Что такое обратная и прямая полярность аккумулятора: в чем отличие, какой выбрать?


0
Categories : Разное

Содержание

Что означает прямая и обратная полярность аккумулятора |✅1AK.RU

  1. Чем отличается прямая от обратной полярности?
  2. Как проверить какая полярность у аккумулятора?
  3. Что делать если полярность не подходит?
  4. Что советую професионалы при выборе аккумулятора?

Некоторые автовладельцы при покупке аккумулятора забывают уточнить такой параметр, как полярность. В итоге новое оборудование сложно, а иногда и вовсе невозможно подключить к автомобилю. Давайте разберемся, что это за параметр и почему он должен обязательно учитываться.

Прямая и обратная

Полярность – это расположение клемм, которое бывает двух типов:

  • Прямое (маркировка 0 или R) – разработка советских инженеров, устанавливается на все автомобили, созданные на постсоветском пространстве. Зажимы располагаются на верхней крышке: «+» слева, «-» справа.
  • Обратное (маркировка 1 или L) – применяется в Европе. Размещение: «+» справа, «-» слева. Некоторые иномарки, которые собираются в СНГ, имеют выводы в нестандартной 0-позиции.

Есть и другие виды расположения. Например, американский, при которой выводы находятся на боковой поверхности. Однако в нашей стране такая техника не продается.

Каждая АКБ оснащается проводами для подключения определенной длины. Поэтому если вы ошибетесь с полярностью, при стандартной установке подключить устройство будет трудно.

Неправильное подключение приводит к тому, что автоматика бортового компьютера может перегореть и даже воспламениться.

Проверка на правильность

  • Аккумуляторы для легковых автомобилей. Разверните изделие к себе лицевой частью (обычно на ней размещается наклейка с характеристиками). Если плюс располагается слева, это советская раскладка, если справа – европейская;
  • Аккумуляторы для грузовиков. Слева «+» – евро или обратное размещение, справа «+» – отечественная или прямое. Касается батарей для транспорта более 110 Ач.

Обратите внимание на толщину шнура. Диаметр плюсового изделия обычно делается больше, чем у минусового. Клеммы имеют разные по величине отверстия. Поэтому надеть и закрепить минус на плюс будет крайне сложно.

Дополнительно разработчики наносят на корпуса АКБ тиснения, которые указывают полярность продукции.

Что делать, если полярность неподходящая

Если вы все-таки не учли этот параметр, а возможности приобрести аналог на замену нет, батарею можно подключить.

Для этого оборудование придется развернуть и сместить немного в сторону, чтобы плюсовой вывод размещался максимально близко к соответствующему зажиму.

В такой ситуации минусовой провод не будет доставать до соответствующего гнезда, но это и не нужно. Далее следует взять длинный отрезок шнура с максимально большим сечением. Подойдет модель, которая обычно используется для прикуривания машины.

Родной провод откручивается от автомобиля, заменяется подготовленным отрезком. На его конце закрепляется клемма для присоединения к батарее, которая накидывается на вывод. Таким образом подключить можно устройство с любым расположением.

Плюсовой шнур наращивать нельзя. Поэтому ваша задача – расположить АКБ таким образом, чтобы плюсовой зажим и вывод качественно соединялись с помощью родных приспособлений.

Компания 1ak.ru советует

Консультируйтесь со специалистами или пользуйтесь специальными сервисами по подбору АКБ. Так вы сможете свести к минимуму риск ошибки при покупке аккумуляторов прямой или обратной полярности. И не нужно будет изворачиваться, чтобы подключить оборудование. Потому что не всегда удается хорошо соединить батарею и автомобиль с разными клеммами.

Прямая и обратная полярность аккумулятора

Одним из источников питания электроэнергией бортовой сети автомобиля является аккумулятор (он же просто батарея или АКБ). Работа этого элемента основана на химических реакциях, но водителю не обязательно знать все нюансы в его конструкции и принципы функционирования, тем более, что конструкция батареи такова, что или требует минимального вмешательства, либо вообще его не требует.

Для большинства автовладельцев – это всего лишь пластиковая герметичная коробка с ручкой (корпус батареи), с двумя выводами на верхней крышке к которым подключается «плюсовой» и «минусовой» провода. В ряде моделей могут дополнительно иметься пробки, для проведения обслуживания аккумулятора, а также сигнальное окошко, по которому можно узнать, что требуется вмешательства (долить воды или зарядить аккумулятор).

Всё, что остается водителю -это правильно подключить провода с клеммами к выводам батареи и все. Но часто возникает достаточно интересная проблема – на старом АКБ провода запросто доходили до выводов и накидывание клемм не составляло труда. А после приобретения новой батареи оказывается, что у нее «плюс» и «минус» поменяны местами и проводка не достают до своих выводов.

Все дело оказывается в таком термине, как полярность. Но в отличие от физических понятий полярности в аккумуляторе все значительно проще. Этот термин в аккумуляторе определяет расположение токовыводящих элементов (тех самых выводов, к которым подключаются провода бортовой сети) на крышке корпуса.

Видео: Определение полярности автомобильного аккумулятора

Прямая и обратная полярность аккумулятора

И при подборе нового аккумулятора важно правильно выбрать его полярность, чтобы подключение к бортовой сети авто не создало проблем. Самыми распространенными являются два типа полярности:

  1. Прямая;
  2. Обратная.

У них дополнительно есть еще ряд обозначений, которые будут упомянуты ниже.

Вообще определить, какая полярность у АКБ – очень просто. Но не зная, какая батарея нужна для вашего авто, определение полярности не поможет. Поэтому очень важно перед поездкой на рынок за новым аккумулятором просмотреть расположение проводов с клеммами на автомобиль.

Теперь о самом термине и как его определять. Прямая полярность используется на всех ВАЗах, поскольку АКБ с таким расположением выводов – разработка еще советских конструкторов, поэтому этот тип выводов часто еще называется «российским». Дополнительно в такую полярность еще обозначают цифрой «1». У аккумуляторов с таким типом полярности «плюсовой» вывод располагается слева, а «минусовой» — справа.

Обратная полярность – полная противоположность прямой, то есть, выводы у них поменяны местами («плюсовой» — справа, «минусовой» — слева). Используется такой тип на многих зарубежных авто, но не всех. Поэтому эту полярность еще называют «европейской», также она еще обозначается цифрой «0».

Существуют еще несколько видов полярности, но они особого распространения не получили. К примеру в США используется их собственная полярность – «американская», которая отличается тем, что выводы у них установлены не на верхней крышке корпуса, а на боковой поверхности.

Как определить полярность аккумулятора и чем грозит спутывание полярности

Рассмотрим, как же определить, какой тип полярности имеет аккумуляторная батарея. И здесь все просто, нужно всего лишь повернуть батарею «лицом» к себе. Ориентироваться можно по этикетке на боковой поверхности, поскольку она клеится на лицевой части, или по самим выводам. Батарею нужно повернуть так, чтобы они располагались с ближней стороны, то есть, повернута к вам. А после этого и нужно смотреть, с какой стороны расположены выводы. Если «плюсовой» — слева, то это прямая полярность, если справа – обратная.

А теперь о том, чем грозит неправильный выбор по полярности, и какие проблемы это может создать. Полярность указывается неспроста. Дело в том, что у каждого автомобиля имеется специальное посадочное место для АКБ, где он и закрепляется. При этом провода с бортовой сети подводятся каждый со своей стороны и длина их – определенная. Все это направлено на то, чтобы случайно не перепутать их перед подключением. Но неправильно подключить АКБ все же возможно из-за все той же полярности. Для примера, на ВАЗ установлена батарея прямой полярности, а владелец при покупке нового не обратил внимание и купил «европейский» аккумулятор. При попытках установить его на авто, «плюс» оказывается с другой стороны, поэтому и получатся «переплюсовка», которая может нанести значительный вред.

Неправильное подключение приводит к перегоранию электронных приборов бортовой сети авто и может стать причиной пожара. Интересно, что не все электроприборы сгорят, поскольку ряд из них особо не восприимчивы к изменению полюсов. К примеру, обычной лампе накаливания разницы нет, как сделано подключение, она гореть будет. Что касается электродвигателей, то при смене полюсов они всего лишь начинают крутить в другую сторону. А вот электронные приборы сгорят, поскольку для них «переплюсовка» недопустима.

Сразу скажем, что производители аккумуляторов тоже принимают участие в том, чтобы предотвратить возможное неправильное подключение. И делают они это путем использования разных по размеру выводов. Диаметр «плюсового» вывода больше, чем «минусового». Клеммы, которые подсоединяются к проводам, тоже отличаются по размерам отверстий. Поэтому надеть и закрепить, к примеру, «минусовую» клемму на «плюсовой» вывод не получиться (если не воспользоваться молотком). Дополнительно производители наносят на корпус тиснения, указывающие, какой это вывод.

Ещё кое-что полезное для Вас:

Видео: Какой аккумулятор подходит на Приору.

Что можно предпринять?

Несмотря на все предусмотрительности, проблемы с установкой АКБ из-за его полярности все же возникают достаточно часто. Чтобы их избежать, необходимо не только определить полярность батареи, но еще и посмотреть, как она расположена в посадочном месте. И это очень важно.

Все потому, что достаточно развернуть аккумулятор на 180 градусов, чтобы получить правильное положение выводов на АКБ. К примеру, на автомобиле используется батарея прямой полярности и установлена она «лицом», если смотреть на нее (этикеткой вперед). Если же взять «обратный» аккумулятор и развернуть его на 180 градусов, то выводы окажутся как надо, но при этом АКБ будет обращена тыльной стороной. А поскольку провода имеют определенную длину, то они могут просто не доставать до выводов или им что-то будет мешать.

Напоследок рассмотрим, что же предпринять, если в наличии имеется аккумулятор с неподходящей полярностью, а достать другой не представляется возможным. Здесь важно постараться расположить батарею так, чтобы «плюсовой» провод доставал до своего вывода на аккумуляторе и его можно было закрепить. Для этого можно разворачивать батарею, постараться ее сместить в сторону и т. д.

А вот с «минусовым» проводом разобраться будет значительно легче. Ведь он является массой и подключен к кузову авто. Поэтому его запросто можно нарастить. То есть, берем отрезок провода большого сечения (больше – лучше) необходимой длины. Откручиваем «родной» провод, а на его место закрепляем подготовленный. Затем перекидываем клемму и подключаем его к АКБ.

А вот «плюсовой» провод нарастить или заменить не получится поэтому и важно сделать все, чтобы подключить его к батарее «как есть», без внесения доработок, тем более, что сделать это практически нереально. Ведь обычная скрутка для наращивания длины является небезопасной.

прямая полярность аккумуляторов, обратная полярность

Для того, чтобы подобрать такой АКБ, который подойдет к вашему автомобилю, нужно знать, как определить полярность акб. Для этого специалисты рекомендуют ориентироваться на два основные показателя:

— полярность АКБ;
— тип корпуса аккумулятора.

Давайте попробуем разобраться с первым показателем: как определить полярность АКБ?

Классифицируют два вида полярности: прямая и обратная полярность аккумулятора. Для того, чтобы точно определить полярность, поверните батарею таким образом, чтобы клеммы находились возле вас. Если «+» клемма находится по правую сторону от вас, это означает, что АКБ обратной полярности. Если же эта клемма находится с левой стороны – АКБ прямой полярности.

Нередки случаи, когда у вас нет возможности определить с какой именно стороны расположена положительная, а с какой минусовая клеммы. Например, стерлись наклейки или повредился сам корпус батареи, а вам необходимо купить аккумулятор с обратной полярностью. Как же поступить в таком случае? Все просто! Для этого вам понадобиться обычная линейка, рулетка или штангенциркуль. При помощи этих инструментов измерьте диаметр одной из клемм. Диаметр плюсовой клеммы имеет больший показатель, чем минусовой. После того, как вы узнали, какая клемма с какой стороны находится, вы сможете воспользоваться способом определения полярности, описанным выше.

Что же касается типа корпуса АКБ, специалисты подразделяют их на две разновидности:

1. Европейский. Для данного типа характерно то, что его клеммы находятся в некоторых углублениях и расположены на верхней части корпуса.
2. Азиатский. В этом типе корпуса аккумулятора клеммы возвышаются на верхней части корпуса а 2,5 см.. Их еще называют «Клеммы Пеньками». Высота аккумуляторов этого типа немного выше, чем предыдущего.

В Уральской Аккумуляторной Компании можно купить аккумуляторы с прямой полярностью и обратной от разных производителей по выгодным ценам.

За счет постоянного мониторинга рынка конкурентов, в нашем магазине цена на аккумуляторы с обратной и прямой полярностью значительно ниже, чем в других магазинах.

Для оформления заказа и уточнения всей интересующей информацией вы можете воспользоваться формой обратной связи на сайте, а также позвонить по телефону +7 912 227-56-54.

Что такое прямая и обратная полярность аккумулятора автомобиля, как её определить?

Зачем нужен аккумулятор в автомобиле, конечно, знает большинство водителей, причём не только профессионалов, но и любителей. Многие даже в курсе, где находится этот неотъемлемый атрибут современного транспортного средства, как он внешне выглядит. А вот о том, что аккумуляторы одного вида могут отличаться между собой полярностью, информированы далеко не все автовладельцы.

Как понять, какая полярность у аккумулятора, установленного на ваше авто? Начнём с того, что сначала разберёмся, что же на самом деле скрывается под не совсем понятным термином «полярность».

Откройте капот, самым внимательнейшим образом рассмотрите аккумуляторную батарею. На верхней полипропиленовой крышке корпуса вы увидите два абсолютно идентичных металлических «стержня», коротких, но внушительного диаметра. К ним подсоединены толстые провода в оболочке разного цвета. Стержни, как правило, расположенные симметрично по краям, называются токовыводами. Токовыводящие элементы различаются между собой маркировкой:

  • «-» – отрицательная, или минусовая клемма;
  • «+» – положительная, или плюсовая клемма.

Таким образом, порядок расположения токовых выводов на корпусе аккумуляторной батареи и определяет её полярность.

Прямая и обратная полярность АКБ – в чём разница?

Полярность автомобильного аккумулятора может быть двух видов: прямая или обратная в зависимости от того, в какой последовательности относительно корпуса находятся отрицательный и положительный выводы.

Прямая полярность аккумулятора – что это такое? Расположите батарею перед собой так, чтобы маркировочная табличка находилась у вас перед глазами, найдите клемму с обозначением «+». Если она расположена с левого края корпуса, а вывод «-» – с правого, то, следовательно, вашей АКБ соответствует прямая полярность. Это отечественная разработка, которая преимущественно используется на российских автомобилях. Кроме того, с данным вариантом расположения токовыводов можно столкнуться и на некоторых европейских автомоделях, в большинстве своём на тех, которые собираются на территории Российской Федерации или стран СНГ.

Чтобы лучше запомнить, можно провести аналогию с расположением рулевого управления: особенность российского автопрома – руль, а значит, и место водителя располагается в салоне с левой стороны.

