Novo método de design para evitar inserção errônea

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Desde que seja um sistema alimentado por bateria, sempre há esse problema: você instala a bateria incorretamente, eventos de polaridade reversa, eventos de polaridade reversa. Mau funcionamento temporário do sistema ou dano permanente. A bateria personalizada projetada para se adaptar ao conjunto ajuda a minimizar a inserção incorreta e as oportunidades de polaridade reversa, mas é uma bateria do tipo AAA, tipo AA, tipo C e tipo D.

Baterias, ou mesmo baterias CR123, CR2 e de íons de lítio tipo botão também são propensas a falhas. No passado, os designers usavam estruturas mecânicas para evitar o contato elétrico com os terminais da bateria (se não fossem inseridos corretamente). Mas a solução mecânica é muito menor.

Eles geralmente têm um processamento especial porque os contatos de mola servem para controlar bons componentes mecânicos para garantir que estejam em bom contato com a bateria corretamente, mas não inseridos corretamente. Essas tolerâncias estreitas podem resultar em problemas de estabilidade a longo prazo porque as molas e os contatos que devem ser usados ​​podem estar tortos ou com defeito. Mesmo com o uso normal, a inserção normal do reenvio inicial também pode causar fadiga de contato e limitar a confiabilidade ao longo do tempo.

Mas, apesar dessas restrições, soluções mecânicas sempre existiram porque são as únicas maneiras práticas que os projetistas podem usar para evitar instalações incorretas de baterias. Projetado para evitar que soluções elétricas de incidentes de polaridade reversa causados ​​por baterias de fase reversa sejam contestadas. Devido à queda de pressão durante a operação normal, geralmente não é selecionado usando um diodo em série.

Não é uma boa ideia usar configurações de aterramento de diodo porque o evento de polaridade reversa pode causar descarga perigosa da bateria por um longo tempo e fazer com que o diodo superaqueça. Os MOSFETs diferenciais são complexos e podem não ser otimizados ou específicos para evitar polaridade reversa. As principais especificações do desempenho da avaliação no evento de polaridade reversa podem ser perdidas, e isso pode fazer com que o projetista tenha que estimar as características de desempenho da tabela de dados e estimar o período de tempo de trabalho de segurança, o que é preocupante.

Além disso, dependendo da aplicação do MOSFET, eles podem ter um controlador ou outra função de alto custo. Os CIs multifuncionais às vezes são equipados com circuitos que impedem a polaridade reversa, o que normalmente aumenta significativamente a complexidade do circuito porque eles funcionam em um ambiente de polarização positiva e, então, funcionam ou não são danificados no modo de polaridade reversa. Portanto, o CI multifuncional trouxe enorme desempenho e/ou custo-benefício.

Devido à compensação de custo-benefício, a implementação típica tem uma função de polarização reversa relativamente limitada (-2 V ou -6 V). Um dispositivo de proteção antipolaridade dedicado é uma maneira eficaz de evitar a inserção errônea de baterias. No entanto, recentemente, o surgimento de dispositivos dedicados de proteção polar reversa fornece opções elétricas mais viáveis ​​para os projetistas. Dispositivos especiais (como dispositivos fornecidos por mira voadora) representam um dos métodos de prevenção de polaridade reversa e desempenho de custo e desempenho, sendo a melhor escolha para sistemas de fornecimento de energia por bateria.

Figura 1. Circuitos exibidos para evitar polaridade reversa usando dispositivos dedicados. Figura 1: Prevenção de polaridade reversa ao usar dispositivos dedicados. Essa configuração simples continua confiável.

Projetado para reduzir ao mínimo a perda de tensão e responder de forma rápida e eficaz em condições de polarização reversa. O custo geral também é bom. Os diodos SiteThetti geralmente são mais baratos do que os dispositivos dedicados de proteção polar reversa, mas quando a corrente operacional começa a aumentar, o custo total do método Schottky começa a subir.

