Utilisation d'une diode pour assurer que le courant circule dans une seule direction, sans provoquer de chute de tension

Pour alimenter mon microcontrôleur (ATmega8), j'utilise une source de tension ~ 5,4V. Je veux m'assurer que je ne connecte pas accidentellement la source de tension en sens inverse, et je me suis dit qu'une diode serait un bon moyen d'accomplir cela à partir de ce que j'ai appris jusqu'à présent, une diode permet au courant de circuler dans une direction et bloque dans l'autre.

Mais ce que j'ai aussi appris, c'est que les diodes créent des chutes de tension. J'ai quelques-unes des diodes typiques (1N4001, 1N4148, etc.), et je voudrais les utiliser pour obtenir le résultat susmentionné sans baisser la tension car elle serait trop faible pour alimenter le circuit intégré.

Ma question est, existe-t-il un moyen de le faire avec une diode? Ou ai-je besoin d'un autre composant (si oui, que recommanderiez-vous)?

Vous ne voulez pas une chute de tension aussi faible que possible. L'ATmega8 est spécifié pour un fonctionnement de 2,7 V à 5,5 V, et ce 5,5 V est en fait 5,0 V avec une certaine marge. Dans la fiche technique, vous verrez de nombreux paramètres spécifiés à 5 V.

Votre tension d'alimentation est de ~ 5,4 V. Que signifie le "~"? Que cela peut varier de quelques pour cent? 3% plus élevé vous donne 5,56 V, ce qui est hors spécifications. Cela ne fera pas monter l'AVR en flammes, mais c'est une bonne habitude de s'en tenir aux spécifications.

Alors laissez tomber la tension. Permettez une chute de 500 mV. L'ATmega ne consommera que quelques dizaines de mA. Un 1N4148 chute généralement de 900 mV à 50 mA, ce que j'accepterais volontiers, mais que vous pourriez trouver trop élevé. Dans ce cas, optez pour le Schottky , comme également suggéré dans d'autres réponses. Vous ne voulez pas d'une diode Schottky avec une chute de 100 mV , optez délibérément pour une avec des spécifications moins bonnes. Celui-ci baissera de 450 mV à 100 mA.

Une diode réelle est limitée par les lois de la physique [tm]. La tension réelle dépendra du courant et de la tension et de l'appareil utilisé, mais, à titre indicatif, sous une charge très légère, une diode Schottky peut gérer un peu moins de 0,3 V, mais elle s'élève généralement à 0,6 V + à mesure que la charge approche du maximum autorisé. Les appareils à courant élevé peuvent avoir des chutes de tension directe bien supérieures à 1 V. Les diodes au silicium sont pires d'un facteur de deux à trois.

L'utilisation d'un MOSFET à la place d'une diode fournit un canal résistif de sorte que la chute de tension est proportionnelle au courant et peut être beaucoup plus faible que pour une diode.

L'utilisation d'un MOSFET de canal P comme indiqué ci-dessous provoque l'activation du MOSFET lorsque la polarité de la batterie est correcte et s'éteint lorsque la batterie est inversée. Circuit et autres d'ici J'ai utilisé cet arrangement commercialement (en utilisant l'arrangement d'image miroir avec un MOSFET à canal N dans le fil de masse) pendant un certain nombre d'années avec un bon succès.

Lorsque la polarité de la batterie n'est PAS correcte, la porte MOSFET est positive par rapport à la source et la «jonction» de la source de la porte MOSFET est polarisée en inverse, de sorte que le MOSFET est désactivé.

Lorsque la polarité de la batterie est correcte, la porte MOSFET est négative par rapport à la source et le MOSFET est correctement polarisé et le courant de charge "voit" sur le FET Rdson = sur la résistance. Le montant dépend du FET choisi, mais les FET de 10 milliohms sont relativement courants. À 10 mOhm et 1A, vous obtenez seulement une chute de 10 milli-Volts. Même un MOSFET avec Rdson de 100 milliohm ne baissera que de 0,1 Volt par ampère transporté - bien moins qu'une diode Schottky.

Note d'application TI Circuits de protection contre le courant inverse / la batterie

Même concept que ci-dessus. Versions de canal N & P. Les MOSFET cités ne sont que des exemples. Notez que la tension de grille Vgsth doit être bien inférieure à la tension minimale de la batterie.

