Diodenverhalten bei Sperrvorspannung mit kleiner Spannung

Ich entwerfe eine einfache Schaltung, um eine Lithium-Metall-Knopfbatterie als Notstromversorgung zu verwenden, und ich erwäge etwas Einfaches wie das Folgende:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Im Normalbetrieb jedoch v + wird voraussichtlich eine höhere Spannung als die Knopfzelle haben, daher erwarte ich einen gewissen Rückstrom durch D2. Laut dieser Quelle kann dies die Knopfzelle absolut beschädigen, wenn sie zu hoch ist - Knopf-Lithiumbatterien können nicht garantiert funktionieren, nachdem sie einer Gesamtrückladung von 3% der Gesamtkapazität ausgesetzt wurden, und ein Strom von 1 μA wird dies in einem tun ein paar Monate.

Meine Frage ist, wie kann ich herausfinden, wie viel Strom durch D2 fließt? Die meisten Diodendatenblätter sind völlig uninteressiert an den Strömen, die durch die Dioden fließen, wenn eine kleine Sperrvorspannung angelegt wird, und erwähnen nur den maximalen Sperrstrom, wenn sehr nahe an der maximalen Spannung der Diode gearbeitet wird. Andere haben Grafiken wie diese, die zeigen, dass der Rückwärtsstrom ungefähr exponentiell wächst, aber keine Details zeigen, wenn sie sich in der Nähe des Ursprungs befinden:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Meine Frage ist also, gibt es ein gutes Modell dafür, wie sich Dioden verhalten, wenn sie einer kleinen Sperrspannung ausgesetzt sind? Kann ich den Rückstrom besser abschätzen, als einfach den Maximalwert zu verwenden?

(Bevor Sie es erwähnen, wenn ich das Diodengesetz von Shockley ernst nehme, würde der Sperrstrom nahe am Sättigungsstrom liegen ICH S für einen großen Bereich negativer Spannungen, aber wenn das der Fall wäre, würde ich erwarten, dass Datenblattdiagramme wie das bereitgestellte viel anders aussehen, und für ICH S in jedem einzelnen Diodendatenblatt zu erwähnen. Da dies nicht der Fall ist, gehe ich davon aus, dass das Diodengesetz für die Sperrvorspannung nicht sehr gut gilt.

Sie fragen nach einem guten Modell , aber was Sie meiner Meinung nach wirklich brauchen, ist eine Diode mit einem bestimmten maximalen Sperrstrom . Ein Modell ist nur so gut wie die Parameterwerte, die damit verwendet werden, und es wird sehr schwierig sein, die Parameter zu erhalten, die eher einer Worst-Case- Diode als einer typischen Diode entsprechen . Sogar die von Ihnen gezeigte Grafik stellt wahrscheinlich eher typische Daten als Worst-Case-Daten dar.
Was OP wirklich braucht, ist eine Diode mit einem angegebenen maximalen Sperrstrom bei niedrigen Spannungen , da viele Datenblätter diese Informationen nicht enthalten. Ein Modell kann helfen, die Kurven zu extrapolieren, die für Spannungen nahe Null Volt gegeben sind.
Ich wollte gerade den BAS116 empfehlen und ein Hersteller gibt sogar Maximalwerte an ... aber bei 75V ... Keine Ahnung wie stark das herunterskaliert wird wenn die Sperrspannung bei OP 0,4V beträgt
Ich weiß, dass sie wegen ihres geringen Durchlassspannungsabfalls ausgewählt wurden, aber das OP sollte wissen, dass Schottkey-Dioden besonders hohe Leckströme haben.
Sie könnten sich "ideale" Diodenteile wie dieses von Maxim ansehen. Es hat zumindest typische Werte gegenüber der Spannung für den Sperrstrom: datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX40200.pdf

Antworten (2)

Eines der besten einfachen Modelle, die ich gesehen habe, ist hier :

Dies zeigt, dass der Rückwärtsstrom schnell in einen vorhersagbaren Sättigungsbereich eintritt, wobei hauptsächlich die Temperatureffekte zu beachten sind. Es gibt jedoch einen viel höheren Widerstandsleckstrom, der sich auf den Gesamtsperrstrom auswirkt.

Dieses Diagramm zeigt sowohl Is (den Sättigungsrückstrom) als auch Il (die Widerstandsoberfläche und den Masseverlust).

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es ist erwähnenswert, dass der Widerstandsverlustwert durch Überhitzung des Geräts während des Lötens dauerhaft verändert (erhöht) werden kann. Dies macht es sehr schwierig, den Gesamtrückstrom in einem vereinfachten Modell vorherzusagen. Widerstands-Rückstrom kann im Bereich von 10–1000 MOhm liegen.

Hinweis: Wenn Sie BBU für etwas Niedrigstrom wie einen RTC-Chip mit einer CR2302- Batterie bereitstellen möchten, müssen Sie überhaupt keine Dioden verwenden. Sie können ein Übertragungsgatter verwenden, um von einer Versorgung zur anderen umzuschalten. Beispielsweise ist der Philips 74LVC1G3157 in der Lage, bis zu 12 mA mit einem Leck im ausgeschalteten Zustand von maximal 1 uA zu verarbeiten.

Das ist genau die Art von Modell, nach der ich suche, aber es scheint nicht zu dem ungefähr exponentiellen Anstieg des Rückstroms zu passen, der in der von mir bereitgestellten Grafik gezeigt wird. Irgendwelche Hinweise darauf, warum und bei welchen Werten der lineare/exponentielle Übergang auftritt?

Stellen Sie sicher, dass Sie die Selbstentladung der Zelle (vielleicht 1% pro Jahr) sowie Leckströme auf der PCBA berücksichtigen ... Sie können diese 1uA sehr gut an anderer Stelle auf der Platine lecken. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Tantalkondensator in Reihe mit Ihrer Zelle zu platzieren. Die Leckage dieses Kondensators reicht aus, um sicherzustellen, dass Sie die Zelle nicht beschädigen.