芯耀
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Part 01、前言
防反接電路的作用是防止電源接反，保護(hù)后級電路不被燒毀。二極管是最簡單、最常見的方案之一，通常串聯(lián)在電源正極和負(fù)載之間。原理很簡單：電源正接時二極管導(dǎo)通，電流流向負(fù)載；反接時二極管截止，阻斷電流，保護(hù)電路。二極管選型的關(guān)鍵點(diǎn)，比如正向壓降、反向耐壓、功耗計(jì)算等如何考慮呢？接下來咱們就一步步分析二極管的關(guān)鍵參數(shù)選型。
Part 02、二極管選型
1.確定電路的工作電流：正向電流IF
二極管串聯(lián)在電路中，負(fù)載的電流會全部流過二極管，所以第一個要考慮的參數(shù)是正向電流IF。這個值得選得比電路最大工作電流大一些，不然二極管可能會過熱甚至燒毀。
舉個例子：
假設(shè)我們要給一個12V的電路設(shè)計(jì)防反接，負(fù)載是個LED燈組，正常工作電流是0.5A，但啟動時可能有短暫的峰值電流達(dá)到1A(比如電容充電瞬間)。正常工作時，電流是0.5A，二極管得能穩(wěn)定承受這個電流。
啟動時有1A的峰值，時間很短，比如0.05秒，但也得考慮。二極管的規(guī)格表里會標(biāo)一個最大平均正向電流IF(AV)，還有一個峰值正向浪涌電流IFSM，F(xiàn)orward Surge ?Current。為了安全，選二極管的IF(AV）至少得比0.5A大，留點(diǎn)余量，選個1A的比較穩(wěn)妥。
峰值浪涌電流IFSM得能扛住1A的沖擊，查規(guī)格表時得確保這個值遠(yuǎn)大于1A，比如選個IFSM為3A的二極管，妥妥的。
2.反向耐壓：反向擊穿電壓VR
防反接電路的核心是電源反接時二極管能擋住反向電壓。所以二極管的反向擊穿電壓VR，也叫反向耐壓的選得比電源電壓高。具體需要參考對應(yīng)的反接測試標(biāo)準(zhǔn)中怎么定義反接電壓的。
當(dāng)然除了考慮穩(wěn)態(tài)電壓，還需要考慮瞬態(tài)浪涌電壓，比如負(fù)脈沖浪涌電壓，當(dāng)然由于電源端一般會有TVS鉗位，此時二極管的反向耐壓大于TVS的負(fù)向鉗位電壓即可。
3.正向壓降：VF
二極管導(dǎo)通時會有一個正向壓降VF，二極管功耗Pdiode=VF·IL，說明正向壓降會帶來功耗，影響效率，還導(dǎo)致二極管發(fā)熱。
功耗公式：
Pdiode=VF×IL
還是那個例子：
工作電流0.5A，假設(shè)選了個普通硅二極管（比如1N4007），它的正向壓降VF一般是0.7V。
功耗:P=0.7×0.5=0.35W。
如果是峰值電流1A，功耗：P=0.7×1=0.7W(短時的)。
0.35W的功耗看起來不大，但二極管這么小的家伙散熱能力有限，可能會發(fā)燙。如果二極管比較燙的話，可以通過更換成肖特基二極管解決，比如1N5819，VF一般只有0.3V左右：
功耗:P=0.3×0.5=0.15W。
峰值時：P=0.3×1=0.3W。
如何分析二極管的發(fā)熱呢？
二極管溫度Tj=Tmax+Rth_diode*Pdiode"，這是計(jì)算二極管的結(jié)溫。Rth_diode是二極管的熱阻(junction-to-ambient thermal resistance)，規(guī)格書里會有，比如50°C/W。
二極管溫升公式：
△T=Pdiode×Rth_diode
普通硅二極管，功耗0.35W，熱阻500°C/W，溫升:
△T=0.35×500=175°C
如果環(huán)境溫度是25℃，二極管結(jié)溫會到25+175=200°C，熱成火焰山了。
如果換成肖特基二極管的話，功耗0.15W，溫升：
△T=0.15×500=75°C
結(jié)溫只有25+75=100℃，雖然有點(diǎn)燙，但也在規(guī)格書參數(shù)范圍內(nèi)。
用二極管做防反接電路，選型得綜合考慮正向電流、反向耐壓、正向壓降、還要看看溫度，肖特基二極管適合大電流、高效率場景，選對了二極管，電路穩(wěn)了，你也能睡個好覺！
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