Диод подключение: Как правильно подключить диод — Авто журнал КарЛазарт

Содержание

Диод и его использование при подключении концевиков

Ещё один элемент, который так же, как и реле, часто используется в установке автосигнализаций — диод.

Диод (от ди- и -од из слова электрод) — двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть, имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

Диоды бывают электровакуумными (кенотроны), газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны), полупроводниковыми и др. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.

У нас при установке автосигнализаций тоже применяются полупроводниковые диоды.

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом.

 

Полупроводниковые диоды — очень простые устройства. Кроме оценки силы тока диода, есть три основных вещи, которые вы должны держать в уме:
1. Катод (сторона с полосой)
2. Анод (сторона без полосы)
3. Диод пропускает «-» от катода к аноду (не пропускает «+») и «+» от анода к катоду (не пропускает «-»).

Подключение концевиков дверей с помощью диодов

Немного про использование диодов при подключении автосигнализации к электропроводке автомобиля написано в статье Поиск концевиков.

Встречаются автомобили, у которых нет общей точки концевиков дверей, т.е. все концевики развязаны. Для каждой двери свой концевик. Например, Honda некоторые, Ford, GM и т.д.

При подключении автосигнализации в таких автомобилях можно подцепиться к плафону в салоне и запрограммировать функцию вежливой подсветки, можно тупо все провода концевиков связать вместе.

Первый способ не всегда может пройти. Почему, написано в статье Поиск концевиков.

Второй способ может подойти, если при таком виде подключения не нарушится функциональность некоторых приборов автомобиля. Если у вас на автомобиле на приборной панели показывается открытие каждой двери отдельно — такой способ не подойдёт. Если после установки автосигнализации у вас при открытии любой двери, а не только водительской, начинает пищать зуммер, указывающий об оставленном ключе в замке зажигания, значит, был применён вышеприведенный способ подключения концевиков.

В таких автомобилях при подключении автосигнализации правильнее всего использовать диоды.

Ниже приведены примеры подключения автосигнализации с использованием диодов к отрицательным и положительным концевикам дверей.

Подключение отрицательных концевиков к автосигнализации при помощи диодов

Подключение положительных концевиков к автосигнализации при помощи диодов

Эти же схемы используются при подключении двух датчиков к одному входу (например, удара и наклонного).

Диоды могут использоваться и при установке хитрушек (смотрите в Cхемах хитрушек) и при других обстоятельствах (смотрите Подключение центрального замка в Toyota Harrier).

Диод подключение в цепи

Самым простым по конструкции в семействе полупроводников являются диоды, имеющие в конструкции всего два электрода, между которыми существует проводимость электрического тока в одну сторону. Такой вид проводимости в полупроводниках создается благодаря их внутреннему устройству.

Особенности устройства

Не зная конструктивных особенностей диода, нельзя понять его принципа действия. Структура диода состоит из двух слоев с проводимостью различного вида.

Диод состоит из следующих основных элементов:

  • Корпус . Выполняется в виде вакуумного баллона, материалом которого может быть керамика, металл, стекло и другие прочные материалы.
  • Катод . Он расположен внутри баллона, служит для образования эмиссии электронов. Наиболее простым устройством катода является тонкая нить, раскаляющаяся в процессе действия. Современные диоды оснащены косвенно накаляющимися электродами, которые выполнены в виде металлических цилиндров со свойством активного слоя, имеющего возможность испускать электроны.
  • Подогреватель
    . Это особый элемент в виде нити, раскаляющейся от электрического тока. Подогреватель расположен внутри косвенно накаляющегося катода.
  • Анод . Это второй электрод диода, служащий для приема электронов, вылетевших от катода. Анод имеет положительный потенциал, по сравнению с катодом. Форма анода чаще всего так же, как и катода, цилиндрическая. Оба электрода аналогичны эмиттеру и базе полупроводников.
  • Кристалл . Его материалом изготовления является германий или кремний. Одна часть кристалла имеет р-тип с недостатком электронов. Другая часть кристалла имеет n-тип проводимости с избытком электронов. Граница, расположенная между этими двумя частями кристалла, называется р-n переходом.

Эти особенности конструкции диода позволяют ему проводить ток в одном направлении.

Принцип действия

Работа диода характеризуется его различными состояниями, и свойствами полупроводника при нахождении в этих состояниях. Рассмотрим подробнее основные виды подключений диодов, и какие процессы происходят внутри полупроводника.

Диоды в состоянии покоя

Если диод не подключен к цепи, то внутри него все равно происходят своеобразные процессы. В районе «n» есть излишек электронов, что создает отрицательный потенциал. В области «р» сконцентрирован положительный заряд. Совместно такие заряды создают электрическое поле.

Так как заряды с разными знаками притягиваются, то электроны из «n» проходят в «р», при этом заполняют дырки. В итоге таких процессов в полупроводнике появляется очень слабый ток, увеличивается плотность вещества в области «р» до определенного значения. При этом частицы расходятся по объему пространства равномерно, то есть, происходит медленная диффузия.

Вследствие этого электроны возвращаются в область «n».

Для многих электрических устройств направление тока не имеет особого значения, все работает нормально. Для диода же, большое значение имеет направление протекания тока. Основной задачей диода является пропускание тока в одном направлении, чему благоприятствует переход р-n.

Обратное включение

Если диоды подсоединять к питанию по изображенной схеме, то ток не будет проходить через р-n переход. К области «n» подсоединен положительный полюс питания, а к «р» — минусовой. В итоге электроны от области «n» переходят к плюсовому полюсу питания. Дырки притягиваются минусовым полюсом. На переходе возникает пустота, носители заряда отсутствуют.

При повышении напряжения дырки и электроны осуществляют притягивание сильнее, и на переходе нет носителей заряда. При обратной схеме включения диода ток не проходит.

Повышение плотности вещества возле полюсов создает диффузию, то есть, стремление к распределению вещества по объему. Это возникает при выключении питания.

Обратный ток

Вспомним о работе неосновных переносчиков заряда. При запертом диоде, через него проходит малая величина обратного тока. Он и образуется от неосновных носителей, двигающихся в обратном направлении. Такое движение возникает при обратной полярности питания. Обратный ток обычно незначительный, так как число неосновных носителей очень мало.

При возрастании температуры кристалла их число повышается и обуславливает повышение обратного тока, что обычно приводит к повреждению перехода. Для того, чтобы ограничить температуру работы полупроводников, их корпус монтируют на теплоотводящие радиаторы охлаждения.

Прямое включение

Поменяем местами полюса питания между катодом и анодом. На стороне «n» электроны будут отходить от отрицательного полюса, и проходить к переходу. На стороне «р» дырки, имеющие положительный заряд, оттолкнутся от положительного вывода питания. Поэтому электроны и дырки начнут стремительное движение друг к другу.

Частицы с разными зарядами скапливаются возле перехода, и между ними образуется электрическое поле. Электроны проходят через р-n переход и двигаются в область «р». Часть электронов рекомбинирует с дырками, а остальные проходят к положительному полюсу питания. Возникает прямой ток диода, который имеет ограничения его свойствами. При превышении этой величины диод может выйти из строя.

При прямой схеме диода, его сопротивление незначительное, в отличие от обратной схемы. Считается, что обратно ток по диоду не проходит. В результате мы выяснили, что диоды работают по принципу вентиля: повернул ручку влево – вода течет, вправо – нет воды. Поэтому их еще называют полупроводниковыми вентилями.

Прямое и обратное напряжение

Во время открытия диода, на нем имеется прямое напряжение. Обратным напряжением считается величина во время закрытия диода и прохождения через него обратного тока. Сопротивление диода при прямом напряжении очень мало, в отличие от обратного напряжения, возрастающего до тысяч кОм.

В этом можно убедиться путем измерения мультиметром.

Сопротивление полупроводникового кристалла может изменяться в зависимости от напряжения. При увеличении этого значения сопротивление снижается, и наоборот.

Если диоды использовать в работе с переменным током, то при плюсовой полуволне синуса напряжения он будет открыт, а при минусовой – закрыт. Такое свойство диодов применяют для выпрямления напряжения. Поэтому такие устройства называются выпрямителями.

Характеристика диодов

Характеристика диода выражается графиком, на котором видна зависимость тока, напряжения и его полярности. Вертикальная ось координат в верхней части определяет прямой ток, в нижней части – обратный.

Горизонтальная ось справа обозначает прямое напряжение, слева – обратное. Прямая ветка графика выражает ток пропускания диода, проходит рядом с вертикальной осью, так как выражает повышение прямого тока.

Вторая ветка графика показывает ток при закрытом диоде, и проходит параллельно горизонтальной оси. Чем круче график, тем лучше диод выпрямляет ток. После возрастания прямого напряжения, медленно повышается ток. Достигнув области скачка, его величина резко нарастает.

На обратной ветви графика видно, что при повышении обратного напряжения, величина тока практически не возрастает. Но, при достижении границ допустимых норм происходит резкий скачок обратного тока. Вследствие этого диод перегреется и выйдет из строя.

Потому что нужно грамотно решить сразу две задачи:

  1. Ограничить прямой ток через светодиод, чтобы он не сгорел.
  2. Обеспечить защиту светодиода от пробоя обратным током.

Если проигнорировать любой из этих пунктов, светодиод моментально накроется медным тазом.

В самом простейшем случае ограничить ток через светодиод можно резистором и/или конденсатором. А предотвратить пробой от обратного напряжения можно с помощью обычного диода или еще одного светодиода.

Поэтому самая простая схема подключения светодиода к 220В состоит всего из нескольких элементов:

Защитный диод может быть практически любым, т. к. его обратное напряжение никогда не будет превышать прямого напряжения на светодиоде, а ток ограничен резистором.

Сопротивление и мощность ограничительного (балластного) резистора зависит от рабочего тока светодиода и рассчитывается по закону Ома:

А мощность рассеивания резистора рассчитывается так:

P = (Uвх — ULED) 2 / R

где Uвх = 220 В,
ULED — прямое (рабочее) напряжение светодиода. Обычно оно лежит в пределах 1.5-3.5 В. Для одного-двух светодиодов им можно пренебречь и, соответственно, упростить формулу до R=Uвх/I,
I — ток светодиода. Для обычных индикаторных светодиодов ток будет 5-20 мА.

Пример расчета балластного резистора

Допустим, нам нужно получить средний ток через светодиод = 20 мА, следовательно, резистор должен быть:

R = 220В/0.020А = 11000 Ом (берем два резистора: 10 + 1 кОм)

P = (220В) 2 /11000 = 4. 4 Вт (берём с запасом: 5 Вт)

Необходимое сопротивление резистора можно взять из таблицы ниже.

Таблица 1. Зависимость тока светодиода от сопротивления балластного резистора.

