توصيل مصدر الطاقة الخاطئ الدائرة الإيجابية والسلبية الدخان، وكيفية تجنب هذا الإحراج؟

يتم إكمال العديد من مشاريع مهندسي الأجهزة على لوحة الثقب، ولكن هناك ظاهرة توصيل المحطات الإيجابية والسلبية لمصدر الطاقة عن طريق الخطأ، مما يؤدي إلى حرق العديد من المكونات الإلكترونية، وحتى تدمير اللوحة بأكملها، ويجب لحامها مرة أخرى، لا أعرف ما هي الطريقة الجيدة لحلها؟

أولاً، الإهمال أمر لا مفر منه، فرغم أنه يكفي لتمييز السلكين الموجب والسالب، الأحمر والأسود، مرة واحدة فقط، دون ارتكاب أي خطأ؛ فعشرة أسلاك لن تتعطل، لكن ألف سلك؟ ماذا عن عشرة آلاف؟ في الوقت الحالي، من الصعب الجزم بذلك، لأن إهمالنا قد يؤدي إلى احتراق بعض المكونات الإلكترونية والرقائق، والسبب الرئيسي هو ارتفاع التيار الكهربائي، مما يؤدي إلى تعطل مكونات السفير، لذا يجب اتخاذ تدابير لمنع حدوث خلل في التوصيل العكسي.

هناك الطرق التالية المستخدمة بشكل شائع:

دائرة حماية من الانعكاس من نوع سلسلة الثنائيات 01

يُوصَل ثنائي أمامي على التوالي عند مدخل الطاقة الموجب للاستفادة الكاملة من خصائصه في التوصيل الأمامي والقطع العكسي. في الظروف العادية، يعمل الأنبوب الثانوي، وتعمل لوحة الدائرة.

عندما يتم عكس مصدر الطاقة، يتم قطع الصمام الثنائي، ولا يمكن لمصدر الطاقة تكوين حلقة، ولا تعمل لوحة الدائرة، مما يمكن أن يمنع بشكل فعال مشكلة مصدر الطاقة.

02 دائرة حماية من الانعكاس من نوع جسر المقوم

استخدم جسر المقوم لتغيير مدخل الطاقة إلى مدخل غير قطبي، سواء كان مصدر الطاقة متصلاً أو معكوسًا، تعمل اللوحة بشكل طبيعي.

إذا كان انخفاض الضغط في الصمام الثنائي السيليكوني حوالي 0.6 ~ 0.8 فولت، فإن الصمام الثنائي الجرمانيوم لديه أيضًا انخفاض ضغط حوالي 0.2 ~ 0.4 فولت، إذا كان انخفاض الضغط كبيرًا جدًا، فيمكن استخدام أنبوب MOS للمعالجة المضادة للتفاعل، وانخفاض الضغط في أنبوب MOS صغير جدًا، يصل إلى بضعة ملي أوم، وانخفاض الضغط يكاد يكون مهملاً.

03 دائرة حماية من الانعكاس لأنبوب MOS

أنبوب MOS بسبب تحسين العملية، وخصائصه الخاصة وعوامل أخرى، فإن مقاومته الداخلية الموصلة صغيرة، والعديد منها بمستوى ميلي أوم، أو حتى أصغر، بحيث يكون انخفاض جهد الدائرة وفقدان الطاقة الناجم عن الدائرة صغيرًا بشكل خاص، أو حتى مهملاً، لذلك فإن اختيار أنبوب MOS لحماية الدائرة هو الطريقة الأكثر موصى بها.

1) حماية NMOS 

كما هو موضح أدناه: عند تشغيل الطاقة، يُشغَّل الصمام الثنائي الطفيلي لأنبوب MOS، ويُشكِّل النظام حلقة. جهد المصدر S حوالي 0.6 فولت، بينما جهد البوابة G هو Vbat. جهد فتح أنبوب MOS مرتفع للغاية: Ugs = Vbat-Vs، والبوابة مرتفعة، وجهد ds الخاص بـ NMOS مُشغَّل، ويُصاب الصمام الثنائي الطفيلي بقصر في الدائرة، ويُشكِّل النظام حلقة عبر وصول ds الخاص بـ NMOS.

إذا تم عكس مصدر الطاقة، فإن جهد التشغيل لـ NMOS يساوي 0، ويتم قطع NMOS، ويتم عكس الصمام الثنائي الطفيلي، ويتم فصل الدائرة، وبالتالي تشكيل الحماية.

2) حماية PMOS

كما هو موضح أدناه: عند تشغيل الطاقة، يُشغَّل الصمام الثنائي الطفيلي لأنبوب MOS، ويُشكِّل النظام حلقة. جهد المصدر S حوالي Vbat-0.6V، بينما جهد البوابة G يساوي 0. يكون جهد فتح أنبوب MOS شديدًا جدًا: Ugs = 0 – (Vbat-0.6)، وتعمل البوابة كمستوى منخفض، ويكون جهد ds الخاص بـ PMOS قيد التشغيل، ويُصاب الصمام الثنائي الطفيلي بقصر في الدائرة، ويُشكِّل النظام حلقة عبر وصول جهد ds الخاص بـ PMOS.

إذا تم عكس مصدر الطاقة، فإن جهد التشغيل لـ NMOS أكبر من 0، يتم قطع PMOS، ويتم عكس الصمام الثنائي الطفيلي، ويتم فصل الدائرة، وبالتالي تشكيل الحماية.

ملاحظة: تقوم أنابيب NMOS بتوصيل ds بالقطب السالب، وتقوم أنابيب PMOS بتوصيل ds بالقطب الموجب، ويكون اتجاه الصمام الثنائي الطفيلي في اتجاه التيار المتصل بشكل صحيح.

الوصول إلى أقطاب D و S لأنبوب MOS: عادة عندما يتم استخدام أنبوب MOS مع قناة N، يدخل التيار عمومًا من القطب D ويتدفق للخارج من القطب S، ويدخل PMOS ويخرج D من القطب S، والعكس صحيح عند تطبيقه في هذه الدائرة، يتم تلبية حالة الجهد لأنبوب MOS من خلال توصيل الصمام الثنائي الطفيلي.

سيعمل أنبوب MOS بالكامل طالما وُجد جهد مناسب بين القطبين G وS. بعد التوصيل، يكون الوضع أشبه بمفتاح مغلق بين D وS، ويكون التيار مساويًا للمقاومة بين D وS أو بين S وD.

في التطبيقات العملية، عادةً ما يُوصل القطب G بمقاوم، ولمنع تلف أنبوب MOS، يُمكن إضافة صمام ثنائي منظم للجهد. يُحدث المكثف الموصول على التوازي مع مُقسّم بدايةً سلسة. عند بدء تدفق التيار، يُشحن المكثف، ويرتفع جهد القطب G تدريجيًا.

بالنسبة لـ PMOS، مقارنةً بـ NOMS، يجب أن يكون Vgs أكبر من جهد العتبة. ولأن جهد الفتح يمكن أن يكون صفرًا، فإن فرق الضغط بين DS ليس كبيرًا، وهو أفضل من NMOS.

04 حماية الصمامات

يمكن رؤية العديد من المنتجات الإلكترونية الشائعة بعد فتح جزء مصدر الطاقة باستخدام المصهر، وفي مصدر الطاقة يتم عكسه، يحدث ماس كهربائي في الدائرة بسبب التيار الكبير، ثم ينفجر المصهر، ويلعب دورًا في حماية الدائرة، ولكن بهذه الطريقة يكون الإصلاح والاستبدال أكثر إزعاجًا.