ダイオードを使用して、電圧降下を引き起こさずに電流が一方向にのみ流れるようにする

マイクロコントローラー（ATmega8）に電力を供給するために、私は〜5.4Vの電圧源を使用しています。誤って電圧源を逆に接続しないようにしたいので、これまでに学んだことから、ダイオードは電流を一方向に流してブロックするので、これを達成するのにダイオードが良い方法だと考えましたもう一方に。

しかし、私が学んだことは、ダイオードが電圧降下を引き起こすことです。いくつかの典型的なダイオード（1N4001、1N4148など）があり、それらを使用してICに電力を供給するには低すぎるため、電圧を落とさずに前述の結果を達成したいと思います。

私の質問は、ダイオードでこれを行う方法はありますか？または、他のコンポーネントが必要ですか（もしそうなら、何をお勧めしますか）？

できるだけ低い電圧降下を望んでいません。ATmega8は2.7 V〜5.5 Vの動作向けに仕様が定められており、5.5 Vは実際には5.0 Vで、ある程度のマージンがあります。データシートには、5 Vで指定された多くのパラメーターがあります。

電源電圧は〜5.4 Vです。「〜」はどういう意味ですか？それは数パーセント異なるかもしれませんか？3％高くすると5.56 Vになりますが、これは仕様外です。AVRが炎上することはありませんが、仕様に固執するのは良い習慣です。

だから、聞かせて電圧降下を。500 mVのドロップを許可します。ATmegaは数十mAしか消費しません。1N4148は通常50 mAで900 mV低下します。これは喜んで受け入れますが、高すぎる場合があります。その場合、他の回答でも提案されているように、ショットキーに行きます。100 mVのドロップのあるショットキーダイオードは必要ありません。仕様の悪いものには意図的に使用してください。これは100 mAで450 mV低下します。

実際のダイオードは、物理法則[tm]によって制限されています。実際の電圧は、使用する電流と電圧およびデバイスに依存しますが、ガイドとして、非常に軽い負荷ではショットキーダイオードは0.3Vをやや下回りますが、負荷が最大許容値に近づくと、通常0.6V +に上昇します。高電流デバイスでは、1Vをはるかに超える順方向電圧降下が生じる場合があります。シリコンダイオードは、2〜3倍悪化します。

ダイオードの代わりにMOSFETを使用すると、抵抗チャネルが提供されるため、電圧降下は電流に比例し、ダイオードの場合よりもはるかに低くなります。

下に示すようにPチャネルMOSFETを使用すると、バッテリの極性が正しい場合にMOSFETがオンになり、バッテリが逆になった場合にオフになります。ここからの回路などは、この配置を商業的に（グランドリードにNチャネルMOSFETを使用した鏡像配置を使用して）何年も使用して成功しました。

バッテリの極性が正しくない場合、MOSFETゲートはソースに対して正になり、MOSFETゲートのソース「接合」は逆バイアスになるため、MOSFETはオフになります。

バッテリの極性が正しい場合、MOSFETゲートはソースに対して負であり、MOSFETは正しくバイアスされ、負荷電流はFETで「見え」ますRdson = on tresistance。これは、選択したFETによって異なりますが、10ミリオームのFETは比較的一般的です。10ミリオームと1Aでは、わずか10ミリボルトの電圧降下しか得られません。Rdsonが100ミリオームのMOSFETでさえ、1アンプあたり0.1ボルトしか低下しません。これは、ショットキーダイオードよりもはるかに低い値です。

TIアプリケーションノート逆電流/バッテリー保護回路

上記と同じ概念。NおよびPチャネルバージョン。引用されているMOSFETは例にすぎません。ゲート電圧Vgsthは最小バッテリ電圧よりも十分に低い必要があることに注意してください。

