Схема защиты от переполюсовки и кз для зарядного устройства акб. Защита от переполюсовки Защита от кз и переполюсовки схема

12.02.2024

Имеется дома простое зарядное устройство. Обыкновенная зарядка, трансформатор, мост и провода. Облезли защитные пленки на клемах, и как теперь определить кто где! Было решено собрать простейшее устройство для защиты. Скажу что раньше видел нечто похожее, но пришлось самому составлять. Как раз было реле с UPS с 10А контактами.

Схема работает по такому принципу. Когда вы правильно подключаете клеммы к АКБ, то оставшийся заряд в АКБ замыкает реле и начинается зарядка, горит зеленый светодиод. Когда вы перепутали клеммы, загорается красный светодиод, сигнализирующий о том, что подключились не правильно. Простое устройство всего на нескольких детальках

Вот схема защиты от переполюсовки

R1-2 = 510
VD1-2= 1N4148 (Но можно любые) VD3-4 можно исключить
Релюха 12В 10-15А, как говорил ранее снял со сломанного UPS
Светодиоды любые

Печатная плата устройства защиты от переполюсовки:

Подключаем так:
Z+ - плюс зарядного устройства, их там два, какой именно нужен вам, определите сами, поскольку некоторые реле такого типа, замыкают контакты по разному
A+ - плюс АКБ. Сюда подключаем клемму плюса АКБ
G – это минус, его тонким проводом от минуса зарядки кидать

Схема была спаяем за 5 мин, и в работе себя показала достаточно достойно. Желаю удачи с повторением

Обновление. На смену данной схеме была придумано мной еще более качественная схема защиты, которая помимо всех функций присущей старой схеме, еще умеет определять на сколько жив АКБ. Что избавит вас от таких проблем как сгорание зарядного устройства из-за старых убитых АКБ. Новую мою разработку вы можете посмотреть

Для безопасной, качественной и надежной зарядки любых типов аккумуляторов, рекомендую

С ув. Admin-чек

Вам понравилась эта статья?
Давайте сделаем подарок мастерской. Киньте пару монет на цифровой осциллограф UNI-T UTD2025CL (2 канала х 25 МГц). Осциллограф - это прибор, предназначенный для исследования амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала. Стоит он дорого 15 490 руб., я не могу позволите себе такой подарок. Прибор очень нужен. С ним количество новых интересных схем увеличится в разы. Спасибо всем кто поможет.

Любое копирование материала строго запрещено мной ну и авторским правом.. Что бы не потерять эту статью киньте себе ссылку через кнопки справа
А так же все вопросы задаем через форму внизу. Не стесняемся ребята

n-канальный MOSFET + стабилитрон на 7.2...15V + резистор в пару десятков килоом = БЕЗОПАСНОСТЬ

Задачка-то, вроде, тривиальная. Да и зачем кому-либо вообще может понадобиться защищать какие-бы то ни было электронные изделия от переполюсовки источника питания?

Увы, у коварного случая найдётся тысяча и один способ подсунуть вместо плюса минус на устройство, которое ты много дней собирал и отлаживал, и оно вот только что заработало.

Приведу лишь несколько примеров потенциальных убийц электронных макеток, да и готовых изделий тоже:

Универсальные источники питания с их универсальными штеккерами, которые можно подключить как с плюсом на внутреннем контакте, так и с минусом.
Маленькие блоки питания (такие коробочки на сетевой вилке) - они ведь все выпускаются с плюсом на центральном контакте, разве нет? НЕТ!
Любой тип разъёма для подачи питания без жёсткого механического "ключа". К примеру удобные и дешёвые компьютерные "джамперы" с шагом 2.54мм. Или зажимы "под винт".
Как вам такой сценарий: позавчера под рукой были только чёрные и синие провода. Сегодня был уверен, что "минус" - это синий провод. Чпок - вот и ошибочка. Сначала-то хотел использовать чёрный и красный.
Да просто если уж день на задался - перепутать пару проводов, или воткнуть их наоборот просто потому, что плату держал кверхтормашками...

Всегда найдутся человеки (я знаком как минимум с двумя такими перцами), которые глядя прямо в глаза заявят жёстко и безапелляционно, что уж они то никогда не совершат такой глупости, как переполюсовка источника питания! Бог им судья. Может, после того, как сами соберут и отладят несколько оригинальных конструкций собственной разработки - поумнеют. А пока я спорить не буду. Просто расскажу, что использую сам.

Истории из жизни

Я ещё совсем молоденький был, когда пришлось мне перепаивать 25 корпусов из 27. Хорошо ещё это были старые добрые DIP микросхемы.
С тех самых пор я почти всегда ставлю защитный диодик рядом с разъёмом питания.

