Menggunakan dioda untuk memastikan arus mengalir hanya dalam satu arah, tanpa menyebabkan penurunan tegangan

Untuk menyalakan mikrokontroler saya (ATmega8), saya menggunakan sumber tegangan ~ 5.4V. Saya ingin memastikan bahwa saya tidak secara tidak sengaja menghubungkan sumber tegangan secara terbalik, dan mengira dioda akan menjadi cara yang bagus untuk mencapai hal ini karena dari apa yang telah saya pelajari sejauh ini, dioda memungkinkan arus mengalir dalam satu arah, dan memblokir di yang lain.

Tetapi apa yang saya juga pelajari adalah bahwa dioda menghasilkan penurunan tegangan. Saya memiliki beberapa dioda khas (1N4001, 1N4148, dll.), Dan ingin menggunakannya untuk mencapai hasil yang disebutkan di atas tanpa menjatuhkan tegangan karena akan terlalu rendah untuk memberi daya pada IC.

Pertanyaan saya adalah, apakah ada cara untuk melakukan ini dengan dioda? Atau apakah saya memerlukan komponen lain (jika demikian, apa yang akan Anda rekomendasikan)?

Anda tidak ingin penurunan tegangan serendah mungkin. ATmega8 ditentukan untuk operasi 2.7 V hingga 5.5 V, dan bahwa 5.5 V sebenarnya 5.0 V dengan margin tertentu. Dalam lembar data Anda akan melihat banyak parameter yang ditentukan pada 5 V.

Tegangan suplai Anda ~ 5.4 V. Apa artinya "~"? Itu mungkin bervariasi beberapa persen? 3% lebih tinggi memberi Anda 5,56 V, yang tidak sesuai spesifikasi. Itu tidak akan menyebabkan AVR terbakar, tetapi kebiasaan yang baik untuk tetap berpegang pada spesifikasi.

Jadi biarkan voltase turun. Biarkan setetes 500 mV. ATmega hanya akan mengkonsumsi beberapa puluh mA. A 1N4148 biasanya akan turun 900 mV pada 50 mA, yang akan saya terima dengan senang hati, tetapi yang Anda temukan terlalu tinggi. Dalam hal ini pilih Schottky , seperti juga disarankan dalam jawaban lain. Anda tidak ingin dioda Schottky dengan drop 100 mV , gunakan sengaja dengan yang lebih buruk. Yang ini akan turun 450 mV pada 100 mA.

Dioda aktual dibatasi oleh hukum Fisika [tm]. Tegangan aktual akan tergantung pada arus dan tegangan dan perangkat yang digunakan, tetapi sebagai panduan, di bawah pemuatan yang sangat ringan, dioda Schottky dapat mengatur di bawah 0,3V tetapi ini biasanya naik ke 0,6 V + karena pemuatan mendekati maksimum yang diizinkan. Perangkat arus tinggi mungkin memiliki penurunan tegangan maju lebih dari 1V. Silikon dioda lebih buruk dengan faktor dua hingga tiga.

Menggunakan MOSFET sebagai pengganti dioda menyediakan saluran resistif sehingga penurunan tegangan sebanding dengan arus dan bisa jauh lebih rendah daripada dioda.

Menggunakan MOSFET Saluran P seperti yang ditunjukkan di bawah ini menyebabkan MOSFET dihidupkan ketika polaritas baterai benar dan dimatikan saat baterai terbalik. Sirkuit dan lainnya dari sini saya telah menggunakan pengaturan ini secara komersial (menggunakan pengaturan gambar cermin dengan N Channel MOSFET di ground lead) selama beberapa tahun dengan keberhasilan yang baik.

Ketika polaritas baterai TIDAK benar, gerbang MOSFET adalah positif relatif terhadap sumber dan 'persimpangan' sumber gerbang MOSFET terbalik bias, sehingga MOSFET dimatikan.

Ketika polaritas baterai benar, gerbang MOSFET negatif relatif terhadap sumber dan MOSFET dibiaskan dengan benar dan memuat arus "melihat" pada FET Rdson = on tresistance. Berapa banyak ini tergantung pada FET yang dipilih tetapi 10 miliohm FET adalah hal yang umum. Pada 10 mOhm dan 1A Anda hanya mendapatkan 10 mili-Volt drop. Bahkan MOSFET dengan Rdson dari 100 miliohm hanya akan menjatuhkan 0,1 Volt per ampere - jauh lebih sedikit daripada bahkan dioda Schottky.

Catatan aplikasi TI Membalik sirkuit perlindungan arus / baterai

Konsep yang sama seperti di atas. Versi saluran N&P. MOSFET yang dikutip hanyalah contoh. Perhatikan bahwa tegangan gerbang Vgsth harus jauh di bawah tegangan baterai minimum.