Что значит выражение «обратная полярность аккумулятора»? Источники энергии данной разновидности более присущи автомобилям, выпускаемым европейскими и американскими производителями. Здесь всё с точностью до наоборот: клемма с обозначением на корпусе «+» устанавливается на правый край.

Основная разница между аккумуляторами прямой и обратной полярности заключается в местоположении плюсовой клеммы, а именно с левой или правой стороны крышки корпуса.

Можно заметить, что, кроме широко распространённых аккумуляторов прямой и обратной полярности, редко, но встречается абсолютно непредсказуемое положение токовыводов. Это наиболее характерно азиатским производителям, но такое ноу-хау не прижилось ни в нашей стране, ни на европейской территории.

При выборе аккумулятора для автомобиля в торговой сети обратите внимание, как защищены токовыводящие клеммы – на них надеты защитные колпачки разного цвета, что позволит быстро и практически безошибочно определить полярность. Как это сделать?

Колпачок синего цвета защищает минусовую клемму, а красного – плюсовую. Таким образом, если красный колпачок находится слева, это значит, что перед вами аккумулятор прямой полярности, а если справа – то обратной.

Как определить полярность АКБ без маркировки?

Клеммы источника энергии принято обозначать «+» и «-». По расположению плюсовой клеммы относительно корпуса несложно понять, устройство какой полярности перед вами. Иногда на корпусе отсутствуют плюс и минус, но можно встретить цифры «0» или «1». Как тогда определить, какую полярность имеет аккумулятор: прямую или обратную?

Достаточно запомнить, что по общепринятым правилам цифре «1» соответствует прямая полярность, а «0» – обратная.

А если любая маркировка на аккумуляторе вообще отсутствует, то как в данной ситуации узнать его полярность? Вот несколько рекомендаций:

  1. Возьмите штангенциркуль и измерьте диаметр каждой клеммы.

    Помните, что плюсовая клемма всегда несколько толще, чем минусовая.

    Определив, какой из выводов тока соответствует маркировке «+», уточняем его местонахождение относительно корпуса. Например, выяснили, что правая клемма – это «плюс», а такое расположение характерно для аккумуляторов обратной полярности.

  2. К каждой неопознанной клемме АКБ привязываем тонкую медную проволоку. Слабый раствор лимонной кислоты наливаем в два сосуда и опускаем в них проволочные концы. Ёмкость, в которой начнётся протекание реакции, а именно образование пузырьков, укажет на токовый вывод, соответствующий маркировке «-». Следовательно, другой вывод – это «+», и его местоположение точно укажет на полярность батареи.
  3. Замените раствор лимонной кислоты сырым картофелем. Здесь всё будет наоборот: в реакцию вступит проволока, соединённая с плюсовой клеммой, оставив на поверхности овоща пятно зеленоватого оттенка. Опять же, зная положение плюсового вывода, определяем тип полярности аккумуляторной батареи.
  4. Воспользуйтесь мультиметром для определения напряжения на немаркированных выводах устройства. Коснитесь одновременно щупами прибора (обратите внимание, что они разного цвета) токовыводящих стержней АКБ и взгляните на показания:
    • если значение положительно, то это значит, что красный проводник соединён с плюсовой клеммой;
    • если значение отрицательно, то с токовыводом, соответствующим «+», был соединён чёрный провод.

    А далее всё по аналогии: отталкиваясь от места нахождения плюсового стержня – токовывода, узнаём полярность устройства.

Вот такими нехитрыми способами можно быстро определить полярность аккумулятора, но при этом точно зная, что такое прямая и обратная её характеристика.

Что будет, если перепутать полярность автомобильного аккумулятора?

Если перепутать полярность аккумулятора, то не удастся избежать серьёзных последствий: сложный ремонт автомобиля или даже его утрата в результате пожара. Рассмотрим разные ситуации.

При зарядке АКБ

К каким последствиям может привести путаница с полярностью аккумуляторной батареи? Здесь возможны два варианта событий:

  1. С вероятностью до 99 % можно утверждать, что зарядное устройство обязательно выйдет из строя, если зарядка осуществлялась в домашних условиях с использованием дешёвого оборудования. В такой ситуации перепутать клеммы несложно, ведь «крокодильчики» зарядки обычно одинакового размера.
  2. Если используется профессиональное зарядное устройство, то при полной зарядке АКБ произойдёт её переполюсовка, то есть клемма, соответствующая «+», станет минусовой и наоборот. Заряженный таким образом аккумулятор ни в коем случае нельзя ставить на автомобиль – это то же самое, что при его установке перепутать местами клеммы, последствия будут аналогичными.

Что же делать? Как вернуть батарее исходную заводскую полярность? Разрядить её полностью, не устанавливая на транспортное средство, а потом вновь зарядить, но строго соблюдая установленную полярность.

Неоднократная зарядка батареи при несоблюдении её полярности способна привести к тому, что клеммы окончательно поменяют полярность, то есть произойдёт её безвозвратная переполюсовка.

Если при установке батареи на зарядку практически сразу удалось обнаружить, что полярность токовыводов нарушена, то следует тут же, отключив предварительно зарядное устройство, изменить её на соответствующую действительности и продолжить процесс.

При установке на автомобиль

Обратите внимание, что ниша, отведённая под аккумуляторную батарею в двигательном отсеке, имеет не только определённый размер, но и конфигурацию. Это значит, что разместить там оборудование можно только одним, строго определённым способом.

Кроме того, токопроводы, которые служат для соединения с клеммами, также имеют конкретную установленную длину. Следовательно, если вы по ошибке приобретёте аккумулятор прямой полярности вместо предусмотренного конструкцией автомобиля устройства обратной полярности, отличие между которыми заключается в расположении плюсовой клеммы, то установить его правильно с соблюдением полярности токовыводов при подключении не удастся.

Если перепутать местами клеммы, то при запуске двигателя из строя выйдет вся электроника и приборы, подключённые к бортовой сети.

Однако при неработающем моторе будут непригодны к дальнейшей эксплуатации лишь те устройства, что были включены в сеть.

Аккумулятор с нарушенной полярностью при установке и на продолжительное время оставленный в таком положении способен спровоцировать короткое замыкание, которое, в свою очередь, может стать причиной возгорания транспортного средства.

как определить и на что влияет

Полярность аккумулятора прямая и обратная: как определить и на что влияет? Современный аккумулятор не требует от владельца каких-либо познаний технологии его работы. Будучи установленным в автомобиль, он служит верой и правдой положенный ему срок без какого-либо дополнительного обслуживания.

Сравнивать автомобильную АКБ с обычной батарейкой не совсем корректно. При выборе аккумулятора следует иметь в виду, что любая аккумуляторная батарея обладает строгой полярностью прямой и обратной, и туда, где предусмотрена прямая полярность подключения, сложно установить аккумулятор с обратной полярностью, как и наоборот.

Полярность аккумулятора прямая и обратная совершенно не сказывается на эксплуатационных свойствах батареи, это всего лишь порядок расположения контактных выводов на корпусе устройства. Поэтому во многих случаях аккумулятор одной и той же модели может выпускаться в двух модификациях.

Отдавая предпочтение определенной марке АКБ, уточняйте у продавца, какие полярности доступны для данного аккумулятора. Что такое обратная и прямая полярности аккумулятора, как её определить, вы сможете узнать из данной статьи.

Какой срок службы у автомобильного аккумулятора

Что значит прямая или обратная полярность

Полярность АКБ, как мы уже упомянули выше, может быть обратная и прямая. Прямая полярность была разработана еще для нужд советского автопрома. И до сих пор все автомобили, выпущенные в России, комплектуются аккумуляторами с прямой полярностью.

Обратная полярность, как несложно догадаться, используется в европейских, американских и азиатских авто. Правда то, что машина собрана за рубежом не всегда означает ее принадлежность аккумулятора к «обратнополярной» группе.

Что такое прямая и обратная полярность аккумулятора? Прямая полярность подразумевает плюсовую клемму слева и минусовую справа, в случае обратной полярности — плюс с минусом меняются местами.

Смотреть на батарею следует с лицевой стороны, ее можно определить по наклеенной этикетке, а в случае отсутствия таковой – лицевой считается та сторона, к которой ближе расположены клеммы. Если красная, плюсовая клемма (может быть обозначена гравировкой на корпусе) находится справа, значит, у аккумулятора обратная полярность.

Как снять аккумулятор с машины: что рекомендуют механики

Когда нужно определять полярность

При покупке новой батареи необходимо точно понимать, какая на аккумуляторе полярность. Установка аккумулятора с другой полярностью иногда возможна, путем его поворота в гнезде на 180 градусов. Но такие манипуляции не позволят полноценно затянуть крепления.

К тому же, чтобы автолюбитель не перепутал плюс с минусом, длина проводов у них разная, и правильно подключить аккумулятор удастся, только если нарастить провода, чтобы они могли дотянуться до нужных клемм.

Как определить полярность аккумулятора

Каждый владелец автомобиля должен знать, как определить полярность аккумулятора. Причем не только при покупке нового, а и при подзарядке старого, или перед «прикуриванием» от чужого аккумулятора, в случае низкого заряда.

Как правило, аккумуляторы имеют хорошо различимую маркировку на корпусе, «плюс» и «минус», особенно они видны на АКБ отечественного производства. В батареях, выпущенных в Азии или Европе, клеммы обычно имеют разный размер, и плюсовая «+» несколько больше в диаметре, нежели «-». Это не позволит вам по незнанию или забывчивости установить клеммы неправильно. Существует также практика маркировки клемм цветом: минус – черный (реже синий), плюс – красный.

Сколько заряжать автомобильный аккумулятор

В крайнем случае, можно воспользоваться обыкновенным тестером или вольтметром. Положительное значение будет свидетельствовать о том, что его плюсовой контакт подключен к плюсу батареи, и наоборот.  Выяснив полярность, можно сделать для себя пометку, причем не только на корпусе АКБ, но и на месте установки. В случае покупки нового аккумулятора это сослужит отличную службу, и спасет от случайной порчи электрооборудования автомобиля.

Прямая полярность аккумулятора

Прямая полярность аккумулятора, как мы уже отметили, до сих пор является стандартом для всех марок автомобилей, выпускаемых в странах бывшего СССР, что обуславливается принятыми государствами стандартами. Кстати, это в равной мере относится как к легковому, так и грузовому транспорту.

Также, прямая полярность характерна для иномарок, собранных на территории РФ и других стран по лицензии. Её особенность заключается в том, что плюсовая клемма расположении слева, и у батареи, как правило, одинаковые клеммы.

Обратная полярность аккумулятора

Принятая в США, Европе и Азии обратная полярность АКБ, характеризуется правосторонним расположением плюсового контакта. Заметим, что такие батареи отечественных производителей, как правило, хорошо маркированы, а импортные, в случае неправильного монтажа, даже не подходят по диаметру затяжного хомута на клеммах.

ТОП 10 зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

Если перепутать полярность

Подключение АКБ, не учитывая, что полярность аккумулятора прямая или обратная, не приведет к порче большинства электронных устройств автомобиля, но некоторые из них всё же могут пострадать. Скажем, лампы накаливания будут функционировать при любой полярности.

Стартер просто не сможет провернуть двигатель в обратную сторону, скорее сгорит реле, но в большинстве случаев при неправильном подключении клемм сработает «трещетка». Гораздо сложнее дело обстоит с постоянными потребителями электроэнергии.

Быстрая разрядка аккумулятора: поиск и устранение причины утечки тока

Генератор

При смене полярности, генератор автомобиля становится не поставщиком, а потребителем электричества, что может спровоцировать поломку, его обмотка не рассчитана на встречное напряжение. Батарея при этом также может выйти из строя.

В лучшем случае, сгорит соответствующий предохранитель, или же ограничивающее реле, что, так или иначе, доставит лишние хлопоты и финансовые затраты. Поэтому перед пуском двигателя нужно обязательно убедиться в правильности подключения АКБ.

Электронный блок управления

Будучи постоянно подключенным к сети, за исключением случаев отключения массы, ЭБУ будет с большой долей вероятности выведен из строя, так как это электронное устройство требует строгой полярности питания. Учитывая, что в современных машинах блок управления это даже не одно устройство, их несколько, поиск неисправности может усложниться.

Выход ЭБУ из строя делает автомобиль непригодным к эксплуатации. А, между прочим, электронный блок – одно из самых дорогостоящих в диагностике устройств. Его питание рассчитано на малые токи, так что предохранитель может просто не успеть сгореть и разорвать цепь.

Поэтому, важное замечание!

Отключая массу перед работой с АКБ! Соблюдайте правильность подключения клемм, так вы избежите многих проблем с бортовым компьютером!

Какие аккумуляторы лучше? Результаты теста аккумуляторных батарей

Блок предохранителей

Это самый простой и дешевый результат неправильного подключения аккумулятора. Предохранители, как расходный материал, сегодня стоят недорого, и самой большой проблемой для автомеханика самоучки будет найти сгоревший предохранитель. Впрочем, используя тестер или обыкновенную лампочку, «прозвон» займет от силы пять минут.

Заметьте, что используя современные П-образные предохранители, предпочтение лучше отдавать тем, у которых прозрачный корпус. У них на просвет видна целостность металлической нити, что очень удобно в отсутствии тестера.

Заключение

Подбирая новый аккумулятор для своей машины, ориентируйтесь на его характеристики. Это основной критерий выбора. Если вы отдаете предпочтение какой-то одной марке, то, как правило, с полярностью проблем не возникнет. Попросите продавца, чтобы он помог подобрать именно вашу модель.

Если же вы приобрели АКБ с неправильной «полюсовкой», верните его обратно в магазин. Но если возврат невозможен, тогда можете перевернуть аккумулятор на 180° в гнезде и нарастить провода до нужной длины.

прямая и обратная полярность АКБ

В устройстве автомобиля аккумулятор или сокращенно АКБ является важнейшим элементом, который необходим для запуска ДВС, питания бортовой сети и т.д. Как правило, современные аккумуляторные батареи имеют такую конструкцию, которая не предполагает особого вмешательства владельца в процессе эксплуатации. Зачастую, аккумулятор может потребоваться только заряжать и при необходимости корректировать плотность электролита в «банках» обслуживаемых батарей.

Получается, при необходимости замены АКБ нужно только подобрать подходящую по размерам и пусковому току батарею, после чего установить в автомобиль и подключить клеммы. Однако, на деле не все так просто.

Часто бывает так, что при попытке установить новый аккумулятор в авто выясняется, что плюсовые и отрицательные клеммы не удается подсоединить, так как они поменяны местами и длины проводов банально не хватает. Если  просто, в этом случае виновата полярность АКБ. Давайте разбираться.

Содержание статьи

Автомобильный аккумулятор: полярность

Сразу отметим, что понятие  полярности в аккумуляторе фактически означает  местоположение  его «+» и «-» выводов, к которым подключаются провода. На деле, в случае с АКБ выделяется прямая и обратная полярность аккумулятора, что важно учитывать при его подборе.