Кстати, тема защиты от неверной полярности питания актуальна не только на этапе макетирования.
Совсем недавно мне довелось стать свидетелем героических усилий, предпринимаемых моим другом по восстановлению гигантского лазерного резака. Причиной поломки был горе-техник, перепутавший провода питания сенсора/стабилизатора вертикального перемещения режущей головки. На удивление сама схемка, похоже, выжила (была-таки защищена диодом в параллель). Зато выгорело всё напрочь после: усилители, какая-то логика, контроль сервоприводов...

Это, пожалуй, самый простой и безопасный вариант защиты нагрузки от переполюсовки источника питания.
Одно только плохо: падение напряжения на диоде. В зависимости от того, какой диод применён, на нём может падать от примерно 0.2В (Шоттки) и до 0.7...1В - на обычных выпрямительных диодах с p-n переходом . Такие потери могут оказаться неприемлимыми в случае батарейного питания или стабилизированного источника питания. Так же, при относительно большых токах потребления, потери мощности на диоде могут быть весьма нежелательными.

При таком варианте защиты нету никаких потерь в нормальном режиме работы.
К сожалению, в случае переполюсовки источник питания рискует надорваться. А если источник питания окажется слишком силён - выгорит сначала диод, а за ним и вся защищаемая им схема.
В своей практике я иногда использовал такой вариант защиты от переполюсовки, особенно когда был уверен, что источник питания имеет защиту от перегрузки по току. Тем не менее однажды я заработал весьма чёткие отпечатки на обожженых пальцах коснувшись радиатора стабилизатора напряжения, который пытался бороться супротив толстенного диода Шоттки.

p-channel MOSFET - удачное, но дорогое решение

Это относительно простое решение практически лишено недостатков: ничтожное падение напряжения/мощности на проходном устройстве в нормальном режиме работы, и отсутствие тока в случае переполюсовки.
Единственная проблема: где добыть качественные недорогие мощные p-канальные полевые транзисторы с изолированным затвором? Если знаете - буду благодарен за информацию 😉
При прочих равных p-канальный MOSFET по какому-либо параметру всегда будет примерно в три раза хуже своих n-канальных собратьев. Обычно же хуже одновременно и цена, и что-либо на выбор: сопротивление открытого канала, максимальный ток, входная ёмкость и т.п. Объясняют такое явление примерно втрое меньшей подвижностью дырок, нежели электронов.

n-channel MOSFET - наилучшая защита

Раздобыть мощный низковольтный n-канальный КМОП транзистор в наши дни совсем несложно, ими порою можно разжиться даже совсем забесплатно (об этом - позже;). Так что обеспечить пренебрежимо малое падение на открытом канале для любых вообразимых токов нагрузки - пустяк.

N-канальный MOSFET + стабилитрон на 7.2...15V + резистор в пару десятков килоом = БЕЗОПАСНОСТЬ

Так же, как и в схеме с p-канальным MOSFET, при ошибочном подключении источника - и нагрузка и незадачливый источник вне опасности.

Единственный "недостаток", который дотошный читатель может углядеть в данной схеме защиты - это то, что защита включена в т.н. "земляной" провод.
Это действительно может быть неудобно, если строится большая система с земляной "звездой". Но в таком случае надо просто предусматривать эту же защиту в непосредственной близости от подвода питания. Если же и такой вариант не подходит - наверняка найдутся способы такую непростую систему либо обеспечить уникальными разъёмами питания с надёжными механическими ключами, либо развести "постоянку", или хотя бы "землю" без разъёмов.

Осторожно: статическое электричество!

Мы все много раз были предупреждены о том, что полевые транзисторы боятся статических разрядов. Это правда. Обычно затвор выдерживает 15...20 Вольт. Немного выше - и необратимое разрушение изолятора неизбежно. При этом бывают случаи, когда полевик вроде ещё работает, но параметры хуже, и прибор может отказать в любой момент.
К счастью (и к великому сожалению) мощные полевые транзисторы обладают большими емкостями затвор - остальной кристалл: от сотен пикофарад, до нескольких нанофарад и больше. Посему разряд человеческого тела часто выдерживают без проблем - ёмкость достаточно велика, чтобы стёкший заряд не вызвал опасного повышения напряжения. Так что при работе с мощными полевиками часто бывает достаточно соблюдать минимальную осторожность в смысле электростатики и всё будет хорошо 🙂

Я не одинок

То, что я описываю здесь, без сомнения, хорошо известная практика. Вот только если бы те разработчики военпрома имели привычку публиковать свои схемные решения в блогах...
Вот что мне попалось на просторах Сети:

> > I believe it is pretty well standard practice to use an N-channel
> > MOSFET in the return lead of military power supplies (28V input).
> > Drain to supply negative, source to the negative of the PSU and
> > the gate driven by a protected derivative of the positive supply.

