Principes van voorkant bescherming voor automobiele accu's

—— Uitleg van Omgekeerde Polariteitsbeschermingstechnologie

1. Wat is Omgekeerde Polariteitsbescherming?

Omgekeerde Polariteitsbescherming (RPP) wordt gebruikt om schade aan systemen te voorkomen wanneer een batterij in omgekeerde volgorde wordt aangesloten. Het komt vaak voor in automobiele energysystemen, Battery Management Systems (BMS) en verschillende laagspannings DC invoermodules.
Er zijn drie basistypen van omgekeerde polariteitsbeschermingschakelingen:
- Serie standaard/Schottky diode
- Hoogspanningszijde P-kanaal MOSFET
- Hoogspanningszijde N-kanaal MOSFET

2. Grote Stroming Oplossingen voor Omgekeerde Polariteits Bescherming

2.1 Diode Serie Methode

Basisprincipe: Een standaard- of Schottky-diode wordt in serie geplaatst met de positieve voedingsspoor en voert alleen als de polariteit juist is.

Technische Vergelijking:

Toepassing: Laagvermogende of kostenefficiënte toepassingen.

2.2 P-kanaal MOSFET-oplossing (aanbevolen)

Schakelingstructuur: Een P-kanaal versterkings-MOSFET wordt in serie geplaatst met de positieve voedingsspoor, vaak met een Zener-diode om de poort te beschermen.
Werkingsprincipe:
- Bij correcte aansluiting geleidt de body-diode van de MOSFET en ontvangt het Source-terminal de batterijspanning.
- De Gate is op 0V, waardoor Vgs negatief wordt en de MOSFET aangaat.
- De Zener-diode beperkt Vgs tot zijn geregistreerde spanning.

Bij omkering: De body-diode is反向-biased, de MOSFET is uit, de circuit is verbroken, en het systeem is beschermd.

Voordelen: Zeer lage aansluitweerstand, veel lagere vermogensverlies dan diodes. Geen externe driver nodig.

Toepassing: Veel gebruikt in automotieve elektronica, ECUs en BMS front ends.

2.3 N-kanalen MOSFET-oplossing (Hoge Prestatie)

Kenmerken:
- Lager Rds(on) dan P-kanalen, geschikt voor systemen met hoge stromen.
- Gate vereist een opladingpomp of boost driver om Vgs boven de bron te verhogen.
Bij omgekeerde aansluiting: De lichaamsdiode is omgekeerd gepolariseerd, de gate-aandrijving is uitgeschakeld, en de MOSFET blijft uit.
Toepassing: Ideaal voor systemen met hoge efficiëntie zoals geavanceerde EV-controllen.

2.4 Controller-gebaseerde oplossingen: RPP vs Ideaal Diode Controllers

3. Dynamisch versus Statisch Omgekeerd Polairiteit

Statisch Omgekeerd Polairiteit: Langdurige omgekeerde aansluiting, vereist stabiele bescherming.
Dynamisch Omgekeerd Polairiteit: Tijdelijke omgekeerde aansluiting, bijvoorbeeld kortdurende verkeerde plug-in, vereist snel respons.

4. Mechanische Relais Bescherming (Aanvullend)

Pluspunten:
- Kan hoge piekstroom withstanden met minimale spanningdaling.
- Geeft volledige schakeling door bij opening.
Nadelen:
- Grote afmetingen, beperkte levensduur.
- Trage respons, niet geschikt voor frequente schakeling.

5. Samenvatting en Selectiehandleiding