熟悉二極管的特性就知道,二極管顯著的一個特性就是單向導電性。
防止電路板正負極接反,在電路板中加二極管是最簡單有效的方法。
為什么用肖特基二極管呢?因為肖特基二極管功耗低、超高速。其最顯著特點是反向恢復時間極短(可以小到幾納秒),正向導通壓降0.4V左右。其主要用于高頻、低壓、大電流整流二極管、續流二極管、保護二極管,也有在微波通信等電路中作整流二極管、小信號檢波二極管使用。在變頻器、通信電源等應用中比較常見。
肖特基二極管正向壓降小(一般為0.2~0.3V)、高頻性能好,比較適合用在電路板上防止電源接反而損壞元器件,并且成本也很低。下面介紹兩種具體的應用電路。
1、一個肖特基二極管構成的保護電路。
如上圖所示。圖中的1N5819為現在常用的肖特基二極管,電容C為電路板上的電源濾波電容。一些電子初學者在搞電子制作或維修時,有時會因電源極性接錯而損壞電路板上的元器件。若在電路板的正電源輸入端串接一個肖特基二極管就可以避免這種情況的發生。上圖中,若電源極性未接錯,則VD導通,如同一個閉合的開關(這里忽略其0.2V左右的正向壓降),電路板得電工作。若電源極性接反,VD反偏截止,此時VD如同一個斷開的開關,從而保護了電路板上的元器件不會損壞。
上圖電路中,在選用肖特基二極管時,要求其整流電流要大于電路的工作電流,耐壓值要大于電源電壓,并要留有一定的余量。一般電路工作電流在數百mA以下,電源電壓不高于30V時,可以選用1N5819肖特基二極管,其整流電流為1A,耐壓值為40V。若電路的工作電流在1~2A,可以選用1N5822、SR360這類3A的肖特基二極管。
2、由4個肖特基二極管構成的無極性輸入電路。
對于一些給蓄電池充電的電路板或低壓直流LED燈的電路板,若在其電源輸入端加一個由四個肖特基二極管組成的低壓降的整流橋,使用會更方便一些。這樣與直流電源連接時不需要考慮電源極性,隨便接電源,電路都可以正常工作。具體電路如上圖所示。不論輸入電源正負極如何連接,電路板上獲得的直流電壓始終為“上正下負”。這個電路中,不論輸入電壓極性如何與電路連接,都是只有兩個肖特基二極管導通,此時這個整流橋電路損耗的電源電壓僅有0.4V左右(若用1N4007這類二極管,損耗電壓至少可達1.4V)。
上圖為常用的1N5819、1N5822和SR160肖特基二極管。其中SR160為貼片封裝的肖特基二極管,其整流電流為1A,耐壓值為60V。
那么該怎么在電路板中加肖特基二極管呢?
有幾種方法:
(1)最常見的就是在電路板電源輸入正極上加一個二極管
如圖所示,在電源的正極上接個二極管,由二極管的單向導電性可知,
此時,電源與負載電路板形成一條回路,電路板可正常工作。
當電源正負極接反時,如圖所示:
此時電流從電路板負極流向正極,經過二極管處時,由于二極管的單向導電性,阻止了電流流過,此時的電路板與電源無法構成一條回路,因此電源接反對電路板沒有任何影響。
假如沒有這個防電源接反二極管,當電源接反時,此時負載電路構成回路,負載流過的電流與正常情況不一樣,從而導致負載電路燒毀。
(2)在電路板電源輸入負極上加一個二極管
原理和加在正極一樣,當電源接反時,二極管阻止了電流流過,無法形成回路。
(3)一種無極電路接法
上面單二極管防反接原理,只有當電源正負極接線正常時電路板才能正常工作。
下面介紹一種方法:電源正負極接反一樣可以正常工作的電路原理。
具體原理如圖所示。
(1)當輸入IN1為正,IN2為負時,D1導通,D3截止,正電壓電流從D1流向電路板正極;D4導通,D2截止,電路板負極電流由D4流向IN2,形成一條完整的回路,電路板正常工作。
(2)當輸入IN2為正,IN1為負時,D2導通,D4截止,正電壓電流從D2流向電路板正極;D3導通,D1截止,電路板負極電流由D3流向IN1,形成一條完整的回路,電路板正常工作。
總結:此電路的優點是,無論電源的正負極如何接線,電路板一樣正常工作;缺點是,整個回路有兩個二極管的壓降。