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.

Sua função de proteção contra sobretensão é analisada da seguinte forma: Quando V_in está na faixa normal de tensão de entrada, o regulador de tensão Z1 não apresenta ruptura reversa, a corrente em R2 e R3 é basicamente 0, o V_be O nível lógico do transistor P1 é 0, ou seja, o transistor PNP não está ligado, e a tensão V_gs O estado do transistor PMOS Q1 é determinado pelo divisor de tensão formado pelos resistores R4 e R5. Quando Vgs é maior que o limiar de condução, o transistor PMOS é ativado, ou seja, a fonte de alimentação funciona normalmente; quando a tensão de entrada Vin é maior que a tensão de entrada normal, nesse momento V_in>V_br, o regulador de tensão está em curto-circuito, o transistor PNP Q1 é ligado, V_CE≈0, ou seja, o V_gs A tensão 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 através de Vin, a tensão de porta V_gs O nível alto do transistor NMOS Q2 ocorre quando Q2 está ligado. Nesse momento, Q2 é ativado, formando um circuito fechado com Q1, a carga RL e Q2, e o circuito funciona normalmente. Quando a polaridade da fonte de alimentação é invertida a partir do terminal negativo, Q2 é desligado, todo o circuito é interrompido e o circuito para de funcionar, desempenhando assim a função de proteção contra inversão de polaridade.

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