Principy ochrany přední části automobilové baterie

—— Vysvětlení technologie ochrany před opačným připojením

1. Co je ochrana před opačným připojením?

Ochrana před inverzní polaritou (RPP) se používá k prevenci poškození systémů při připojení baterie v opačném směru. Bývá často používána v automobilových elektrických systémech, Systémech Správy Baterií (BMS) a různých modulích nízkovoltážních DC vstupů.
Existují tři základní typy obvodů ochrany před inverzní polaritou:
- řadová standardní/Schottky dioda
- vysokostranný P-kanál MOSFET
- vysokostranný N-kanál MOSFET

2. Ochranné řešení proti opačné polaritě v hlavním proudu

2.1 Metoda s diodou v sérii

Základní princip: Standardní nebo Schottkyho dioda je umístěna v sérii s kladným napájecím vodičem a provádí proud pouze v případě správné polaritu.

Technické srovnání:

Aplikace: Nízkoenergetické nebo nákladově citlivé aplikace.

2.2 P-Channel MOSFET řešení (Doporučeno)

Struktura obvodu: P-kanálový zvyšovací MOSFET je umístěn v sérii s kladnou vodičkou napájení, často s Zenerovou diodou pro ochranu brány.
Pracovní princip:
- Pokud je spojeno správně, tedy probíhá proudem tělesná dioda MOSFETu a terminál Zdroj přijímá baterické napětí.
- Brána je na 0V, což dělá Vgs negativním a zapíná MOSFET.
- Zenerova dioda omezuje Vgs na její nominální napětí.

Pokud je napojení obrácené: Tělesná dioda je odebírána opačně, MOSFET je vypnutý, obvod je přerušen a systém je chráněn.

Výhody: Velmi nízký vnitřní odpor, mnohem nižší ztráta energie než u diod. Není potřeba externí ovladač.

Aplikace: Běžně se používají v automobilové elektronice, ECU a přední části BMS.

2.3 N-kanálové řešení MOSFET (Vysoký výkon)

Vlastnosti:
- Nižší Rds(on) než u P-kanálu, vhodné pro systémy s vysokým proudem.
- Vstupní vrátka vyžadují nábojový pumpu nebo boost ovladač pro zvýšení Vgs nad zdroj.
Při opačném spojení: Tělesný diodní je v opačném napájení, ovládání brány je vypnuté a MOSFET zůstává vypnutý.
Aplikace: Ideální pro systémy s vysokou účinností, jako jsou pokročilé regulátory EV.

řešení na bázi řadiče 2.4: RPP ve srovnání s ideálními diodními řadiči

3. Dynamická vs statická opačná polarita

Statická opačná polarita: Dlouhodobé připojení v opačném směru, vyžaduje stabilní ochranu.
Dynamická obrácená polarita: Dočasné připojení v opačném směru, např. krátkodobé špatné zapojení, vyžaduje rychlou reakci.

4. Mechanická relé ochrana (doplňková)

Výhody:
- Může vydržet vysoký přepadený proud s minimálním poklesem napětí.
- Poskytuje úplné přerušení soustavy při otevření.
Nevýhody:
- Velká velikost, omezená životnost.
- Pomalá odpověď, není vhodná pro časté přepínání.

5. Shrnutí a průvodce výběrem