Сопротивление резистора, кОм Амплитудное значение тока через светодиод, мА Средний ток светодиода, мА Средний ток резистора, мА Мощность резистора, Вт
43 7.2 2.5 5 1.1
24 13 4.5 9 2
22 14 5 10 2.2
12 26 9 18 4
10 31 11 22 4.8
7.5 41 15 29 6.5
4.3 72 25 51 11.3
2.2 141 50 100 22

Другие варианты подключения

В предыдущих схемах защитный диод был включен встречно-параллельно, однако его можно разместить и так:

Это вторая схема включения светодиодов на 220 вольт без драйвера. В этой схеме ток через резистор будет в 2 раза меньше, чем в первом варианте. А, следовательно, на нем будет выделяться в 4 раза меньше мощности. Это несомненный плюс.

Но есть и минус: к защитному диоду прикладывается полное (амплитудное) напряжение сети, поэтому любой диод здесь не прокатит. Придется подобрать что-нибудь с обратным напряжением 400 В и выше. Но в наши дни это вообще не проблема. Отлично подойдет, например, вездесущий диод на 1000 вольт — 1N4007 (КД258).

Не смотря на распространенное заблуждение, в отрицательные полупериоды сетевого напряжения, светодиод все-таки будет находиться в состоянии электрического пробоя. Но благодаря тому, что сопротивление обратносмещенного p-n-перехода защитного диода очень велико, ток пробоя будет недостаточен для вывода светодиода из строя.

Для уменьшения величины тока прикосновения нужно располовинить резистор на две части, чтобы получилось как показано на картинках:

Благодаря такому решению, даже поменяв местами фазу и ноль, ток через человека на «землю» (при случайном прикосновении) никак не сможет превысить 220/12000=0. 018А. А это уже не так опасно.

Как быть с пульсациями?

В обеих схемах светодиод будет светиться только в положительный полупериод сетевого напряжения. То есть он будет мерцать с частой 50 Гц или 50 раз в секунду, причём размах пульсаций будет равен 100% (10 мс горит, 10 мс не горит и так далее). Это будет заметно глазу.

К тому же, при подсветке мерцающими светодиодами каких-либо движущихся объектов, например, лопастей вентилятора, колес велосипеда и т.п., неизбежно будет возникать стробоскопический эффект. В некоторых случаях данный эффект может быть неприемлем или даже опасен. Например, при работе за станком может показаться, что фреза неподвижна, а на самом деле она вращается с бешенной скоростью и только и ждет, чтобы вы сунули туда пальцы.

Чтобы сделать пульсации менее заметными, можно удвоить частоту включения светодиода с помощью двухполупериодного выпрямителя (диодного моста):

Обратите внимание, что по сравнению со схемой #2 при том же самом сопротивлении резисторов, мы получили в два раза больший средний ток. И, соответственно, в четыре раза большую мощность рассеивания резисторов.

К диодному мосту при этом не предъявляется каких-либо особых требований, главное, чтобы диоды, из которых он состоит, выдерживали половину рабочего тока светодиода. Обратное напряжение на каждом из диодов будет совсем ничтожным.

Еще, как вариант, можно организовать встречно-параллельное включение двух светодиодов. Тогда один из них будет гореть во время положительной полуволны, а второй — во время отрицательной.

Фишка в том, что при таком включении максимальное обратное напряжение на каждом из светодиодов будет равно прямому напряжению другого светодиода (несколько вольт максимум), поэтому каждый из светодиодов будет надежно защищен от пробоя.

Светодиоды следует разместить как можно ближе друг к другу. В идеале — попытаться найти сдвоенный светодиод, где оба кристалла размещены в одном корпусе и у каждого свои выводы (хотя я таких ни разу не видел).

Вообще говоря, для светодиодов, выполняющих индикаторную функцию, величина пульсаций не очень-то и важна. Для них самое главное — это максимально заметная разница между включенным и выключенным состоянием (индикация вкл/выкл, воспроизведение/запись, заряд/разряд, норма/авария и т.п.)

А вот при создании светильников, всегда нужно стараться свести пульсации к минимуму. И не столько из-за опасностей стробоскопического эффекта, сколько из-за их вредного влияния на организм.

Какие пульсации считаются допустимыми?

Все зависит от частоты: чем она ниже, тем заметнее пульсации. На частотах выше 300 Гц пульсации становятся совершенно невидимыми и вообще никак не нормируются, то есть даже 100%-ные считаются нормой.

Не смотря на то, что пульсации освещенности на частотах 60-80 Гц и выше визуально не воспринимаются, тем не менее, они способны вызывать повышенную усталость глаз, общую утомляемость, тревожность, снижение производительности зрительной работы и даже головные боли.

Для предотвращения вышеперечисленных последствий, международный стандарт IEEE 1789-2015 рекомендует максимальный уровень пульсаций яркости для частоты 100 Гц — 8% (гарантированно безопасный уровень — 3%). Для частоты 50 Гц — это будут 1.25% и 0.5% соответственно. Но это для перфекционистов.

На самом деле, для того, чтобы пульсации яркости светодиода перестали хоть как-то досаждать, достаточно, чтобы они не превышали 15-20%. Именно таков уровень мерцания ламп накаливания средней мощности, а ведь на них никто и никогда не жаловался. Да и наш российский СНиП 23-05-95 допускает мерцание света в 20% (и только для особо кропотливых и ответственных работ требование повышено до 10%).

В соответствии с ГОСТ 33393-2015 «Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности» для оценки величины пульсаций вводится специальный показатель — коэффициент пульсаций (Кп).

Коэфф. пульсаций в общем рассчитывается по сложной формуле с применением интегральной функции, но для гармонических колебаний формула упрощается до следующей:

где Емах — максимальное значение освещенности (амплитудное), а Емин — минимальное.

Мы будем использовать эту формулу для расчета емкости сглаживающего конденсатора.

Очень точно определить пульсации любого источника света можно при помощи солнечной панели и осциллографа:

Как уменьшить пульсации?

Посмотрим, как включить светодиод в сеть 220 вольт, чтобы снизить пульсации. Для этого проще всего подпаять параллельно светодиоду накопительный (сглаживающий) конденсатор:

Из-за нелинейного сопротивления светодиодов, расчет емкости этого конденсатора является довольно нетривиальной задачей.

Однако, эту задачу можно упростить, если сделать несколько допущений. Во-первых, представить светодиод в виде эквивалентного постоянного резистора:

А во-вторых, сделать вид, что яркость светодиода (а, следовательно, и освещенность) имеет линейную зависимость от тока.

Давайте попробуем приблизительно рассчитать емкость конденсатора на конкретном примере.

Расчет емкости сглаживающего конденсатора

Допустим, мы хотим получить коэфф. пульсаций 2.5% при токе через светодиод 20 мА. И пусть в нашем распоряжении оказался светодиод, на котором при токе в 20 мА падает 2 В. Частота сети, как обычно, 50 Гц.

Так как мы решили, что яркость линейно зависит от тока через светодиод, а сам светодиод мы представили в виде простого резистора, то освещенность в формуле расчета коэффициента пульсаций можем спокойно заменить на напряжение на конденсаторе:

Подставляем исходные данные и вычисляем Umin:

2.5% = (2В — Umin) / (2В + Umin) 100% => Umin = 1.9В

Период колебаний напряжения в сети равен 0.02 с (1/50).

Таким образом, осциллограмма напряжения на конденсаторе (а значит и на нашем упрощенном светодиоде) будет выглядеть примерно вот так:

Вспоминаем тригонометрию и считаем время заряда конденсатора (для простоты не будем учитывать сопротивление балластного резистора):

tзар = arccos(Umin/Umax) / 2πf = arccos(1. 9/2) / (23.141550) = 0.0010108 с

Весь остальной остаток периода кондер будет разряжаться. Причем, период в данном случае нужно сократить в два раза, т.к. у нас используется двухполупериодный выпрямитель:

tразр = Т — tзар = 0.02/2 — 0.0010108 = 0.008989 с

Осталось вычислить емкость:

C = ILED dt/dU = 0.02 0.008989/(2-1.9) = 0.0018 Ф (или 1800 мкФ)

На практике вряд ли кто-то будет ставить такой большой кондер ради одного маленького светодиодика. Хотя, если стоит задача получить пульсации в 10%, то нужно всего 440 мкФ.

Повышаем КПД

Обратили внимание, насколько большая мощность выделяется на гасящем резисторе? Мощность, которая тратится впустую. Нельзя ли ее как-нибудь уменьшить?

Оказывается, еще как можно! Достаточно вместо активного сопротивления (резистора) взять реактивное (конденсатор или дроссель).

Дроссель мы, пожалуй, сразу откинем из-за его громоздкости и возможных проблем с ЭДС самоиндукции. А насчет конденсаторов можно подумать.

Как известно, конденсатор любой емкости обладает бесконечным сопротивлением для постоянного тока. А вот сопротивление переменному току рассчитывается по этой формуле:

Rc = 1 / 2πfC

то есть, чем больше емкость C и чем выше частота тока f — тем ниже сопротивление.

Прелесть в том, что на реактивном сопротивлении и мощность тоже реактивная, то есть ненастоящая. Она как бы есть, но ее как бы и нет. На самом деле эта мощность не совершает никакой работы, а просто возвращается назад к источнику питания (в розетку). Бытовые счетчики ее не учитывают, поэтому платить за нее не придется. Да, она создает дополнительную нагрузку на сеть, но вас, как конечного потребителя, это вряд ли сильно обеспокоит =)

Таким образом, наша схема питания светодиодов от 220В своими руками приобретает следующий вид:

Но! Именно в таком виде ее лучше не использовать, так как в этой схеме светодиод уязвим для импульсных помех.

Включение или выключение распложенных на одной с вами линии мощной индуктивной нагрузки (двигатель кондиционера, компрессор холодильника, сварочный аппарат и т.п.) приводит к появлению в сети очень коротких выбросов напряжения. Конденсатор С1 представляет для них практически нулевое сопротивление, следовательно мощный импульс направится прямиком к С2 и VD5.

К сожалению, электролитические конденсаторы, из-за своей большой паразитной индуктивности, плохо справляются с ВЧ-помехами, поэтому большая часть энергии импульса пойдет через p-n-переход светодиода.

Еще один опасный момент возникает в случае включения схемы в момент пучности напряжения в сети (т.е. в тот самый момент, когда напряжение в розетке находится на пике своего значения). Т.к. С1 в этот момент полностью разряжен, то возникает слишком большой бросок тока через светодиод.

Все это со временем это приводит к прогрессирующей деградации кристалла и падению яркости свечения.

Во избежание таких печальных последствий, схему нужно дополнить небольшим гасящим резистором на 47-100 Ом и мощностью 1 Вт. Кроме того, резистор R1 будет выступать в роли предохранителя на случай пробоя конденсатора С1.