Простыми словами, нужно подбирать полярность так, чтобы последующее подключение к бортовой сети  прошло без затруднений и хватило длины проводов. Для различных аккумуляторов выделяют два типа полярности:

  • прямая полярность АКБ;
  • аккумулятор обратной полярности;

При этом дополнительно на батарее должны быть соответствующие обозначения, позволяющие определить, какая полярность у АКБ. Главное, перед покупкой нового аккумулятора заранее знать, как расположены провода и клеммы, батарея какой полярности нужна для конкретного авто и т.д.

Например, на отечественных моделях ВАЗ и других авто российского производства на территории СНГ полярность прямая, АКБ с указанным расположением выводов обозначается цифрой 1, «плюсовой» вывод слева, «минусовой», соответственно, справа.

В свою очередь, обратная полярность  обозначается цифрой «0» и предполагает выводы «плюс» справа и «минус» слева. Обычно используется на иномарках. Кстати, есть и другие типы полярности,  однако они менее распространены. Например, в США, в отличие от других типов АКБ, есть аккумуляторы с выводами  не сверху батареи, а сбоку.

Полярность аккумулятора прямая или обратная: как определить полярность АКБ

Итак, важно определить, какую полярность имеет аккумуляторная батарея. Для этого достаточно посмотреть на АКБ, определить, где его лицевая часть, после осмотреть выводы и их обозначения.  Если «плюсовой» вывод слева, тогда  это прямая полярность, если же «+» справа, тогда в данном случае это обратная полярность аккумулятора.

При этом стоит отметить, что неправильный подбор по полярности может привести к тому, что АКБ не подойдет под посадочное место, его может не получиться закрепить. Также провода от бортовой сети  имеют определенную длину, то есть проблемы могут быть и с подключением (не хватает длины).

Еще из-за полярности  можно допустить ошибку с подключением самой АКБ. Например, если на машину нужна прямая полярность аккумулятора, при этом по ошибке ставится батарея, где имеет место обратная полярность,  «плюс» окажется с другой стороны и это может привести к проблемам: перегорание  некоторых элементов в бортовой сети (например, приборы и т.д.).

Полезные советы

Разобравшись с тем, что такое полярность аккумулятора, а также какие проблемы могут возникнуть, если ставится АКБ неподходящей  полярности,  следует обратить внимание на способы защиты от неправильных подключений. 

Как правило, производители аккумуляторных батарей для автомобиля делают разные по размеру выводы. Обычно «плюс» толще и больше «минуса». В свою очередь, клеммы на авто также отличаются по размерам отверстий.

В результате сложнее закрепить «минусовую» клемму на «плюсе» АКБ и наоборот. Также на самом аккумуляторе есть специальные обозначения «+» и «-», указывающие на плюсовой или минусовой вывод.

Однако, даже таких обозначений и страховки в виде клемм разной толщины бывает недостаточно.  Еще важно перед установкой  и подключением АКБ не только определить полярность батареи, но и отдельно учесть особенности расположения самого аккумулятора в месте его установки.

На деле, если развернуть аккумулятор вместо лицевой стороны тыльной, можно получить нужное положение выводов на АКБ, однако по полярности такое положение не будет соответствовать проводам с клеммами.

Однако, учитывая такой нюанс, например, батарея прямой полярности  может быть иногда заменена на обратную полярность,  причем выводы будут там, где нужно. Единственный  минус — АКБ будет стоять не лицевой, а тыльной стороной, а также провода могут все же не доставать до выводов аккумулятора.

Также отметим, что на многих иномарках способ с переворачиванием АКБ не сработает, так как в нижней части батареи есть специальные выемки для крепления батареи. Если просто, закрепить АКБ попросту не удастся, если развернуть аккумулятор на 180 градусов. 

Так или иначе, если в наличии имеется аккумулятор с полярностью, отличной от необходимой для авто, важно не перепутать выводы и расположить АКБ так, чтобы плюсовой провод доставал до нужного вывода, клемму и саму батарею можно было закрепить и т.п.

Что касается «минуса», это всего лишь масса, которая подключена к кузову машины. Если провода не хватает, его можно удлинить  за счет отрезка провода. Главное, взять провод большого сечения, убрать старый и закрепить новый, предварительно закрепив на его конце клемму.

При этом с «плюсом» такую операцию проделать не получится. Именно по этой причине важно, чтобы изначально штатный провод доставал до вывода без каких-либо доработок. При этом категорически запрещено пытаться делать  скрутки для увеличения длины плюсового провода, так как это может стать  причиной замыканий, пожаров и т.п.

Подведем итоги

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что на аккумуляторе может быть как прямая полярность, так и полярность обратная. При этом важно учитывать, с какой полярность следует использовать аккумулятор на конкретной модели авто.

Причина — возможные сложности с подключением и установкой батареи в случае смены полярности, а также  определенные риски при попытке интегрировать АКБ с неподходящим расположением выводов.

В качестве итога отметим, что оптимальным решением будет изначальная покупка такого аккумулятора, который будет полностью подходить для автомобиля. Речь идет о подборе АКБ с нужной полярностью, габаритами, подходящим пусковым током, емкостью аккумулятора и т.д.

В этом случае батарея будет правильно установлена и надежно закреплена, не возникнет проблем с подключением клемм, а также снижаются риски случайно перепутать «плюс» и «минус» при подключении.

 

Читайте также

Прямая и обратная полярность аккумулятора: как определить

Прямая и обратная полярность автомобильных аккумуляторов – это то, что необходимо изучить начинающему водителю. Ведь последствия неправильного подключения могут быть действительно серьезными. Поэтому изучение правил подключения клемм избавит от проблем.

Полярность – что это такое? По сути, полярность аккумулятора прямая и обратная – это определенное расположение токопроводящих клемм, которое присуще отечественным и европейским агрегатам.

Стандарты

Хотя автомобильная промышленность в разнообразных государствах и развивается синхронно, некоторые отличия все же есть.

Российские компании разрабатывают и выпускают агрегаты с прямой полярностью. Хотя некоторые компании-изготовители конструируют аккумуляторы, у которых отличное от стандарта размещение токопроводящих клемм.

Евро варианты разрабатываются для иностранных автотранспортных средств.

Не так давно компании-изготовители приступили к выпуску источников питания, оснащенных 2 рядами выводов. Они подходят для различных стандартов.

Прямая полярность АКБ

Отечественные компании, которые занимаются изготовлением аккумуляторных батарей, выпускают устройства с полярностью прямой. Для проверки аккумуляторов проводят осмотр.

Для установления прямой и обратной полярности источник питания располагают лицевой стороной. При этом токопроводящие выводы сосредотачиваются снизу. АКБ с прямой полярностью отличаются тем, что минус находится справа, плюс – слева.

Прямая полярность аккумулятора прослеживается на отечественном транспорте.

Обратная полярность АКБ

Аккумуляторы с обратной полярностью выпускают европейские компании. Отличается европейский источник расположением «банок», которые входят в состав. Определить, какой автомобильный аккумулятор перед вами, можно по тому же принципу. В этом случае минус будет справа, а плюс – слева.

Батарею с обратной полярностью устанавливают на европейские транспортные средства.

Как отличить прямую полярность от обратной?

Установить, в чем разница между прямой и обратной полярностью, несложно. Для этого:

  1. АКБ располагают так, чтобы была видна наклейка, выводы.
  2. Определяем расположение плюсовой, минусовой клеммы.
  3. У европейских моделей плюс находится справа. Прямая полярность акб отличается тем, что плюс находится слева.

Прямая и обратная полярность аккумулятора – это то, что учитывается во время подбора. Дополнительно изучается посадочное место, куда в дальнейшем будет монтироваться источник питания. Учитывается и длина силовых проводов, которые необходимы для подключения устройства.

Когда возникает необходимость в определении стандарта?

Изучение расположения клемм необходимо в таких случаях:

  • При подборе и приобретении новой автомобильной аккумуляторной батареи. Информация о стандарте, габаритах и характеристиках источников питания предоставляется продавцу. Обозначать все это важно, поскольку это влияет на правильность подбора.
  • Самостоятельное выполнение процесса установки источника питания.
  • Подведение зарядного устройства к автомобильным аккумуляторам. От того, демонтирована батарея или нет, зависит то, как проводить подключение.
  • Аварийный запуск автотранспортного средства.

Способы определения без маркировки

Как определить полярность аккумулятора, если отсутствует маркировка? Специалисты выделяют 3 способа:

  • 1.Габариты клемм

Отрицательные выводы отличаются от положительных диаметром. Размер плюсовой клеммы больше.

Для более точного определения отрицательный вывод поочередно подключают к выводам аккумуляторной батареи. Плюсовую клемму изолируют. При неправильном определении возникнут проблемы с подключением. Хотя точно установить, какая полярность, с помощью такого способа сложно.

  • 2.Применение мультиметра

Мультиметр – устройство, которое используется для установления положительных, отрицательных клемм. Перед измерением устанавливается режим с постоянным напряжением. Щупы, которые подведены к мультиметру, подключаются поочередно к выводам. При правильном подключении на мониторе отображается «12 В». Отличаться результаты могут, если подключение выполнено неправильно.

  • 3.Налет на выводах

При проверке эксплуатируемых источников питания обследуются положительные выводы. На них, как правило, присутствует налет белого или зеленого цвета.

Последствия неправильного подключения

Переполюсовка – проблема, с которой сталкиваются даже опытные автомобильные электрики. Такие ситуации возникают из-за спешки, отсутствия маркировки.

Не учитывают отличия и из-за того, что цвет силовых кабелей, которые применяются при подключении акб евро с обратной полярностью, изменен.

К чему приводят подобные действия?

Поломка генератора

Если не знать, как определить полярность аккумулятора, провести неграмотное подключение, то в 85-90 % потребуется замена или ремонт генератора. Случалось и так, что подобные действия становились причиной воспламенения электрической проводки.

Переполюсовка провоцирует выход из строя 1-2 диодов, которые входят в состав выпрямительного моста. Обусловлено это их соединением. В результате, через образовавшееся соединение проходит максимальный ток, который становится причиной пробоя. Из-за того, что сопротивление пробитого диода нулевое, ток постоянно возрастает. Увеличивается и вероятность воспламенения проводки, выхода из строя источника питания, у которого обратная или прямая полярность. В состав современных генераторов входит предохранитель, который представлен в виде плавкой вставки. При переполюсовке он защищает внутренние элементы. Но и в этом случае проверка проводится.

Блок управление вышел из строя

Неправильное подключение приводит к поломке блока управления мотором. Из-за этого управление двигателем усложняется. В некоторых случаях мотор вообще не заводится. Для того чтобы предотвратить подобные последствия, компании-изготовители внедряют в блок управления защиту. Она требуется и в том случае, если генератор работает неправильно. Обозначать ее могут по-разному.

Защита представлена в виде стабилитрона. Его подводят к питающей шине. Подключение осуществляется параллельно. При неправильном подключении пробивается стабилитрон. И для того чтобы восстановить работоспособность системы, проводят замену стабилитрона. Если запасного стабилитрона нет, то вышедший из строя элемент выкусывают.

Выход из строя предохранителей

Если прямая или обратная полярность определена неправильно, то нередко выходит из строя предохранитель. При переполюсовке одновременно перегорает 20-25 % элементов, которые установлены в автотранспортное средство.

Перед заменой тщательно проверяют каждый предохранитель, который установлен изготовителями. Начинают проверку с распределительных компонентов, которые сосредоточены в капоте. Для замены подбирают предохранители, которые имеют такой же номинал. Использование элементов с большим номиналом невыгодно. Поэтому данным различием нужно интересоваться.

После замены предохранителей и тестирования генератора, осуществляется подключение автомобильного источника питания. Далее выполняется запуск мотора. После того как двигатель проработал 10-15 минут, определяется, насколько сильно нагрелся генератор. Чрезмерное поднятие температурного режима – признак пробитых диодов, которые входят в состав.

Перед эксплуатацией автотранспорта проводят проверку силовых узлов, электрической проводки, устройств. Все элементы и агрегаты должны быть исправными.

Можно ли устанавливать АКБ с противоположным размещением клемм?

Такая информация необходима начинающим автомобилистам, которые приобретают аккумуляторные батареи с обратным расположением токопроводящих выводов. Их последующая установка приводит к неприятным последствиям:

  • Порче электроники.
  • Перегоранию предохранителей и защитных элементов.
  • Сгоранию блока управления.

Установка АКБ, которая не соответствует стандартам, неприемлема. Ведь это приводит к выходу из строя отдельных узлов машины или же всей электроники, блока управления.

Полезные рекомендации

Дабы предотвратить неправильное подключение токопроводящих клемм, необходимо выполнять несколько правил:

  1. Перед подведением силовых кабелей тщательно проверяется соответствие маркировки. Опытные мастера рекомендуют выполнять проверку 2-3 раза.
  2. Если нанесенная маркировка износилась, наклеиваются новые обозначения. Положительной клемме уделяется особое внимание.
  3. Устанавливать в автотранспортное средство ранее эксплуатируемые источники питания не стоит. Ведь вероятность нарушения работоспособности генератора, силовых узлов возрастает.
  4. Периодически проверяется электрическая проводка, силовые узлы. Для этих целей используют специализированное оборудование, агрегаты.
  5. Выбирая новый источник питания, учитывается не только размещение клемм, но и способ фиксации, габариты, размеры выводов.

Для упрощения процесса используются каталоги, которые расположены на сайтах компаний-производителей. Они оснащены поисковиками, посредством которых проще подбирать модель.

Работоспособность автотранспортного средства во многом зависит от правильности определения полярности аккумуляторной батареи. Для этого используют различные способы. При необходимости привлекают мастеров, которые располагают всеми инструментами и устройствами.

Видео на тему полярностей акб


Защита от обратного тока / полярности батареи • Цепи

В устройствах с батарейным питанием, которые имеют съемные батареи, обычно необходимо предотвратить неправильное подключение батарей, чтобы предотвратить повреждение электроники, случайное короткое замыкание или другие ненадлежащие операции. Если это невозможно физическими средствами, вам необходимо включить некоторую электронную защиту от обратного тока. Физическая защита может означать просто поляризованный разъем или аккумулятор со смещенными контактами (как в большинстве литиевых аккумуляторов для мобильных телефонов) в сочетании с символами инструкций и изображениями.Для батареек размера AAA или AA предусмотрены держатели, которые сконструированы таким образом, что если батарейку вставить неправильно, один конец не соприкоснется. Все еще существуют обстоятельства, когда физические средства невозможны, например, с большинством монетных ячеек или если пользователь может подключить питание по проводам к винтовым клеммным колодкам. Следовательно, это может относиться и к устройствам, не работающим от батарей, и, вероятно, относится к автомобильной электронике.
Следовательно, разработчики и производители электронных продуктов должны обеспечить, чтобы обратный токb обратный ток и обратное напряжение смещения были достаточно низкими, чтобы предотвратить повреждение как самой батареи, так и внутренней электроники продукта.

