使用二极管确保电流仅在一个方向上流动，而不会引起电压降

为了给微控制器（ATmega8）供电，我使用的是〜5.4V电压源。我想确保我不会意外地将电压源反向连接，并认为二极管将是实现此目的的一种好方法，因为据我所知，二极管允许电流沿一个方向流动，并阻止它在另一个。

但是我还了解到，二极管会产生电压降。我有一些典型的二极管（1N4001、1N4148等），并希望使用它们来达到上述效果而不会降低电压，因为它太低而无法为IC供电。

我的问题是，有没有办法用二极管做到这一点？还是我需要其他组件（如果需要，您会推荐什么）？

您不希望电压降尽可能低。ATmega8的额定工作电压为2.7 V至5.5 V，而5.5 V实际上是5.0 V，具有一定的裕量。在数据表中，您将看到许多在5 V下指定的参数。

您的电源电压为〜5.4V。“〜”是什么意思？可能相差几个百分点？高3％会给您5.56 V，这是不合规格的。它不会使AVR着火，但这是遵守规格的好习惯。

因此，让电压下降。允许压降500 mV。ATmega只会消耗几十毫安。1N4148在50 mA时通常会下降900 mV，我很乐意接受，但您可能会发现它太高了。在这种情况下，请参考其他答案中的建议，选择肖特基。您不希望压降为100 mV的肖特基二极管，而故意选择规格更差的二极管。这将在100 mA下下降450 mV。

实际二极管受物理定律[tm]限制。实际电压将取决于电流和电压以及所使用的器件，但作为指导，在非常轻的负载下，肖特基二极管的电压可能会控制在0.3V以下，但随着负载接近允许的最大值，肖特基二极管通常会升至0.6V +。高电流设备的正向压降可能超过1V。硅二极管的性能要差两到三倍。

使用MOSFET代替二极管可以提供一个电阻通道，从而使电压降与电流成正比，并且比二极管要低得多。

如下所示，使用P沟道MOSFET可使电池极性正确时MOSFET导通，而电池极性相反时MOSFET截止。多年来，我在电路和其他方面已经在商业上使用了这种布置（在接地引线中使用镜像布置和N沟道MOSFET），并取得了良好的成功。

当电池极性不正确时，MOSFET栅极相对于源极为正，而MOSFET栅极源极“结”被反向偏置，因此MOSFET被关闭。

当电池极性正确时，MOSFET栅极相对于源极为负，并且MOSFET正确偏置，并且负载电流“见”到FET Rdson =导通电阻上。这多少取决于所选择的FET，但是相对而言，10毫欧FET很普遍。在10 mOhm和1A时，您只会得到10毫伏的压降。甚至Rdson为100毫欧的MOSFET所载每安培电流仅下降0.1伏特，甚至比肖特基二极管还要小。

TI应用笔记反向电流/电池保护电路

与上述相同的概念。N＆P通道版本。引用的MOSFET仅是示例。注意，栅极电压Vgsth必须远低于最小电池电压。

两个想法：

1. 使用肖特基二极管代替普通的PN结二极管。肖特基二极管的压降小于PN二极管。
2. 将二极管跨接在电源上，以使其通常反向偏置。当电源反向连接时，二极管将导通并防止反向电压超过二极管的正向压降。您将需要一个限流电源或二极管上游的保险丝，以便不要求它承载无限大的电流。

• 肖特基功率二极管将为您提供低至0.2V的压降
• 有许多可用的连接器，不能反向插入。
• 许多人使用带有两根电线的三针连接器。在这种情况下，反向插入不会同时连接两条线。

你们想念如何获得零压降二极管。取2个二极管，例如1Nwhocares。通过一个电阻偏置一个，获得0.6V左右的电压，然后通过第二个电阻将其施加到另一个二极管的阳极。用第三个电阻将第二个二极管的阴极接地。现在，第二个二极管被第一个二极管偏置。将一个电容输入连接到第二个二极管的阳极以获得直流隔离。Shazam，输入AC信号得到整流，而二极管的压降不明显。忘掉锗和Shottkys，充其量您只能得到0.3 v。轻松调整我的电路以获得0.05的电压降。只需使第一个二极管的电流更高即可获得更高的电压降。使过零比较器真的很漂亮。对相位错误说好。调整？在第一个二极管上放一个帽，消除噪声。使通往第二个二极管阳极的电阻相当大。帮助小信号。

肖特基二极管将是一个很好的解决方案，这就是我最终在本周制作的PIC开发板上选择电源路径极性保护的方法。与许多其他二极管类型（尤其是通用二极管）相比，肖特基二极管的压降非常低。肖特基二极管的一种流行用途是将它们用于高频电路，因为它们具有快速的开关速度，尽管它们也以低正向压降而闻名。但是，它们的缺点是与其他二极管类型相比，它们的击穿电压相对较低。如果您只想为3.3v / 5v微控制器或其他低压应用寻找极性保护，这可能是您的理想选择，因为低压降很吸引人，而低压击穿电压仍可能高于您的需要。选择一个二极管，其规格要与在预期电流消耗，负载电流消耗和击穿电压下所需的最大压降相匹配。Digikey.com使这个过程非常容易。从那里应该很简单。

为使用二极管保护电路免受反极性影响，但又不使二极管掉线，请用保险丝替换该二极管，并在保险丝之后将相当大的反极性二极管连接到电源轨上。它必须能够连续处理保险丝的最大电流以及高脉冲额定值，而二极管通常可以做到这一点。

这就是所有功率逆变器的工作方式。它们可以在12伏的电压下汲取数百安培的电流，但反极性只会使保险丝熔断。

低电流设备的另一种解决方案是用电阻器代替保险丝。在低电流下，电阻两端的压降可以小于二极管。

另一种方法是在MOSFET中使用二极管，因为MOSFET内部有一个二极管。为了保护正电源，请使用P沟道器件，以使二极管在栅极关闭的情况下保护器件免受反极性影响。现在，您只需要做一些逻辑（例如，单个电阻器和小信号二极管）就可以在极性正确时打开栅极，然后，.6伏二极管压降将变成等于或小于MOSFET的Rds MAX电阻。MOSFET双向导通。