Использование диода для обеспечения тока течет только в одном направлении, не вызывая падения напряжения

Для питания моего микроконтроллера (ATmega8) я использую источник напряжения ~ 5,4 В. Я хочу убедиться, что я случайно не подключу источник напряжения в обратном направлении, и решил, что диод был бы хорошим способом сделать это, поскольку, как я узнал до сих пор, диод позволяет току течь в одном направлении, и блокирует это в другом.

Но я также узнал, что диоды создают падение напряжения. У меня есть несколько типичных диодов (1N4001, 1N4148 и т. Д.), И я хотел бы использовать их для достижения вышеупомянутого результата без падения напряжения, так как оно было бы слишком низким для питания микросхемы.

У меня вопрос, есть ли способ сделать это с диодом? Или мне нужен какой-то другой компонент (если так, что бы вы порекомендовали)?

Вы не хотите минимально возможного падения напряжения. ATmega8 предназначен для работы от 2,7 В до 5,5 В, а 5,5 В на самом деле составляет 5,0 В с некоторым запасом. В техническом описании вы увидите множество параметров, указанных при 5 В.

Ваше напряжение питания ~ 5,4 В. Что означает "~"? Что это может отличаться на несколько процентов? 3% выше дает вам 5,56 В, что не соответствует спецификации. Это не заставит AVR загореться, но это хорошая привычка придерживаться спецификаций.

Так что пусть напряжение падает. Разрешить падение 500 мВ. ATmega потребляет всего пару десятков мА. 1N4148 будет падать, как правило, на 900 мВ при 50 мА, что я с радостью принял бы, но которое вы можете найти слишком высоким. В этом случае пойти на Шоттки , как и в других ответах. Вам не нужен диод Шоттки с падением 100 мВ , нарочно выбирайте тот, у которого характеристики хуже. Этот будет падать 450 мВ при 100 мА.

Фактический диод ограничен законами физики [тм]. Фактическое напряжение будет зависеть от тока, напряжения и используемого устройства, но, в качестве ориентира, при очень малой нагрузке диод Шоттки может выдерживать напряжение чуть ниже 0,3 В, но обычно оно возрастает до 0,6 В +, когда нагрузка приближается к максимально допустимому. Сильноточные устройства могут иметь прямое падение напряжения более 1В. Кремниевые диоды хуже в два-три раза.

Использование полевого МОП-транзистора вместо диода обеспечивает резистивный канал, так что падение напряжения пропорционально току и может быть намного ниже, чем для диода.

При использовании MOSFET с каналом P, как показано ниже, MOSFET включается при правильной полярности батареи и выключается при обращении батареи. Схема и другие отсюда. Я использовал это устройство на коммерческой основе (используя устройство зеркального отображения с N-канальным полевым МОП-транзистором в наземном отводе) в течение ряда лет с хорошим успехом.

Когда полярность батареи НЕ правильная, затвор полевого МОП-транзистора положителен относительно источника, а «соединение» источника затвора полевого МОП-транзистора имеет обратное смещение, поэтому полевой МОП-транзистор выключен.

Когда полярность батареи правильная, затвор полевого МОП-транзистора является отрицательным по отношению к источнику, и полевой МОП-транзистор правильно смещен, и ток нагрузки «видит» на полевом транзисторе Rdson = on tresistance. Сколько это зависит, зависит от выбранного FET, но 10 миллиомные FET относительно распространены. При 10 мОм и 1 А вы получаете падение только на 10 милливольт. Даже полевой МОП-транзистор с Rdson 100 мОм будет падать только на 0,1 Вольт на ампер - намного меньше, чем даже диод Шоттки.

Замечание по применению TI Обратный ток / цепи защиты аккумулятора

Та же концепция, что и выше. Версии канала N & P. МОП-транзисторы приведены только в качестве примера. Обратите внимание, что напряжение затвора Vgsth должно быть значительно ниже минимального напряжения батареи.