Где добыть MOSFET-ы практически даром

загляните ко мне чуть позже - будет статейка 😉

Примеры применения

Простенький с защитой от переполюсовки питания:

Удачных эксперементов!

Вам было интересно? Напишите мне!

Спрашивайте, предлагайте: в комментариях, или в личку. Спасибо!

Всего Вам доброго!

Сергей Патрушин.

Ну вот, как и обещал - вторая статья, которая посвящена системе защиты от переполюсовки, которое нашло довольно широкое применение в промышленных и самодельных зарядных устройствах. Данный вариант был выбран как особо простой и может быть повторен даже человеком, который никак не связан с электроникой.

Для реализации такой схемы защиты вам нужен только диод - всего один диод, который будет установлен в прямом направлении на плюсовой шине зарядного устройства.

Такая система на только проста, что для доработки зарядного устройства, его совсем не обязательно разобрать. Для реализации такой идеи мы используем самую главную функцию полупроводникового диода - в прямом направлении диод открыт, если же его подключить в обратном направлении, то он будет заперт.

Следовательно, если вдруг спутать полярность, то ток просто не будет идти, никаких хлопков, нагрева и прочих дымовых эффектов.

Но как мы знаем, когда напряжение протекает через переход выпрямительного диода , то на выходе последнего будет спад напряжение в районе 0,7 Вольт, именно для того, чтобы спад был минимальным, мы будем использовать диоды ШОТТКИ (с барьером Шоттки) - на нем спад напряжения в районе 0,3-0,4 Вольт.
Единственный недостаток такой защиты заключается в том, что через диод будет течь довольно большой ток, что приводит к нагреву диод.

Для того диод обязательно нужно установить на теплоотвод. Диоды шоттки с больим током можно найти в компьютерных блоках питания. Диоды в указанных блоках из себя представляют трехвыводную диодную сборку, в каждой сборке два диода с общим катодом. Нужно подобрать диоды с током не мене 15 Ампер на каждый диод. В компьютерных блоках могут встречаться диоды с током до 2х30 Ампер.

Для начала нужно установить диод на теплоотвод, затем запараллелить аноды диодов, таким образом, мы соединили параллельно оба диода.

Захотел я собрать что-нибудь связанное с зарядником для аккумуляторов. И самым первым, что я подумал собрать, это зашита от переполюсовки на реле.

Но при поисках в интернете нужной схемы, не нашел ничего похожего. А до этого год назад видел. По памяти нарисовал схему и готов поделится с вами.

Это устройство нужно для защиты вашего аккумулятора и зарядки от поломки, не давая перепутать клеммы местами, сохранит вас от многих проблем.

Вот схема устройства от переполюсовки для зарядных устройств на реле.

Элементы:

R1 = 510
Rel2 = 12В (Любое на 12В 10-15А, снял с бывшего UPS для компьютера)

VD1-3= 1N4007(Других не нашел).

Хотя VD3 не обязательно ставить, можно поставить перемычку вместо него. VD1 от самоиндукции катушки реле.

Работает устройство так. Когда у вы подключаете аккумулятор, оставшийся в нем заряд проходит через реле и замыкает контакты, тем самым подавая ток от зарядника на аккумулятор.

Если же вы подключите не правильно провода на аккумулятор, то VD2 не даст пройти электричеству не реле и зарядка не начнется. А вместо зарядки загорится светодиод, сигнализируя о том, что не правильно подключена зарядка.

Вот устройство защиты от переполюсовки для зарядного устройства на печатной плате.

Печатка устройства защиты от переполюсовки для зарядного устройства.

Скачать печатку Sprint-Layout 5.0 для устройства защиты от переполюсовки для зарядного устройства Вы можете на сайте в источнике ниже.

Знает, что обратное подключение полярности аккумулятора может повредить или зарядное устройство, или сам аккумулятор. Но далеко не все (особенно простые) автомобильные ЗУ имеют систему слежения за такими делами, поэтом чтоб не пришлось в случае чего идти на автобазар и выкладывать 5000 рублей за новый АКБ, в интернете была найдена схема защиты на базе Мосфета.

