전압 강하없이 한 방향으로 만 전류가 흐르도록 다이오드 사용

내 마이크로 컨트롤러 (ATmega8)에 전원을 공급하기 위해 ~ 5.4V 전압 소스를 사용하고 있습니다. 실수로 전압 소스를 반대로 연결하지 않도록하고 싶습니다. 지금까지 배운 것에서 다이오드가이를 달성하는 좋은 방법이라고 생각했습니다. 다이오드는 한 방향으로 전류가 흐르고 차단됩니다. 다른쪽에.

그러나 내가 배운 것은 다이오드가 전압 강하를 일으킨다는 것입니다. 나는 전형적인 다이오드 (1N4001, 1N4148 등)를 가지고 있으며 IC에 전력을 공급하기에는 너무 낮기 때문에 전압을 떨어 뜨리지 않고 위에서 언급 한 결과를 달성하기 위해 다이오드를 사용하고 싶습니다.

내 질문은 다이오드로 이것을 할 수있는 방법이 있습니까? 아니면 다른 구성 요소가 필요합니까 (필요한 경우 무엇을 권장 하시겠습니까)?

당신은 할 수 없습니다 가능한 전압 강하 낮은 같은를 원한다. ATmega8은 2.7V ~ 5.5V 작동 용으로 지정되었으며 5.5V는 실제로 5.0V이며 약간의 여유가 있습니다. 데이터 시트에는 5V로 지정된 많은 매개 변수가 있습니다.

공급 전압은 ~ 5.4V입니다. "~"는 무엇을 의미합니까? 몇 퍼센트 차이가 날 수 있습니까? 3 % 더 높으면 5.56V를 제공하는데 이는 사양을 벗어난 것입니다. AVR이 화염에 빠지지는 않지만 사양에 충실하는 것이 좋습니다.

그래서 수 있도록 전압 강하를. 500mV 드롭을 허용 하십시오. ATmega는 수십 mA 만 소비합니다. 1N4148은 일반적으로 50mA에서 900mV를 떨어 뜨릴 것입니다. 이 경우 다른 답변에서 제안 된 것처럼 Schottky으로 이동하십시오 . 100mV 드롭 의 쇼트 키 다이오드를 원하지 않는 경우 , 사양이 더 나쁜 쇼트 키 다이오드를 사용하십시오 . 이것은 100mA에서 450mV를 떨어 뜨립니다.

실제 다이오드는 물리 법칙 [tm]에 의해 제한됩니다. 실제 전압은 사용되는 전류와 전압 및 장치에 따라 달라 지지만 매우 가벼운 부하에서 쇼트 키 다이오드는 0.3V 이하에서 다소 관리 할 수 ​​있지만 일반적으로 최대 허용치에 도달하면 0.6V +로 상승합니다. 고전류 장치는 1V 이상의 순방향 전압 강하를 가질 수 있습니다. 실리콘 다이오드는 2 ~ 3 배 더 나쁩니다.

다이오드 대신 MOSFET을 사용하면 저항성 채널이 제공되므로 전압 강하는 전류에 비례하며 다이오드보다 훨씬 낮을 수 있습니다.

아래 그림과 같이 P 채널 MOSFET을 사용하면 배터리 극성이 정확할 때 MOSFET이 켜지고 배터리가 반전되면 꺼집니다. 여기에서 회로와 다른 사람들은 이 배열을 상업적으로 사용했습니다 (접지 리드에 N 채널 MOSFET이있는 미러 이미지 배열 사용).

배터리 극성이 정확하지 않으면 MOSFET 게이트는 소스에 대해 양의 값이고 MOSFET 게이트 소스 '접합점'은 역 바이어스되므로 MOSFET이 꺼집니다.

배터리 극성이 올 바르면 MOSFET 게이트가 소스에 대해 음의 값을 가지며 MOSFET이 올바르게 바이어스되고 FET의 부하 전류가 "참조"됩니다. 이 정도는 선택한 FET에 따라 다르지만 10 밀리 옴 FET는 일반적으로 일반적입니다. 10mOhm과 1A에서는 10 밀리 볼트 만 떨어집니다. Rdson이 100 밀리 옴 인 MOSFET조차도 쇼트 키 다이오드보다 훨씬 적은 캐리지 당 0.1V 만 떨어집니다.

TI 애플리케이션 노트 역전 류 / 배터리 보호 회로

위와 같은 개념입니다. N & P 채널 버전. 인용 된 MOSFET은 단지 예일뿐입니다. 게이트 전압 Vgsth는 최소 배터리 전압보다 훨씬 낮아야합니다.