Получается, что схема включения светодиода в сеть 220 вольт должна быть такой:

И остается еще один маленький нюанс: если выдернуть эту схему из розетки, то на конденсаторе С1 останется какой-то заряд. Остаточное напряжение будет зависеть от того, в какой момент была разорвана цепь питания и в отдельных случаях может превышать 300 вольт.

А так как конденсатору некуда разряжаться, кроме как через свое внутреннее сопротивление, то заряд может сохраняться очень долго (сутки и более). И все это время кондер будет ждать вас или вашего ребенка, через которого можно будет как следует разрядиться. Причем, для того, чтобы получить удар током, не нужно лезть в недра схемы, достаточно просто прикоснуться к обоим контактам штепсельной вилки.

Чтобы помочь кондеру избавиться от ненужного заряда, подключим параллельно ему любой высокоомный резистор (например, на 1 МОм). Этот резистор не будет оказывать никакого влияния на расчетный режим работы схемы. Он даже греться не будет.

Таким образом, законченная схема подключения светодиода к сети 220В (с учетом всех нюансов и доработок) будет выглядеть так:

Значение емкости конденсатора C1 для получения нужного тока через светодиод можно сразу взять из Таблицы 2, а можно рассчитать самостоятельно.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Не буду приводить утомляющие математические выкладки, дам сразу готовую формулу емкости (в Фарадах):

C = I / (2πf√(U 2 вх — U 2 LED)) [Ф],

где I — ток через светодиод, f — частота тока (50 Гц), Uвх — действующее значение напряжения сети (220В), ULED — напряжение на светодиоде.

Если расчет ведется для небольшого числа последовательно включенных светодиодов, то выражение √(U 2 вх — U 2 LED) приблизительно равно Uвх, следовательно формулу можно упростить:

C ≈ 3183 ⋅ ILED / Uвх [мкФ]

а, раз уж мы делаем расчеты под Uвх = 220 вольт, то:

C ≈ 15 ⋅ ILED [мкФ]

Таким образом, при включении светодиода на напряжение 220 В, на каждые 100 мА тока потребуется примерно 1.5 мкФ (1500 нФ) емкости.

Кто не в ладах с математикой, заранее посчитанные значения можно взять из таблицы ниже.

Таблица 2. Зависимость тока через светодиоды от емкости балластного конденсатора.

C1 15 nF 68 nF 100 nF 150 nF 330 nF 680 nF 1000 nF
ILED 1 mA 4.5 mA 6.7 mA 10 mA 22 mA 45 mA 67 mA

Немного о самих конденсаторах

В качестве гасящих рекомендуется применять помехоподавляющие конденсаторы класса Y1, Y2, X1 или X2 на напряжение не менее 250 В. Они имеют прямоугольный корпус с многочисленными обозначениями сертификатов на нем. Выглядят так:

Если вкратце, то:

  • X1 – используются в промышленных устройствах, подключаемых к трехфазной сети. Эти конденсаторы гарантированно выдерживают всплеск напряжения в 4 кВ;
  • X2 – самые распространенные. Используются в бытовых приборах с номинальным напряжением сети до 250 В, выдерживают скачек до 2.5 кВ;
  • Y1 – работают при номинальном сетевом напряжении до 250 В и выдерживают импульсное напряжение до 8 кВ;
  • Y2 – довольно-таки распространенный тип, может быть использован при сетевом напряжении до 250 В и выдерживает импульсы в 5 кВ.

Допустимо применять отечественные пленочные конденсаторы К73-17 на 400 В (а лучше — на 630 В).

Сегодня широкое распространение получили китайские «шоколадки» (CL21), но в виду их крайне низкой надежности, очень рекомендую удержаться от соблазна применять их в своих схемах. Особенно в качестве балластных конденсаторов.

Итак, мы рассмотрели, как подключать светодиод к 220В (схемы и их расчет). Все приведенные в данной статье примеры хорошо подходят для одного или нескольких маломощных светодиодов, но совершенно нецелесообразны для мощных светильников, например, ламп или прожекторов — для них лучше использовать полноценные схемы, которые называются драйверами.

Светодиод — это диод способный светится при протекании через него тока. По-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.

Цвет свечения светодиода зависит от добавок добавленных в полупроводник. Так, например, примеси алюминия, гелия, индия, фосфора вызывают свечение от красного до желтого цвета. Индий, галлий, азот заставляет светодиод светится от голубого до зеленного цвета. При добавке люминофора в кристалл голубого свечения, светодиод будет светиться белым светом. В настоящее время промышленность выпускает светодиоды свечения всех цветов радуги, однако цвет зависит не от цвета корпуса светодиода, а именно от химических добавок в его кристалле. Светодиод любого цвета может иметь прозрачный корпус.

Первый светодиод был изготовлен в 1962 году в Университете Иллинойса. В начале 1990-ых годов на свет появились яркие светодиоды, а чуть позже сверх яркие.
Преимущество светодиодов перед лампочками накаливания не оспоримы, а именно:

* Низкое электропотребления – в 10 раз экономичней лампочек
* Долгий срок службы – до 11 лет непрерывной работы
* Высокий ресурс прочности – не боятся вибраций и ударов
* Большое разнообразие цветов
* Способность работать при низких напряжениях
* Экологическая и противопожарная безопасность – отсутствие в светодиодах ядовитых веществ. светодиоды не греются, от чего пожары исключаются.

Маркировка светодиодов

Рис. 1. Конструкция индикаторных 5 мм светодиодов

В рефлектор помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор задает первоначальный угол рассеивания.
Затем свет проходит через корпус из эпоксидной смолы . Доходит до линзы — и тут начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы, на практике — от 5 до 160 градусов.

Излучающие светодиоды можно разделить на две большие группы: светодиоды видимого излучения и светодиоды инфракрасного (ИК) диапазона. Первые применяются в качестве индикаторов и источников подсветки, последние — в устройствах дистанционного управления, приемо-передающих устройствах ИК диапазона, датчиках.
Светоизлучающие диоды маркируются цветовым кодом (табл. 1). Сначала необходимо определить тип светодиода по конструкции его корпуса (рис. 1), а затем уточнить его по цветной маркировке по таблице.

Рис. 2. Виды корпусов светодиодов

Цвета светодиодов

Светодиоды бывают почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, желтый, зеленый, синий и белый. Синего и белого светодиода немного дороже, чем другие цвета.
Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса. Светодиоды любых цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать только включив его…

Таблица 1. Маркировка светодиодов

Многоцветные светодиоды

Устроен многоцветный светодиод просто, как правило это красный и зеленый объединенные в один корпус с тремя ножками. Путём изменения яркости или количества импульсов на каждом из кристаллов можно добиваться разных цветов свечения.

Светодиоды подключаются к источнику тока, анодом к плюсу, катодом к минусу. Минус (катод) светодиода обычно помечается небольшим спилом корпуса или более коротким выводом, но бывают и исключения, поэтому лучше уточнить данный факт в технических характеристиках конкретного светодиода.

При отсутствии указанных меток полярность можно определить и опытным путём, кратковременно подключая светодиод к питающему напряжению через соответствующий резистор. Однако это не самый удачный способ определения полярности. Кроме того, во избежание теплового пробоя светодиода или резкого сокращения срока его службы, нельзя определять полярность «методом тыка» без токоограничивающего резистора. Для быстрого тестирования резистор с номинальным сопротивлением 1кОм подходит большинству светодиодов если напряжение 12V или менее.

При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5 В для одного светодиода. Почему? Как уже ясно из названия, светодиод это не выпрямительный диод, и, хотя свойство пропускать ток в одном направлении у них общее, между ними есть значительная разница. Для того, что светодиод излучал в видимом диапазоне, у него значительно более широкая запрещенная зона, чем у обычного диода. А от ширины запрещенной зоны напрямую зависит такой паразитный параметр диодов, как внутренняя емкость. При изменении направления тока, эта емкость разряжается, за какое-то время, называемое временем закрытия, зависящее от размеров этой емкости. Во время разряда емкости, светодиодный кристалл испытывает значительные пиковые нагрузки на протяжении гараздо большего времени, нежели обычный диод. При последующем изменении направления тока на «правильное» ситуация повторяется. Поскольку время закрытия / открытия у обычных диодов значительно меньше, необходимо использовать их в цепях переменного тока, включая последовательно со светодиодами, для снижения негативного влияния переменного тока на светодиодный кристалл. Если светодиодное изделие не имеет встроенной защиты от переполюсовки, то ошибка подключения также приведет к снижению срока службы. В некоторые светодиоды токоограничивающий резистор встроен «с завода» и их сразу можно подключать к источнику 12 или 5 вольт, но такие светодиоды встречаются довольно редко и чаще всего к светодиоду необходимо подключать внешний токоограничивающий резистор.

Сразу следует предупредить: не следует направлять луч светодиода непосредственно в свой глаз (а также в глаз товарища) на близком расстоянии, что может повредить зрение.

Две главных характеристики светодиодов это падение напряжения и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например, четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА , так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА. Для каждого светодиода существуют допустимые значения напряжения питания Umax и Umaxобр (соответственно для прямого и обратного включений). При подаче напряжений свыше этих значений наступает электрический пробой, в результате которого светодиод выходит из строя. Существует и минимальное значение напряжения питания Umin, при котором наблюдается свечение светодиода. Диапазон питающих напряжений между Umin и Umax называется “рабочей” зоной, так как именно здесь обеспечивается работа светодиода.

Напряжение питания — параметр для светодиода неприменимый. Нет у светодиодов такой характеристики, поэтому нельзя подключать светодиоды к источнику питания напрямую. Главное, чтобы напряжение, от которого (через резистор) питается светодиод, было выше прямого падения напряжения светодиода (прямое падение напряжения указывается в характеристике вместо напряжения питания и у обычных индикаторных светодиодов колеблется в среднем от 1,8 до 3,6 вольт).
Напряжение, указанное на упаковке светодиодов — это не напряжение питания. Это величина падения напряжения на светодиоде. Эта величина необходима, чтобы вычислить оставшееся напряжение, «не упавшее» на светодиоде, которое принимает участие в формуле вычисления сопротивления резистора, ограничивающего ток, поскольку регулировать нужно именно его.
Изменение напряжение питания всего на одну десятую вольта у условного светодиода (с 1,9 до 2 вольт) вызовет пятидесятипроцентное увеличение тока, протекающего через светодиод (с 20 до 30 милиампер).

Для каждого экземпляра светодиода одного и того же номинала подходящее для него напряжение может быть разным. Включив несколько светодиодов одного и того же номинала параллельно, и подключив их к напряжению, например, 2 вольта, мы рискуем из-за разброса характеристик быстро спалить одни экземпляры и недосветить другие. Поэтому при подключении светодиода надо отслеживать не напряжение, а ток.

