題:
使用二極管確保電流僅在一個方向上流動，而不會引起電壓降
capcom
2012-08-25 06:20:15 UTC
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為給微控制器（ATmega8）供電，我使用的是〜5.4V電壓源。我想確保我不會意外地將電壓源反向連接，並認為二極管將是實現此目的的一種好方法，因為據我所了解，二極管允許電流沿一個方向流動，並且

但是我也了解到二極管會產生電壓降。我有一些典型的二極管（1N4001、1N4148等），並希望使用它們來達到上述效果而不會降低電壓，因為它太低而無法為IC供電。

我的問題是，有沒有辦法用二極管做到這一點？還是我需要其他組件（如果需要，您會推薦什麼）？

什麼樣的電壓“太低”才能為IC供電？ 5.4V是最低工作電壓嗎？如果可以降低到5V，則鍺二極管的壓降只有〜0.3V。
有一種方法可以只使用一個MOSFET代替二極管。 MOSFET將為您提供幾乎為零的電壓降。我確定如果您使用Google，也會看到它。之所以說這是評論而不是答案，是因為我現在沒有時間親自搜索它並繪製一些示意圖。我會為此做的任何答案+1。
可能這不是您的問題的答案，但我記得我們曾經有真空管二極管，但它們沒有這樣的問題。只是想做些留戀。我知道他們有不同的問題。
七 答案:
Russell McMahon
2012-08-25 07:03:10 UTC
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實際二極管受物理定律[tm]限制。實際電壓將取決於電流和電壓以及所使用的器件，但作為指導，在非常輕的負載下，肖特基二極管的電壓可能會控制在0.3V以下，但隨著負載接近允許的最大值，通常會升至0.6V +。高電流設備的正向壓降可能超過1V。矽二極管的性能要差兩到三倍。

使用MOSFET代替二極管可提供電阻通道，從而使電壓降與電流成正比，並且比二極管要低得多。

如下所示，使用P溝道MOSFET可使電池極性正確時MOSFET導通，而電池反向時MOSFET截止。 電路和這裡的其他我已經在商業上使用了這種佈置（在接地引線中使用帶有N溝道MOSFET的鏡像佈置）已經成功了很多年。

當電池極性不正確時，MOSFET柵極相對於源極為正，而MOSFET柵極源極“結”被反向偏置，因此MOSFET被關閉。

當電池極性正確時，MOSFET柵極相對於源極為負，並且MOSFET正確偏置，並且負載電流“見”到FET Rdson =導通電阻上。這多少取決於所選擇的FET，但相對而言，10毫歐FET很普遍。在10毫歐和1A的電流下，壓降僅為10毫伏。甚至Rdson為100毫歐的MOSFET所載每安培電流僅下降0.1伏特，甚至比肖特基二極管還要小。

enter image description here

TI應用筆記反向電流/電池保護電路

與上述概念相同。 N個& P通道版本。引用的MOSFET僅是示例。請注意，柵極電壓Vgsth必須遠低於最小電池電壓。

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+1。該設備作為基於“理想二極管”的功率路徑控制器進行銷售
嗯，這很有趣。謝謝！您是否建議在零件箱中安裝任何常見的MOSFET？我剛剛開始構建我的組件集合，並且確實可以使用一些建議。
stevenvh
2012-08-25 13:30:28 UTC
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您不不希望電壓降盡可能小。 ATmega8的額定工作電壓為2.7 V至5.5 V，而5.5 V實際上是5.0 V，具有一定的裕量。在數據表中，您會看到許多指定為5 V的參數。

您的電源電壓為〜5.4V。“〜”是什麼意思？可能相差幾個百分點？高3％會給您5.56 V，這是不合規格的。它不會使AVR著火，但這是遵守規格的好習慣。

讓是電壓降。 允許下降500 mV。 ATmega只會消耗幾十毫安。 1N4148在50 mA電流下通常會下降900 mV，我很樂意接受，但您可能會發現它太高了。在這種情況下，請選擇 Schottky ，就像其他答案中所建議的那樣。您不希望有 100 mV壓降的肖特基二極管，而是專為規格較差的二極管而設計。 這一個在100 mA下將下降450 mV。