Почему бы не использовать простой диод?

Использование диода в качестве защиты от обратной полярности питания, как показано в Цепь 1 , является очень простым и надежным решением, если вы можете позволить себе бесполезную трату энергии. Скорее всего, с устройством, работающим от батареи, вы не хотите тратить энергию впустую, особенно если ваше напряжение питания уже довольно низкое, и поэтому падение напряжения на 0,3 В или 0,4 В на диоде Шоттки будет значительным и неприемлемым. Для более высоких напряжений питания в диапазоне 9–48 В и автомобильных приложений небольшое падение напряжения может не иметь значения, особенно при малом токе.При больших токах, выше 5 А, может возникнуть проблема повышения температуры из-за больших потерь мощности. Вы не хотите, чтобы диод сильно нагревался, поэтому, скорее всего, потребуется добавить радиатор.

Цена диода Шоттки выше, чем обычного диода, но потери значительно ниже. Имейте в виду, что многие диоды Шоттки имеют довольно большую утечку обратного тока, поэтому убедитесь, что вы выбрали диод с низким обратным током (около 100 мкА) в схеме защиты аккумулятора.
При 5 амперах потери мощности в диоде Шоттки обычно составляют: 5 x 0.4 В = 2 Вт по сравнению с обычным диодом: 5 x 0,7 В = 3,5 Вт.

Хорошим диодом-кандидатом для использования в приложениях защиты от обратного тока является новый тип диода под названием Super Barrier Rectifier (SBR). Это собственная и запатентованная технология Diodes Inc., в которой используется производственный процесс MOS (традиционный метод Шоттки использует биполярный процесс) для создания превосходного двухконтактного устройства, которое имеет более низкое прямое напряжение (VF), чем сопоставимые диоды Шоттки, обладая при этом термической стабильностью и высокими характеристиками надежности эпитаксиальных диодов PN.Диод
Super Barrier Rectifier (SBR) предназначен для приложений с высокой мощностью, малыми потерями и быстрым переключением. Наличие МОП-канала в его структуре образует низкий потенциальный барьер для основных носителей, поэтому работа SBR в прямом направлении при низком напряжении аналогична диоду Шоттки. Однако ток утечки ниже, чем у диода Шоттки при обратном смещении, из-за перекрытия обедненных P-N слоев и отсутствия снижения потенциального барьера из-за заряда изображения.
ТРАНШЕЙНЫЕ СУПЕРБАРЬЕРНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ (SBRT).
Trench SBR — это следующая эволюция, которая дает нам высокопроизводительный элемент в семействе SBR. Используя передовую траншейную технологию, SBRT предлагает еще меньший VF для приложений, где важны сверхнизкие прямые напряжения. В то время как дальнейшие технологические усовершенствования постоянно применяются к SBRT, эти усилия приводят к созданию еще более продвинутого и экономичного члена — SBRTF. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт Diodes Inc.

Защита от обратного хода с помощью N-канального полевого МОП-транзистора

Самые последние N-MOSFET ОЧЕНЬ обладают низким сопротивлением, намного меньшим, чем у P-канальных транзисторов, и поэтому идеально подходят для обеспечения защиты от обратного тока с минимальными потерями. Цепь 3 показывает полевой МОП-транзистор нижнего плеча на пути возврата через землю. Диод в корпусе полевого транзистора ориентирован в направлении нормального протекания тока. Когда батарея установлена ​​неправильно, напряжение затвора NMOS FET падает, что не позволяет ему включиться.

Если батарея установлена ​​правильно и на портативное оборудование подается питание, напряжение затвора NMOS FET становится высоким, и его канал закорачивает диод. Падение напряжения RdsOn × ILOAD наблюдается на пути возврата через землю при использовании NMOS FET.Некоторые из последних пороговых напряжений N-FET и RdsOn, которые можно использовать для защиты от обратного тока, перечислены в таблице 1 , а типы с более высоким током в таблице 3 далее на этой странице.

Производитель Тип Пакет РдсОн
ИРФ (ОнСеми) ИЛРМЛ2502 СОТ–23 80 мОм при пороговом напряжении 2,7 В
Вишай Si2312 СОТ–23 51 мОм при 1.Пороговое напряжение 8 В

Таблица 1.
Недостаток:
Установка N-MOSFET в цепь заземления приведет к сдвигу заземления, который может быть неприемлем во всех приложениях. Это может вызвать проблемы для чувствительных приложений (например, автомобильных систем) с одним или несколькими соединениями с возможными датчиками, коммуникационными шинами и приводами, внешними по отношению к цепи.

Чтобы иметь возможность использовать N-MOSFET в качестве защиты от обратного тока в цепи высокого напряжения, требуется, чтобы напряжение затвора было больше, чем напряжение батареи, чтобы включить MOSFET.Для этого требуется схема подкачки заряда, что увеличивает сложность схемы и стоимость компонентов, а также может вызвать проблемы с электромагнитными помехами. P-канальный МОП-транзистор сравнимого размера будет иметь более высокое RdsOn и, следовательно, более высокие потери мощности, но может быть реализован с более простой схемой управления, состоящей из стабилитрона и резистора.

Защита от обратного хода с помощью P-Channel MOS-FET транзистора

Самые современные МОП-транзисторы имеют очень низкое сопротивление и поэтому идеально подходят для обеспечения защиты от обратного тока с минимальными потерями. Цепь 2 показывает полевой МОП-транзистор верхнего плеча в цепи питания. Диод в корпусе полевого транзистора ориентирован в направлении нормального протекания тока. Если батарея установлена ​​неправильно, напряжение затвора полевого транзистора на основе PMOS оказывается высоким, что препятствует его включению.

Стабилитрон защищает от превышения рекомендуемого напряжения затвор-исток и может не потребоваться в зависимости от диапазона входного напряжения и используемого полевого МОП-транзистора. Для защиты от возможных всплесков напряжения и переходных процессов от разрушения MOSFET на входе можно было бы добавить пару транзорбирующих диодов, как показано на рис.3. Конденсатор между затвором и истоком добавлен, чтобы обеспечить правильную работу схемы при быстром изменении полярности входного напряжения.
Если батарея установлена ​​правильно и портативное оборудование включено, напряжение затвора PMOS FET становится низким, и его канал закорачивает диод.
В цепи питания наблюдается падение напряжения RdsOn × ILOAD. В прошлом основным недостатком этих схем была высокая стоимость полевых транзисторов с низким RdsOn и низким пороговым напряжением. Однако достижения в области обработки полупроводников привели к созданию полевых транзисторов с минимальным падением напряжения в небольших корпусах.Некоторые из последних пороговых напряжений P-FET и RdsOn показаны в таблице 2.

Производитель Тип Пакет РдсОн
ИРФ (ОнСеми) ILRML6401 СОТ–23 85 мОм при пороговом напряжении 2,7 В
Вишай Si2323 СОТ–23 68 мОм при пороговом напряжении 1,8 В

Таблица 2.

Защита от обратного тока батареи с помощью интегральной схемы LM74610

LM74610-Q1 — это контроллер, который можно использовать с N-канальным полевым МОП-транзистором в схеме защиты от обратной полярности. Он предназначен для управления внешним полевым МОП-транзистором для имитации идеального диодного выпрямителя при последовательном подключении к источнику питания. Уникальным преимуществом этой схемы является то, что она не привязана к земле и, таким образом, имеет нулевой Iq. Контроллер LM74610-Q1 обеспечивает управление затвором для внешнего N-канального МОП-транзистора и быстродействующий внутренний компаратор для разрядки затвора МОП-транзистора в случае обратной полярности.Эта функция быстрого снижения ограничивает количество и продолжительность обратного тока, если обнаружена противоположная полярность. Конструкция устройства также соответствует спецификациям электромагнитных помех CISPR25 класса 5 и автомобильным требованиям к переходным процессам ISO7637 с подходящим TVS-диодом.

LM74610 представляет собой контроллер с нулевым Iq, который в сочетании с внешним N-канальным МОП-транзистором используется для замены диодного или P-МОП-транзистора с обратной полярностью в энергосистемах. Напряжение на истоке и стоке MOSFET постоянно контролируется выводами ANODE и CATHODE LM74610-Q1.Внутренний насос заряда используется для обеспечения привода GATE для внешнего MOSFET. . Эта накопленная энергия используется для управления затвором MOSFET. Падение напряжения зависит от RDSON конкретного используемого MOSFET, который значительно меньше, чем у PFET. LM74610-Q1 не имеет заземления, что делает его идентичным диоду. TZ1 и TZ2 не требуются для LM74610-Q1. Однако они обычно используются для фиксации положительных и отрицательных скачков напряжения соответственно. Выходной конденсатор Cout рекомендуется для защиты от мгновенного падения выходного напряжения в результате помехи в линии.C1 и C2 подавляют высокочастотный шум, а также выполняют функцию защиты от электростатических разрядов.

Выбор МОП-транзистора:

LM74610-Q1 может обеспечить до 5 В напряжения затвор-исток (VGS). Важными электрическими параметрами полевого МОП-транзистора являются максимальный непрерывный ток стока ID, максимальное напряжение сток-исток VDS(MAX) и сопротивление сток-исток в открытом состоянии RDSON. Максимальный непрерывный ток стока, ID, номинал должен превышать максимальный непрерывный ток нагрузки. Номинальный максимальный ток через внутренний диод, IS, обычно равен или немного превышает ток стока, но ток внутреннего диода протекает только в течение короткого периода времени, когда заряжается конденсатор подкачки заряда.Напряжение на корпусном диоде полевого МОП-транзистора должно быть выше 0,48 В при малом токе. Напряжение внутреннего диода для МОП-транзистора обычно уменьшается с повышением температуры окружающей среды. Это повысит требования к току истока для достижения минимального напряжения сток-исток внутреннего диода для запуска зарядового насоса. Максимальное напряжение сток-исток, VDS(MAX), должно быть достаточно высоким, чтобы выдерживать самые высокие дифференциальные напряжения, наблюдаемые в приложении. Это будет включать любые ожидаемые неисправности.LM74610-Q1 не имеет положительного ограничения напряжения, однако рекомендуется использовать полевые МОП-транзисторы с номинальным напряжением около 45 В для автомобильных приложений.

В таблице 3 приведены примеры рекомендуемых МОП-транзисторов для использования с LM74610:

Деталь № Напряжение
(В)
Ток стока
при 25*C
Rdson мОм
@4,5 В
Порог Vgs
(В)
Напряжение диода
при 2 А при
125*C/175*C
Упаковка,
Основание
Качество
CSD17313Q2 30 5 26 1.8 0,65 SON, 2 x 2 мм Авто
SQJ886EP 40 60 5,5 2,5 0,5 PowerPAK SO-8L, 5 x 6 мм Авто
SQ4184EY 40 29 5,6 2,5 0,5 SO-8, 5 х 6 мм Авто
Si4122DY 40 23,5 6 2.5 0,5 SO-8, 5 х 6 мм Авто
РС1Г120МН 40 12 20,7 2,5 0,6 HSOP8, 5 x 6 мм Авто
РС1Г300ГН 40 30 2,5 2,5 0,5 HSOP8, 5 x 6 мм Авто
КСД18501К5А 40 22 3.3 2,3 0,53 СОН, 5 x 6 мм Промышленный
СКД40Н06-14Л 60 40 17 2,5 0,5 ТО-252, 6 х 10 мм Авто
SQ4850EY 60 12 31 2,5 0,55 SO8, 5 х 6 мм Авто
КСД18532К5Б 60 23 3.3 2,2 0,53 СОН, 5 x 6 мм Промышленный
ИПГ20Н04С4Л-07А 40 20 7,2 2,2 0,48 PG-TDSON-8-10, 5 x 6 мм Авто
ИПБ057Н06Н 60 45 5,7 3,3 0,55 PG-TO263-3, 10 x 15 мм Авто
ИПД50Н04С4Л 40 50 7.3 2,2 0,5 PG-TO252-3-313, 3 x 6 мм Авто
БУК9И3Р5-40Э 40 100 3,8 2.1 0,48 LFPAK56, Power-SO8 5×6 мм Авто
IRF7478PBF-1 60 7 30 3 0,55 SO8, 5 х 6 мм Промышленный
SQJ422EP 40 75 4.3 2,5 0,5 PowerPAK SO-8L, 5 x 6 мм Авто
ИРЛ1004 40 130 6,5 1 0,6 ТО-220АБ Авто
АУИРЛ7736 40 112 2,2 3 0,65 DirectFET, 5 x 6 мм Авто

ТАБЛИЦА 3

Защита от обратного тока батареи с помощью интегральной схемы LTC4359

LTC®4359 — это положительный высоковольтный, идеальный диодный контроллер, который управляет внешним N-канальным МОП-транзистором вместо диода Шоттки.Он контролирует прямое падение напряжения на МОП-транзисторе, чтобы обеспечить плавную подачу тока без колебаний даже при малых нагрузках. В случае отказа или короткого замыкания источника питания быстрое отключение сводит к минимуму переходные процессы обратного тока. Доступен режим отключения для снижения тока покоя до 9 мкА для переключателя нагрузки и до 14 мкА для идеальных диодных применений. При использовании в сильноточных диодных приложениях LTC4359 снижает энергопотребление, тепловыделение, потери напряжения и площадь печатной платы. Благодаря широкому диапазону рабочего напряжения, способности выдерживать обратное входное напряжение и высокой температуре, LTC4359 удовлетворяет жестким требованиям как автомобильных, так и телекоммуникационных приложений.LTC4359 также легко переключает источники питания в системах с резервными источниками питания.
Операция:
LTC4359 управляет внешним N-канальным МОП-транзистором, формирующим идеальный диод. Усилитель GATE (см. блок-схему) воспринимает сигналы IN и OUT и управляет затвором полевого МОП-транзистора, регулируя прямое напряжение до 30 мВ. По мере увеличения тока нагрузки затвор открывается выше, пока не будет достигнута точка, в которой полевой МОП-транзистор полностью открыт. Дальнейшее увеличение тока нагрузки приводит к прямому падению RdsOn x ILOAD.Если ток нагрузки уменьшается, усилитель GATE переводит затвор MOSFET ниже, чтобы поддерживать падение напряжения на уровне 30 мВ. Если входное напряжение снижается до уровня, при котором прямое падение 30 мВ невозможно, усилитель GATE отключает полевой МОП-транзистор.
В случае быстрого падения входного напряжения, такого как короткое замыкание на входе или скачок отрицательного напряжения, через полевой МОП-транзистор временно протекает обратный ток. Этот ток обеспечивается любой емкостью нагрузки и другими источниками питания или батареями, которые питают выход в диодных приложениях ИЛИ.Компаратор FPD COMP (Fast Pull-Down Comparator) быстро реагирует на это состояние, отключая полевой МОП-транзистор за 300 нс, тем самым сводя к минимуму помехи на выходной шине. Выводы IN, SOURCE, GATE и SHDN защищены от обратных входных сигналов до –40 В. Внутренний компаратор обнаруживает отрицательные входные потенциалы на выводе SOURCE и быстро переключает GATE на SOURCE, отключая МОП-транзистор и изолируя нагрузку от отрицательного входа. При низком уровне вывод SHDN отключает большую часть внутренних цепей, уменьшая ток покоя до 9 мкА и удерживая МОП-транзистор в выключенном состоянии.Вывод SHDN может быть либо переведен в высокий уровень, либо оставлен открытым, чтобы включить LTC4359. Если оставить его открытым, внутренний источник тока 2,6 мкА поставит SHDN на высокий уровень.
Информация по применению:
Блокировочные диоды обычно подключаются последовательно с входами питания с целью замыкания на ИЛИ резервных источников питания и защиты от переполюсовки питания. LTC4359 заменяет диоды в этих приложениях MOSFET, чтобы уменьшить как падение напряжения, так и потери мощности, связанные с пассивным решением. Кривая, показанная на странице 1, иллюстрирует резкое снижение потерь мощности, достигнутое в практическом применении.Это обеспечивает значительную экономию площади платы за счет значительного снижения рассеиваемой мощности в проходном устройстве. При низком входном напряжении уменьшение потерь в прямом направлении легко оценить при ограниченном запасе мощности, как показано на рис. 2.
LTC4359 работает от 4 В до 80 В и без повреждений выдерживает абсолютный максимальный диапазон от –40 В до 100 В. В автомобильных приложениях LTC4359 работает в режимах сброса нагрузки, холодного пуска и переключения двух аккумуляторов, а также выдерживает обратное подключение аккумуляторов, а также защищает нагрузку.
Идеальное применение диода 12 В/20 А показано на схеме 5 .