Схема платы защиты АКБ от КЗ и переполюсовки

После нескольких экспериментов схема модернизировалась и улучшилась, став более безопасной для батареи. Рабочий диапазон этого блока защиты 0-30 В, 0-15 А. Мосфет не требует охлаждения. При токе 15 А на нем выделяется около 2 Вт.

Защита аккумулятора авто 12В — схема

Если выходное напряжение ниже напряжения отключения, схема выключится и будет отображена ошибка. Что касается контактов АКБ, перенапряжение на них произойдет не раньше, чем на резисторах R1 и R2. Это немедленно отключит MOSFET за время порядка нескольких микросекунд, чего недостаточно для нанесения вреда аккумулятору неправильным током или напряжением.

Работа устройства защиты для АКБ

При настройке сначала устанавливаем максимальное напряжение отключения резисторами R1 и R2. Дефектный диод или ключ в преобразователе могут вызвать перенапряжение и повредить потребитель.

Резисторы R3 и R4 отвечают за минимальное напряжение отключения. Общая идея — не перегревать полевой МОП-транзистор при напряжении питания ниже 5 В. Также можете установить указанное напряжение — в этом случае схема защитит источник питания от перегрузки.

Например есть источник питания 12 В. Установите минимальное напряжение отключения 10 В. Падение напряжения на источнике питания ниже 10 В приведет к немедленному отключению. Пока нагрузка не будет отключена, MOSFET будет отключен, а зуммер активен. Зуммер здесь сообщает об ошибке подключения (короткое замыкание, переполюсовка, перенапряжение, низкое напряжение).

Защита отключится автоматически при отключении приемника тока. Конденсатор C1 поддерживает питание затвора MOSFET до тех пор, пока на приемнике тока (подключенной батарее) не будет достигнуто минимальное напряжение отсечки.

Предельное напряжение отключения, как опция, защищает приемник тока от поврежденного источника питания. Цель этого не состоит в том, чтобы отключить батарею после достижения предполагаемого напряжения. Для этого используется система стабилизации напряжения источника питания.

Редакция « » уверена, что этот проект кому-то пригодиться. Было собрано несколько плат и все они прекрасно работают.

Захотел я собрать какой-нибудь зарядник для аккумуляторов. И самым первым, что я подумал собрать — это зашита от переполюсовки на реле. Приведённая ниже простая схема для защиты зарядного и АКБ под силам любому, даже начинающему радиолюбителю.

Вот схема устройства от переполюсовки для зарядных устройств на реле.

Элементы:

R1 = 510
Rel2 = 12В (Любое на 12В 10-15А, снял с бывшего UPS для компьютера, можно с авто)

VD1-3= 1N4007 (или подобные).

Хотя VD3 не обязательно ставить, можно поставить перемычку вместо него. VD1 от самоиндукции катушки реле.

Вот устройство защиты от переполюсовки для зарядного устройства на печатной плате.

Печатка устройства защиты от переполюсовки для зарядного устройства.

n-канальный MOSFET + стабилитрон на 7.2...15V + резистор в пару десятков килоом = БЕЗОПАСНОСТЬ

Приведу лишь несколько примеров потенциальных убийц электронных макеток, да и готовых изделий тоже:

Универсальные источники питания с их универсальными штеккерами, которые можно подключить как с плюсом на внутреннем контакте, так и с минусом.
Маленькие блоки питания (такие коробочки на сетевой вилке) - они ведь все выпускаются с плюсом на центральном контакте, разве нет? НЕТ!
Любой тип разъёма для подачи питания без жёсткого механического "ключа". К примеру удобные и дешёвые компьютерные "джамперы" с шагом 2.54мм. Или зажимы "под винт".
Как вам такой сценарий: позавчера под рукой были только чёрные и синие провода. Сегодня был уверен, что "минус" - это синий провод. Чпок - вот и ошибочка. Сначала-то хотел использовать чёрный и красный.
Да просто если уж день на задался - перепутать пару проводов, или воткнуть их наоборот просто потому, что плату держал кверхтормашками...

Истории из жизни

Это, пожалуй, самый простой и безопасный вариант защиты нагрузки от переполюсовки источника питания.
Одно только плохо: падение напряжения на диоде. В зависимости от того, какой диод применён, на нём может падать от примерно 0.2В (Шоттки) и до 0.7...1В - на обычных выпрямительных диодах с p-n переходом. Такие потери могут оказаться неприемлимыми в случае батарейного питания или стабилизированного источника питания. Так же, при относительно большых токах потребления, потери мощности на диоде могут быть весьма нежелательными.

p-channel MOSFET - удачное, но дорогое решение

n-channel MOSFET - наилучшая защита

N-канальный MOSFET + стабилитрон на 7.2...15V + резистор в пару десятков килоом = БЕЗОПАСНОСТЬ

Осторожно: статическое электричество!