很好的建議，謝謝。 “〜”表示大約5.4xV。問題是，我也將使用不同的電壓源。有時我會使用5.4 V，但有時會使用5.0 V（例如，通過USB端口）。可以肯定的是，它不想降至5.0 V以下，這就是為什麼我有興趣尋找一種在使用扁平5V電源的情況下會導致非常小的壓降的組件的原因。謝謝，讓我知道您是否還有其他建議，我將介紹您提到的一些肖特基二極管。
如果我使用1N5817這樣的東西http://www.fairchildsemi.com/ds/1N/1N5818.pdf怎麼辦？這項工作可以滿足我的目的嗎？
@capcom-1N5817 / 8/9實際上是我看過的第一個二極管，但我選擇了另一個二極管，因為電壓降會更高。數據表中的圖2表示1N5818在100 mA時為350 mV，1N5819在400 mV時，因此它們也適用。但是，為什麼不想要​​低於5 V？ AVR可以輕鬆處理它。
謝謝，是的。我沒有*必須在5V下運行AVR。但是，如果我將其運行在5 V以下，輸出引腳是否仍會提供5 V輸出？我不會這樣，我需要5 V輸出。另外，我嘗試將1N4148二極管連接到5 V電源，並且我想確保觀察結果正確。當電壓源反向連接（因此，提供-5 V）時，二極管使電壓反向，但不允許電流通過。最初，我的印像是，如果電壓源反向連接，則二極管會像開關一樣切斷電路。再次感謝，史蒂文。
@capcom-如果Vcc為4.8 V，則輸出也將提供此輸出。但是，如果其他設備也使用4.8 V供電，則它們不需要5 V，那麼它們也將需要4.8V。因為這是一個不完美的世界，數字水平可能會發生很多事情，所以IC設計人員可以提供很大的餘量：通常，高於0.7 x Vcc的任何東西都將被視為高水平。因此，即使將4.8 V輸出連接到5 V設備，它也會看到高電平，即使3.5 V也可以。
@capcom-它確實像開關一樣將其關閉。如果使用開關代替二極管，然後打開它，則其兩端還將具有5 V的全電壓。
謝謝史蒂文，這很有意義。但是，當二極管“閉合”時，與開關不同，它似乎會傳遞一個負電壓。開關將通過0V。對嗎？
@capcom-是的，根據類型的不同，導電二極管（我們不會說“閉合”）的電壓會從100 mV下降到幾伏，具體取決於類型（例如LED的幾伏，但不要將其用作阻擋）二極管，因為它不能承受反向電壓）。開關*還將*降低一個可忽略的電壓，大約為mV，因為觸點不是理想的0歐姆。 [此]（http://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Tyco%20Electronics%20Alcoswitch%20PDFs/PRA,PRB,PRD%20Series.pdf）可能具有50毫歐的接觸電阻= 5毫伏的壓降在100 mA下
謝謝，很有道理。另外，我只是嘗試將二極管與電壓源和AVR一起使用。 AVR似乎可以達到4.2V。對我來說，令人驚訝的部分是它可以正常工作。但是數據手冊說它需要4.5 V-5.5V。這怎麼可能？謝謝。
@capcom-5.4到4.2 V？那是一個很大的下降，那是什麼二極管？肖特基將不會有這種情況。 4.5 V-5.5 V是它設計的範圍，肯定會在該範圍內工作。如果您不這樣做，那並不意味著它肯定不會起作用。只是不再保證，您也不應該在任何設計中都這樣做。我曾經想知道MSP430的最低額定輸出電壓為1.8V。好吧，它仍然在1.3 V下運行，但是在我的設計中，我巧妙地使用了3.3V。:-)
哦，不，對不起，我不清楚。我使用的是USB端口的電壓源，所以它的電壓為5.1 V，我再次檢查後發現它將其降至4.33V。我使用的是1N4148。該電壓仍低於4.5 V，正如您所說，我不應該低於或高於設計的電壓。我想當我買到肖特基二極管時，它將降低到一個更有利的電壓。但即使在4.33 V電壓下，到目前為止似乎也可以正常工作。
markrages
2012-08-25 06:32:45 UTC
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兩個想法：

