连接电源时极性不正确是很容易犯的错误。幸运的是，保护您的设备免受反极性的影响也很容易。
　　当您颠倒设备电源的极性时，可能会发生不好的事情。交换正极和负极电源线可能是让闪亮的新 PCB“排出烟雾”的主要方法，这实际上比造成某种微妙的损坏而导致令人困惑或间歇性故障更好。在测试和开发阶段之后也可能发生反极性。设备的设计通常会防止最终用户错误地插入电源线，但即使是我们中最好的人也可能偶尔会在不查看极性图的情况下插入电池......
　　我更喜欢使用任何可用的方法来使反向极性在物理上不可能，但最重要的是，除非电路本身能够承受反向电源电压，否则该设备永远不会真正安全。在本文中，我们将研究两种简单但高效的方法，使您的电路能够抵御电源极性故障。
　　什么是反极性保护二极管？
　　事实上，您可以使用二极管获得反极性保护。是的，您只需要一个二极管即可。这确实有效，但当然更复杂的解决方案可以提供卓越的性能。

　　这里的想法是将二极管与电源线串联。

　　如果您不熟悉这项技术，一开始可能会觉得有点奇怪：二极管可以改变施加电压的极性吗？它真的可以将下游电路与施加的电压“隔离”吗？
　　它当然不能“撤销”反向极性，但它可以将电路的其余部分与这种情况隔离，因为当阴极电压高于阳极电压时它不会传导电流。因此，在极性相反的情况下，破坏性的反向电流无法流动，并且负载两端的电压与反向电源电压不同，因为二极管的功能类似于开路。

　　上面显示的LTspice原理图使我们能够研究基于二极管的保护电路的瞬态和稳态行为。电源电压最初为 0 V，然后突然变为 –3 V。我的想法是模拟错误插入两节 1.5 V 电池（或一节 3 V 电池）的效果。仿真包括负载电阻（对应于消耗约 3 mA 的电路）和负载电容（对应于一些 IC 的去耦电容）。

　　您可以看到一些反向（即阴极到阳极）电流确实流过二极管。瞬态电流很小，长期电流也很小。然而，电流正在流动，因此阴极侧并未完全浮置；相反，负载电路上存在非常小的反向电压。但这不是稳态条件。如果我们将模拟延长到 300 毫秒，我们会看到以下结果：

　　因此，当负载电容充电并变成开路时，电流降至零（或更准确地说，根据 LTspice 的说法，降至 0.001 飞安），因此负载两端不存在反向电压。这里的结论是二极管并不完美，但就我而言，它已经足够接近了，因为我无法想象任何实际电路都会受到约 100 毫秒的几微伏反极性的负面影响。
　　优点和缺点
　　现在这个电路的优点应该很明显了：它便宜、极其简单并且非常有效。但肯定有一些缺点需要考虑：
　　在正常工作期间，二极管的典型值下降约 0.6V。这可能是电源电压的很大一部分，并且随着电池电压降低，设备可能会过早停止工作。
　　任何有电压降和电流流过的组件都会消耗功率。如果消耗的能量来自电池，则二极管会缩短电池寿命。对于经历反极性风险非常低的设备来说，这可能不是可接受的权衡。
　　使用肖特基二极管提供反极性保护
　　减轻上述两个缺点的一个简单方法是使用肖特基二极管代替普通二极管。这种方法减少了电压损失和功耗。我不确定肖特基二极管可以降到多低，但在某些情况下，正向电压可以低于 300 mV。

　　这是新的模拟电路：

　　以下规格为您提供了 BAT54 二极管的正向电压特性示例：

　　该表取自此 Vishay 数据表。

　　这是基于肖特基的反极性保护电路的瞬态和稳态响应图。

　　您可以看到负载上的反向电流和反向电压比我们在非肖特基二极管中观察到的要大得多。这种较高的反向漏电流是肖特基二极管的一个已知缺点，尽管在这个特定应用中，反向电流仍然远低于任何会引起严重问题的电流。因此，当谈到反极性保护时，肖特基二极管绝对是首选。