В дополнение к MOSFET Q1 включены несколько внешних компонентов. Идеальные диоды, как и их неидеальные аналоги, демонстрируют поведение, известное как обратное восстановление. В сочетании с паразитными или преднамеренно введенными индуктивностями обратные пики восстановления могут генерироваться идеальным диодом во время коммутации. D1, D2 и R1 защищают от этих всплесков, которые в противном случае могли бы превысить рейтинг выживания LTC4359 от –40 В до 100 В.COUT также играет роль в поглощении энергии обратного восстановления. Всплески и схемы защиты подробно обсуждаются в разделе «Короткое замыкание на входе».
Важно отметить, что вывод SHDN, отключая LTC4359 и снижая его потребление тока до 9 мкА, не отключает нагрузку от входа, так как корпусной диод Q1 постоянно присутствует. Второй МОП-транзистор требуется для приложений переключения нагрузки.

Заключение

Использование запатентованных микросхем, таких как LTC4349 и LM74610, экономит часть проектных работ, поэтому у вас будет работающее решение с меньшими усилиями, но с более высокой стоимостью компонентов по сравнению с дискретным решением.И, если вы разрабатываете для автомобильного приложения, вам необходимо убедиться, что ваш проект соответствует требованиям соответствующих стандартов, таких как ISO7637-2.

Схема защиты батареи от обратного хода (часть 1/9)

21 век принадлежит портативным устройствам, работающим от батарей. От смартфонов и ноутбуков до умных домашних и офисных устройств, новые электронные устройства компактны по размеру, более энергоэффективны, оснащены множеством функций и работают от аккумуляторов.Эти электронные устройства обычно имеют такие компоненты, как диоды, транзисторы, конденсаторы или интегральные схемы, в которые встроены такие компоненты, которые по своей природе поляризованы. Так что схема электроники этих устройств по существу должна обеспечивать питание постоянным током определенной полярности.

Любой аккумулятор имеет два вывода – анод и катод, и ток всегда течет от анода к катоду. На самом деле электроны текут от катода к аноду. Но чтобы сохранить определение тока независимым от носителей заряда, направление обычного тока всегда берется от анода или положительного вывода к катоду или отрицательному выводу.

Многие устройства из-за требования к источнику питания определенной полярности имеют механический узел или конструкцию батареи таким образом, что батарею можно подключать только с определенной полярностью. Но так происходит не со всеми устройствами. Существует множество устройств, которые работают на батареях общего назначения, а на механической сборке электронного устройства есть только индикаторы или инструкции для прикрепления батареи определенным образом. Тем не менее, батарея может быть подключена к схеме любым способом из-за человеческой ошибки.

В случае, если батарея подключена к устройству с обратной полярностью, это может привести к серьезному повреждению батареи, а также самого электронного устройства. Это не редкость. Из-за обратного подключения поляризованные компоненты начинают заедать из-за обратного напряжения на них, и устройство может быть необратимо повреждено. Обратная полярность также может повлиять на батарею, а обратное подключение может привести к взрыву батареи или возможно, что после подключения к цепи с обратной полярностью батарея может больше не удерживать заряд.

Чтобы продлить срок службы батареи и электронных устройств, обычно целесообразно использовать схему защиты обратной батареи после батареи или перед внутренней схемой любого электронного устройства. Схема защиты от обратной батареи также может быть встроена во вход питания схемы устройства. Схема защиты от обратной батареи также защищает схему электроники от любого обратного тока от батареи.

Схема защиты батареи от переполюсовки может быть построена с использованием диода, МОП-транзистора или биполярного транзистора.В этом руководстве будет разработана и протестирована схема защиты батареи от переполюсовки каждого из этих компонентов на энергоэффективность при различных нагрузках. Вместо того, чтобы брать в качестве нагрузки реальные цепи, в эксперименте в качестве нагрузки берутся различные сопротивления. Падение напряжения в цепи защиты и ток, потребляемый нагрузкой, измеряются для проверки энергоэффективности цепей защиты.

Схема защиты также потребляет энергию от батареи, что приводит к нерациональному использованию энергии.Итак, схема защиты должна потреблять наименьшую мощность, чтобы на нагрузку выдавалась максимальная мощность. Мощность, подаваемая на нагрузку, пропорциональна напряжению в цепи нагрузки. Это напряжение, оставшееся после падения напряжения в цепи защиты, поэтому будет измеряться падение напряжения в цепи защиты. Падение напряжения на цепи защиты должно быть минимальным. Во-вторых, будет измерен ток в цепи нагрузки, что покажет фактическую доступную мощность цепи нагрузки.Чем больше ток, потребляемый цепью нагрузки, тем больше потребляемая ею мощность.

Необходимые компоненты

Рис. 1: Список компонентов, необходимых для обратной защиты аккумулятора 

Это следующие методы проектирования схемы защиты аккумулятора —

1. ДИОД –

Самый простой способ разработать схему защиты аккумулятора — использовать диод. Диод проводит ток только в одном направлении и размыкается при обратной полярности.Таким образом, если диод подключен последовательно между батареей и цепью нагрузки, он позволит проводить ток только для одной полярности. Диод сместится в прямом направлении и позволит протекать току в цепи нагрузки только тогда, когда анод батареи будет подключен к аноду диода. Если катод батареи будет подключен к аноду диода, диод получит обратное смещение и остановит проводимость тока в цепи нагрузки. Это позволит сохранить нагрузку или любое устройство, которое подключено к аккумулятору.Таким образом, диод должен быть подключен так, чтобы катод диода был подключен к цепи нагрузки, а разъем батареи был присоединен к аноду диода. Диод 1N4007 можно использовать для защиты от переполюсовки батареи. Диод 1N4007 имеет падение напряжения около 0,7 В и максимальный прямой ток 1 А.

 

Рис. 2: Принципиальная схема защиты батареи от переполюсовки на базе IN4007

Во время эксперимента используется литий-ионный аккумулятор 3,7 В, который может обеспечить 3.Напряжение питания 3 В. Диод 1N4007 подключен последовательно к аккумулятору, так что анод аккумулятора подключен к аноду диода. Различные сопротивления нагрузки подключаются к цепи батареи и диода через переключатели, а соединения цепи завершаются подключением общего заземления к катоду батареи.

Рис. 3: Прототип диодной защиты от обратной полярности

Итак, Входное напряжение, Vin = 3,3 В. При измерении падения напряжения на диоде и тока на сопротивлениях нагрузки по отдельности получены следующие результаты –

Рис.4: Таблица, в которой указано падение напряжения на диоде 1N4007 и ток нагрузки для различных нагрузок

Из приведенных выше результатов можно сделать вывод, что диод выдерживает большее падение напряжения по мере увеличения потребляемого тока на выходной нагрузке. Для уменьшения падения напряжения можно использовать диод Шоттки, который имеет меньшее прямое падение напряжения по сравнению с диодом 1N4007.

Рис. 5: Принципиальная схема защиты обратной батареи на основе 1N5819

При замене в схеме диода 1N4007 на диод Шоттки 1N5819 получаются следующие результаты –

Входное напряжение, Vin = 3.3В

Рис. 6. Таблица, в которой указано падение напряжения на диоде 1N5819 и ток нагрузки для различных нагрузок 

Исходя из приведенного выше результата, можно проанализировать, что диод 1N5819 будет выдерживать большее падение напряжения по мере увеличения потребляемого тока на выходной нагрузке. Но прямое падение напряжения на диоде Шоттки меньше, чем на диоде 1N4007.

Недостатки диодной схемы

• На диоде наблюдается падение напряжения, поэтому общая потребляемая мощность увеличивается.Можно сказать, что часть мощности тратится диодом.

• Использование диода ограничивает максимальный выходной ток, потребляемый нагрузкой. Например, 1N4007 и 1N5819 допускают максимальный прямой ток всего 1 А.

Раствор

• Вместо обычных диодов можно также использовать диоды Шоттки с меньшим прямым падением напряжения. Диод можно выбрать в соответствии с максимальным током, требуемым нагрузкой. Вместо диода можно использовать транзистор, так как транзисторы также можно использовать для переключения приложений, они имеют меньшее падение напряжения и могут выдерживать большие нагрузки.

2. Использование N-канального MOSFET – BS170

Третий способ разработки схемы защиты — использование N-Channel MOSFET. NMOS проводит ток, когда на его клемме Gate есть положительное напряжение. В противном случае NMOS остается в состоянии разомкнутой цепи. В МОП-транзисторах присутствует встроенный в корпус диод, который проводит ток, когда он смещен в прямом направлении. Таким образом, NMOS можно использовать в качестве переключающего транзистора для создания схемы защиты от переполюсовки батареи. NMOS обычно имеют меньшее сопротивление во включенном состоянии (rDS).Благодаря этому он имеет меньшее падение напряжения в полностью проводящем состоянии. N-MOSFET также может выдерживать более высокие нагрузки по сравнению с диодами или биполярными транзисторами.

Примечание : Схемы можно найти на вкладке «Схема цепей».

Таким образом, когда батарея подключена правильно, MOSFET включается. При реверсировании батареи клемма затвора имеет низкий уровень, который отключает полевой МОП-транзистор, и нагрузка отключается от батареи.

Рис. 7. Прототип схемы защиты от обратной полярности с использованием N MOSFET на макетной плате

Во время эксперимента 3.Используется литий-ионный аккумулятор 7 В, который может обеспечить напряжение питания 3,3 В. BS170 NMOS используется для защиты от обратной батареи. Сопротивления нагрузки подключаются через переключатели между клеммой Gate и клеммой Drain NMOS. Батарея подключена к терминалу Gate и терминалу Source NMOS. NMOS работает только тогда, когда анод батареи подключен к базе NMOS. Если катод батареи подключен к базе NMOS, NMOS переходит в выключенное состояние, отключая подачу напряжения на нагрузку.

Итак, Входное напряжение, Vin = 3,3 В, При измерении падения напряжения на транзисторе и тока на сопротивлениях нагрузки по отдельности получены следующие результаты –

Рис. 8: Таблица Vds и тока нагрузки для различных нагрузок

Из приведенных выше результатов можно сделать вывод, что BS170 выдерживает большее падение напряжения по мере увеличения потребляемого тока на выходе. Но падение напряжения на NMOS намного меньше по сравнению с диодом.

Недостаток использования nMOSFET

• Для включения МОП-транзистора требуется напряжение затвора выше порогового уровня. Это означает, что они будут работать только для тех батарей, которые могут обеспечить напряжение выше порогового. Например, для включения BS170 требуется минимум 0,8 В на затворе.

Раствор МОП-транзисторы

с более низким пороговым напряжением затвора можно использовать для аккумуляторов малой емкости.

3. Использование NPN BJT (биполярный переходной транзистор) – BC547

Другой способ разработки схемы защиты от обратной полярности — использование биполярных транзисторов.BJT можно использовать в качестве переключающего транзистора в схеме защиты от переполюсовки батареи. NPN BJT имеет более высокий Beta (коэффициент усиления по току), поэтому они могут работать при низком базовом токе. Это снижает потери мощности. Кроме того, они имеют меньшее падение напряжения.

Примечание : Схемы можно найти на вкладке «Схема цепей 2».

Во время эксперимента BC547 используется для защиты от переполюсовки батареи. Транзистор включен в схему так, что цепь нагрузки подключена между базой и коллектором транзистора, а батарея присоединена к базе и эмиттеру транзистора.В базе транзистора используется подтягивающий резистор, чтобы база могла быть правильно смещена. Когда батарея подключена таким образом, что анод батареи подключен к базе транзистора, прямое напряжение на базе переключает транзистор в состояние ВКЛ, и ток начинает течь от коллектора к эмиттеру.

Это замыкает цепь, и нагрузка получает входное питание. Когда катод батареи подключен к базе транзистора, база транзистора не смещена, и транзистор переключается в состояние ВЫКЛ.Между коллектором и эмиттером транзистора не остается протекания тока, и цепь нагрузки размыкается. Это убережет нагрузку/устройство от обратного тока.

Рис. 9. Прототип схемы защиты от обратной полярности с использованием BJT на макетной плате

Во время эксперимента используется литий-ионный аккумулятор 3,7 В, который может обеспечить напряжение питания 3,3 В. Транзистор BC547 подключен так, что сопротивления нагрузки подключены между базой и коллектором транзистора, а разъемы батареи подключены между базой и эмиттером транзистора.

Итак, Входное напряжение, Vin = 3,3 В, При измерении падения напряжения на транзисторе и тока на сопротивлениях нагрузки по отдельности получены следующие результаты –

Рис. 10. Таблица Vce и ​​тока нагрузки для различных нагрузок

Из приведенных выше результатов можно сделать вывод, что BC547 выдерживает большее падение напряжения по мере увеличения потребляемого тока на выходе. Но падение напряжения на BJT намного меньше по сравнению с диодом и полевым МОП-транзистором.Таким образом, BJT работает лучше, чем MOSFET и диод в качестве схемы защиты от переполюсовки батареи.

Недостатки использования BC547

• Схема должна быть спроектирована так, чтобы поддерживать базовый ток таким образом, чтобы она могла управлять высокой нагрузкой с минимальными потерями мощности. Это связано с тем, что ток коллектора зависит от тока базы.

