Princípy ochrany predných častí automobilového akumulátora

—— Vysvetlenie technológie ochrany pred opačným poľom

1. Čo je ochrana pred opačným poľom?

Ochrana pred opačným poľom (RPP) sa používa na zabránenie poškodeniu systémov pri pripojení akumulátora v opačnom zosadení. Nájde sa bežne v automobilových elektrických systémoch, Systémoch správy akumulátorov (BMS) a rôznych moduloch s nízkou DC vstupnou väčkosťou.
Existujú tri základné typy obvodov pre ochranu pred opačným poľom:
- Šérie štandardný/Schottky diód
- Vysokostranný P-kanaly MOSFET
- Vysokostranný N-kanaly MOSFET

2. Hlavné riešenia ochrany pred opačnou polárnostou

2.1 Metóda série diód

Základný princíp: Štandardný alebo Schottky dióda je umiestnená v sérii s kladným napájaciym drôtom a prevádza iba v prípade správnej polarizácie.

Technické porovnanie:

Aplikácia: Aplikácie s nízkou spotrecou alebo citlivé na náklady.

2.2 Riešenie P-kanálového MOSFET (odporúčané)

Schéma obvodu: P-kanálový zosilňovací MOSFET je umiestnený v sérii s kladným napájaciym drôtom, často s Zenerovým diódou na ochranu brány.
Pracovný princíp:
- Keď je správne pripojené, teliesková dióda MOSFET-u prevádza a terminál Zdroj prijíma batériové napätie.
- Brána je na 0V, čo robí Vgs záporným a zapne MOSFET.
- Zenerov diód obmedzuje Vgs na jeho nominálnu napätie.

Keď je obrátene: Telo diódy je reverzné namätené, MOSFET je vypnutý, obvod je prerazený a systém je chránený.

Výhody: Veľmi nízky vnútorný odpor pri zapnutí, oveľa nižšie tepelné straty ako u diód. Není potrebný externý ovládač.

Aplikácia: Často sa používa v automobilovej elektronike, ECU a front-end časti BMS.

2.3 Riešenie N-kanálového MOSFET (Vysoký výkon)

Vlastnosti:
- Nižšie Rds(on) ako u P-kanálu, vhodné pre systémy s vysokým prúdom.
- Vstup brány vyžaduje nábojový čerpadlo alebo boost ovládač na zvýšenie Vgs nad zdroj.
Pri opačnom pripojení: Telo dióda je reverzne napojené, ovládanie brány je vypnuté a MOSFET zostáva vypnutý.
Aplikácia: Ideálne pre systémy s vysokou účinnosťou, ako sú pokročilé regulátory EV.

2.4 Riešenia na báze regulátorov: RPP vs ideálny diódový regulátor

3. Dynamická vs Statická Opačná Polárnia

Statická Opačná Polárnia: Dlhodobé spojenie v opačnej polárii, vyžaduje stabilnú ochranu.
Dynamická Opačná Polárnia: Dočasné spojenie v opačnej polárii, napr. krátke zamiatnutie, vyžaduje rýchlu reakciu.

4. Mechanická Relé Ochranа (Doplnková)

Výhody:
- Môže vydržať vysoký prechodový prúd s minimálnym klesnutím napätia.
- Poskytuje úplné prerušenie obvodu pri otvorení.
Nevýhody:
- Veľká veľkosť, obmedzená životnosť.
- Pomaly reakcia, nie je vhodná pre časté preklapy.

5. Súhrn a výberový príručka