Dua ide:

1. Gunakan dioda Schottky alih-alih dioda persimpangan PN normal. Dioda Schottky memiliki drop tegangan yang lebih sedikit daripada dioda PN.
2. Hubungkan dioda melintasi suplai sehingga biasanya bias balik. Ketika daya dihubungkan ke belakang, dioda akan melakukan dan mencegah tegangan balik dari melebihi penurunan tegangan maju dioda. Anda akan membutuhkan pasokan terbatas saat ini atau sekering di atas hulu dioda sehingga tidak diminta untuk membawa arus tidak terbatas.

• Dioda daya Schottky akan memberi Anda penurunan tegangan serendah 0,2V
• Ada banyak konektor yang tersedia yang tidak dapat dipasang secara terbalik.
• Banyak orang menggunakan konektor tiga pin dengan dua kabel terpasang. Dalam hal ini memasukkan secara terbalik tidak menghubungkan kedua kabel.

Kalian ketinggalan cara mendapatkan drop diode tegangan nol. Ambil 2 dioda, katakan 1Noksi. Bias satu melalui resistor, dapatkan .6V atau lebih dan menerapkannya pada anoda dioda lainnya melalui resistor kedua. Jalankan katoda dioda kedua ke tanah dengan resistor ketiga. Dioda kedua sekarang bias oleh dioda pertama. Masukkan input cap ke anoda dioda kedua untuk mendapatkan isolasi DC. Shazam, sinyal input AC diperbaiki tanpa ada penurunan tegangan dioda. Lupakan germanium dan Shottkys, paling baik Anda dapatkan seperti 0,3 v. Mudah untuk menyesuaikan sirkuit saya untuk mendapatkan penurunan tegangan 0,05. Hanya membuat arus dioda pertama lebih tinggi untuk mendapatkan penurunan tegangan yang lebih tinggi. Membuat komparator zero crossing benar-benar cantik. Katakan baik demi kesalahan fase. Tweaks? Letakkan topi di dioda pertama, singkirkan kebisingan. Buat resistor pergi ke anoda dioda kedua agak besar. Membantu dengan sinyal kecil.

Dioda Schottky akan menjadi solusi yang baik dan akhirnya saya memilih untuk perlindungan polaritas jalur daya pada papan pengembangan PIC yang saya buat minggu ini. Dioda Schottky memiliki drop tegangan yang sangat rendah dibandingkan dengan banyak jenis dioda lainnya, terutama yang bertujuan umum. Penggunaan populer untuk dioda Schottky adalah menggunakannya untuk sirkuit frekuensi tinggi karena mereka memiliki kecepatan switching yang cepat, meskipun mereka juga dikenal dengan penurunan tegangan maju rendah. Namun, kelemahannya adalah tegangan rusaknya yang relatif lebih rendah dibandingkan dengan tipe dioda lainnya. Jika Anda hanya mencari perlindungan polaritas untuk mikrokontroler 3.3v / 5v atau aplikasi tegangan rendah lainnya, ini mungkin cocok untuk Anda karena penurunan tegangan rendah menarik dan tegangan rusak rendah masih mungkin lebih tinggi dari yang Anda butuhkan. Pilih dioda dengan spesifikasi yang sesuai dengan penurunan tegangan maksimum yang disyaratkan pada penarikan arus yang diharapkan, beban arus penarikan, dan tegangan tembus. Digikey.com membuat ini sangat mudah; itu harus sangat mudah dari sana.

Untuk melindungi sirkuit dari polaritas terbalik menggunakan dioda tetapi tanpa drop dioda, ganti dioda dengan sekring, dan sambungkan dioda yang cukup besar dalam polaritas terbalik melintasi rel daya, setelah sekering tentunya. Itu harus dapat terus menangani arus maksimum sekering serta peringkat pulsa tinggi, yang umumnya dapat dilakukan dioda.

Beginilah cara semua inverter daya bekerja. Mereka dapat menarik ratusan Amps pada 12 Volts, tetapi membalik polaritas hanya akan menghancurkan sekeringnya.

Solusi lain untuk perangkat arus rendah adalah mengganti sekering dengan resistor. Tegangan jatuh melintasi resistor bisa kurang dari dioda pada arus rendah.

Cara lain adalah dengan menggunakan dioda dalam MOSFET, karena MOSFET memiliki dioda di dalamnya. Untuk melindungi pasokan positif, gunakan perangkat saluran-P sedemikian rupa sehingga dioda melindungi perangkat dari polaritas terbalik dengan gerbang dimatikan. Sekarang Anda hanya perlu membuat beberapa logika (seperti resistor tunggal dan dioda sinyal kecil) untuk menghidupkan gerbang ketika polaritasnya benar, maka penurunan dioda 0,6 Volt sekarang akan berubah menjadi resistansi RDS MAX MOSFET atau kurang. MOSFET menyala di kedua arah.