портативной электроники и других приложений с низким или средним потреблением тока. Миниатюрный 10-выводной корпус µMAX, в котором выпускается микросхема, занимает на плате меньшую площадь, чем четыре сигнальных диода, монтируемых в отверстия, и почти так же мало места, как два сдвоенных сигнальных диода в корпусах SOT-23.

Рисунок 2.	Внутренние диоды электростатической защиты микросхемы MAX4636.

Материалы по теме

1. Datasheet Maxim MAX4636