Я не одинок

> > I believe it is pretty well standard practice to use an N-channel
> > MOSFET in the return lead of military power supplies (28V input).
> > Drain to supply negative, source to the negative of the PSU and
> > the gate driven by a protected derivative of the positive supply.
1600 Гц, сидящие на одной плате, тоже защищены:

Удачных эксперементов!

Вам было интересно? Напишите мне!

Спрашивайте, предлагайте: в комментариях, или в личку. Спасибо!

Всего Вам доброго!

Сергей Патрушин.

Представлена конструкция защиты для блока питания любого типа. Данная схема защиты может совместно работать с любыми блоками питания - сетевыми, импульсными и аккумуляторами постоянного тока. Схематическая развязка такого блока защиты относительна проста и состоит из нескольких компонентов.

Схема защиты блока питания

Силовая часть - мощный полевой транзистор - в ходе работы не перегревается, следовательно в теплоотводе тоже не нуждается. Схема одновременно является защитой от переплюсовки питания, перегруза и КЗ на выходе, ток срабатывания защиты можно подобрать подбором сопротивления резистора шунта, в моем случае ток составляет 8 Ампер, использовано 6 резисторов 5 ватт 0,1 Ом параллельно подключенных. Шунт можно сделать также из резисторов с мощностью 1-3 ватт.

Более точно защиту можно настроить путем подбора сопротивления подстроечного резистора. Схема защиты блока питания, регулятор ограничения тока Схема защиты блока питания, регулятор ограничения тока

~~~При КЗ и перегрузе выхода блока, защита мгновенно сработает, отключив источник питания. О срабатывании защиты осведомит светодиодный индикатор. Даже при КЗ выхода на пару десятков секунд, полевой транзистор остается холодным

~~~Полевой транзистор не критичен, подойдут любые ключи с током 15-20 и выше Ампер и с рабочим напряжением 20-60 Вольт. Отлично подходят ключи из линейки IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 или более мощные - IRF3205, IRL3705, IRL2505 и им подобные.

~~~Данная схема также отлично подходит в качестве защиты зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов, если вдруг перепутали полярность подключения, то с зарядным устройством ничего страшного не произойдет, защита спасет устройство в таких ситуациях.

~~~Благодаря быстрой работе защиты, ее можно с успехом применить для импульсных схем, при КЗ защита сработает быстрее, чем успеют сгореть силовые ключи импульсного блока питания. Схематика подойдет также для импульсных инверторов, в качестве защиты по току. При перегрузе или кз во вторичной цепи инвертора, мигом вылетают силовые транзисторы инвертора, а такая защита не даст этому произойти.

Комментарии
Защита от короткого замыкания , переплюсовки полярноси и перегруза собрана на отдельной плате. Силовой транзистор использован серии IRFZ44, но при желании можно заменить на более мощный IRF3205 или на любой другой силовой ключ, который имеет близкие параметры. Можно использовать ключи из линейки IRFZ24, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48 и другие ключи с током более 20 Ампер. В ходе работы полевой транзистор остается ледяным,. поэтому в теплоотводе не нуждается.

Второй транзистор тоже не критичен, в моем случае использован высоковольтный биполярный транзистор серии MJE13003, но выбор большой. Ток защиты подбирается исходя из сопротивления шунта — в моем случае 6 резисторов по 0,1Ом параллельно, защита срабатывает при нагрузке 6-7 Ампер. Более точно можно настроить вращением переменного резистора, таким образом я настроил ток срабатывания в районе 5 Ампер.

Мощность блока питания довольно приличная, выходной ток доходит до 6-7 Ампер, что вполне достаточно для зарядки автомобильного аккумулятора.
Резисторы шунта выбрал с мощностью 5 ватт, но можно и на 2-3 ватт.

Если все сделано правильно, то блок начинает работать сразу, замыкайте выход, должен загореться светодиодный индикатор защиты, который будет гореть до тех пор, пока выходные провода находятся в режиме КЗ.
Если все работает как нужно, то приступаем дальше. Собираем схему индикатора.

Схема срисована из зарядника аккумуляторной отвертки. Красный индикатор свидетельствует о том, что имеется выходное напряжение на выходе БП, зеленый индикатор показывает процесс заряда. С таким раскладом компонентов, зеленый индикатор будет постепенно потухат и окончательно потухнет, когда напряжение на аккумуляторе будет 12,2-12,4 Вольт, когда аккумулятор отключен, индикатор гореть не будет.