Две идеи:

1. Используйте диод Шоттки вместо обычного PN-диода. Диоды Шоттки имеют меньшее падение напряжения, чем диоды PN.
2. Подключите диод к источнику питания, чтобы он был нормально смещен в обратном направлении. Когда питание подключено в обратном направлении, диод будет проводить и не позволять обратному напряжению превышать прямое падение напряжения диода. Вам понадобится источник питания с ограничением по току или плавкий предохранитель перед диодом, чтобы его не просили нести неограниченный ток.

• Силовой диод Шоттки даст вам падение напряжения всего 0,2В
• Есть много доступных разъемов, которые не могут быть подключены в обратном порядке.
• Многие люди используют трехконтактный разъем с двумя подключенными проводами. В этом случае подключение в обратном направлении не соединяет оба провода.

Вы, ребята, скучаете, как получить диод с нулевым падением напряжения. Возьмите 2 диода, скажем, 1Nhocares. Подайте один из них через резистор, подайте напряжение 0,6 В или около того и подайте его на анод другого диода через второй резистор. Проведите катод второго диода к земле с третьим резистором. Второй диод теперь смещен первым диодом. Поместите входной колпачок на анод второго диода, чтобы получить изоляцию постоянного тока. Shazam, входной сигнал переменного тока выпрямляется без заметного падения напряжения на диоде. Забудьте о германии и Shottkys, в лучшем случае вы получите, как 0,3 В. Легко настроить мою схему, чтобы получить падение напряжения 0,05. Просто увеличьте ток первого диода, чтобы получить более высокое падение напряжения. Делает компаратор пересечения нуля действительно красивым. Попрощайтесь с фазовыми ошибками. Tweaks? Наденьте колпачок на первый диод, избавьтесь от шума. Сделайте резистор, идущий к аноду второго диода, довольно большим. Помогает с небольшими сигналами.

Диод Шоттки был бы хорошим решением, и это то, что я выбрал для защиты полярности пути питания на плате разработки PIC, которую я сделал на этой неделе. Диоды Шоттки имеют очень низкое падение напряжения по сравнению со многими другими типами диодов, особенно универсальные. Популярным применением диодов Шоттки является использование их для высокочастотных цепей, поскольку они имеют высокую скорость переключения, хотя они также известны своим низким падением прямого напряжения. Однако недостатком является их относительно более низкое напряжение пробоя по сравнению с диодами других типов. Если вы просто ищете защиту от полярности для микроконтроллера 3,3 В / 5 В или другого низковольтного приложения, это может быть идеально для вас, потому что низкое падение напряжения является привлекательным, а низкое напряжение пробоя все еще, вероятно, выше, чем вам нужно. Выберите диод со спецификациями, которые соответствуют требуемому максимальному падению напряжения при ожидаемом потреблении тока, потреблении тока нагрузки и напряжении пробоя. Digikey.com делает это очень легко; это должно быть очень просто оттуда.

Чтобы защитить цепь от обратной полярности с помощью диода, но без падения напряжения на диодах, замените диод предохранителем и подключите довольно большой диод с обратной полярностью через силовые шины, разумеется, после предохранителя. Он должен быть в состоянии непрерывно выдерживать максимальный ток предохранителя, а также высокий импульсный номинал, что обычно делают диоды.

Так работают все силовые преобразователи. Они могут потреблять сотни ампер при 12 Вольт, но обратная полярность только перегорает предохранители.

Другим решением для слаботочных устройств является замена предохранителя на резистор. Падение напряжения на резисторе может быть меньше, чем у диода при низких токах.

Другой способ - использовать диод в полевом МОП-транзисторе, поскольку внутри полевого МОП-транзистора имеется диод. Чтобы защитить положительный источник питания, используйте устройство с P-каналом таким образом, чтобы диод защищал устройство от обратной полярности при выключенном затворе. Теперь вам просто нужно сделать какую-то логику (например, один резистор и малый сигнальный диод), чтобы включить затвор, когда полярность правильная, и тогда падение напряжения на 0,6 В будет теперь соответствовать сопротивлению RDS MAX MOSFET или меньше. МОП-транзисторы включаются в обоих направлениях.