- Reverse Polarity Protection menggunakan Diode
- Reverse Polarity Protection menggunakan P-Channel MOSFET
- Material Diperlukan
- Diagram Sirkuit
- Cara Kerja Rangkaian Perlindungan Polaritas Terbalik Menggunakan MOSFET P-Channel
Baterai adalah sumber daya yang paling nyaman untuk memasok tegangan ke sirkuit elektronik. Ada banyak cara lain, untuk menyalakan perangkat elektronik, seperti adaptor, sel surya dll, tetapi catu daya DC yang paling umum adalah Baterai. Umumnya semua perangkat dilengkapi dengan Sirkuit Perlindungan Polaritas Terbalik tetapi jika Anda memiliki perangkat yang dioperasikan dengan baterai yang tidak memiliki perlindungan polaritas terbalik maka Anda harus selalu berhati-hati saat mengganti baterai jika tidak maka perangkat dapat meledak.
Jadi, dalam situasi ini Sirkuit Perlindungan Polaritas Terbalik akan menjadi tambahan yang berguna untuk sirkuit. Ada beberapa metode sederhana untuk melindungi rangkaian dari koneksi polaritas terbalik seperti menggunakan dioda atau Diode Bridge atau dengan menggunakan P-Channel MOSFET sebagai sakelar di sisi HIGH.
Reverse Polarity Protection menggunakan Diode
Menggunakan Diode adalah metode termudah dan termurah untuk Perlindungan Polaritas Terbalik tetapi memiliki masalah kebocoran daya. Ketika tegangan suplai input tinggi, penurunan tegangan kecil mungkin tidak masalah, terutama ketika arus rendah. Tetapi dalam kasus sistem operasi tegangan rendah, bahkan penurunan tegangan dalam jumlah kecil tidak dapat diterima.
Seperti yang kita ketahui penurunan tegangan pada dioda serba guna adalah 0,7V sehingga kita dapat membatasi penurunan tegangan ini dengan menggunakan dioda Schottky karena penurunan tegangannya sekitar 0,3V hingga 0,4V dan juga dapat menahan beban arus tinggi. Berhati-hatilah saat memilih dioda Schottky, karena banyak dioda Schottky dilengkapi dengan kebocoran arus balik yang tinggi, jadi pastikan Anda memilih yang memiliki arus balik rendah (kurang dari 100uA).
Pada 4 Amps, kehilangan daya oleh dioda Schottky di sirkuit akan menjadi:
4 x 0,4W = 1,6W
Dan di dioda biasa:
4 x 0,7 = 2,8W.
Anda bahkan dapat menggunakan penyearah jembatan penuh untuk perlindungan polaritas terbalik, karena terlepas dari polaritasnya. Tetapi penyearah jembatan terdiri dari empat dioda, maka jumlah pemborosan daya akan menjadi dua kali lipat dari pemborosan daya di rangkaian di atas dengan dioda tunggal.
Reverse Polarity Protection menggunakan P-Channel MOSFET
Menggunakan MOSFET Saluran-P untuk Perlindungan Polaritas Terbalik lebih dapat diandalkan daripada metode lain, karena penurunan tegangan rendah dan kemampuan arus tinggi. Rangkaian ini terdiri dari MOSFET P-Channel, dioda Zener dan resistor pull-down. Jika tegangan supply kurang dari tegangan Gate-to-Source (Vgs) dari MOSFET saluran-P maka Anda hanya membutuhkan MOSFET tanpa dioda atau resistor. Anda hanya perlu menghubungkan terminal gerbang MOSFET ke tanah.
Sekarang, jika tegangan suplai lebih dari Vgs maka Anda harus menurunkan tegangan antara terminal gerbang dan sumber. Komponen yang diperlukan untuk membuat perangkat keras rangkaian disebutkan di bawah ini.
Material Diperlukan
- FQP47P06 P-Channel MOSFET
- Resistor (100k)
- 9.1V Zener Diode
- Papan tempat memotong roti
- Menghubungkan Kabel
Diagram Sirkuit
Cara Kerja Rangkaian Perlindungan Polaritas Terbalik Menggunakan MOSFET P-Channel
Sekarang, ketika Anda menghubungkan baterai sesuai diagram sirkuit, dengan polaritas yang benar, itu menyebabkan transistor ON dan memungkinkan arus mengalir melaluinya. Jika baterai dihubungkan ke belakang atau dalam polaritas terbalik maka transistor MATI dan sirkuit Anda terlindungi.
Sirkuit perlindungan ini lebih efisien daripada yang lain. Mari kita analisis rangkaian ketika baterai dihubungkan dengan cara yang benar, MOSFET P-Channel akan ON karena tegangan antara gerbang dan sumber negatif. Rumus untuk mencari tegangan antara gerbang dan sumber adalah:
Vgs = (Vg - Vs)
Ketika baterai tidak terhubung dengan benar, tegangan di terminal gerbang akan positif dan kita tahu bahwa MOSFET P-Channel hanya menyala ketika tegangan pada terminal gerbang negatif (minimum -2.0V untuk MOSFET ini atau kurang). Jadi, setiap kali baterai dihubungkan dengan arah sebaliknya, rangkaian akan dilindungi oleh MOSFET.
Sekarang, mari kita bicara tentang kehilangan daya di rangkaian, ketika transistor ON resistansi antara drain dan source hampir dapat diabaikan tetapi untuk lebih akurat Anda dapat melalui lembar data MOSFET P-Channel. Untuk MOSFET saluran-P FQP47P06, Static Drain-Source On-Resistance (R DS (ON)) adalah 0,026Ω (maks.). Jadi, kita bisa menghitung rugi daya pada rangkaian seperti di bawah ini:
Rugi Daya = I 2 R
Mari kita asumsikan arus yang mengalir melalui transistor adalah 1A. Jadi kehilangan daya akan terjadi
Rugi Daya = I 2 R = (1A) 2 * 0,026Ω = 0,026W
Oleh karena itu, kehilangan daya sekitar 27 kali lebih kecil dari rangkaian yang menggunakan dioda tunggal. Itulah mengapa menggunakan MOSFET P-Channel untuk Perlindungan Polaritas Terbalik jauh lebih baik daripada metode lain. Ini sedikit lebih mahal daripada dioda tetapi membuat sirkuit proteksi jauh lebih aman dan efisien.
Kami juga telah menggunakan Dioda Zener dan resistor di sirkuit untuk perlindungan terhadap gerbang yang melebihi tegangan sumber. Dengan menambahkan resistor dan dioda Zener sebesar 9.1V, kita dapat menjepit tegangan sumber gerbang ke maksimum 9.1V negatif, sehingga transistor tetap aman.