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Como sabe, muchos dispositivos caseros, así como de fábrica, a menudo no tienen protección contra la inclusión inadecuada de la polaridad de la energía, en otras palabras, no tienen protección contra la inversión de la fuente de alimentación. En particular, esto se aplica a varios productos caseros, así como a dispositivos terminados, amplificadores de sonido, módulos de sonido embutidos, etc.
Cualquier usuario, por negligencia, puede invertir accidentalmente la polaridad de energía, después de lo cual, en la gran mayoría de los casos, el dispositivo puede necesitar ayuda urgente en forma de reparación. E incluso puede suceder que el dispositivo después de tal intimidación simplemente no tenga valor, y ninguna reparación ayudará a devolverlo a la vida.
Para evitar una situación tan desagradable, se debe usar protección contra la polaridad inversa. Son diferentes Una de las opciones más populares es el uso de diodos de alimentación o puentes de diodos, que son capaces de transmitir corriente en una sola dirección y evitar así la posibilidad de inversión de polaridad. Esta es una solución bastante presupuestaria y más simple. Pero hay un inconveniente en este método de protección, a saber, la presencia de una caída de voltaje a través del diodo. No olvide también que a altas corrientes y la presencia de una caída de voltaje, los diodos se calientan bastante débilmente y si no se usa enfriamiento, pueden fallar.
Por ejemplo, se instala un puente de diodos en este amplificador de sonido con un chip TDA7377.
En este caso, se usa principalmente aquí como un rectificador de voltaje cuando es alimentado por una fuente de corriente de voltaje alterna. Pero si conecta el dispositivo a una fuente de alimentación con un voltaje constante, este puente de diodos funciona exactamente como protección contra la polaridad inversa. Y no importa cómo conectemos la batería, el puente de diodos evitará la polaridad inversa al pasar la corriente en la dirección correcta.
Y si en lugar del puente de diodos solo había un diodo en el signo más, entonces si la alimentación está conectada incorrectamente (inversión de polaridad), el diodo no pasará corriente y el amplificador simplemente no se encenderá.
Pero, como se mencionó anteriormente, tanto el puente de diodos como el diodo tienen una caída de voltaje. Para demostrar esto, el autor del canal de YouTube Radio-Lab midió el voltaje antes e inmediatamente después del puente de diodos.
Como puede ver, el voltaje en la batería es de 12.06V, y ya después del puente de diodos, el voltaje es aproximadamente 1.5V más bajo.Parece que las pérdidas no son tan grandes, pero esto a su vez afectará la potencia del amplificador, como resultado, será ligeramente menor y parte de la energía de la batería se utilizará para calentar el puente de diodos.
Calculemos la pérdida y la generación de calor en un puente de diodos. Por ejemplo, cuando la corriente de carga es de 2A y la caída de voltaje a través del puente de diodos es de 1.5V, la generación de calor en el puente de diodos será de aproximadamente 3W. Y las pérdidas adicionales no son una ventaja, especialmente cuando se alimenta el amplificador de sonido u otro dispositivo desde la batería, donde es aconsejable gastar poca energía y su cantidad en la batería es limitada.
Aquí hay una comparación de la caída de voltaje en un diodo convencional:
Como puede ver, es de aproximadamente 0.4V. En el diodo Schottky, la caída de voltaje ya es menor y asciende a 0.2V.
La caída de voltaje a través del puente de diodos es la más grande y es de 0.6V.
Durante la carga, las caídas de voltaje pueden ser ligeramente más altas. De hecho, a menudo no es posible confundir la polaridad del suministro, pero la pérdida en presencia de una caída en los diodos o en el puente de diodos será constante y, como resultado, habrá calentamiento, lo que a su vez conduce a la necesidad de enfriamiento. Como puede ver, los diodos se pueden usar como protección contra la polaridad inversa, funcionan, pero aún así desea una mejor protección para que no haya calefacción, las pérdidas sean mínimas y buenas corrientes de funcionamiento.
El autor ofrece un esquema de protección simple pero bastante bueno contra la inversión de polaridad en la fuente de alimentación con un potente transistor de efecto de campo.
Este circuito es adecuado para proteger dispositivos con potencia unipolar. Transistor de efecto de campo de potencia: el IRF1405 es un potente canal N.