Deux idées:

1. Utilisez une diode Schottky au lieu de la diode de jonction PN normale. Les diodes Schottky ont moins de chute de tension que les diodes PN.
2. Connectez la diode à travers l'alimentation afin qu'elle soit normalement polarisée en inverse. Lorsque l'alimentation est connectée vers l'arrière, la diode conduira et empêchera la tension inverse de dépasser la chute de tension directe de la diode. Vous aurez besoin d'une alimentation à courant limité ou d'un fusible en amont de la diode pour qu'il ne soit pas demandé de transporter un courant illimité.

• Une diode d'alimentation Schottky vous donnera une chute de tension aussi faible que 0,2 V
• Il existe de nombreux connecteurs disponibles qui ne peuvent pas être branchés à l'envers.
• Beaucoup de gens utilisent un connecteur à trois broches avec deux fils connectés. Dans ce cas, le branchement à l'envers ne connecte pas les deux fils.

Vous ne savez pas comment obtenir une diode à chute de tension nulle. Prenez 2 diodes, disons 1Nwhocares. Faites une polarisation via une résistance, sortez le .6V ou ainsi et appliquez-le à l'anode de l'autre diode via une deuxième résistance. Exécutez la cathode de la deuxième diode à la masse avec une troisième résistance. La deuxième diode est maintenant polarisée par la première diode. Mettez une entrée de capuchon sur l'anode de la deuxième diode pour obtenir une isolation CC. Shazam, un signal d'entrée CA est rectifié sans aucune chute de tension de diode appréciable. Oubliez les germaniums et les Shottkys, au mieux vous obtenez comme .3 v. Facile à régler mon circuit pour obtenir une chute de tension de 0,05. Augmentez simplement le courant de la première diode pour obtenir une chute de tension plus élevée. Rend un comparateur de passage à zéro vraiment joli. Dites adieu aux erreurs de phase. Tweaks? Mettez un capuchon sur la première diode, débarrassez-vous du bruit. Rendre la résistance allant à l'anode de la deuxième diode assez grande. Aide avec de petits signaux.

Une diode Schottky serait une bonne solution et c'est ce que j'ai fini par choisir pour la protection de la polarité du chemin d'alimentation sur une carte de développement PIC que j'ai faite cette semaine. Les diodes Schottky ont une très faible chute de tension par rapport à de nombreux autres types de diodes, notamment celles à usage général. Une utilisation populaire des diodes Schottky est de les utiliser pour des circuits haute fréquence car ils ont une vitesse de commutation rapide, bien qu'ils soient également connus pour leur faible chute de tension directe. Un inconvénient pour eux, cependant, est leur tension de claquage relativement inférieure par rapport à d'autres types de diodes. Si vous recherchez simplement une protection contre la polarité pour un microcontrôleur 3,3v / 5v ou une autre application basse tension, cela pourrait être idéal pour vous car la faible chute de tension est attrayante et la faible tension de claquage est probablement encore plus élevée que ce dont vous avez besoin. Choisissez une diode dont les spécifications correspondent à votre chute de tension maximale requise à la consommation de courant attendue, à la consommation de courant de charge et à la tension de claquage. Digikey.com rend cela très facile; cela devrait être très simple à partir de là.

Pour protéger un circuit contre l'inversion de polarité à l'aide d'une diode mais sans chute de diode, remplacez la diode par un fusible et connectez une diode assez grande en polarité inversée sur les rails d'alimentation, après le fusible bien sûr. Il doit être capable de gérer en continu le courant maximum du fusible ainsi qu'une impulsion élevée, ce que les diodes peuvent généralement faire.

C'est ainsi que fonctionnent tous les onduleurs. Ils peuvent tirer des centaines d'ampères à 12 volts, mais l'inversion de polarité ne fait que faire sauter les fusibles.

Une autre solution pour les appareils à faible courant consiste à remplacer le fusible par une résistance. La chute de tension à travers la résistance peut être inférieure à une diode à faible courant.

Une autre façon consiste à utiliser une diode dans un MOSFET, puisqu'un MOSFET a une diode à l'intérieur. Pour protéger l'alimentation positive, utilisez un appareil à canal P de manière à ce que la diode protège l'appareil contre les inversions de polarité avec la grille fermée. Il ne vous reste plus qu'à faire un peu de logique (comme une seule résistance et une petite diode de signal) pour allumer la grille lorsque la polarité est correcte, alors cette chute de diode de 0,6 Volt se transformera désormais en résistance Rds MAX du MOSFET ou moins. Les MOSFET s'activent dans les deux sens.