Величина тока для светодиода является основным параметром, и как правило, составляет 10 или 20 миллиампер. Неважно, какое будет напряжение. Главное, чтобы ток, текущей в цепи светодиода, соответствовал номинальному для светодиода. А ток регулируется включённым последовательно резистором, номинал которого вычисляется по формуле:

R — сопротивление резистора в омах.
Uпит — напряжение источника питания в вольтах.
Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются.
I — максимальный прямой ток светодиода в амперах (указывается в характернистиках и составляет обычно либо 10, либо 20 миллиамперам, т.е. 0,01 или 0,02 ампера). При последовательном соединении нескольких светодиодов прямой ток не увеличивается.
0,75 — коэффициент надёжности для светодиода.

Не следует также забывать и о мощности резистора. Вычислить мощность можно по формуле:

P — мощность резистора в ваттах.
Uпит — действующее (эффективное, среднеквадратичное) напряжение источника питания в вольтах.
Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются. .
R — сопротивление резистора в омах.

Расчет токогораничивающего резистора и его мощности для одного светодиода

Типичные характеристики светодиодов

Типовые параметры белого индикаторного светодиода: ток 20 мА, напряжение 3,2 В. Таким образом, его мощность составляет 0,06 Вт.

Также к маломощным относят светодиоды поверхностного монтажа — SMD. Он подсвечивают кнопки в вашем сотовом, экран вашего монитора, если он с LED-подсветкой, из них изготовлены декоративные светодиодные ленты на самоклеющейся основе и многое другое. Есть два наиболее распостраненных типа: SMD 3528 и SMD 5050. Первые содержат такой же кристалл, как и индикаторные светодиоды с выводами, то есть его мощность 0,06 Вт. А вот второй — три таких кристалла, поэтому его нельзя уже называть светодиодом — это светодиодная сборка. Принято называть SMD 5050 светодиодами, однако это не совсем правильно. Это — сборки. Их общая мощность, соответственно, 0,2 Вт.
Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.

Таблица падения напряжений светодиодов в зависимости от цвета

По величине падения напряжения при тестировании светодиодов мультиметром можно определить примерный цвет свечения светодиода согласно таблице.

Последовательное и параллельное включение светодиодов

При последовательном подключении светодиодов сопротивление ограничивающего резистора рассчитывается также, как и с одним светодиодом, просто падения напряжений всех светодиодов складываются между собой по формуле:

При последовательном включении светодиодов важно знать о том, что все светодиоды, используемые в гирлянде, должны быть одной и той же марки. Данное высказывание следует взять не за правило, а за закон.

Что б узнать какое максимальное количество светодиодов, возможно, использовать в гирлянде, следует воспользоваться формулой

* Nmax – максимально допустимое количество светодиодов в гирлянде
* Uпит – Напряжение источника питания, например батарейки или аккумулятора. В вольтах.
* Uпр — Прямое напряжение светодиода взятого из его паспортных характеристик (обычно находится в пределах от 2 до 4 вольт). В вольтах.
* При изменении температуры и старения светодиода Uпр может возрасти. Коэфф. 1,5 дает запас на такой случай.

При таком подсчете “N” может иметь дробный вид, например 5,8. Естественно вы не сможете использовать 5,8 светодиодов, посему следует дробную часть числа отбросить, оставив только целое число, то есть 5.

Ограничительный резистор, для последовательного включения светодиодов рассчитывается точно также как и для одиночного включения. Но в формулах добавляется еще одна переменная “N” – количество светодиодов в гирлянде. Очень важно чтобы количество светодиодов в гирлянде было меньше или равно “Nmax”- максимально допустимому количеству светодиодов. В общем, должно выполнятся условие: N =

Диодный мост, принцип работы и схема

Диодный мост – это мостовая схема соединения диодов, для выпрямления переменного тока в постоянный.

Диодные мосты являются простейшими и самыми распространенными выпрямителями, их используют в радиотехнике, электронике, автомобилях и в других сферах, там, где требуется получение пульсирующего постоянного напряжения.

Для лучшего понимания принципа работы диодного моста, рассмотрим работу одного диода:

Диод как полупроводниковый элемент, имеет один p-n переход, что дает ему возможность проводить ток только в одном направлении. Ток через диод начинает проходить при подключении анода к положительному, а катода к отрицательному полюсу источника. В обратной ситуации диод запирается, и ток через него не протекает.

Схема и принцип работы диодного моста

На данной схеме 4 диода соединенных по мостовой схеме подключены к источнику переменного напряжения 220В. В качестве нагрузки подключен резистор Rн.

Переменное напряжение на входе меняется не только по мгновенному значению, но и по знаку. При прохождении положительной полуволны (от 0 до π) к анодам диодов VD2 и VD4 приложено положительное напряжение относительно их катодов, что вызывает прохождение тока Iн через диоды и нагрузку Rн. В этот момент диоды VD1 и VD3 заперты и не пропускают ток, так как напряжение положительной полуволны для них является обратным.

В момент, когда входное напряжение пересекает точку π, оно меняет свой знак. В этом случае диоды VD1 и VD3 начинают пропускать ток, так как к их анодам приложено положительное напряжение относительно катодов, а диоды VD2 и VD4 оказываются запертыми. Это продолжается до точки 2π, где переменное входное напряжение снова меняет свой знак и весь процесс повторяется заново.

Важно отметить, что ток Iн протекающий через нагрузку Rн, не изменяется по направлению, т.е. является постоянным.

Но если обратить внимание на график, то можно заметить, что напряжение на выходе является не постоянным, а пульсирующим. Соответственно, выходной ток, появляющийся от такого напряжения и протекающий через активную нагрузку, будет также – пульсирующим. Данную пульсацию можно немного уменьшить с помощью параллельно включенного конденсатора к выходу диодного моста. Напряжение на конденсаторе, согласно закону коммутации, не может измениться мгновенно, а значит в данном случае, выходное напряжение примет более сглаженную форму.

  • Просмотров: 18315
  • Добавим диод и улучшим электросхему автомобиля.

    Приветствую всех любителей постоянно что-то улучшать в своей машине своими руками, в этой небольшой статье мы рассмотрим на что способен обыкновенный диод, и что даст нам его главная способность —  проводить электрический ток только в одном направлении. Многие водители знают, что диоды установлены в выпрямителях генераторов (диодный мост ), и выпрямляют переменный ток от генератора в постоянный ток для заряда батареи. Но не многие знают, что германиевый или кремниевый диод, можно использовать на машине не только для этого.

    Если знать, куда добавить (припаять) в электросхеме автомобиля диод, то этим можно добиться некоторых полезных свойств в электрооборудовании машины. Например на машинах прошлых лет выпуска, можно сделать так, что при включении насоса омывателя стекла, дворники сами включатся при этом. Нужно просто добавить диод и подключить моторчик насоса, как показано на схеме № 1.

     

     

    А при опускании водителем кнопки Вк 1, насос отключается, но при этом дворники остановятся только после завершения цикла и при возвращении на своё место (внизу стекла). Ну а диод в этой схеме нужен для того, чтобы насос не включался, когда будут работать дворники, при включенной заводской кнопке Вк 2 (например во время дождя, когда насос не нужен).

    На схеме 1 моторчик стеклообывателя это М1, а М2 — это моторчик дворников. Вк 1 — это кнопка включения омывателя, а Вк 2 это выключатель дворников (стеклоочистителей). Ну а VD — это диод КД 202, который можно наглядно увидеть на самом верхнем фото.

    Полезные свойства диода можно использовать и в схемах зажигания. Например на катушке зажигания (типа Б 117) не установлено добавочное сопротивление (резистор). И конечно же у жигулёвского стартера нет дополнительных контактов в тяговом реле.

    Ну а если установить на машину катушку типа Б-115, и подключить диод, как показано на схеме № 2, то он обеспечит поступление напряжения на первичную обмотку, когда будет работать стартер. Благодаря этому, можно не бояться перегреть катушку зажигания и разрядить аккумулятор, как бывает при заводской схеме, если оставить ключ зажигания включенным.

    На схеме №2 показано как подключить катушку зажигания Б 115, вместо катушки Б 117. Буква П на схеме — это прерыватель, а буквы VD означают диод КД 202Р.

     

     

    Ещё диод можно добавить в заводскую электросхему включения фар и звукового сигнала, как показано на схеме №3. Добавление диода в схему, обеспечит включение фар как только вы нажмёте на звуковой сигнал. Но благодаря диоду, звуковой сигнал не будет звучать, если вы включите фары. В этой схеме можно использовать даже маломощные кремниевые диоды, например КД 209 (так как силовые функции здесь возложены на реле света и сигнала).

    На схеме №3 показано как совместно включить фары и звуковой сигнал. Буквы Зс — это звуковой сигнал, Р1 — это реле сигнала, а Р2 — это реле дальнего света фар. Ну а буквы Вк1 означают кнопку включчения звукового сигнала, а буквы Вк2 — это включатель дальнего света.

     

     

     

     

     

    Диод можно подключить и в цепь регулятора напряжения, а для чего это нужно? Для начала напомню, что при протекании тока через диод в прямом направлении, падение напряжения на этом диоде практически не зависит от величины этого тока и составляет примерно 0, 7 вольта (для кремниевого диода) или 0,4 вольта (для германиевого диода).

    И поэтому, если вы подключите диод (как на схеме № 4) в цепь питания реле-регулятора напряжения (Я112), которое устанавливается на генераторах большинства отечественных автомобилей, то вы повысите напряжение генератора на вашей машине тоже на о,4 или на 0,7 вольта (в зависимости от типа диода). А чуть повысить напряжение бывает полезно в зимний период, или при каждодневных коротких поездках на работу, когда батарея постоянно недозаряжается.

    Ну а чтобы в любой момент вернуть величину напряжения в заводское состояние, например летом или когда вы отправляетесь в дальнюю поездку, то нужно подключить тумблер Вк (зима — лето), с помощью которого в любой момент вы сможете выключить влияние диода на работу генератора.

    В схемах можно использовать кремниевые диоды, например: КД 202, КД 203, КД 213, Д 231, Д 232, Д 214, Д 215, Д 242, Д 243, Д 245, Д 246, Д 247.

    Так же подойдут и германиевые диоды, но их поменьше, например: Д 304 или Д 305.

    Надеюсь данная статья поможет кому то улучшить заводскую электросхему своего автомобиля, с помощью такой полезной мелочи как диод; удачи всем.

     

    Диоды, выпрямление тока, стабилитроны, тиристоры.

    Разновидности диодов.