Tal transistor es capaz de conmutar una corriente suficientemente grande y, a su vez, tiene una resistencia bastante pequeña, por lo que prácticamente no habrá caída de voltaje y, por lo tanto, casi no habrá calentamiento, o será mínimo, no habrá pérdidas como en los diodos.
El autor dibujó una bufanda en miniatura para este esquema de protección.
El funcionamiento del circuito es extremadamente simple: si todo está conectado correctamente, el transistor está abierto y la corriente pasa a través del transistor.
Si la polaridad de la fuente de alimentación no está conectada correctamente, el transistor se cierra, creando así un espacio en el circuito de alimentación y el plus enredado no pasa más allá del transistor.
En el mercado de la radio, se compraron todas las piezas necesarias para el montaje de la placa de protección.
En primer lugar, el autor instala una resistencia de 100kΩ en su lugar y la suelda.
A continuación, instalaremos diodos zener en 15V 0.5W, asegúrese de observar la polaridad de acuerdo con las marcas de los cátodos.
Luego, instale un capacitor no polar con una capacidad de 0.1 μF.
Ahora bloques de terminales para potencia de entrada y salida.
La placa está casi lista, solo queda un elemento: un transistor de potencia. Para instalarlo, el autor dobló las patas del transistor, así:
Y ponlo en su lugar. El resultado es una placa de protección de polaridad inversa de protección de potencia tan pequeña y conveniente para amplificadores y dispositivos con fuente de alimentación unipolar. La potencia unipolar es donde hay dos cables de alimentación: más y menos.
Después de soldar, la placa de circuito debe lavarse con residuos de fundente, para que todo esté limpio y hermoso.
Ahora verifiquemos la funcionalidad de la placa de protección que hemos ensamblado. Para probar la placa, conecte una batería con un voltaje de alimentación de 12.1V a su entrada. El autor conectó las sondas del multímetro a la salida de la placa. Primero, conectamos la batería correctamente, observando la polaridad.
Como puede ver, hay voltaje en la salida de la placa y la caída de voltaje es tan baja que el multímetro no lo nota.
Ahora cambiamos la polaridad de la energía y conectamos la batería, confundiendo el más con el menos.
Como puede ver, el transistor está cerrado, la placa de protección ha funcionado y no pasa nada, protegiendo así el dispositivo (en este ejemplo, un multímetro) de la polaridad inversa. Si vuelve a conectar la alimentación correctamente, el transistor se abrirá y el voltaje de la batería aparecerá en la salida de la placa. Genial, el tablero está funcionando.
Después de probar la placa casera y asegurarnos de que funciona, puede conectar la placa de protección al amplificador de sonido. Usaremos el amplificador más simple en el chip TDA7377 sin ninguna protección contra la polaridad inversa, y si la polaridad de potencia se confunde, entonces al menos el condensador polar en potencia explotará y el chip se quemará.
La placa de protección está conectada a la brecha de la fuente de alimentación positiva y negativa del amplificador, en la que existe la posibilidad de inversión de polaridad. Debemos conectar los cables de alimentación que vienen de la placa de protección a la placa del amplificador observando la polaridad.
Eso es todo, ahora nuestro amplificador tiene protección, y la inversión de polaridad no le tiene miedo. Conectamos la corriente correctamente.
Como puede ver, el LED del amplificador se ilumina, todo está bien, el amplificador tiene alimentación. Y ahora, conectamos el poder invirtiendo la polaridad.
Como puede ver, nada está humeando y el LED en la placa del amplificador no se enciende, por lo tanto, el amplificador no recibe energía, lo que significa que nuestra placa de protección hecha en casa está funcionando y cumple plenamente su tarea.
Esta placa se puede utilizar para proteger contra la inversión de amplificadores de sonido con potencia unipolar, incluidos los amplificadores de clase D, altavoces portátiles y muchos otros dispositivos. Recuerde, si existe al menos la más mínima posibilidad de invertir la polaridad de la fuente de alimentación, entonces, al menos en el momento adecuado, la protección contra la polaridad inversa le ahorrará dinero y protegerá su producto de la polaridad inversa accidental y como resultado de la rotura.
También es importante comprender que en algunos casos es más conveniente usar diodos o un puente de diodos como protección contra la polaridad inversa, y en otros es necesario mirar las tareas en el tablero de protección ensamblado. Intenta, recoge y repite. Se puede descargar el archivo con el tablero AQUÍ.
Gracias por su atencion Hasta pronto!
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