Разработка схемы защиты от обратного подключения и перенапряжения для входа постоянного тока.

Для предотвращения случайного неправильного подключения входного кабеля питания и, как следствие, выхода блока питания из строя, на входе обычно требуется схема защиты от обратной полярности. Одновременно с этим, для обеспечения безопасного диапазона входного напряжения, необходимо также обеспечить защиту от перенапряжения.

Схема, показанная на рисунке 1, реализует интегрированную функцию защиты от обратного подключения и защиты от перенапряжения.

Функция защиты от перенапряжения анализируется следующим образом: когда Vin находится в нормальном диапазоне входного напряжения, стабилизатор напряжения Z1 не выходит из строя в обратном направлении, ток R2 и R3 практически равен 0, Vbe транзистора P1 равно 0, то есть PNP-транзистор не включен, а Vgs PMOS-транзистора Q1 определяется делителем напряжения резисторов R4 и R5. Vgs превышает порог проводимости, и PMOS-транзистор включается, то есть источник питания работает нормально; когда входное напряжение Vin превышает нормальное входное напряжение, в этот момент Vin > Vbr, стабилизатор напряжения выходит из строя, PNP-транзистор Q1 включается, VCE ≈ 0, то есть Vgs PMOS-транзистора ≈ 0, и PMOS-транзистор выключается, то есть достигается защита от перенапряжения.

Функция защиты от обратного подключения анализируется следующим образом: защита от обратного подключения на входе реализуется с помощью NMOS-транзистора Q2. Когда на вход подается положительный полюс источника питания от Vin, напряжение на затворе NMOS-транзистора Q2 становится высоким. В это время Q2 включается, Q1, нагрузка RL и Q2 образуют замкнутый контур, и схема работает нормально; когда положительный полюс источника питания поменяется местами с отрицательным выводом, Q2 выключается, весь контур размыкается, и схема перестает работать, тем самым выполняя функцию защиты от обратного подключения.