    Помимо способности пропускать ток только в одном направлении, p-n переход обладает рядом других интересных особенностей. Например, способностью излучать(в т. ч. и в видимом диапазоне) при протекании тока в прямом направлении и генерировать эл. ток под воздействием излучения. Эта особенность используется при реализации таких электронных элементов как светодиоды, фотодиоды и фотоэлементы.
    Кроме того, любой p-n переход обладает еще и электрической емкостью, а кроме того, возможностью ее изменять с помощью напряжения приложенного в обратном направлении. Используя ее удалось создать такие полезные элементы как ВАРИКАПЫ.

    Варикапы.

    Итак, p-n переход обладает электрической емкостью, величина которой зависит от его площади и ширины. Если подавать напряжение в обратном направлении — переход смещается, площадь остается неизменной, но ширина увеличивается. Емкость, при этом соответственно — уменьшается. Появляется возможность, изменяя величину приложенного напряжения, эту емкость регулировать. Электронные элементы(диоды, по сути) созданные на этом принципе называют — варикапами.

    Варикапы используются в радиоаппаратуре вместо обычных конденсаторов переменной емкости для перестройки частоты колебательных контуров. Приемущество Применение варикапов позволило значительно снизить габариты и повысить эффективность блоков селекции радиоприемных устойств, относительно просто и недорого реализовать автоматизацию процессов настройки(проводимых ранее вручную).

    Диоды Шоттки.

    Диод Шоттки(диод с барьером Шоттки) — полупроводниковый диод с малым падением напряжения(0,2—0,4 вольт) при прямом включении. Назван в честь немецкого физика Вальтера Шоттки. В диодах Шоттки в отличие от обычных диодов,вместо p-n перехода используется переход металл-полупроводник. Это дает ряд особых преимуществ — пониженное падение напряжения при прямом включении, очень маленький заряд обратного восстановления.

    Последнее объясняется тем, что в отличии от обычных диодов диоды Шоттки работают только на основных носителях, а их быстродействие ограничивается лишь барьерной емкостью. Диоды Шоттки наиболее целесообразно использовать в быстродействующих импульсных цепях, для выпрямления малых напряжений высокой частоты, в высокочастотных смесителях, в ключах и коммутаторах.

    Светодиоды.

    При протекании прямого тока через любой p-n переход(любого диода!) происходит генерация фотонов. Это является следствием циклической рекомбинации — восстановления атомов вещества в процессе перемещения основных носителей тока.
    Электронные элементы служащие для генерации света и основанный на этом принципе называется соответственно — светодиодами. Светодиоды используют для индикации, передачи информации, в составе таких электронных приборов как оптопары.

    К.П.Д. и яркость современных светодиодов настолько высоки, что на настоящий момент они являются наиболее перспективными источниками искуственного освещения. В зависимости от материала выбранного в качестве полупроводника светодиоды излучают на разных длинах волн.
    ИК — диоды излучают в инфракрасной области, индикаторные и осветительные светодиоды в видимой части спектра(зеленые, красные, желтые и т. п.). Наиболее высоким К.П.Д. отличаются светодиоды излучающее в ультрафиолетовой области. Интересно, что как раз этот тип наиболее часто применяется для освещения. Белый свет получается при использовании специального люминофора, преобразующего ультрафиолет.

    Интенсивность излучения светодиода возрастает при увеличении тока протекающего через p-n переход, до определенного предела. После его достижения сетодиод выходит из строя. Поэтому, для нормальной работы необходимо ограничивать ток.
    Как правило, это реализуется с помощью последовательного подключения резистора.

    Стабисторы.

    Существующие стабилитроны имеют ограничение по минимальному напряжению стабилизации(около 3 В).
    Что делать, если необходим источник стабилизированного напряжения до 3-х вольт? Использовать прямую ветвь Вольт — Амперной Характеристики диода(ВАХ). В области прямого смещения p-n-перехода напряжение на нем может иметь значение 0,7…2 В(в зависимости от материала полупроводника) и мало зависит от тока.
    Диоды специально используемые в этом качестве, называют — СТАБИСТОРАМИ.

    Фотодиоды.

    Фотодиод — это светочувствительный полупроводниковый элемент с одним p-n переходом, обратный ток которого меняется в зависимости от уровня освещенности. Величина на которую происходит его изменение при этом, называется фототоком.

    Фотодиоды используют для преобразования сигналов передаваемых в оптическом режиме в электрическую форму. Малая инерционость фотодиодов способствует приему передачи информации, с большой плотностью, например, в при передаче ее по оптоволоконным линиям. Кроме того фотодиоды могут использоваться в фотоприемниках дистанционного управления и т. д.

    На главную страницу

    Как правильно подключить диод | Хитрости Жизни

    Понятия, сокращения, глоссарий.

    Подключение, ошибки

    Светодиод обладает многими преимуществами перед другими источниками излучения. Он экономичный, с большим эксплуатационным сроком, виброустойчивый и к тому же имеющий невеликие габариты. Однако, эти положительные качества не всегда полностью реализуются на практике. И прежде всего, из-за недостаточного понимания работы нелинейного полупроводникового прибора. Чтобы избежать этого и достичь эффективного использования, необходимо придерживаться правил.

    Нельзя подсоединять светодиод напрямую к источнику.

    Он подключается последовательно через резистор либо через драйвер питания, регулирующий величину тока. Неуправляемая подача быстро выведет его из строя.

    Не рекомендуется параллельное подключение между собой нескольких диодов к одному источнику питания. Рис. 2. Самый безобидный вариант от такого подсоединения проявится в том, что излучение света будет разной яркостью. При повреждении первого диода возрастает ток на второй, резко сокращающий сроки его эксплуатации вплоть до разрушения.
    Не допускается последовательное подключение светодиода с разными параметрами тока. При этом слабо излучающий свет быстро выйдет из строя. Рис. 2

    Подключение элемента неправильного сопротивления. Рис 3. Протекающий через него ток, может оказаться большим или недостаточным для оптимальной работы диода. Это приведёт к перегреву кристалла и сокращение сроков службы

    Применение ограничивающего резистора недостаточной мощности, следствием которой будет его полное разрушение. Рисунок. 3.
    При подключении светодиода к сети необходимо ограничить обратное напряжение. Увеличенный ток может, перегреть полупроводниковый переход, вызывающий тепловой пробой и повреждение светодиода.

    Соблюдая правильность подсоединения элементов, достигают максимальной эффективности приборов в освещении и конструировании различных устройств.

    Подключение лент

    На схеме провода БП обозначены двумя цветами. Красный — это плюс, а синий — минусовой. Такая же маркировка применена и на потребителях электроэнергии. При подключении это правило соблюдают, в противном случае схема работать не будет

    Применяя несколько лент нельзя последовательно (напрямую), припаивать их концы. Например, составляя вместе пятиметровые, стараются получить в два раза длиннее 10 м. Но необходимо учесть, что соединительные провода мелкого сечения и рассчитаны только на одну ленту. Подключая их последовательно, добавляется сопротивление, из-за чего № 2 светит с меньшей яркостью. А через № 1 протекает увеличенный от номинала ток, который приведёт к повышенному перегреву, сокращающему в разы срок службы. Рис. 5.

    К выходу БП (рисунок 6) подключают провода следующей ленты № 2, минуя

    Для уменьшения потерь напряжения, их сечение выбирают несколько больше (1,5 мм.). Длина проводов такая же, как и к ленте № 1. Схему применяют при достаточном месте для размещения БП, показанную на рисунке 7. Второй блок питания подсоединяют проводом 0,75 мм. Положительным моментом является то, что их мощность уменьшилась вдвое. При отсутствии пространства применяют схему на рис. 6. Когда задача размещения и укрепления второго источника усложняется поиском подходящего места.

    Монтаж цветной ленты, усилителя и контроллера

    RGB-контроллер предназначен для регулировки света. Работает при напряжении 12, 24 в. Установленная мощность 72,108,144,288 Вт, со встроенной программой управления излучением, укомплектованы дистанционным пультом. Рис. 8. Клеммы для подключения ленты обозначены: R — для регулировки красного; G — зелёного; B — синего; V+ — общий.

    Сетевые разъёмы маркируют «V +», и «-V». На контакт, обозначенный плюсом, закрепляют красный, на минус — чёрный или синий провод. Подсоединения желательно не перепутать. В противном случае пульт выдаст ошибочную команду.

    Дистанционный способ управления

    Контроллер простой по конструкции и экономичный.
    Установлена программа смены цветов. Подходит для устройства подсветки вывесок, витрин магазинов. Иногда прибор используют как простой выключатель.

    Инфракрасный

    Работает при условии видимости приёмника контроллера, ограниченной дистанцией до 10 м. Его функции похожи на телевизионный пульт.
    Яркость излучения регулируется. Предусмотрен подбор четырёх цветов и оттенков к ним, переливание света, и дополнительное проецирование белого. Возможна установка эффекта затухания или мерцания излучения.

    Радиоуправляемый

    IR Контроллер регулируют радиосигналом с дистанцией до 20 метров. Зрительная видимость необязательна. Соблюдая указанное расстояние, освещение регулируют с любой комнаты. Недостаток — при утере пульта необходимо покупать полный комплект нового, так как частота радиосигнала у них разная. Конструкции пультов бывают сенсорными или кнопочными, со всеми стандартными действиями.

    Работающий по WI-FI

    Функционируют по тому же принципу, с любым типом пульта, как указано выше. Контроллером можно управлять через мобильный телефон.

    Подключение нескольких RGB светодиодных лент

    Проводящие ток дорожки имеют одинаковую длину. Соединять их последовательно нельзя, так как работать будут недолго. Существует два способа подсоединений: с одним БП и с RGB-контроллером.

    Эта схема подойдёт для многоцветной ленты c 30 диодами. Но яркости будет недостаточно. Рисунок 9. При 60 штук таких же потребуется БП и в два раза мощный контроллер. Дальше рассчитываем: две ленты используют для освещения 140 Вт, контроллер для этого случая подойдёт мощностью 280 Вт, что скажется на стоимости. Место для размещения блока питания планируют при проектировании потолка. Рис. 10.
    В этой схеме используют дополнительно БП и усилитель. К нему со стороны Input (вход) подключают конец ленты № 1 и к Output (выход) начало № 2. Каждый провод подсоединяют в соответствующую клемму. После подключают БП.

    В результате получили: монтаж по этой схеме станет дороже, мощность и размеры блоков питания будут меньше, но зато появляется возможность подключать любое количество RGB изделий.

    Общий совет по установке светодиодных узлов

    Выбор комплектующих.

    По статистике спросом пользуются более сотни типов лент, около 50 моделей блоков питания, до 30 диммеров и контроллеров. Для начала необходимо определить поставленные задачи. Они могут быть следующими: подсветка потолка и ниши, дополнительное освещение кухни, интерьера комнат, спальни, ванной, шкафов, баров и т. д.

    • Проверка качества контактов на ленте. Они имеют вид четырёх проводков, припаянных к торцу платы.
    • Места припайки не всегда бывают прочным.
    • Проверяют соединения, изолируют их. Оторванный может вызвать замыкание.