• BC547 допускает максимальный ток 100 мА через коллектор. Это ограничивает максимальный ток, который может потреблять нагрузка.

Раствор

• В некоторых случаях BJT, например 2N2222A, можно использовать для решения проблемы ограничения тока. 2N2222A допускает максимальный ток 1А.

• MOSFET можно использовать вместо BJT, поскольку MOSFET имеет более низкое сопротивление во включенном состоянии по сравнению с BJT и может работать с высокой нагрузкой. Но при использовании MOSFET приходится идти на компромисс с потерями мощности, поскольку MOSFET имеет более высокие потери мощности, чем BJT.

Заключение –

При сравнении использования диода, биполярного транзистора и полевого МОП-транзистора в качестве схемы защиты батареи от переполюсовки полученные результаты сведены в следующую таблицу –

Рис.11: Таблица, в которой перечислены характеристики обратной защиты батареи с использованием диода, NPN BJT и N-MOSFET

Таким образом, можно сделать вывод, что при использовании диода, NMOS и BJT для защиты от переполюсовки батареи использование BJT является наиболее энергоэффективным, но имеет ограничение по току. В качестве альтернативы можно использовать NMOS, но у него есть проблема с пороговым напряжением. Таким образом, для цепей нагрузки с низким потреблением тока лучше всего использовать BJT. Если цепь нагрузки потребляет большой ток и работает с высокой мощностью, рекомендуется использовать NMOS.Для недорогих цепей, в которых падение напряжения или потребность в токе не являются проблемой, можно использовать диод.

Принципиальные схемы



Рубрики: Electronic Projects

 


Защита от обратной полярности в автомобильном дизайне

Загрузить эту статью в формате .PDF


Когда его увезли, Клайд понял, что отказ от этого защитного полевого транзистора ради экономии 0,35 доллара был плохим конструктивным решением. (Любезно предоставлено Autoevolution)

 

Электроника и автомобили имеют долгую совместную историю: автомобильные радиоприемники начали появляться в 1930-х годах, а первое электронное зажигание было испытано Delco Remy в 1948 году.Темпы ускорились в середине 1980-х годов с появлением первых электронных блоков управления двигателем, и теперь электронные компоненты составляют около 35% от общей стоимости автомобиля.

Практически вся электроника в автомобиле использует аккумулятор как основной источник питания и поэтому должна быть защищена от целого ряда неполадок, связанных с аккумулятором. Подключение с обратной полярностью — одно из таких событий, которое может произойти при установке новой батареи, повторном подключении оригинальной батареи после ремонта или во время запуска от внешнего источника.

Для защиты от возможных аварий все автомобильные электронные модули включают в себя схемы для защиты от подключения с обратной полярностью. В этой статье мы рассмотрим наиболее распространенные схемы и их рабочие характеристики.

Стандартные тесты обратной полярности

Электронные модули должны пройти серию строгих квалификационных испытаний, чтобы получить разрешение на использование в автомобилях. Наиболее распространенный тест обратной полярности указан в стандарте ISO 16750-2.Для 12-вольтовых систем модуль должен выдерживать -14 В на входе V BAT в течение 60 секунд без повреждений. Для систем на 24 В тест требует –28 В в течение 60 секунд.

Но это только часть истории. Несмотря на то, что схема обратной полярности не предназначена для защиты от других типов перегрузок, она также должна выдерживать отрицательные электрические импульсы, требуемые другими стандартными тестами, такими как ISO 7637-2, который регулирует кондуктивные электрические переходные процессы. Тестовый импульс 1 стандарта ISO 7637-2 имитирует переходные процессы, вызванные отключением батареи от индуктивной нагрузки, и достигает –100 В.Тестовый импульс 3a имитирует переходные процессы переключения и простирается до –150 В. 

Существуют различные варианты защиты нижестоящих цепей от обратной полярности. Конечно, ISO — не единственная организация по стандартизации. В Японии есть свои стандарты JASO, а у крупных производителей автомобилей есть свои квалификационные тесты, но в большинстве случаев они аналогичны стандартам ISO.

Диодная защита

Простейшая схема защиты — диод последовательно с аккумулятором (рис.1) . Как обсуждалось ранее, обратное напряжение пробоя последовательного защитного диода должно быть не менее 150 В, чтобы соответствовать требованиям ISO7637-2.


1. Стандартный диод, включенный последовательно с линией батареи, является простейшей схемой; диод Шоттки с более низким прямым напряжением является предпочтительным решением (любезно предоставлено TI)

 

В нормальных условиях диод смещен в прямом направлении. В условиях обратной батареи диод смещается в обратном направлении, и ток не течет.

Этот подход чрезвычайно прост, но имеет два основных недостатка. Обычный диод имеет прямое падение напряжения 0,7 В, что снижает напряжение на нагрузке. Это может быть проблемой при определенных условиях, например, при холодном пуске со слабой батареей. Кроме того, из-за этого падения снижается эффективность любой схемы питания после диода (например, повышающего преобразователя).

Чтобы свести к минимуму эти недостатки, во многих конструкциях используется диод Шоттки, который имеет меньшее падение напряжения в прямом направлении, чем стандартный диод, но является более дорогим.Прямое падение напряжения Шоттки немного увеличивается с увеличением тока; типичное автомобильное устройство может давать потери мощности от 2% до 3%. Если рассеиваемая мощность через один диод слишком велика, несколько диодов могут быть подключены параллельно.

Защита МОП-транзистора

МОП-транзистор — лучшая альтернатива диоду. Прямое напряжение МОП-транзистора в открытом состоянии зависит от его r DS(ON) , что дает падение напряжения r DS(ON) × I LOAD , что намного меньше, чем у диода Шоттки.

Недостатком является то, что MOSFET является 3-контактным устройством и дороже, чем диод. Кроме того, для включения полевого транзистора на затвор необходимо подать соответствующее напряжение, что может быть проблемой в зависимости от полевого транзистора и схемы.

P-канальный МОП-транзистор


2. МОП-транзистор с каналом p-типа представляет собой простую альтернативу диоду. Напряжение затвора подключается к отрицательной клемме аккумулятора, чтобы получить отрицательный VGS и включить устройство при подаче питания от аккумулятора.(любезно предоставлено TI)

 

Самый простой вариант МОП-транзистора — использовать p-канальное устройство в линии батареи (рис. 2) . Преимущество использования p-канального МОП-транзистора заключается в том, что ему не нужна схема драйвера. PFET включается подачей отрицательного напряжения затвор-исток (V GS ). Подключив контакт затвора к земле, устройство полностью включается при нормальном подключении батареи.

Как и все полевые МОП-транзисторы, полевой транзистор содержит встроенный в корпус диод, смещенный в прямом направлении в этой конфигурации.При первом включении питания встроенный в корпус диод будет работать до тех пор, пока канал не включится и не закоротит диод. В условиях обратной полярности внутренний диод смещен в обратном направлении, и V GS будет положительным, отключая устройство.

P-канальные устройства более эффективны, чем n-канальные, особенно в условиях высокого тока нагрузки и низкого напряжения, которые часто возникают во время пуска-остановки или запуска холодного двигателя.

Решение N-Channel MOSFET

В PFET ток течет через дырки, а не через электроны.Подвижность дырки примерно вдвое меньше, чем у электрона; следовательно, n-канальное устройство будет иметь половину r DS(ON) эквивалентного p-канала.

Другими словами, PFET примерно в два раза больше, чем NFET, чтобы обеспечить тот же импеданс. Поскольку стоимость зависит от размера кристалла, PFET также дороже для аналогичной емкости. Современный NFET может обеспечить r DS(ON) около 3 мОм, что приводит к потерям мощности 0,5% или меньше. Кроме того, доступно большое разнообразие устройств.


3. N-канальный полевой транзистор на обратном пути также является простым решением, но может привести к сбоям в работе чувствительных датчиков (любезно предоставлено TI)

 

Существует два способа использования NFET в схеме защиты от обратной полярности. Проще всего его можно подключить в цепь возврата земли (рис. 3) . Работа аналогична работе PFET; поскольку ворота подключены к линии батареи, нет необходимости в схеме драйвера.

Как и прежде, на полевом транзисторе наблюдается напряжение r DS(ON) × I LOAD , повышающее опорную точку заземления для всех внутренних цепей.Это может быть проблемой, поскольку многие автомобильные датчики и переключатели используют в качестве эталона местную землю, что может привести к ошибке измерения или неисправности.

Чтобы избежать этой возможности и использовать NFET в линии батареи, необходимо добавить схему управления, чтобы поднять напряжение затвора выше напряжения батареи и включить устройство.

Можно использовать дискретное решение, но зачастую проще совместить дискретный NFET со специализированной микросхемой контроллера (рис. 4) . Эта комбинация имитирует идеальный диодный выпрямитель при последовательном подключении к источнику питания.LM74610-Q1 от TI — одно из таких устройств.


4. Контроллер плюс n-канальный МОП-транзистор в линии батареи имитируют «идеальный» выпрямитель. (любезно предоставлено TI)

 

Добавление дискретного или интегрированного управления затвором немного увеличивает сложность, но обеспечивает более высокую производительность по сравнению с PFET или диодом Шоттки. В приложениях с высокой мощностью это также устраняет необходимость в диодных радиаторах или больших тепловых медных участках на печатной плате.

Во время работы напряжение на истоке и стоке MOSFET постоянно контролируется выводами анода и катода контроллера.Внутренний нагнетатель заряда обеспечивает управление затвором для внешнего MOSFET, но включается только тогда, когда он накапливает энергию во внешнем конденсаторе накачки заряда V CAP . Эта накопленная энергия используется для управления затвором MOSFET.

Прямая проводимость в основном осуществляется через полевой МОП-транзистор. Диод в корпусе проводит ток только во время работы подкачки заряда, примерно в 2% случаев.

В любой цепи, где используется коммутация, потенциально опасны электромагнитные помехи. Однако в этом приложении потребляемая мощность очень мала, а насос заряда работает нечасто, что сводит к минимуму генерацию шума.

Заключение

Все электронные модули, предназначенные для использования в автомобилях, должны быть оснащены цепями, защищающими от стандартных форм электрических перенапряжений. Защита от обратной полярности может быть реализована с помощью ряда простых схем и должна быть обычной частью любой конструкции.

Что происходит с аккумулятором при подключении с обратной полярностью?

Зарядка и разрядка аккумулятора при неправильном или неправильном подключении

Мы знаем, что вторичная батарея (также известная как аккумулятор) — это устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую и хранит ее для дальнейшего использования.Химические реакции во вторичных элементах обратимы при правильном подключении полярности батареи вместо обратной полярности.

Другими словами, химические компоненты в батарее можно обратить (в первоначальную и предыдущую форму) путем изменения направления тока в батарее. Течение тока в режиме разрядки (аккумулятор питает подключенные устройства) противоположно заряду (внешний источник обеспечивает питанием) аккумуляторной батареи.

В батареях (свинцово-кислотных, щелочных и т. д.) есть внутренние пластины, известные как катод (положительный «+») и анод (отрицательный «-»).Например, положительная пластина представляет собой пероксид свинца (PbO 2 ), а отрицательная пластина — губчатый свинец (Pb). Легкая серная кислота (H 2 SO 4 ) используется в качестве электролитического раствора в аккумуляторе для правильной химической реакции.

Комбинированная химическая реакция в аккумуляторе при зарядке и разрядке (или разрядке и зарядке элемента) свинцово-кислотного аккумулятора может быть записана следующим образом:

                                                                                                                                               

PBO 2 + PB + 2H + PB + 2H 2 SO 4 ⇋ PBSO 4 + PBSO 4 + 2H 2 O

Примечание:

  • PbO 2   +  Pb  +  2H 2 SO 4 = Элемент заряжен
  • PbSO 4 + PbSO 4 + 2H 2 O = ячейка разряжена
  • Полное уравнение (слева направо) = разряд i.е. разгрузочное действие
  • Полное уравнение (справа налево) = зарядка, т.е. действие зарядки

При использовании аккумулятора как для зарядки, так и для разрядки необходимо подключить положительный вывод источника к положительному выводу аккумулятора, а отрицательный вывод — к отрицательному выводу аккумулятора. Хорошо понял, но что произойдет, если вы неправильно вставите батарейки? Хорошо, давайте узнаем о полярности и переполюсовке в батареях.

Что такое полярность и обратная полярность в батарее?
Полярность батареи

Полярность означает наличие противоположных физических свойств в разных точках.В случае батареи один полюс или пластина с большим количеством электронов называется анодом или отрицательной (-) клеммой. Другой, имеющий меньшее количество электронов, известен как катод или положительный (+) вывод.

Если мы соединим эти обе клеммы через проводник, имеющий сопротивление, ток начнет течь из-за разности потенциалов на обеих точках. Другими словами, электроны (электронный ток) начнут течь от клеммы -Ve к клемме +Ve. Электрический (обычный) ток течет в противоположном направлении, т.е.е. от положительного электрода к отрицательному электроду.

Обратная полярность батареи

Обратная полярность батареи возникает в том случае, когда источник (для зарядки) или кабели нагрузки подключены неправильно, т. е. отрицательный источник или нагрузка к положительному выводу батареи, а положительный источник или нагрузка к отрицательному выводу батареи. Из-за неправильного подключения в цепи может начать протекать ток, что может привести к серьезным травмам и повреждению оборудования.

Достаточно основного, теперь перейдем к главному.е. что произойдет с аккумулятором, если его зарядить неправильно? или что происходит при зарядке аккумулятора с использованием обратной полярности с помощью зарядного устройства?

Существует три следующих сценария

  • Подключение аккумулятора к зарядному устройству с обратной полярностью
  • Подключение аккумулятора к нагрузке с обратной полярностью
  • Подключение аккумулятора к другому аккумулятору с обратной полярностью

Давайте подробно обсудим по порядку.

Подключение аккумулятора к зарядному устройству с обратной полярностью

Если случайно, случайно или намеренно зарядное устройство (или солнечная панель, инвертор и т. д.) неправильно подключено i.е. отрицательный и положительный заряд зарядного устройства подключены к положительной и отрицательной клеммам аккумулятора соответственно, может произойти следующее:

  • Ток, поступающий на аккумулятор через зарядное устройство, может привести к выгоранию электронных компонентов внутри зарядного устройства (если производителем не предусмотрена защита от обратного хода). Короче говоря, это может частично или полностью повредить цепь зарядного устройства. Если номинал зарядного устройства меньше емкости аккумулятора, это приведет к перегрузке цепи и может привести к отключению автоматического выключателя для прекращения работы цепи.Если номинал зарядного устройства больше емкости аккумулятора, он может перегреть аккумулятор и сжечь его с выбросом.
  • Аккумулятор может разрядиться из-за искры или необратимо повредить аккумулятор. Другими словами, при подключении батареи с обратной полярностью источник постоянного тока будет тянуть электроны с отрицательной клеммы батареи и выталкивать их на положительную клемму. Это будет постепенно разряжать аккумулятор так же, как в случае с конденсатором.
  • Тепло, выделяемое батареей с обратной полярностью, может привести к образованию газообразного водорода (воспламеняющегося), который может взорвать корпус батареи.Через треснувший корпус аккумулятора может попасть кислота, которая может расплавить чувствительные устройства и нанести серьезные травмы.