Para uma compensação econômica, dispositivos dedicados de proteção polar reversa provavelmente serão a abordagem eletrônica mais atraente. As pessoas continuarão a cometer mais erros na bateria, mas os designers evitam que pequenas mudanças inesperadas também aconteçam. Após uma análise abrangente, o dispositivo dedicado de proteção contra polaridade reversa pode substituir completamente uma solução mecânica complexa ao longo do tempo.

A causa da polaridade reversa e as medidas que podem ser tomadas para isso: ninguém quer que seu sistema falhe, muito menos que haja incêndio. Entretanto, se a polaridade reversa for quebrada, a situação acima pode ocorrer. A polaridade reversa é uma polarização reversa em estado estacionário ou resultado transitório negativo.

Essa é uma situação elétrica perigosa e, uma vez que o sistema é instalado de fábrica, é difícil preveni-la. A polaridade reversa é a ameaça real em uma variedade de aplicações comuns, incluindo eletrônicos móveis, sistemas de energia de bateria, dispositivos conectados à fonte de alimentação automotiva, brinquedos elétricos CC, produtos com conector de tomada de balde ou qualquer plugue sujeito a calor de tensão negativa ou dispositivo CC transitório de indutância. Os sistemas que suportam conexão USB e/ou carregamento USB são particularmente afetados.

A seguir estão algumas das causas mais comuns de polaridade reversa: Em alguns casos, o carregador tem um contato elétrico invertido ou a polaridade pode ser definida pelo usuário, o que deixa margem para erro. ● Use o barramento de função USB "Hot Plug" para conectar ou desconectar facilmente o dispositivo móvel quando ele estiver carregado, e a operação "hot plug" é nova, a amplitude do transiente hot-swappable também é a mesma.

Esses transientes de indutância podem oscilar o barramento para condições de polaridade reversa. Embora essas oscilações sejam geralmente muito curtas, elas são grandes. Foi medida uma oscilação de tensão de trilho superior a ± 20 V na operação "hot plug".

Este transiente pode afetar os outros dispositivos no dispositivo desconectado e o trilho de tensão. Esse problema só se tornará mais sério quando a corrente de carga aumentar. ● O sistema que é alimentado por baterias que não estão inseridas corretamente pode estar com defeito porque a bateria não está inserida corretamente e seu positivo negativo está inserido.

Isto é especialmente verdadeiro para células do tipo AAA, tipo AA, tipo C e tipo D, ou baterias CR123, CR2 ou de íons de lítio. Se a bateria for inserida corretamente, a solução mecânica evita o contato elétrico com o terminal da bateria, mas essas soluções devem ser moldadas a partir do molde e podem suportar a fadiga do contato após um período de tempo. ● Com o desenvolvimento do uso de plugues de parede em nosso país, há menos infraestrutura de energia no mundo e menos requisitos de proteção.

Portanto, a fonte de alimentação pode transmitir grandes transientes de tensão na linha. A fiação interna piora a situação. No passado, as lâmpadas incandescentes tradicionais podiam ajudar a absorver e suprimir energia transitória na linha de energia, mas não havia nenhuma outra característica inibidora, como novos tipos, como LED e CFL.

Problemas que nunca foram encontrados ao migrar para LED e CFL. ● Insira o dispositivo no carro (ou avião, trem, etc.). Em muitos casos, o adaptador de alimentação na fonte de alimentação de transporte inclui polaridade reversa, mas há exceções, especialmente em produtos de substituição de baixo custo.

Usuários desinformados apenas colocam o dispositivo inserido no conector do acendedor de cigarros do carro, pois não percebem que o conector do acendedor de cigarros pode causar falha no dispositivo. Como há muitas maneiras de desencadear um evento polar reverso, o projetista deve evitar a polaridade reversa antes que o sistema evite danos aos danos. O melhor método de proteção da polaridade reversa no sistema de 100 mA é o sistema de baixa corrente - ou seja, a corrente operacional é inferior a 100 mA ou 200 mA - abrangendo várias aplicações, desde sistemas de segurança e alarmes de incêndio até automação predial, endereços públicos e sistemas de rede de dados.