    Для надёжности заделывают новые, длинные с обжимными наконечниками и усиленные термоусадочной трубкой диаметром 10 мм. Одев её на контакты светодиодной ленты, аккуратно нагревают. При этом избегают попадания горячего воздуха на полупроводник. Размягчённая трубка уменьшается в размере, прижимая контакты, изолируя и улучшая прочность соединения. Такая подготовка к монтажу обеспечивается длительный срок использования.

    Наличие инструмента и комплектующих изделий. Для устройства нужно иметь: провода, трубки, фен, ножницы, паяльник и сопутствующие материалы.

    Есть и более простой вариант решения. Можно приобрести готовый набор для монтажа светодиодных устройств. В его состав входят: ленты, блоки питания, контроллер, диммер, крепёж, разъёмы, провода. Кроме того, перечень содержимого набора дополняется пожеланиями заказчика.
    Место монтажа ленты очищают, обезжиривают. Потом со стороны клеевого слоя снимают защитную плёнку и нажатием закрепляют к подготовленной плоскости.

    Виды СД лент

    Все составляющие её элементы размещены на самоклеющейся основе. Отличие между ними — это тип используемого светодиода. Светодиод припаян к плоскости ленты. Самые применяемые два: SMD 3020 и такой же 5050. Сокращённое обозначение в переводе прочитывается как устройство, монтируемое на поверхности. Цифры указывают размер светодиодов в миллиметрах. Конструкция первого состоит из одного кристалла, второго — из трёх штук. Последний излучает более яркий свет в 2,5 раза. Для сравнения: светодиод SMD 5050 даёт поток в 12 лм, а типа 3020 излучает только 4,5.

    Цвет свечения обуславливается свойством использованного полупроводникового материала. Каждый проецирует характерный свет. Распространён зелёный, красный и такие как жёлтый, синий. Но на практике существует излучение белого света, хотя в природе таких материалов нет. Однако, для его получения используют синий диод, продуцирующий ультрафиолет. Для этого на его поверхность наносят тонкий слой люминофора. Под его воздействием материал излучает белый светом. Это покрытие прибора имеет недостаток, проявляющееся со временем. За которое слой выгорает, свечение становится синеватым, яркость снижается. Поэтому лента белого цвета недолговечная, сила потока после года эксплуатации, может, уменьшиться на 40%. А действительным сроком службы СД считают время, за которое он потускнеет на 30% с момента первого включения.

    Существует второй вариант получения белого оттенка. Для этого в корпусе светодиода установленных размеров (смотри выше) размещают не более трёх кристаллов. Из которых каждый излучает свой природный оттенок. Он бывает синим или красным и, наконец, зелёным. Если смешать их, то в результате получится белый. Срок использования такого диода будет намного дольше.

    Собранная из них конструкция и размещённая на материале с клейкой поверхностью, называют RGB-лентой. И ещё один плюс. Так как каждый кристалл раздельно подключён к источнику питания, тогда они излучают свой цвет. Поэтому ленту подсоединяют четырьмя проводами. Из которых три идут на каждый кристалл и один общий для всех.

    Такая конструкция позволяет регулировать световую окраску с помощью пульта управления. Так, для общего освещения включают белый, для медитации и расслабления — зелёный, для приятного ужина — красный. Есть ещё особенность ленты: яркость свечения зависит от количества СД на один метр, что повлечёт увеличение её стоимости.

    Подборка диодов и расчёт БП

    СД ленту подключают к блоку питания напряжением 24, 12 или 6 вольт. Их потребность в мощности приведена в таблице.
    Светодиод марки SMD Мощность (Вт.) Количество сд (шт.)
    3528 4,8 60
    3528 7,2 120
    3528 16,0 240
    5050 7,2 30
    5050 14,0 60
    5050 25,0 120

    Сначала уточняют, сколько потребляет 1 м ленты. Например, две 5-и метровые используют 72 ватта. Эксплуатационный запас блока должен иметь 30%. Для работы длиной в два раза большей типа 5050 c 30 светодиодами необходимо выбрать БП мощностью 93,6 ватта.

    Возможные варианты выбора БП

    Существуют основные типы этого устройства.

    • Герметичный, компактный в корпусе из пластика. Защищён от влаги. Предел его мощности 75 ватт. Для двух лент необходимы 2 блока питания по 50 Вт. Из-за небольших размеров БП используют при монтаже интерьерной подсветки.
    • Такой же тип в алюминиевом корпусе. Его 100 Вт мощности достаточно для эксплуатации двух лент. Имеет больший вес (1 кг) и габариты. Подходит к подсветке уличных указателей. Защищён от дождя, солнечных лучей, колебаний температуры, мороза.
    • Открытый БП. При 100 Вт мощности обладает большим весом и размерами. Редко используют для подсветки стен и потолков из-за сложности найти свободное место. Устанавливают в отдельном шкафу. Стоимость более низкая.

    Недостатки СД лент

    1. Длина ограничивается пятью метрами. Это связано с трудностью выдержать равномерную яркость во всех элементах конструкции.
    2. Хрупкость и ломкость проводящих ток дорожек, изготовленных из фольги или меди. Радиус изгиба — не менее 25 мм.
    3. Необходимость усиления отдельных мест, соединений, изоляции контактов.
    4. Используя устройства светодиодных лент, потребляющих ток выше 80 мА, предусматривают дополнительные приспособления для охлаждения.
    5. Относительно высокая стоимость.

    Достоинства светодиодных лент

    1. Экономное потребление электроэнергии.
    2. Срок службы от 5 до 13 лет, превышающей традиционные источники света.
    3. За счёт гибкости конструкции ленте придают любую форму.
    4. Возможность увеличивать (подобрать) длину, добавляя шести или десятиметровыми кусками (по 3 или 5 диодов в каждом).
    5. Потребляемая электроэнергия используется на излучение света, а не на подогрев прибора.
    6. Нулевое мерцание и отсутствие ультрафиолета.
    7. Устойчиво работает при колебаниях сетевого напряжения. Функционирует через блок питания при изменениях в пределах 130—160 вольт.
    8. Широкий выбор световой гаммы сохраняется во весь период эксплуатации.
    9. Простота монтажа.
    10. Производители гарантируют качество светодиодных лент.

    Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

    Введение

    Использование светодиодов для освещения и индикации — это надежное и экономичное решение. Светодиоды имеют очень высокий КПД, надежны, экономичны, безопасны, долговечны в сравнении с лампами накаливания и люминесцентными лампами. В данной статье рассматриваются способы включения светодиодов. Описываются способы питания светодиода от компьютера .

    Что такое светодиод и как он работает

    Светодиод — это, во-первых, диод. И точно так же как у обычного диода, у светодиода есть два вывода (контакта питания): анод ( плюс ) и катод ( минус ). Это связано с тем, что светодиод является полупроводником, то есть, проводит электрический ток только в одну сторону (от анода к катоду), и не проводит в обратную (от катода к аноду).

    Итак, для того, чтобы светодиод засветился, надо пропускать через него электрический ток в направлении от анода к катоду. Для этого следует подать на его анод положительное , а на катод — отрицательное напряжение.

    Тут и начинается самое неприятное. Оказывается, что светодиод нельзя подключать к источнику питания напрямую, поскольку это приводит к немедленному сгоранию светодиода. Причина сего поведения кроется в следующем. Выражаясь простым бытовым языком, светодиод является очень жадной и неразумной личностью: получив неограниченное питание он начинает потреблять такую мощность, которую физически не способен выдержать.

    Как мы все уже догадались, для нормальной работы светодиоду нужен строгий ограничитель. Именно с этой целью последовательно со светодиодом устанавливают резистор, который служит надежным ограничителем тока и мощности. Этот резистор называют ограничительным.

    Какие бывают светодиоды

    Во-первых, светодиоды можно разделить по цветам: красный , желтый, зеленый , голубой , фиолетовый , белый. Большинство современных светодиодов выполнено из бесцветного прозрачного пластика, поэтому невозможно определить цвет светодиода не включив его.

    Во-вторых, светодиоды можно разделить по номинальному току потребления. Широко распространены модели с током потребления 10 миллиампер (мА) и 20 мА. Следует помнить, что светодиод не в состоянии контролировать потребляемый ток. Именно поэтому мы вынуждены использовать ограничительные резисторы.

    В-третьих, светодиоды можно разделить по такому параметру, как падение напряжения в открытом состоянии при номинальном токе. Несмотря на то, что про этот параметр нередко забывают — его влияние весьма и весьма значительно. Благодаря этому параметру иногда можно избавиться от ограничительного резистора.

    Светодиод(ы) можно подключить к компьютеру разными способами.

    Для подключения светодиодов в качестве простого освещения удобно использовать разъемы блока питания, выдающие 5 и 12 вольт. Для подключения светодиодов в качестве светомузыки удобно использовать LPT порт компьютера.

    Подключение светодиодов к блоку питания

    Блок питания компьютера — это замечательный источник питания для светодиода или линейки из светодиодов, поскольку он вырабатывает стабилизированное напряжение +5 вольт (В) и +12 В.

    Итак, разъем имеет четыре контакта, к которым подходят четыре же провода: два из них черные — это «ноль», один красный выдает напряжение +5 вольт, и один желтый выдает +12 вольт.

    Рассмотрим схему подключения одного светодиода.

    При питании от 5 В последовательно со светодиодом необходимо включить ограничительный резистор номиналом от 100 до 200 Ом.
    При питании от 12 В последовательно со светодиодом требуется включить ограничительный резистор номиналом от 400 до 900 Ом.

    Рассмотрим схему подключения двух светодиодов.

    При питании двух светодиодов от 5 вольт, в схему надо включить резистор до 100 Ом. Некоторые светодиоды в такой схеме будут светиться слишком тускло (даже без резистора).
    При питании двух светодиодов от 12 В, в схему надо включить резистор от 250 до 600 Ом.

    Рассмотрим схему подключения трех и четырех светодиодов.

    При питании трех светодиодов от 12 В, следует использовать резистор номиналом от 100 до 250 Ом.
    Некоторые светодиоды в такой схеме включения будут светиться слишком тускло (даже без резистора).

    Универсальный принцип расчета ограничительного резистора описан в статье «Методика расчета питания светодиода».

    Выше приведены схемы последовательного включения светодиодов. Существуют также способы параллельного включения светодиодов. Обратите внимание, что под параллельным включением подразумевается схема в которой, когда аноды и катоды всех светодиодов непосредственно сходятся в две точки (два пучка).

    Такие схемы, как правило, не экономичны и небезопасны, как для блока питания, так и для светодиодов. Кроме того, схемы параллельного включения более сложны в расчетах, требовательны к источнику питания, поэтому мы будем пользоваться ими только в особых случаях. Просто посмотрим как выглядит такая схема.