두 가지 아이디어 :

1. 일반 PN 접합 다이오드 대신 쇼트 키 다이오드를 사용하십시오. 쇼트 키 다이오드는 PN 다이오드보다 전압 강하가 적습니다.
2. 일반적으로 역 바이어스되도록 다이오드를 전원에 연결하십시오. 전원이 거꾸로 연결되면 다이오드는 전도되어 역 전압이 다이오드의 순방향 전압 강하를 초과하지 않도록합니다. 무제한 전류를 전달하도록 요청받지 않도록 전류 제한 공급 장치 또는 다이오드 업스트림 퓨즈가 필요합니다.

• 쇼트 키 전력 다이오드는 0.2V의 낮은 전압 강하를 제공합니다
• 반대로 연결할 수없는 많은 커넥터가 있습니다.
• 많은 사람들이 2 개의 전선이 연결된 3 핀 커넥터를 사용합니다. 이 경우 반대 방향으로 연결해도 두 전선이 모두 연결되지는 않습니다.

당신은 제로 전압 강하 다이오드를 얻는 방법을 놓칩니다. 1Nwhocares와 같이 2 개의 다이오드를 사용하십시오. 저항을 통해 하나를 바이어스하고 .6V 정도를 꺼내 두 번째 저항을 통해 다른 다이오드의 양극에 적용하십시오. 두 번째 다이오드의 음극을 세 번째 저항으로 접지에 연결하십시오. 두 번째 다이오드는 이제 첫 번째 다이오드에 의해 바이어스됩니다. DC 절연을 얻으려면 두 번째 다이오드의 양극에 캡 입력을 넣으십시오. Shazam, 입력 AC 신호는 눈에 띄는 다이오드 전압 강하없이 정류됩니다. 게르마늄과 Shottkys를 잊어 버리십시오. 기껏해야 .3 v. .05 전압 강하를 얻기 위해 회로를 쉽게 조정할 수 있습니다. 더 높은 전압 강하를 얻으려면 첫 번째 다이오드의 전류를 높이십시오. 제로 크로싱 비교기를 정말 예쁘게 만듭니다. 위상 오류로 잘 말하십시오. 조정? 첫 번째 다이오드에 캡을 끼 우고 노이즈를 제거하십시오. 저항이 두 번째 다이오드의 양극으로 가는지 확인하십시오. 작은 신호를 도와줍니다.

쇼트 키 다이오드는 좋은 솔루션이 될 것이며 이번 주에 만든 PIC 개발 보드에서 전력 경로 극성 보호를 위해 선택했습니다. 쇼트 키 다이오드는 다른 많은 다이오드 유형, 특히 범용 다이오드에 비해 전압 강하가 매우 낮습니다. 쇼트 키 다이오드는 일반적으로 낮은 순방향 전압 강하로 잘 알려져 있지만 스위칭 속도가 빠르기 때문에 고주파 회로에 사용합니다. 그러나 단점은 다른 다이오드 유형에 비해 상대적으로 낮은 항복 전압입니다. 3.3v / 5v 마이크로 컨트롤러 또는 기타 저전압 애플리케이션을위한 극성 보호를 찾고 있다면 저전압 강하가 매력적이며 낮은 항복 전압이 여전히 필요한 것보다 높기 때문에이 방법이 이상적 일 수 있습니다. 예상 전류 인출, 부하 전류 인출 및 항복 전압에서 필요한 최대 전압 강하와 일치하는 사양의 다이오드를 선택하십시오. Digikey.com은 이것을 매우 쉽게 만듭니다. 거기에서 매우 간단해야합니다.

다이오드를 사용하지만 다이오드 강하가없는 회로를 역 극성으로부터 보호하려면, 퓨즈를 사용하여 다이오드를 교체하고 퓨즈 후 물론 파워 레일을 가로 질러 상당히 큰 다이오드를 역 극성으로 연결하십시오. 퓨즈의 최대 전류와 다이오드가 일반적으로 할 수있는 높은 펄스 정격을 지속적으로 처리 할 수 ​​있어야합니다.

이것이 모든 전력 인버터의 작동 방식입니다. 12V에서 수백 A의 전류를 소비 할 수 있지만 역 극성은 퓨즈를 차단합니다.

저 전류 장치의 또 다른 솔루션은 퓨즈를 저항으로 교체하는 것입니다. 저항의 전압 강하는 저 전류에서 다이오드보다 작을 수 있습니다.

또 다른 방법은 MOSFET 안에 다이오드가 있기 때문에 MOSFET에 다이오드를 사용하는 것입니다. 양극 공급을 보호하려면 게이트가 꺼진 상태에서 다이오드가 장치를 역 극성으로부터 보호하는 방식으로 P 채널 장치를 사용하십시오. 이제 극성이 정확할 때 게이트를 켜려면 로직 (단일 저항 및 작은 신호 다이오드 등)을 만들어야합니다. 그러면 .6V 다이오드 드롭이 MOSFET의 Rds MAX 저항 이하로 바뀝니다. MOSFET은 양방향으로 켜집니다.