По этим причинам надевайте резиновые перчатки и очки для надлежащей защиты при работе с батареями.

Кроме того, существует исключительный случай, когда батарея может быть подключена неправильным образом.

Батарея может быть подключена к неправильным клеммам, когда она полностью разряжена. Поскольку полностью разряженная батарея, имеющая разность потенциалов 0 вольт, ведет себя как пустой сосуд (разряженная батарея).В этом случае положительную клемму аккумулятора можно соединить с отрицательной клеммой истока, а отрицательную клемму батареи можно соединить с положительной клеммой истока.

Это не всегда так и не будет работать для всех батарей из-за различных паст/материалов и технологий, используемых в батареях. В то время как в старых батареях он может работать годами, но в некоторых протестированных экспериментах сообщалось о меньшей эффективности и емкости, быстром разряде и коротком сроке службы батареи. Батарея, заряженная с обратной полярностью, должна иметь взаимозаменяемую маркировку, т.е.е. батарея (+) должна быть помечена как (-) и наоборот. Чтобы изменить действие, как описано выше, полностью разрядите (обратно заряженную) батарею и подключите ее к правильным клеммам (т. е. отрицательную к отрицательной и положительную к положительной клеммам зарядного устройства и аккумулятора соответственно).

Опять же, наденьте резиновые перчатки и очки и примите другие меры безопасности для надлежащей защиты во время игры с батарейками.

Подключение батареи к нагрузке с обратной полярностью

Тот же случай i.е. аккумулятор подключен неправильно, но вместо зарядного устройства заряжайте электроприборы. Это может привести к следующим явлениям:

  • Некоторые нагрузки могут работать неправильно (например, светодиоды или диоды), которые работают только в одном направлении, или им требуется правильное подключение источника постоянного тока, чтобы полностью функционировать как анод (-) к аноду (-) и катод (+) к катодные (+) клеммы).
  • В случае транспортных средств и автомобилей автомобильный аккумулятор с обратной полярностью может повредить ECU (блок управления двигателем (электронная плата управления), в автомобилях с автоматической коробкой передач), электронные датчики и генератор, замена которых на новые стоит немного дороже.
  • Это также может привести к повреждению других компонентов и систем электропроводки автомобиля. Если повезет, то хотя бы предохранители и реле вообще могут перегореть из-за образования обратного тока.
  • Часы постоянного тока и аналоговые двигатели в качестве нагрузки, подключенной к батарее, могут начать вращаться в обратном направлении.

В настоящее время современные производители автомобилей встраивают в систему защиту от обратной полярности, так как ею легко управлять вместо бесполезных звонков в службу поддержки и технического обслуживания.Но можно ли попробовать? Нисколько.

Кроме того, на положительный провод для однонаправленного питания можно установить предохранитель или обычный диод (падение напряжения на диоде может достигать 0,7 В), который обеспечивает защиту от обратного тока.

Подключение батареи к другой батарее с обратной полярностью

Если аккумулятор в первом автомобиле неправильно подключен к аккумулятору, установленному в другом автомобиле, для зарядки второго аккумулятора через первый, он может взорваться и сгореть или необратимо повредить аккумулятор(ы).Обычные батареи, такие как свинцово-кислотные, могут нагреваться и расплавлять внутренние и внешние части батареи. Воспламенительный газ в виде водорода может расколоть корпус батареи при разведке.

В случае неправильного соединения батарей вместо правильного последовательного соединения, обе батареи будут противопоставлены друг другу, поэтому результат будет уравновешен на обоих, т.е. они быстро сплющят друг друга.

Он также может расплавить кабель-перемычку и изоляцию между двумя батареями, так как он не рассчитан или не рассчитан на большой ток из-за неправильного подключения.

Меры предосторожности:

  • Пожалуйста, надевайте защитное стекло и резиновые перчатки и другие меры безопасности при работе с батареями и связанным с ними опасным оборудованием.
  • Используйте правильные цветовые коды проводки в соответствии с вашими региональными кодами для подключения аккумуляторов.
  • Автор не несет ответственности за какие-либо убытки, травмы или ущерб в результате отображения или использования этой информации или если вы попробуете какую-либо схему в неправильном формате. Так пожалуйста! Будьте осторожны, потому что все дело в электричестве, а электричество слишком опасно.

Теперь ваша очередь, пожалуйста, выскажите свои чувства и опыт в реальном времени с подключением батарей обратной полярностью в любом аспекте. Мы действительно хотим знать, что вы учили по этой теме.

Похожие сообщения:

Защита от обратной полярности: как защитить свои цепи, используя только диод

Легко ошибиться при подключении питания с неправильной полярностью. К счастью, защитить свое устройство от обратной полярности также довольно просто.

Плохие вещи могут случиться, если вы перепутаете полярность источника питания вашего устройства.Замена положительного и отрицательного проводов питания, вероятно, является основным методом «выпустить дым» из новой блестящей печатной платы, и на самом деле это лучший сценарий, чем причинение какого-либо незаметного повреждения, которое приводит к недоумению или периодическим неисправностям. Обратная полярность также может возникнуть после фазы тестирования и разработки. Устройство, как правило, спроектировано таким образом, чтобы конечный пользователь не мог неправильно подключить кабель питания, но даже лучшие из нас могут иногда вставлять батарею, не глядя на схему полярности….

Я предпочитаю использовать любые доступные средства, чтобы сделать обратную полярность физически невозможной, но суть в том, что устройство никогда не будет по-настоящему безопасным, если только сама схема не сможет выдержать обратное напряжение питания. В этой статье мы рассмотрим два простых, но очень эффективных способа сделать вашу схему устойчивой к сбоям полярности источника питания.

Что такое диод защиты от обратной полярности?

Вы действительно можете получить защиту от обратной полярности с помощью диода.Да, все, что вам нужно, это один диод. Это действительно работает, но, конечно, более сложное решение могло бы обеспечить более высокую производительность.

Идея состоит в том, чтобы включить диод последовательно с линией питания.

 

 

Если вы не знакомы с этой методикой, поначалу она может показаться немного странной: может ли диод изменить полярность приложенного напряжения? Может ли он действительно «изолировать» нижестоящие цепи от приложенного напряжения?

Он, конечно, не может «отменить» обратную полярность, но он может изолировать остальную часть схемы от этого состояния просто потому, что он не будет проводить ток, когда напряжение на катоде выше, чем напряжение на аноде.Таким образом, в ситуации с обратной полярностью не могут протекать повреждающие обратные токи, а напряжение на нагрузке не совпадает с обратным напряжением источника питания, поскольку диод работает как разомкнутая цепь.

Схема LTspice, показанная выше, позволяет нам исследовать переходное и установившееся поведение схемы защиты на основе диодов. Напряжение питания изначально равно 0 В, затем оно резко изменяется до -3 В. Моя идея здесь состоит в том, чтобы смоделировать эффект неправильной вставки двух единиц.Батареи 5 В (или одна батарея 3 В). Моделирование включает сопротивление нагрузки (соответствует цепи, потребляющей около 3 мА) и емкость нагрузки (соответствует развязывающим колпачкам для нескольких ИС).

 

 

Вы можете видеть, что через диод протекает некоторый обратный (т. е. катод-анодный) ток. Переходный ток очень мал, а долговременный ток ничтожен. Однако ток течет, и, следовательно, катодная сторона не полностью плавает; вместо этого на схеме нагрузки имеется очень небольшое обратное напряжение.Однако это не стационарное состояние. Если мы расширим симуляцию до 300 мс, мы увидим следующее:

 

 

Таким образом, когда емкость нагрузки заряжается и становится разомкнутой цепью, ток падает до нуля (точнее, до 0,001 фемтоампер, согласно LTspice), и, следовательно, обратное напряжение на нагрузке отсутствует. Вывод здесь состоит в том, что диод не идеален, но, насколько я понимаю, он достаточно близок, потому что я не могу себе представить, чтобы на любую реалистичную схему негативно повлияло ~ 100 мс нескольких микровольт обратной полярности.

Плюсы и минусы

К настоящему времени преимущества этой схемы должны быть очевидны: она дешева, чрезвычайно проста и очень эффективна. Однако есть определенные недостатки, которые необходимо учитывать:

  • Во время нормальной работы на диоде падает типичное значение ~0,6 В. Это может составлять значительную часть напряжения питания, и при снижении напряжения батареи устройство может преждевременно прекратить работу.
  • Любой компонент, имеющий падение напряжения и протекающий через него ток, потребляет энергию.Если эта рассеиваемая энергия исходит от батареи, диод сокращает срок службы батареи. Это может быть неприемлемым компромиссом для устройств с очень низким риском обратной полярности.

 

Защита от обратной полярности с помощью диода Шоттки

Простой способ смягчить оба вышеуказанных недостатка — использовать диод Шоттки вместо обычного диода. Такой подход снижает потери напряжения и рассеиваемую мощность. Я не уверен, насколько низкими могут быть диоды Шоттки, но в некоторых случаях прямое напряжение может быть ниже 300 мВ.

Вот новая схема моделирования:

 

 

Следующие характеристики дают вам пример характеристик прямого напряжения диода BAT54:

 

Таблица взята из этого описания Vishay.

 

Вот график переходного и установившегося режима работы схемы защиты от обратной полярности на основе Шоттки.

 

 

Вы можете видеть, что обратный ток и обратное напряжение на нагрузке намного больше, чем мы наблюдали с диодом без Шоттки.Этот более высокий обратный ток утечки является известным недостатком диодов Шоттки, хотя в этом конкретном приложении обратный ток все еще намного ниже, чем что-либо, что могло бы вызвать серьезную озабоченность. Поэтому, когда дело доходит до защиты от обратной полярности, диоды Шоттки определенно предпочтительнее.

Заключение

Мы видели, что один диод — это удивительно эффективный способ включения защиты от обратной полярности в схему питания устройства. Диоды Шоттки имеют более низкое прямое напряжение и, следовательно, обычно являются лучшим выбором, чем обычные диоды.Участник AAC, имеющий опыт работы с этими схемами, рекомендует номер детали 1N4001 (если по какой-то причине вы хотите использовать обычный диод) или номер детали MBRA130 (это диод Шоттки).

Защита электроники автомобиля от обратного подключения аккумулятора

Автор: Сива Уппулури, инженер по применению

В течение срока службы автомобиля может потребоваться отсоединение аккумулятора для проведения работ по техническому обслуживанию или его замена в случае возникновения неисправности. Во время повторного подключения можно изменить полярность подключения батареи, что может привести к потенциальным коротким замыканиям и другим проблемам с нагрузками, подключенными к батарее.К сожалению, эта проблема не полностью устранена механической конструкцией аккумуляторных клемм разного размера или использованием заметной цветовой маркировки кабелей, разъемов и клемм. Следовательно, необходима некоторая форма электронной блокировки или защиты от обратной полярности напряжения не только для защиты самой батареи, но и для защиты постоянно растущего числа электронных блоков управления (ЭБУ), на которые полагаются современные автомобили.

В этой статье рассматриваются различные подходы, которые можно использовать для защиты от переполюсовки батареи, а также преимущества и недостатки каждого из них.В частности, это супербарьерный выпрямитель (SBR ® ), который устраняет недостатки различных решений на основе полевых МОП-транзисторов и даже превосходит простой диод Шоттки с точки зрения эффективности и надежности.

Цепи потенциальной защиты:

Популярные методы защиты ЭБУ включают использование блокирующего диода или, чтобы избежать неэффективности обычного выпрямительного диода, использование полевого МОП-транзистора в качестве идеального диода. В других решениях может использоваться специально разработанная ИС. В конечном итоге выбранное решение должно соответствовать производительности, необходимой в конкретном контексте конечного приложения, с учетом таких факторов, как количество/сложность компонентов, стоимость, энергоэффективность и, что, вероятно, наиболее важно, адекватно ли оно выдерживает условия отказа и любые связанные с ними переходные процессы. .Последнее обычно оценивается с использованием импульсов, определенных в соответствии со стандартом ISO7637-2, которые проверяют совместимость оборудования, установленного в транспортных средствах, с кондуктивными электрическими переходными процессами, как описано ниже.

Блокировочный диод является простейшим средством защиты от обратного подключения батареи. Включение выпрямительного диода последовательно с нагрузкой ECU гарантирует, что ток может течь только при правильном подключении аккумулятора. Поскольку управляющий сигнал не требуется, сложность схемы и количество компонентов невелики. С другой стороны, диод рассеивает энергию все время, пока на ЭБУ подается питание из-за его прямого напряжения VF, которое может вызвать значительные потери в приложениях с большой мощностью.

Использование устройства с низким значением напряжения, такого как диод Шоттки, вместо стандартного выпрямителя может уменьшить потери, связанные со стандартным выпрямителем. Однако характеристика обратной утечки диода Шоттки особенно зависит от температуры, что приводит к повышенным потерям энергии и делает устройство уязвимым к тепловому разгону, если в условиях высокой температуры подается большая обратная мощность.

Альтернативным решением является вставка полевого МОП-транзистора в цепь высокого напряжения питания ЭБУ и подключение затвора таким образом, чтобы устройство включалось только при правильной полярности батареи.Поскольку сопротивление полевого МОП-транзистора (RDS(ON)) обычно составляет всего несколько мОм, потери мощности I2R малы по сравнению с потерями, вызванными диодом VF. Кроме того, эффективность обратной блокировки выше, чем у диода Шоттки. Можно использовать N-канальный или P-канальный полевой МОП-транзистор, при условии, что диод в корпусе сток-исток ориентирован для проведения тока, протекающего в правильном направлении в ЭБУ.

N-канальный или P-канальный полевой МОП-транзистор можно использовать для защиты от переполюсовки на стороне высокого напряжения.N-канальное устройство обеспечивает топологию с наименьшими потерями мощности благодаря низкому значению RDS(ON). Однако для включения МОП-транзистора требуется напряжение затвора, превышающее напряжение батареи. Для этого требуется подкачивающий насос, как показано на рис. 1, что увеличивает сложность схемы и стоимость компонентов, а также может вызвать проблемы с электромагнитными помехами. P-канальный МОП-транзистор сравнимого размера будет иметь более высокое значение RDS(ON) и, следовательно, более высокие потери мощности, но может быть реализован с более простой схемой возбуждения, состоящей из стабилитрона и резистора.

Хотя установка N-канального МОП-транзистора в цепь нижнего плеча устранит необходимость в зарядовом насосе, это также приведет к сдвигу заземления, что неприемлемо для чувствительных автомобильных систем.

Рисунок 1а. Накачка заряда, необходимая для подачи напряжения на затвор полевого МОП-транзистора, увеличивает сложность и может вызвать проблемы с электромагнитными помехами.