    При паралельном включении светодиодов следует использовать только одинаковые светодиоды, с минимальным разбросом характеристик. Сопротивление ограничительного резистора должно быть рассчитано и подобрано с высокой степенью точности. В случае выхода из строя одного из светодиодов — остальные могут выгореть по очереди друг за другом в считанные минуты.

    Рекомендую никогда не использовать эту схему включения светодиодов. Но если все же условия требуют параллельного включения то советую использовать следующий вариант.

    Такая схема параллельного включения светодиодов практически избавлена от опасности последовательного выгорания светодиодов. В данном случае вместо ограничиельного резистора включено несколько обычных выпрямительных диодов разных марок (НЕ светодиодов).

    Благодаря падению напряжения на этих диодах, до светодиодов доходит напряжение уже не 5 Вольт, а значительно меньше. Ограничительные диоды подбираются так, чтобы до светодиодов доходило напряжение равное их падению напряжения в открытом состоянии.

    Эта схема используется используется автором для круглосуточного светодиодного освещения квартиры.

    Подключение светодиодов к LPT порту

    При питании светодиода от LPT порта необходимо последовательно со светодиодом можно включить резистор номиналом до 100 Ом. В большинстве случаев, при питании светодиода от LPT порта резистор бывает не нужен. LPT порт предварительно должен быть переведен в режим EPP. Подробное описание способа подключения светодиодов к LPT порту содержится в статье «LPT порт и 12 светодиодов».

    Внимание! При подключении светодиодов к сети питания 220 вольт следует строго соблюдать меры по обеспечению электробезопасности.

    При подключении светодиода к бытовой электросети переменного тока следует использовать ограничительный резистор номиналом 15 кОм для тока 10 мА или 30 кОм для тока 20 мА. Для дополнительной защиты светодиода в цепь можно дополнительно включить обычный диод. В этой схеме светодиод будет светиться лишь в полсилы.
    В этой схеме светодиоды будут светиться в полную силу.

    Обе схемы позволяют последовательно включить огромное количество светодиодов (до 70 штук).

    Следует осознавать, что подключение светодиодов к розетке 220 В создает повышенную опасность поражения электрическим током.

    Универсальный принцип расчета ограничительного резистора описан в статье «Универсальная методика рассчета питания светодиодов».

    Самое правильное подключение нескольких светодиодов — последовательное. Сейчас объясню почему.

    Дело в том, что определяющим параметром любого светодиода является его рабочий ток. Именно от тока через светодиод зависит то, какова будет мощность (а значит и яркость) светодиода. Именно превышение максимального тока приводит к чрезмерному повышению температуры кристалла и выходу светодиода из строя — быстрому перегоранию либо постепенному необратимому разрушению (деградации).

    Ток — это главное. Он указан в технических характеристиках светодиода (datasheet). А уже в зависимости от тока, на светодиоде будет то или иное напряжение. Напряжение тоже можно найти в справочных данных, но его, как правило, указывают в виде некоторого диапазона, потому что оно вторично.

    Для примера, заглянем в даташит светодиода 2835:

    Как видите, прямой ток указан четко и определенно — 180 мА. А вот напряжение питания светодиодов при таком токе имеет некоторый разброс — от 2.9 до 3.3 Вольта.

    Получается, что для того, чтобы задать требуемый режим работы светодиода, нужно обеспечить протекание через него тока определенной величины. Следовательно, для питания светодиодов нужно использовать источник тока, а не напряжения.

    Конечно, к светодиоду можно подключить источник стабилизированного напряжения (например, выход лабораторного блока питания), но тогда нужно точно знать какой величины должно быть напряжение для получения заданного тока через светодиод.

    Например, в нашем примере со светодиодом 2835, можно было бы подать на него где-то 2.5 В и постепенно повышать напругу до тех пор, пока ток не станет оптимальным (150-180 мА).

    Так делать можно, но в этом случае придется настраивать выходное напряжение блока питания под каждый конкретный светодиод, т.к. все они имеют технологический разброс параметров. Если, подключив к одному светодиоду 3.1В, вы получили максимальный ток в 180 мА, то это не значит, что поменяв светодиод на точно такой же из той же партии, вы не сожгете его (т.к. ток через него при напряжении 3.1В запросто может превысить максимально допустимое значение).

    К тому же необходимо очень точно поддерживать напряжение на выходе блока питания, что накладывает определенные требования к его схемотехнике. Превышение заданного напряжения всего на 10% почти гарантированно приведет к перегреву и выходу светодиода из строя, так как ток при этом превысит все мыслимые значения.

    Вот прекрасная иллюстрация к вышесказанному:

    Поэтому самым правильным и простым решением будет использовать для подключения светодиодов драйвера тока (он же источник тока). И тогда будет совершенно неважно, какой вы возьмете светодиод и каким будет прямое напряжение на нем. Нужно просто найти драйвер на нужный ток и дело в шляпе.

    Теперь, возвращаемся к главному вопросу статьи — почему все-таки последовательное подключение, а не параллельное? Давайте посмотрим, в чем разница.

    Параллельное подключение

    При параллельном подключении светодиодов, напряжение на них будет одинаковым. А так как не существует двух диодов с абсолютно одинаковыми характеристиками, то будет наблюдаться следующая картина: через какой-то светодиод будет идти ток ниже номинального (и светить он будет так себе), зато через соседний светодиод будет херачить ток в два раза превышающий максимальный и через полчаса он сгорит (а может и быстрее, если повезет).

    Очевидно, что такого неравномерного распределения мощностей нужно избегать.

    Для того, чтобы существенно сгладить разброс в ТТХ светодиодов, лучше подключать их через ограничительные резисторы. Напряжение блока питания при этом может быть существенно выше прямого напряжения на светодиодах. Как подключать светодиоды к источнику питания показано на схеме:

    Проблема такой схемы подключения светодиода в том, что чем больше разница между напряжением блока питания и напряжением на диодах, тем больше бесполезной мощности рассеивается на ограничительных резисторах и тем, соответственно, ниже КПД всей схемы.

    Ограничение тока происходит по простой схеме: повышение тока через светодиод приводит к повышению тока и через резистор тоже (т.к. они включены последовательно). На резисторе увеличивается падение напряжения, а на светодиоде, соответственно, уменьшается (т.к. общее напряжение постоянно). Уменьшение напряжения на светодиоде автоматически приводит к снижению тока. Так все и работает.

    В общем, сопротивление резисторов рассчитывается по закону Ома. Разберем на конкретном примере. Допустим, у нас есть светодиод с номинальным током 70 мА, рабочее напряжение при таком ток равно 3.6 В (это все берем из даташита к светодиоду). И нам нужно подключить его к 12 вольтам. Значит, нам нужно рассчитать сопротивление резистора:

    Получается, что для питания светодиода от 12 вольт нужно подключить его через 1-ваттный резистор на 120 Ом.

    Точно таким же образом, можно посчитать, каким должно быть сопротивление резистора под любое напряжение. Например, для подключение светодиода к 5 вольтам сопротивление резистора надо уменьшить до 24 Ом.

    Значения резисторов под другие токи можно взять из таблицы (расчет производился для светодиодов с прямым напряжением 3.3 вольта):

    Uпит ILED
    5 мА 10 мА 20 мА 30 мА 50 мА 70 мА 100 мА 200 мА 300 мА
    5 вольт 340 Ом 170 Ом 85 Ом 57 Ом 34 Ом 24 Ом 17 Ом 8.5 Ом 5.7 Ом
    12 вольт 1.74 кОм 870 Ом 435 Ом 290 Ом 174 Ом 124 Ом 87 Ом 43 Ом 29 Ом
    24 вольта 4.14 кОм 2.07 кОм 1.06 кОм 690 Ом 414 Ом 296 Ом 207 Ом 103 Ом 69 Ом

    При подключении светодиода к переменному напряжению (например, к сети 220 вольт), можно повысить КПД устройства, взяв вместо балластного резистора (активного сопротивления) неполярный конденсатор (реактивное сопротивление). Подробно и с конкретными примерами мы разбирали этот момент в статье про подключение светодиода к 220 В.

    Последовательное подключение

    При последовательном же подключении светодиодов через них протекает один и тот же ток. Количество светодиодов не имеет значение, это может быть всего один светодиод, а может быть 20 или даже 100 штук.

    Например, мы можем взять один светодиод 2835 и подключить его к драйверу на 180 мА и светодиод будет работать в нормальном режиме, отдавая свою максимальную мощность. А можем взять гирлянду из 10 таких же светодиодов и тогда каждый светодиод также будет работать в нормальном паспортном режиме (но общая мощность светильника, конечно, будет в 10 раз больше).

    Ниже показаны две схемы включения светодиодов, обратите внимание на разницу напряжений на выходе драйвера:

    Так что на вопрос, каким должно быть подключение светодиодов, последовательным или параллельным, может быть только один правильный ответ — конечно, последовательным!

    Количество последовательно подключенных светодиодов ограничено только возможностями самого драйвера.

    Идеальный драйвер может бесконечно повышать напряжение на своем выходе, чтобы обеспечить нужный ток через нагрузку, поэтому к нему можно подключить бесконечное количество светодиодов. Ну а реальные устройства, к сожалению, имеют ограничение по напряжению не только сверху, но и снизу.

    Вот пример готового устройства:

    Мы видим, что драйвер способен регулировать выходное напряжение только лишь в пределах 64. 106 вольт. Если для поддержания заданного тока (350 мА) нужно будет поднять напряжение выше 106 вольт, то облом. Драйвер выдаст свой максимум (106В), а уж какой при этом будет ток — это от него уже не зависит.

    И, наоборот, к такому led-драйверу нельзя подключать слишком мало светодиодов. Например, если подключить к нему цепочку из 10-ти последовательно включенных светодиодов, драйвер никак не сможет понизить свое выходное напряжение до необходимых 32-36В. И все десять светодидов, скорее всего, просто сгорят.

    Наличие минимального напряжения объясняется (в зависимости от схемотехнического решения) ограничениями мощности выходного регулирующего элемента либо выходом за предельные режимы генерации импульсного преобразователя.

    Разумеется, драйверы могут быть на любое входное напряжение, не обязательно на 220 вольт. Вот, например, драйвер превращающий любой источник постоянного напряжения (блок питания) от 6 до 20 вольт в источник тока на 3 А:

    Вот и все. Теперь вы знаете, как включить светодиод (один или несколько) — либо через токоограничительный резистор, либо через токозадающий драйвер.

    Как выбрать нужный драйвер?

    Тут все очень просто. Выбирать нужно всего лишь по трем параметрам:

    1. выходной ток;
    2. максимальное выходное напряжение;
    3. минимальное выходное напряжение.

    Выходной (рабочий) ток драйвера светодиодов — это самая важная характеристика. Ток должен быть равен оптимальному току для светодиодов.

