Використовуючи діод для забезпечення потоку струму лише в одному напрямку, не спричиняючи падіння напруги

Для живлення мікроконтролера (ATmega8) я використовую джерело напруги ~ 5,4 В. Я хочу переконатися, що я випадково не підключую джерело напруги в зворотному напрямку, і подумав, що діод буде гарним способом досягти цього, оскільки з того, що я довідався до цього часу, діод дозволяє струму текти в одному напрямку і блокує це в іншому.

Але я також дізнався, що діоди створюють падіння напруги. У мене є кілька типових діодів (1N4001, 1N4148 тощо), і я хотів би використати їх для досягнення вищезгаданого результату, не опускаючи напруги, оскільки це було б занадто низько для живлення ІС.

Моє запитання: чи можна це зробити діодом? Або мені потрібен якийсь інший компонент (якщо так, що б ви порадили)?

Ви не хочете якомога меншого падіння напруги. ATmega8 заданий для роботи від 2,7 до 5,5 В, а 5,5 В - це фактично 5,0 В з деяким запасом. У таблиці ви побачите багато параметрів, вказаних на 5 В.

Ваша напруга живлення становить ~ 5,4 В. Що означає "~"? Що воно може змінюватися на кілька відсотків? На 3% вище ви отримуєте 5,56 В, що не відповідає технічній характеристиці. Це не призведе до того, що AVR загоряється полум’ям, але це хороша звичка дотримуватися специфікацій.

Тож нехай напруга падає. Дозволити падіння 500 мВ. ATmega споживатиме лише пару десятків ма. 1N4148 падає, як правило, 900 мВ при 50 мА, що я б із задоволенням прийняв, але який може виявитися занадто високим. У такому випадку перейдіть до Шоткі , як це також пропонується в інших відповідях. Ви не хочете, щоб діод Шоткі з падінням 100 мВ , спеціально йдіть на один з гіршими характеристиками. Цей режим знизить 450 мВ при 100 мА.

Дійсний діод обмежений законами фізики [tm]. Фактична напруга буде залежати від струму та напруги та використовуваного пристрою, але, як керівництво, при дуже легкому навантаженні діод Шоткі може управляти дещо нижче 0,3 В, але це зазвичай підвищується до 0,6 В +, оскільки навантаження наближається до максимально дозволеного. Пристрої високого струму можуть мати передні напруги, що перевищують 1В. Кремнієві діоди гірші на коефіцієнт від двох до трьох.

Використання MOSFET замість діода забезпечує резистивний канал, щоб падіння напруги було пропорційним струму і може бути значно нижчим, ніж для діода.

Використання MOSFET P-каналу, як показано нижче, призводить до включення MOSFET, коли полярність батареї правильна, і вимкнення при поверненні акумулятора. Схеми та інші звідси я використовував цю композицію комерційно (використовуючи розташування дзеркального зображення з N-канальним MOSFET в основному каналі) протягом ряду років з хорошим успіхом.

Якщо полярність батареї НЕ виправлена, то затвор MOSFET є позитивним відносно джерела, а "з'єднання" джерела MOSFET затвора зворотно змінено, тому MOSFET вимкнено.

Якщо полярність батареї правильна, то MOSFET затвор негативний відносно джерела, а MOSFET правильно зміщений та завантажений струм "бачить" на FET Rdson = на напругу. Скільки це залежить від обраного БНТ, але 10-мільйонних БНТ відносно поширені. При 10 мОм та 1А ви отримуєте лише 10 міліл-вольт. Навіть MOSFET з Rdson в 100 мільйонів буде знижувати лише 0,1 Вольт на підсилений ампер - набагато менше, ніж навіть діод Шоткі.

Примітка щодо застосування TI ланцюги захисту зворотного струму / акумулятора

Те саме поняття, що і вище Версії каналів N&P Цитовані MOSFET - лише приклади. Зауважте, що напруга Vgsth на затворі повинно бути набагато нижче мінімальної напруги акумулятора.