Рис. 1b: P-канальный полевой МОП-транзистор, используемый для защиты от переполюсовки батареи, требует меньше компонентов, но имеет более высокие потери мощности и надежность обычного диода с низким прямым напряжением диода Шоттки, чтобы обеспечить превосходное решение проблемы защиты от переполюсовки батареи.На рис. 2 показано, как SBR вставляется в цепь высокого напряжения питания ECU почти так же, как и обычный диод.

Рис. 2. SBR подключается так же, как диод или полевой МОП-транзистор, без схемы подкачки заряда.

Супербарьерный выпрямитель использует канал МОП для создания низкопотенциального барьера для большинства несущих. Это приводит к сочетанию низкого VF с высокой надежностью, в отличие от типичного устройства Шоттки. В то же время SBR имеет меньшую обратную утечку, которая остается стабильной даже при высоких температурах, тем самым сводя к минимуму потери энергии и избегая риска теплового разгона, связанного с диодами Шоттки.Кроме того, отсутствие переходов Шоттки также обеспечивает более высокую устойчивость к перенапряжениям. Кроме того, SBR позволяет избежать подкачки заряда, необходимой для N-канального полевого МОП-транзистора, что означает отсутствие проблем с электромагнитными помехами.

Несмотря на то, что устройство защиты предназначено для предотвращения протекания тока из-за обратного подключения батареи, само защитное устройство может быть подвержено потенциально опасным переходным процессам. В то время как многочисленные типы переходных процессов переключения могут вызывать короткие импульсы, наиболее опасными являются высокоэнергетические импульсы.

Импульсное тестирование ISO:

Любое решение, предназначенное для защиты аккумулятора транспортного средства от обратного подключения, также должно быть достаточно надежным, чтобы выдерживать переходные процессы переключения, такие как импульсы высокой энергии, вызванные такими событиями, как внезапное отключение питания при включении питания. индуктивной нагрузкой или сбросом нагрузки, т.е.е. при отключении аккумулятора во время зарядки от генератора.

Испытания на соответствие самым суровым из этих условий применительно к цепям, обеспечивающим защиту от переполюсовки батареи, проводятся с использованием импульсов, определенных в ISO7637-2:

Импульс 1 представляет собой случай отключения питания при питании индуктивной нагрузки, когда подвергается воздействию импульса высокого отрицательного напряжения. Условия импульса, определенные ISO, показаны на рис. 3.

рис. 3.Тестовый импульс ISO 1 имитирует сильный отрицательный импульс, вызванный отключением питания.

Помимо этого импульса, импульс 3а также подвергает устройство воздействию высокого отрицательного напряжения, но длительность этого импульса очень мала (0,1 мкс), и этот импульс представляет собой переходные процессы переключения.

Эти отрицательные переходные напряжения временно подвергают защитные устройства лавинному режиму. Подробное описание лавинного состояния и его влияния на полупроводниковые переходы выходит за рамки данной статьи.Однако, говоря простым языком, когда PN-переход подвергается лавинному движению, переход разрушается и позволяет протекать через него большому количеству обратного тока. Лавина может нанести необратимый ущерб, если устройство не рассчитано на токи и энергию. В приложении для защиты автомобильной аккумуляторной батареи от обратного срабатывания эти лавинные условия возникают из-за магнитной энергии, хранящейся в индуктивных нагрузках, таких как реле, и любых паразитных индуктивностях, что делает его событием с ограниченной энергией.Следовательно, если устройство имеет адекватный лавинный рейтинг, оно может выжить в этих ситуациях.

Важно выбрать защитное устройство с точно определенными и гарантированными лавинными характеристиками, например, устройство обратной защиты SBR, характеристика которого показана на рис. 4. На основе формы импульса и условий, приведенных на рис. Тест импульса 1 можно рассчитать как:

pavalanche_peak = vavalanche * iavalanche_peak

где:

Vavalanche = US = 100V

и:

IAVALANCHE_PEAL = VAVALANCHE / RI = 100V / 10Ω = 10A

, следовательно,

Pavalanche_peak = 100V * 10A = 1000W

Однако число, имеющее значение для выдерживания энергии, генерируемой Импульсом 1, представляет собой среднюю мощность за длительность импульса, определяемую как:

Pavalanche_average = 0.5 * Vavalanche * Iavalanche_peak = 0,5 * 100 В * 10 A = 500 Вт

Итак, поскольку заявленная ширина импульса 1 в ISO7637-2 составляет 2 мс, из рисунка 4 видно, что лавинные характеристики этого устройства SBR превосходят этот ISO7637- 2 требование. Поскольку другой отрицательный импульс, импульс 3А, представляет собой переходный процесс длительностью всего 100 нс, устройство, соответствующее импульсу 1, также пройдет проверку импульсом 3А.

Рис. 4. Длительность импульса в зависимости от максимальной лавинной мощности (для устройства Diodes SBR30A60CTBQ )

На Рис. 5 сравнивается лавинная способность SBR 10 А 45 В с двумя конкурирующими диодами Шоттки.Как видно, SBR имеет лавинную способность, которая в 3-10 раз лучше, чем у технологии Шоттки. Таким образом, SBR лучше подходит для приложений с обратным аккумулятором, где возникают обратные лавинные условия. При тщательном проектировании лавинная устойчивость, подобная SBR, может быть достигнута и с решениями MOSFET.

Рис. 5. Превосходная лавинная устойчивость SBR по сравнению с диодами Шоттки позволяет использовать устройства с более низкими характеристиками для большей эффективности.

Импульс 5a представляет собой состояние сброса нагрузки, которое происходит, когда разряженная батарея отключается, когда генератор заряжает ее.Это самый сильный положительный импульс, который может увидеть устройство. Определение ISO7637 Pulse 5a показано на Рисунке 6.

Рис. 6. Знание способности устройства к ударному току помогает определить живучесть ISO 7637 Pulse 5a.

Рассмотрение импульса 5a приводит к выводу, что информация о способности устройства выдерживать импульсный ток в прямом направлении имеет важное значение при выборе устройства блокировки обратной батареи. Эта информация содержится в спецификациях SBR, отвечающих требованиям ACQ101, от Diodes Incorporated.

Наконец, тепловая способность устройства напрямую влияет на устойчивость устройства к импульсам ISO. Компания Diodes Inc. предлагает решения SBR в различных корпусах, соответствующих требованиям по тепловым характеристикам и размеру печатной платы. Пожалуйста, посетите веб-сайт Diodes, www.diodes.com, для получения более подробной информации об этих пакетах.

Вывод:

Ряд подходов является жизнеспособным при реализации необходимой защиты от обратной полярности аккумуляторной батареи для автомобильных ЭБУ. Разработчикам необходимо учитывать такие факторы, как энергопотребление и стоимость ЭБУ, чтобы добиться оптимального сочетания эффективности, сложности схемы, электромагнитной совместимости и надежности.Супербарьерный выпрямитель, разработанный для мощных и высокотемпературных приложений, таких как автомобильная промышленность, представляет собой конкурентоспособную по цене альтернативу диоду Шоттки и может обеспечить большую эффективность и надежность в ситуациях, когда низкая стоимость, низкая сложность и отсутствие электромагнитных помех проблемы, являются приоритетными.

SBR является зарегистрированным товарным знаком Diodes Incorporated.

Скачать PDF этой статьи

Вернуться к списку статей

О защите от обратной полярности?

Автор вопроса: Кариана Леднер
Оценка: 4.1/5 (14 голосов)

Защита от обратной полярности — это внутренняя схема, которая гарантирует, что устройство не будет повреждено при обратной полярности источника питания . Схема защиты от обратной полярности отключает питание чувствительных электронных цепей передатчика или преобразователя.

Зачем нужна защита от обратной полярности?

Есть вероятность подключения проводов к неправильным клеммам аккумулятора .Эта ошибка может быть фатальной и привести к повреждению компонентов электронных блоков управления. Чтобы избежать подобных повреждений, необходима защита от обратной полярности. Диоды Шоттки будут иметь большие потери мощности.

Как вы защищаете от обратного напряжения?

Самая простая защита от переполюсовки батареи — это диод, включенный последовательно с батареей , как показано на рис. 1. На рис. 1 диод смещается в прямом направлении, и нормальный рабочий ток нагрузки протекает через диод.Когда батарея установлена ​​обратной стороной, диод смещается в обратном направлении и ток не течет.

Защищают ли предохранители от обратной полярности?

Как ни странно, большинство оборудования имеет встроенную защиту от неправильной полярности. Обычно в виде диода и предохранителя. «Теория» заключается в том, что если произойдет ошибка обратной полярности, диод будет проводить, замкнуть источник питания на землю и вызвать перегорание предохранителя, тем самым защищая ваше оборудование. Оно работает.

Что такое защита от обратной батареи?

3.1 Защита от обратной батареи с помощью диода

Самым простым способом защиты от обратной батареи будет диод серии в , положительная линия питания к ЭБУ в соответствии с нагрузкой. При подключении батареи с неправильной полярностью p-n переход диода блокирует напряжение батареи, и электроника защищена.

18 связанных вопросов найдено

Является ли стабилитрон диодом?

Диод Зенера — это кремниевый полупроводниковый прибор, который позволяет току течь в в прямом или обратном направлении.Диод состоит из специального, сильно легированного p-n перехода, предназначенного для проведения в обратном направлении при достижении определенного заданного напряжения.

Что такое обратная разбивка?

Глоссарий Термин: обратное напряжение пробоя

Пиковое обратное напряжение (PIV) или пиковое обратное напряжение (PRV) относится к максимальному напряжению, которое диод или другое устройство может выдержать в обратном направлении до пробоя .Также может называться обратным напряжением пробоя.

Может ли переполюсовка повредить электронику?

Это может привести к повреждению аккумулятора и других электрических компонентов. Любое устройство с батарейным питанием, которое вы используете, когда оно подключено к сети, будет находиться под напряжением через полную цепь и, таким образом, станет потенциальным источником поражения электрическим током. Обратная полярность может привести к повреждению печатной платы и даже к отказу печатной платы , хотя повреждение может быть трудно увидеть.

Является ли обратная полярность пожароопасной?

Опасно менять полярность в электрической розетке. Если вы случайно перепутаете эти провода, устройство, которое вы подключаете к розетке, небезопасно и может вызвать короткое замыкание, поражение электрическим током или пожар .

Что такое предохранитель обратной полярности?

При установке батареи устанавливаются два предохранителя обратной полярности для защиты схемы преобразователя .Предохранители расположены вдоль нижнего края платы предохранителей постоянного тока рядом с выводом VCC+. … Эта функция предотвращает необратимое повреждение преобразователя из-за неправильного подключения батареи к цепи.

Что такое блокировка обратного напряжения?

Функция блокировки обратного тока представляет собой функцию для предотвращения протекания тока с выхода на вход , например, когда выходное напряжение становится выше входного.

Какое обратное напряжение диода?

Обратное напряжение падение напряжения на диоде, если напряжение на катоде больше положительного, чем напряжение на аноде (если подключить + к катоду). Это обычно намного выше, чем прямое напряжение. Как и в случае с прямым напряжением, ток будет течь, если подключенное напряжение превысит это значение.

Что произойдет, если диод подключить в обратной полярности?

Напряжение, подаваемое на диод в этом направлении, называется прямым смещением.Но если вы измените направление напряжения, прикладывая положительную сторону к катоду, а отрицательную сторону к аноду, ток не будет течь. Фактически диод становится изолятором . … Обратное смещение не позволяет току течь.

Как проверить на обратную полярность?

Наиболее распространенный тест обратной полярности определяется стандартом ISO 16750-2. Для 12-вольтовых систем модуль должен выдерживать -14 В на входе V BAT в течение 60 секунд без повреждений.Для систем на 24 В тест требует: 28 В на 60 секунд.

Что такое обратная полярность?

Одной из распространенных проблем с электрическими розетками является обратная полярность, также известная как «обратная горячая нейтраль». В этом состоянии розетка была подключена неправильно, что изменило поток электричества . Несмотря на то, что розетка по-прежнему может обеспечивать питание ваших электрических приборов, она также представляет большую опасность поражения электрическим током.

Что произойдет, если установить диод наоборот?

Установка диода назад для удара может вызвать перезагрузку облачного узла или дверного контроллера . Поврежденный или перегоревший (мертвый) диод может вести себя так, как будто диода нет, установлен наоборот, или отображать неверные данные в журналах, таких как сканирование карты, когда забастовка возвращается в состояние по умолчанию.

Сработает ли выключатель при обратной полярности?

Обратная полярность не приведет к отключению автоматического выключателя .Только мертвая короткая будет. Вытащите розетку и дайте нам четкие фотографии всех проводов и соединений. Звучит так, как будто вы подключили заземленный нейтральный провод в этой цепи к проводу под напряжением, возможно, на клеммах розетки.

Что может вызвать обратную полярность?

Обратная полярность — это , когда розетка подключена в обратном направлении . Это происходит, когда «горячий» провод, также известный как черный или красный провод, подключается к нейтральной стороне, а нейтральный провод подключается к «горячей» стороне.

Что произойдет, если перепутать полярность батареи?

При неправильном подключении кабелей может произойти переполюсовка. Ток идет в неправильном направлении при обратной полярности. Если кто-либо прикоснется к устройству, это может привести к поражению электрическим током или его повреждению.

Будет ли GFCI работать с обратной полярностью?

При обратной полярности ток на землю не распределяется , поэтому GFCI не отключится через ваш тестер.

Что вызывает обратный пробой?

Сильное электрическое поле увеличивает разрыв ковалентных связей, что приводит к увеличению количества носителей заряда. При лавинном пробое скорость неосновных носителей увеличивается за счет увеличения электрического поля. … Во время путешествия разрывается больше ковалентных связей. Это создает большой обратный ток.

Почему обратное напряжение пробоя очень низкое?

Напряжение пробоя — это параметр диода, определяющий максимальное обратное напряжение, которое может быть приложено, не вызывая экспоненциального увеличения тока утечки в диоде…. Многие маленькие сигнальные транзисторы должны иметь любые токи пробоя, ограниченные гораздо более низкими значениями, чтобы избежать чрезмерного нагрева.

Что такое пробой обратного смещения?

Если обратное смещение сделать слишком большим, ток через PN-переход резко возрастает, и напряжение, при котором происходит это явление, называется напряжением пробоя. При этом напряжении пробоя кристаллическая структура разрушается…. Это приводит к протеканию большого тока. Этот механизм пробоя называется пробой стабилитрона .

Почему стабилитрон всегда смещен в обратном направлении?

Диод Зенера

представляет собой сильно легированный диод. … Когда диод Зенера смещен в обратном направлении , потенциал перехода увеличивается . Поскольку напряжение пробоя высокое, это обеспечит высокую пропускную способность при напряжении. При увеличении обратного напряжения обратный ток резко возрастает при определенном обратном напряжении.

.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.

2019 © Все права защищены.