2つのアイデア：

1. 通常のPN接合ダイオードの代わりにショットキーダイオードを使用してください。ショットキーダイオードは、PNダイオードよりも電圧降下が小さくなります。
2. 通常は逆バイアスになるように、電源にダイオードを接続します。電源が逆方向に接続されると、ダイオードが導通し、逆電圧がダイオードの順方向電圧降下を超えないようにします。無制限の電流を流すように要求されないように、電流制限電源またはダイオードの上流にヒューズが必要です。

• ショットキーパワーダイオードは、0.2Vの低電圧降下を実現します
• 逆に差し込むことができない多くのコネクタがあります。
• 多くの人は、2本のワイヤが接続された3ピンコネクタを使用しています。この場合、逆に差し込んでも両方のワイヤは接続されません。

皆さんは、ゼロ電圧降下ダイオードの入手方法を見逃しています。1Nwhocaresと言う2つのダイオードを使用します。抵抗を介して1つにバイアスをかけ、0.6Vなどを取り出して、2つ目の抵抗を介して他のダイオードのアノードに印加します。3番目の抵抗で2番目のダイオードのカソードを接地します。これで、2番目のダイオードは最初のダイオードによってバイアスされます。DC絶縁を得るために、2番目のダイオードのアノードにキャップ入力を配置します。Shazam、入力AC信号は、ダイオードの電圧降下をほとんど検出することなく整流されます。ゲルマニウムとShottkysを忘れてください。せいぜい.3 vのようになります。.05の電圧降下を得るために私の回路を簡単に調整できます。電圧降下を大きくするには、最初のダイオードの電流を大きくするだけです。ゼロクロッシングコンパレータを非常にきれいにします。フェーズエラーを言ってください。微調整？最初のダイオードにキャップを付けて、ノイズを取り除きます。2番目のダイオードのアノードに向かう抵抗をかなり大きくします。小信号に役立ちます。

ショットキーダイオードは良い解決策であり、それは私が今週作成したPIC開発ボードの電力経路の極性保護のために選択することになったものです。ショットキーダイオードは、他の多くのダイオードタイプ、特に汎用ダイオードと比較して、電圧降下が非常に小さくなっています。ショットキーダイオードの一般的な用途は、スイッチング速度が速いため、高周波回路に使用することですが、順方向電圧降下が低いことでも知られています。ただし、それらの欠点は、他のダイオードタイプと比較してブレークダウン電圧が比較的低いことです。3.3v / 5vマイクロコントローラーまたはその他の低電圧アプリケーションの極性保護だけを探している場合、低電圧降下が魅力的であり、低ブレークダウン電圧はおそらく必要以上に高いため、これは理想的です。予想される消費電流、負荷電流、およびブレークダウン電圧で必要な最大電圧降下に一致する仕様のダイオードを選択してください。Digikey.comはこれを非常に簡単にします。そこから非常に簡単なはずです。

ダイオードを使用し、ダイオードを落とさずに回路を逆極性から保護するには、ダイオードをヒューズに交換し、もちろんヒューズの後に、かなり大きなダイオードを電源レールに逆極性で接続します。ヒューズの最大電流だけでなく、ダイオードが一般的にできる高いパルス定格を継続的に処理できる必要があります。

これが、すべてのパワーインバーターの仕組みです。彼らは12ボルトで数百アンペアを引き出すことができますが、逆極性はヒューズを溶かすだけです。

低電流デバイスの別の解決策は、ヒューズを抵抗で置き換えることです。抵抗器での電圧降下は、低電流でのダイオードよりも小さくなります。

もう1つの方法は、MOSFETの内部にダイオードがあるため、MOSFETでダイオードを使用することです。正電源を保護するには、ゲートをオフにしてダイオードがデバイスを逆極性から保護するように、Pチャネルデバイスを使用します。これで、極性が正しいときにゲートをオンにするためのロジック（単一の抵抗器や小信号ダイオードなど）を作成するだけで、その.6ボルトのダイオード降下がMOSFETのRds MAX抵抗以下になります。MOSFETは両方向でオンになります。