連接電源時(shí)極性不正確是很容易犯的錯(cuò)誤。幸運(yùn)的是，保護(hù)您的設(shè)備免受反極性的影響也很容易。
　　當(dāng)您顛倒設(shè)備電源的極性時(shí)，可能會(huì)發(fā)生不好的事情。交換正極和負(fù)極電源線可能是讓閃亮的新 PCB“排出煙霧”的主要方法，這實(shí)際上比造成某種微妙的損壞而導(dǎo)致令人困惑或間歇性故障更好。在測(cè)試和開發(fā)階段之后也可能發(fā)生反極性。設(shè)備的設(shè)計(jì)通常會(huì)防止最終用戶錯(cuò)誤地插入電源線，但即使是我們中最好的人也可能偶爾會(huì)在不查看極性圖的情況下插入電池......
　　我更喜歡使用任何可用的方法來(lái)使反向極性在物理上不可能，但最重要的是，除非電路本身能夠承受反向電源電壓，否則該設(shè)備永遠(yuǎn)不會(huì)真正安全。在本文中，我們將研究?jī)煞N簡(jiǎn)單但高效的方法，使您的電路能夠抵御電源極性故障。
　　什么是反極性保護(hù)二極管？
　　事實(shí)上，您可以使用二極管獲得反極性保護(hù)。是的，您只需要一個(gè)二極管即可。這確實(shí)有效，但當(dāng)然更復(fù)雜的解決方案可以提供卓越的性能。　　這里的想法是將二極管與電源線串聯(lián)。

　　如果您不熟悉這項(xiàng)技術(shù)，一開始可能會(huì)覺(jué)得有點(diǎn)奇怪：二極管可以改變施加電壓的極性嗎？它真的可以將下游電路與施加的電壓“隔離”嗎？
　　它當(dāng)然不能“撤銷”反向極性，但它可以將電路的其余部分與這種情況隔離，因?yàn)楫?dāng)陰極電壓高于陽(yáng)極電壓時(shí)它不會(huì)傳導(dǎo)電流。因此，在極性相反的情況下，破壞性的反向電流無(wú)法流動(dòng)，并且負(fù)載兩端的電壓與反向電源電壓不同，因?yàn)槎O管的功能類似于開路。　　上面顯示的LTspice原理圖使我們能夠研究基于二極管的保護(hù)電路的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)行為。電源電壓最初為 0 V，然后突然變?yōu)?–3 V。我的想法是模擬錯(cuò)誤插入兩節(jié) 1.5 V 電池（或一節(jié) 3 V 電池）的效果。仿真包括負(fù)載電阻（對(duì)應(yīng)于消耗約 3 mA 的電路）和負(fù)載電容（對(duì)應(yīng)于一些 IC 的去耦電容）。

　　您可以看到一些反向（即陰極到陽(yáng)極）電流確實(shí)流過(guò)二極管。瞬態(tài)電流很小，長(zhǎng)期電流也很小。然而，電流正在流動(dòng)，因此陰極側(cè)并未完全浮置；相反，負(fù)載電路上存在非常小的反向電壓。但這不是穩(wěn)態(tài)條件。如果我們將模擬延長(zhǎng)到 300 毫秒，我們會(huì)看到以下結(jié)果：

　　因此，當(dāng)負(fù)載電容充電并變成開路時(shí)，電流降至零（或更準(zhǔn)確地說(shuō)，根據(jù) LTspice 的說(shuō)法，降至 0.001 飛安），因此負(fù)載兩端不存在反向電壓。這里的結(jié)論是二極管并不完美，但就我而言，它已經(jīng)足夠接近了，因?yàn)槲覠o(wú)法想象任何實(shí)際電路都會(huì)受到約 100 毫秒的幾微伏反極性的負(fù)面影響。
　　優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
　　現(xiàn)在這個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)該很明顯了：它便宜、極其簡(jiǎn)單并且非常有效。但肯定有一些缺點(diǎn)需要考慮：
　　在正常工作期間，二極管的典型值下降約 0.6V。這可能是電源電壓的很大一部分，并且隨著電池電壓降低，設(shè)備可能會(huì)過(guò)早停止工作。
　　任何有電壓降和電流流過(guò)的組件都會(huì)消耗功率。如果消耗的能量來(lái)自電池，則二極管會(huì)縮短電池壽命。對(duì)于經(jīng)歷反極性風(fēng)險(xiǎn)非常低的設(shè)備來(lái)說(shuō)，這可能不是可接受的權(quán)衡。
　　使用肖特基二極管提供反極性保護(hù)
　　減輕上述兩個(gè)缺點(diǎn)的一個(gè)簡(jiǎn)單方法是使用肖特基二極管代替普通二極管。這種方法減少了電壓損失和功耗。我不確定肖特基二極管可以降到多低，但在某些情況下，正向電壓可以低于 300 mV。　　這是新的模擬電路：

　　以下規(guī)格為您提供了 BAT54 二極管的正向電壓特性示例：

　　該表取自此 Vishay 數(shù)據(jù)表。

　　這是基于肖特基的反極性保護(hù)電路的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)圖。

　　您可以看到負(fù)載上的反向電流和反向電壓比我們?cè)诜切ぬ鼗O管中觀察到的要大得多。這種較高的反向漏電流是肖特基二極管的一個(gè)已知缺點(diǎn)，盡管在這個(gè)特定應(yīng)用中，反向電流仍然遠(yuǎn)低于任何會(huì)引起嚴(yán)重問(wèn)題的電流。因此，當(dāng)談到反極性保護(hù)時(shí)，肖特基二極管絕對(duì)是首選。