Некоторые модули и специализированные микросхемы предназначенные для заряда АКБ имеют встроенную защиту от подключения батареи в неправильной полярности.
Например микросхема HT3786D автоматически умеет определять полярность подключенной АКБ:
Более того, микросхема даже умеет заряжать батарею подключённую "вверх тормашками".
А вот другой популярный модуль TP4056 при подключении батареи в неправильной полярности моментально выйдет из строя.
Из него моментально пойдет синий волшебный дым:
Про варианты защиты от переполюсовки и пойдет речь в данной статье.
Самое простое решение: установить диод D1 (лучше Шоттки) рассчитанный на большой ток и плавкий предохранитель F1:
Если батарея подключена правильно, диод D1 не оказывает ни какого влияния на схему. Если батарею подключить в неправильной полярности, большой ток, который способен отдавать Li-ion аккумулятор, спалит предохранитель и модуль TP4056 останется в целости и сохранности.
Решение в данном случае получается одноразовое. Для многоразового применения можно собрать схему на одном MOSFET и одном биполярном транзисторе.
Защита зарядного устройства от переполюсовки
- VT1 P-канальный полевой транзистор с изолированным затвором (MOSFET)
- VT2 Биполярный транзистор структуры n-p-n
Как работает такая схема защиты от переполюсовки ?
Для начала подключим вместо аккумулятора амперметр (М2).
Подаем питание с помощью выключателя SW1
Напряжение на выходе схемы отсутствует потому что транзистор Т1 закрыт. Чтобы открыть P-канальный MOSFET необходимо, чтобы его затвор был подключен к минусу источника питания:
А у нас там напряжение источника питания:
Для того, чтобы открыть T1 необходимо открыть Т2, но в в той части схемы куда подключена его база сейчас отсутствует напряжение.
Что произойдёт при правильном подключении батареи?
Ток от подключенной батареи откроет транзистор Т2.
Транзистор Т2 подтянет затвор транзистора Т1 к минусу источника питания. Т1 откроется и АКБ начнет заряжаться.
Что произойдёт при неправильном подключении батареи?
А ничего не произойдет, схема просто не включится.
Биполярные транзисторы не особенно любят когда их подключают не правильно, и поэтому чтобы VT2 не накрылся медным тазом - в цепи базы дополнительно включен диод D1. Он ограничит напряжение между Эмиттером и Базой VT2 приложенное в обратной полярности.
Бонус - защита от короткого замыкания:
Если предположить, что батарея была установлена правильно, открыла Т2 и Т1, но вдруг случилась "коза" - база транзистора T2 опять останется без питания и закроет T1.
Практическая реализация:
MOSFET транзисторы как известно управляются напряжением, а не током, а напряжения в этой схеме не велики. В качестве транзистора T1 потребуется MOSFET, который может управляться небольшим напряжением (содержит в своей маркировке букву L)
Из этих соображений имеет смысл переделать схему под N-канальный MOSFET, так как как они имеют лучшие характеристики. Я попробую собрать из того, что есть под рукой.
Мой самодельный ЛБП умеет работать как источник тока, поэтому выставим значение 50mA и соберем прототип на макетной плате.
Подаем питание - батарея не подключена. На выходе болтается около 0.1V
Устанавливаем батарею. ЛБП снизил напряжение, чтобы ток в цепи стал равен 52mA. Батарея заряжается.
Вытаскиваем батарею и переворачиваем. Тока в цепи нет.
Ставим снова в правильное положение. Зарядка возобновилась.
MOSFET у меня не сильно современный - падение напряжения составило около 100mV. Сейчас доступны транзисторы и с более низким сопротивлением в открытом состоянии - главное что сама схема рабочая.
Материалы по теме:
Как работает TP4056 зарядное устройство для li-ion аккумуляторов
Если материал понравился - не забываем ставить лайк (иначе Дзен его больше ни кому не покажет, а писать в пустоту мне как автору не очень интересно).
P.S: Если Вы, как и автор этого комментария, не понимаете почему для защиты от переполюсовки ЗАРЯДНОГО УСТРОИСТВА И БАТАРЕИ нельзя использовать только диод, как это часто делают для защиты нагрузки и считаете, что ток в схеме 2 протекать не будет - отпишитесь пожалуйста от моего канала.
Оглавление канала тут
Всем удачи!