Дві ідеї:

1. Використовуйте діод Шоткі замість нормального діодного перехідного елемента. Діоди Шоткі мають менший перепад напруги, ніж діоди PN.
2. Підключіть діод поперек живлення так, щоб він був нормально зворотним. Коли живлення підключено назад, діод буде проводити і запобігати зворотному напрузі від перевищення прямого падіння напруги діода. Вам знадобиться джерело з обмеженим струмом або запобіжник вище за діод, щоб його не просили проводити необмежений струм.

• Діод Шотткі забезпечить вам падіння напруги аж на 0,2 В
• Є безліч роз'ємів, які не можна підключити назад.
• Багато людей використовують трижильний роз'єм з приєднаними двома проводами. У цьому випадку підключення заднім ходом не з'єднує обидва дроти.

Хлопці, ви сумуєте, як отримати нульовий перепад напруги. Візьміть 2 діоди, скажімо 1Nwhocares. Зсуньте один за допомогою резистора, вийміть .6 В або так і застосуйте його до анода іншого діода через другий резистор. Запустіть катод другого діода на землю за допомогою третього резистора. Другий діод тепер упереджений першим діодом. Покладіть кришку на анод другого діода, щоб отримати ізоляцію постійного струму. Шазам, вхідні сигнали змінного струму виправляються без помітного падіння напруги діода. Забудьте про германії та Шотткі, в кращому випадку ви отримаєте як .3 v. Легко налаштувати мою схему, щоб отримати спад .05. Просто зробіть струм першого діода вище, щоб отримати більший перепад напруги. Створює порівняльний показник нульових схрещувань дуже гарний. Скажіть добре за фазовими помилками. Налаштування? Покладіть ковпачок поперек першого діода, позбавіться від шуму. Зробіть резистор, що йде до анода другого діода, досить великим. Допомагає при невеликих сигналах.

Діод Шоткі був би хорошим рішенням, і саме це я вирішив обрати для захисту від полярності шляху живлення на дошці розвитку PIC, яку я зробив на цьому тижні. Діоди Шоткі мають дуже низький перепад напруги порівняно з багатьма іншими типами діодів, зокрема, загального призначення. Популярне використання діодів Шоткі полягає у використанні їх для високочастотних ланцюгів, оскільки вони мають високу швидкість комутації, хоча вони також відомі своїм низьким падінням напруги вперед. Однак їх недоліком є ​​відносно менша напруга пробою в порівнянні з іншими типами діодів. Якщо ви просто шукаєте захист від полярності для мікроконтролера 3,3 В / 5 В або іншого низького напруги, це може бути ідеальним для вас, тому що низький перепад напруги є привабливим, а низька напруга пробою все ще, ймовірно, вище, ніж вам потрібно. Виберіть діод із специфікаціями, які відповідають вашому необхідному максимальному падінню напруги при очікуваному розтягуванні струму, напрузі навантаження струму та напрузі пробою. Digikey.com робить це дуже просто; звідти це повинно бути дуже прямо.

Щоб захистити ланцюг від зворотної полярності, використовуючи діод, але без падіння діода, замініть діод запобіжником, а після запобіжника, звичайно, підключіть досить великий діод із зворотною полярністю. Він повинен бути в змозі безперервно керувати максимальним струмом плавкого запобіжника, а також високим показником імпульсу, що діоди зазвичай можуть робити.

Ось так працюють усі силові інвертори. Вони можуть витягнути сотні Ампер на 12 Вольт, але зворотна полярність лише роздуває запобіжники.

Ще одне рішення для пристроїв низького струму - це заміна запобіжника на резистор. Падіння напруги через резистор може бути менше діода при малих струмах.

Інший спосіб - використання діода в MOSFET, оскільки MOSFET має діод всередині нього. Для захисту позитивної подачі використовуйте пристрій P-каналу таким чином, щоб діод захищав пристрій від зворотної полярності з вимкненим затвором. Тепер ви просто повинні зробити певну логіку (наприклад, один резистор і малий діод сигналу), щоб увімкнути ворота, коли полярність правильна, тоді це .6 Вольт діодний перепад тепер перейде в опір RDS MAX MAX MOSFET або менше. MOSFET включаються в обох напрямках.