Принципи захисту переднього ендуючого пристрою автобатареї

—— Технологія захисту від зворотньої полярності. Пояснення

1. Що таке захист від зворотньої полярності?

Захист від зворотньої полярності (RPP) використовується для запобігання пошкодженню систем у разі, коли батарея підключена неправильно. Він часто зустрічається в автотранспортних електричних системах, системах керування батареєю (BMS) та різних модулях низьковольтного DC входу.
Існує три основних типи схем захисту від зворотньої полярності:
- Серійний стандартний/Шоттківський діод
- Високочастотний P-канальний MOSFET
- Високочастотний N-канальний MOSFET

2. Основні рішення захисту від зворотньої полярності

2.1 Метод діодної серії

Основна принцип: Звичайний або Шотткі діод розміщується у серії з додатним питомим проводом і пропускає тільки при правильній полярності.

Технічне порівняння:

Застосування: Прилади з низькою потужністю або чутливі до вартості.

2.2 Рішення на базі P-Channel MOSFET (Рекомендовано)

Структура цілки: P-канальний ефектний MOSFET розміщено послідовно з додатним силітком живлення, звичайно з діодом Зенера для захисту ворота.
Принцип роботи:
- При правильному підключенні діод тіла MOSFET пропускає струм, і термінал Source отримує напругу батареї.
- Ворота мають 0V, що робить Vgs негативним, і включає MOSFET.
- Діод Зенера обмежує Vgs до його номінальної напруги.

При зворотньому підключенні: діод тіла знаходиться у зворотньому полярному режимі, MOSFET вимкнений, ланцюг перерваний, і система захищена.

Переваги: Дуже низька включення опору, значно нижчі втрати потужності, ніж у діодів. Не потрібен зовнішній привод.

Застосування: Широко використовуються в автотехніці, ЕЦУ та фронт-енд системах БМС.

2.3 Рішення на базі N-канальних МОП-транзисторів (Висока продуктивність)

Особливості:
- Нижчий Rds(on), ніж у P-канальних, підходить для систем з великою силою струму.
- Воротам необхідно зарядне насосування або буст-привод для підвищення Vgs вище вихідного напругу.
При зворотньому підключенні: тіловий діод є зворотньо спрямованим, управління воротами вимкнено, і MOSFET залишається вимкненим.
Застосування: Ідеально підходить для систем високої ефективності, таких як сучасні контролери ЕВ.

2.4 Розв'язки на основі контролера: RPP проти ідеальних діодних контролерів

3. Динамічна vs Статична зворотня полярність

Статична зворотня полярність: тривале зворотне підключення, необхідна стабільна захистна система.
Динамічна зміна полярності: Тимчасове неправильне підключення, наприклад, моментальна помилка при підключенні, вимагає швидкої реакції.

4. Захист механічного реле (Додатковий)

Переваги:
- Видтримує високий піковий струм з мінімальним спадом напруги.
- Забезпечує повний розрив циклу при відкритті.
Недоліки:
- Великий розмір, обмежений термін служби.
- Повільна реакція, не підходить для частого перемикання.

5. Підсумок та доводчик вибору