Ist eine Schottky-Diode für den Verpolungsschutz geeignet?

Den Fokus etwas von einer früheren Frage einschränken :

Ist eine Schottky-Diode für den Verpolungsschutz geeignet?

Ich möchte verhindern, dass ein Benutzer Gleichstrom in umgekehrter Richtung anschließt, möchte aber auch einen möglichst geringen Spannungsabfall. Können Sie erklären, wie hoch der umgekehrte Leckstrom ist und ob dies in diesem Szenario ein Problem darstellt oder nicht?

Die Anwendung ist ein kleines Gerät, das mit 9-12 Volt Gleichstrom bei weniger als 100 mA arbeitet.

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Als Beispiel erwarte ich, dass Benutzer 6 AA-Zellenbatterien in Reihe verwenden können, entweder alkalisch oder NiMH. Im letzteren Fall betragen die Batterien 1,2 V, sodass die Gesamtspannung nur 7,2 V beträgt. Ich verwende einen 5-V-Spannungsregler mit einer Ausfallspannung von 1,3 V, daher beträgt meine minimale Betriebsspannung 6,3 V. Eine Vorspannungsschutzdiode mit einem Abfall von 0,7 V erhöht dieses Minimum auf 7,0 V. Da die Batterien leer sind, gehe ich davon aus, dass sie sehr schnell unter die 7,0-V-Anforderung fallen und daher nicht die volle Kapazität der Batterien effizient nutzen können.

Wenn eine 0,3-V-Diode verwendet wird, wird die Mindestanforderung auf 6,6 V gesenkt, was meiner Meinung nach besser für die Verwendung mit NiMH-Batterien geeignet ist.

Ein umgekehrter Leckstrom würde nur im Fall entgegengesetzter Polarität anliegen. Dies ist ein Strom, der durch das Halbleitermaterial fließt, wenn die Diode ausgeschaltet ist, weil sie falsch vorgespannt ist. Somit ist es in Ihrer Bewerbung kein Problem.

Sie sind jedoch zu Recht vorsichtig mit dem Durchlassspannungsabfall. Nur Sie können entscheiden, was ein akzeptabler Spannungsabfall ist, basierend auf Ihrer Stromquelle und dem Spannungsbedarf Ihres Reglers oder Netzteils. Da Sie Ihre Stromversorgung mit einem Spannungsregler puffern, würde ich einen kleinen Spannungsabfall (weniger als 0,7 V) für akzeptabel halten. Beispielsweise könnte ein solcher Spannungsabfall wichtig sein, wenn der Schaltungsschutz stattdessen für eine analoge Spannungserfassungsanwendung vorgesehen ist.

Das größere Problem, auf das Sie wahrscheinlich stoßen, ist der Betrieb unter Vorwärtsvorspannungsbedingungen. Schottky-Dioden haben immer noch einen Spannungsabfall unter Vorwärtsvorspannung, beispielsweise 0,25 V.

Das bedeutet, dass Sie bei 100 mA 25 mW Leistung verbrauchen. Besser als eine Standard-Siliziumdiode, aber nicht besonders für Geräte mit eingeschränkter Batterie geeignet.

Ein besserer Weg, um einen Sperrvorspannungsschutz zu erhalten, ist die Verwendung eines P-Kanal-MOSFET. MOSFETs wirken im gesättigten Zustand eher wie ein Widerstand, und es ist möglich, MOSFETs mit niedrigen Widerständen zu erhalten.

Nehmen wir an, wir haben einen Widerstand von 1 Ohm. Bei 100 mA entspricht dies einem Abfall von 0,1 V über den MOSFET und einer Verlustleistung von 10 mW. 1 Ohm Widerstand ist für einen MOSFET etwas mies, man kann einige bekommen, die deutlich weniger Widerstand haben. Ich bin mir nicht ganz sicher über den Leckstrom durch MOSFETs, aber ich scheine mich daran zu erinnern, dass er ziemlich klein ist.

So schließen Sie den Mosfet an:

Verbinden Sie den Drain mit dem Pluspol der Batterie, verbinden Sie das Gate mit dem Minuspol und schließen Sie Ihre Last an die Quelle an. Für zusätzlichen Schutz können Sie eine Zenerdiode und einen Widerstand über der Source / dem Gate hinzufügen.

Eine ausführlichere Erklärung finden Sie hier.

Ich würde sagen, dass ein Schottky eine ausgezeichnete Wahl ist, da seine Durchlassspannung geringer ist als die ESD (Si) -Dioden Ihrer Halbleiter wahrscheinlich. Sie lenken dann diesen Fehler um, und es ist aktuell weg von empfindlicheren Teilen in etwas, das kräftiger / robuster ist.

Rückwärtsleckage kann ein Problem bei batteriebetriebenen Geräten sein, bei denen Schottky einen höheren Rückwärtsleckstrom aufweist (teilweise aufgrund ihrer niedrigeren Durchlassspannung). Diese Spezifikation befindet sich im Datenblatt und nimmt mit der Temperatur zu.

Der umgekehrte Leckstrom ist einfach die Abweichung vom Idealfall, in dem kein Strom fließen würde. Eine umgekehrte Leckage bedeutet, dass ein Teil Ihrer Batterieleistung verbraucht wird. Bei 100 mA wird es nicht bemerkt, aber es ist die außerstaatliche Leckage, die Sie interessiert. Stellen Sie einfach sicher, dass sich der Schottky NACH dem Netzschalter befindet und die Leckage an diesem Punkt nicht mehr besteht.