Isso inclui muitos ambientes de trabalho diferentes, e os designers nem sempre conseguem prever onde o sistema será usado. De acordo com a situação específica, o sistema pode ser exposto a polarização reversa em estado estacionário ou condições elétricas negativas, como transientes negativos, o que pode resultar em eventos de polaridade reversa e danificar o sistema. O resultado pode ser tão simples quanto uma falha elétrica, mas se a situação for muito séria, pode causar um incêndio.

Portanto, os efeitos negativos dos designers para evitar a polaridade reversa trazem os efeitos negativos da polaridade reversa. Há muitas maneiras de conseguir isso, mas em aplicações de baixa corrente, sua eficiência geralmente é menos problemática. Desde que o sistema seja resistente ao consumo de energia e a queda de pressão da tensão operacional esteja associada a cada método, os dois métodos simples de PN série ou diodo Schottky podem ser usados ​​para atingir o objetivo.

O diodo PN série é projetado para aceitar uma queda de pressão em série maior (± 1 V) ou pode ter um transiente reverso de alta tensão (> 200 V), então usar um diodo PN série é uma boa escolha. A Figura 2 é fornecida com um exemplo de projeto. Esta é uma solução simples e de baixo custo que pode fornecer bloqueio rápido, função de reinicialização e alta tensão de ruptura.

Figura 2: Método do Diodo em Série Este diodo tem o menor consumo de energia, portanto, menos dissipadores de calor e baixo custo. O sistema funcionará normalmente enquanto o dispositivo estiver quente durante a operação normal ou em possíveis condições de falha. Mesmo assim, essa solução não é adequada para todos os projetos.

A vantagem de custo logo desaparecerá com o aumento da corrente de trabalho. Além disso, quanto maior a corrente, maior o consumo de energia, maior a necessidade do diodo, mais caro ele é, melhor a condutividade térmica e melhor a estrutura de dissipação de calor utilizada. Além disso, em um sistema de baixa tensão (≤5 V), a queda de pressão do diodo pode ter um circuito de reforço adicional a jusante, o que faz com que o esperado ser um método de baixo custo na verdade se torne muito caro.

Portanto, é importante lembrar desses vários pontos antes de usar o método do diodo PN. A série de diodos Schottky é semelhante, mas a aplicação é um método mais amplo que consiste em usar uma série de diodos Schottky em vez do diodo PN da série. Essa queda de pressão é menor (± 0.

6V) e o consumo de energia é menor. A Figura 3 mostra a configuração do diodo Schottky. Esta configuração proporciona excelente bloqueio, importação de design simples e baixo custo.

Ele também pode ser reinicializado e pode suportar tensão de ruptura relativamente alta (> 200 V). Figura 3: A queda de pressão pelo método do diodo Sitexerry pode reduzir os requisitos de gerenciamento de calor relacionados aos diodos PN tradicionais, o que pode resultar em pacotes menores e mais baratos. Apesar disso, ainda é preciso ter cuidado, pois pode ficar muito alto devido à queda de pressão em muitas aplicações.

Além disso, embora a faixa de operação do diodo Schottky seja mais ampla do que a do diodo PN série, a melhor aplicação desse método ainda é uma corrente que utiliza uma corrente abaixo de 200 mA e tem uma tensão mais alta (> 5 V). Conclusão Seja qual for o método utilizado, é necessário considerar dois aspectos importantes: queda de pressão e consumo de energia. Supondo que esses dois parâmetros estejam dentro de faixas aceitáveis, dois métodos podem proteger efetivamente o sistema de baixa corrente a baixo custo, que é danificado por eventos de polaridade reversa.

Se a queda de pressão ou o consumo de energia forem problemas, pode-se considerar uma solução de origem, como FRPF.