Projeto de circuito de proteção contra inversão de polaridade e sobretensão para entrada de energia CC

Para evitar que o usuário da fonte de alimentação conecte acidentalmente o cabo de alimentação de forma incorreta, causando a queima da fonte, geralmente é necessário um circuito anti-inversão na entrada da fonte. Ao mesmo tempo, para garantir que a tensão de entrada permaneça dentro de uma faixa segura, também é preciso protegê-la contra sobretensão.

O circuito mostrado na Figura 1 realiza a função integrada de proteção contra inversão de polaridade e sobretensão.

A função de proteção contra sobretensão é analisada da seguinte forma: Quando Vin está na faixa de tensão de entrada normal, o regulador de tensão Z1 não entra em ruptura reversa, a corrente em R2 e R3 é basicamente 0, o Vbe do transistor P1 é 0, ou seja, o transistor PNP não está ligado, e o Vgs do transistor PMOS Q1 é determinado pelo divisor de tensão dos resistores R4 e R5. Vgs é maior que o limiar de condução, e o transistor PMOS é ligado, ou seja, a fonte de alimentação funciona normalmente; quando a entrada Vin é maior que a tensão de entrada normal, neste momento Vin>Vbr, o regulador de tensão entra em ruptura, o transistor PNP Q1 é ligado, VCE≈0, ou seja, o Vgs do transistor PMOS é ≈0, e o transistor PMOS é desligado, ou seja, a proteção contra sobretensão é alcançada.

A função de proteção contra inversão de polaridade é analisada da seguinte forma: a proteção contra inversão de polaridade na entrada é realizada pelo transistor NMOS Q2. Quando o polo positivo da fonte de alimentação é aplicado a partir de Vin, a tensão de porta Vgs do transistor NMOS Q2 é alta. Nesse momento, Q2 é ativado, Q1, a carga RL e Q2 formam um circuito fechado, e o circuito funciona normalmente; quando o polo positivo da fonte de alimentação é invertido a partir do terminal negativo, Q2 é desativado, todo o circuito fechado é interrompido e o circuito para de funcionar, desempenhando assim a função de proteção contra inversão de polaridade.

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