  1. 使用肖特基二極管代替普通的PN結二極管。肖特基二極管的壓降比PN二極管小。
  2. 將二極管跨接在電源上，因此通常會被反向偏置。當電源反向連接時，二極管將導通並防止反向電壓超過二極管的正向壓降。您將需要一個限流電源或二極管上游的保險絲，以便不要求它承載無限電流。
    3. ol>
我稱2.為“愚蠢二極管”，並將其包括在我的所有電路中。它為我節省了很多倍:)可以與保險絲或多熔絲結合使用（自複位）。
Kamil Domański
2012-08-25 06:37:52 UTC
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  • 肖特基功率二極管將為您提供低至0.2V的電壓降
  • 有許多可用的連接器不能反向插入。
  • 許多人使用具有兩根導線的三針連接器。在這種情況下，反向插入不會同時連接兩條線。
贊成第三個要點的純淨和簡單。讀完後，我就知道了解決方案，並開始踢自己，因為沒有想到如此完美和簡單的東西，而是花了3個小時研究P溝道MOSFET。謝謝。
如果使用對稱的3針連接器允許反向連接，而不是斷路，則也應使插腳對稱。例如，在中心引腳上為正，在兩個外部引腳上均返回。
John M. Kelly
2015-02-04 07:26:22 UTC
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你們錯過瞭如何獲得零壓降二極管的方法。取2個二極管，例如1Nwhocares。通過一個電阻偏置一個，獲得0.6V左右的電壓，然後通過另一個電阻將其施加到另一個二極管的陽極。用第三個電阻將第二個二極管的陰極接地。現在，第二個二極管被第一個二極管偏置。將電容輸入連接到第二個二極管的陽極以獲得直流隔離。 Shazam，輸入AC信號得到整流，而二極管的壓降不明顯。忘掉鍺和Shottkys，充其量您只能得到0.3 v。容易調整我的電路以獲得0.05的電壓降。只需使第一個二極管的電流更高即可獲得更高的電壓降。使過零比較器真的很漂亮。對相位錯誤說好。調整？在第一個二極管上放一個帽，消除噪聲。使通往第二個二極管陽極的電阻相當大。幫助處理小信號。

您可能誤解了問題，OP詢問瞭如何防止極性反轉。
我想對此進行一些澄清，但是由於它不在這裡討論，請查看我的問題：http://electronics.stackexchange.com/q/164782/53375謝謝！
@John M. Kelly，聰明的竅門……我們可以將其命名為“二極管補償”，或更籠統地說，是“被動補償”（將正值減去負值即可）。如您所述，我已經在H＆H中看到了第一種類型。當然，有人可以說這只是有偏見的想法。無論如何...對不起，您離開了SE ...
343GuiltySpark
2018-09-21 22:16:20 UTC
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肖特基二極管將是一個很好的解決方案，這就是我最終在本週製作的PIC開發板上選擇電源路徑極性保護的方法。與許多其他二極管類型（尤其是通用二極管）相比，肖特基二極管的壓降非常低。肖特基二極管的一種流行用途是將它們用於高頻電路，因為它們具有快速的開關速度，儘管它們也以低正向壓降而聞名。但是，它們的缺點是與其他二極管類型相比，它們的擊穿電壓相對較低。如果您只想為3.3v / 5v微控制器或其他低壓應用尋找極性保護，那麼這可能是您的理想選擇，因為低壓降很吸引人，而低壓擊穿電壓可能仍高於您的需要。選擇一個二極管，其規格要與在預期電流消耗，負載電流消耗和擊穿電壓下所需的最大壓降相匹配。 Digikey.com使這個過程非常容易。從那裡應該很簡單。

Alex Cannon
2019-03-26 08:36:26 UTC
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要使用二極管保護電路免受反極性影響，但又不使二極管掉線，請用保險絲替換該二極管，然後在保險絲之後將相當大的反極性二極管連接到電源軌上。它必須能夠連續處理保險絲的最大電流以及高脈衝額定值，而二極管通常可以做到這一點。

這是所有功率逆變器的工作方式。它們可以在12伏的電壓下汲取數百安培的電流，但反極性只會使保險絲熔斷。

低電流設備的另一種解決方案是用電阻器代替保險絲。在低電流下，電阻兩端的壓降可以小於二極管。

另一種方法是在MOSFET中使用二極管，因為MOSFET內部有一個二極管。為了保護正電源，請使用P溝道器件，以使二極管在柵極關閉的情況下保護器件免受反極性影響。現在，您只需要做一些邏輯（例如，單個電阻器和小信號二極管）就可以在極性正確時打開柵極，那麼.6伏二極管的壓降現在將變成MOSFET的Rds MAX電阻或更小。 MOSFET雙嚮導通。



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