    Например, в нашем распоряжении оказалось 10 штук полноспектральных светодиодов для фитолампы:

    Номинальный ток этих диодов — 700 мА (берется из справочника). Следовательно, нам нужен драйвер тока на 700 мА. Ну или чуточку меньше, чтобы продлить срок жизни светодиодов.

    Максимальное выходное напряжение драйвера должно быть больше, чем суммарное прямое напряжение всех светодиодов. Для наших фитосветодиодов прямое напряжение лежит в диапазоне 3. 4 вольта. Берем по-максимуму: 4В х 10 = 40В. Наш драйвер должен быть в состоянии выдать не менее 40 вольт.

    Минимальное напряжение, соответственно, рассчитывается по минимальному значению прямого напряжения на светодиодах. То есть оно должно быть не более 3В х 10 = 30 Вольт. Другими словами, наш драйвер должен уметь снижать выходное напряжение до 30 вольт (или ниже).

    Таким образом, нам нужно подобрать схему драйвера, рассчитанного на ток 650 мА (пусть будет чуть меньше номинального) и способного по необходимости выдавать напряжение в диапазоне от 30 до 40 вольт.

    Следовательно, для наших целей подойдет что-нибудь вроде этого:

    Разумеется, при выборе драйвера диапазон напряжений всегда можно расширять в любую сторону. Например, вместо драйвера с выходом на 30-40 В прекрасно подойдет тот, который выдает от 20 до 70 Вольт.

    Примеры драйверов, идеально совместимых с различными типами светодиодов, приведены в таблице:

    Светодиоды Какой нужен драйвер
    60 мА, 0.2 Вт (smd 5050, 2835) см. схему на TL431
    150мА, 0.5Вт (smd 2835, 5630, 5730) драйвер 150mA, 9-34V (можно одновременно подключить от 3 до 10 светодиодов)
    300 мА, 1 Вт (smd 3528, 3535, 5730-1, LED 1W) драйверы 300мА, 3-64V (на 1-24 последовательно включенных светодиода)
    700 мА, 3 Вт (led 3W, фитосветодиоды) драйвер 700мА (для 6-10 светодиодов)
    3000 мА, 10 Ватт (XML2 T6) драйвер 3A, 21-34V (на 7-10 светодиодов) или см. схему

    Кстати, для правильного подключения светодиодов вовсе не обязательно покупать готовый драйвер, можно просто взять какой-нибудь подходящий блок питания (например, зарядник от телефона) и прикрутить к нему простейший стабилизатор тока на одном транзисторе или на LM317.

    Готовые схемы стабилизаторов тока для светодиодов можно взять из этой статьи.

    Поставить диод на лампочку. Диод. Полупроводниковый диод. Подключение диода. Маркировка диодов. Работа диода

    Инструкция

    Катод диода является отрицательным электродом, а анод — положительным. Когда напряжение приложено к диоду именно в этой полярности, его сопротивление становится очень малым, и может протекать значительный ток; а когда в обратной полярности, сопротивление становится очень большим, а ток — столь малым, что им можно пренебречь. Но учтите, что полярность напряжения на выходе выпрямителя определяется тем, какой электрод подключен к источнику напряжения. К нагрузке же присоединяется противоположный вывод.

    Например, если на выходе однополупериодного выпрямителя нужно получить напряжение, являющееся положительным относительно общего провода, присоедините анод диода к вторичной обмотке трансформатора, а катод — к нагрузке. Оставшиеся неподключенными выводы, как обмотки, так и нагрузки, должны быть подключены к общему проводу.

    Двухполупериодный выпрямитель потребует для своего изготовления двух диодов и трансформатора с отводом от середины вторичной обмотки. Соедините отвод с общим проводом, а к каждому из крайних выводов вторичной обмотки присоедините по аноду диода. их соедините вместе. Плюсовой контакт нагрузки присоедините к точке соединения катодов диодов, а минусовой — к общему проводу. Если поменять полярность включения обоих диодов, то придется поменять и полярность включения нагрузки.

    Мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов. Возьмите два диода и соедините анод одного из них с катодом другого, а оставшиеся выводы пока никуда не подключайте. Это будет первая точка подачи переменного напряжения. Проделайте то же самое с оставшейся парой диодов, и получится вторая точка подачи переменного напряжения. Соедините между собой оставшиеся катоды, и получится точка съема положительного выпрямленного напряжения. Соедините между собой оставшиеся аноды, и получится точка съема отрицательного выпрямленного напряжения. Мостовой выпрямитель, обладая всеми преимуществами обычного двухполупериодного, не требует наличия у вторичной обмотки отвода.

    Если нагрузка чувствительна к пульсациям, подключите параллельно ей, соблюдая полярность, конденсатор фильтра. Учтите, что при этом напряжение на выходе возрастет (до 1,41 раз). Не превышайте следующие параметры диода: максимальный прямой ток (т.е., максимальный ток, который может протекать через диод, когда он открыт) и максимальное обратное напряжение (т.е., напряжение, приложенное к диоду, когда он закрыт). Не касайтесь выводов деталей, находящихся под высоким напряжением (таковые могут иметься и во вторичных цепях), а в схемах, не развязанных от сети — выводов вообще любых деталей. При наличии фильтров, перед прикосновением к деталям после обесточивания разряжайте конденсаторы.

    Перегоревшая лампочка в подъезде, это повод для проведения баталий и начала крупномасштабной операции «как нагадить соседу». Те, кто живет в многоквартирных домах, наверно не раз сталкивались с руганью о том, чья очередь менять сгоревшую лампочку. Хорошо если соседи цивилизованные и все меняют лампочку в порядке очереди без ругани и скандалов.

    К сожалению не у всех такие образцово показательные соседи и для того что бы сохранить на вашей площадке мир и спокойствие есть один интересный способ который предотвратит лампочку от быстрого сгорания. Подключение лампочки через диод повысит срок эксплуатации в несколько раз. Исходя из своего опыта могу сказать что у меня в подвале лампочка с диодом горит уже несколько лет и на мой взгляд перегорать в ближайшем будущем совсем не собирается.

    Итак, давайте разберем причины, по которой перегорают лампочки

    Прежде всего, это перепады напряжения, далее слабый контакт. С перепадами напряжения, думаю, все ясно, а вот о слабом контакте поговорим подробнее.

    Слабый контакт может быть в патроне, в выключателе также стоит посмотреть скрутки в дозовой коробке. Причин возникновения слабого контакта несколько, плохо затянутые винты в патроне и выключателе, окисление проводов и контактов и слабо вкрученная в патрон лампочка. Если в вашем доме присутствует один из этих факторов, то перегорание лампочки в самые кратчайшие сроки вам гарантировано.

    Также основной причиной перегорания лампочек считается их качество и производитель. В наш век экономии на материалах, производители экономят буквально на всем. В итоге такой экономии лампочки сгорают, в самые кратчайшие сроки, не отработав заявленного времени. Про лампочки накаливания китайского происхождения вспоминать не хочется…..


    Подключение лампочки через диод дело довольно простое и быстрое. Прежде всего, нужно знать, какой диод нужен для этого дела. Тут гадать нечего подойдет диод с обратным напряжением не менее 350 вольт, также учитываем силу тока, она должна быть не меньше 0.5 ампера. Как вариант используйте для подключения диоды Д245 , Д248 , или на крайний случай Д226Б .


    Схема подключения лампочки через диод крайне примитивна, на лампочку идет два провода,

    между лампочкой и одним из этих проводов должен быть вклинен диод.

    Диод можно запихнуть в любом месте, ниже я выложил фото инструкцию довольно оригинального способа подключения диода. Но это способ с заморочкой, есть более быстрые решения, о которых вы сможете прочитать еще ниже.

    Берем обычную лампочку на 220 вольт. От другой сгоревшей лампочки отделяем цоколь.

    Припаеваем диод к пятачку на лампочке, в цоколе от сгоревшей лампочки делаем отверстие и выводим туда второй конец диода.

    Выведеный конец диода припаиваем в свою очередь к второму цоколю. Спаиваем два цоколя между собой и вкручиваем в патрон.

    Как видите, выше показанный способ подключения, занимает довольно продолжительное время, итак вот более быстрые решения.

    Способы подключения диода к лампочке

    1. Диод подключаем одним концом на клемму выключателя другим концом, на провод идущий к лампочке.

    2. В патроне, одним концом на контакт патрона другой конец припаиваем к приходящему проводу.

    3. Вскрываем дозовую коробку и ищем скрутку, отвечающую за включение лампочки, впаиваем диод между проводами (для специалистов).

    Недостаток лампочки с диодом это мерцающий свет, но согласитесь что для подъезда или подвала это не слишком принципиальный вопрос. Для того что бы убрать мерцание в схему нужно подключить конденсатор но об этом мы поговорим уже в другой раз.

    На заметку в трудный период жизни

    Вообще интернет великое дело, помимо информационных услуг с геометрической прогрессией растет число сервисов, которые реально могут выручить в трудный период жизни. Как писалось выше, затеял я ремонт в своей квартире, так как я довольно ленивый человек то все покупки делаю в интернет магазинах. Нашел я шикарную люстру, но она оказалась последней, то есть заказывать нужно сразу. Денег как всегда не было…. Упустить люстру я не мог, скидка не позволяла. Раньше я с опаской относился ко всем видам интернет кредитов. На сегодняшний день я понял, что это спасенье.

    Много сервисов по онлайн займам я прошерстил, все не то и все не так. Потеряв надежду найти, что ни будь путное, чисто случайно нашел сайт, который помог мне взять онлайн заём на киви кошелек и самая прелесть этого заёма это то, что никаких процентов на первый заем, они не берут. В общем, долганул я 5000 рубликов по беспроцентной ставке, и благополучно заказал люстру своей мечты)))). Забегая вперед, скажу, что еще пару раз, там же делал онлайн займы.

    Условия довольно шикарные и нет почти никаких требований к платежеспособности заемщика. Пару стандартных пунктов и быстрая регистрация, в общем, с ними можно иметь дело. Больших сумм я не брал, но 10 000 давали без проблем , сроки возврата лояльные, кто пользовался таким займом, пишите в комментариях, обсудим…


    • Стилус-насадка для носа — гаджет для тех, кто постоянно мечтал иметь лишний палец на лице…


    • Titan Sphere — продукт скоро разорившейся компании SGRL, неудавшаяся попытка сообщить новое слово в сфере джойстиков…

    • Раструбы для глазных капель разрешают совершенно верно прицелиться в глаз, в то время, когда необходимо его чем-то зака…


    • Существуют ли в действительности ненужные органы? Вряд ли кому-то захочется расстаться со своим аппендиксом, пока он е…

    • «Мать всех демонов», 1968 год…


    • Будущее с инопланетянами — почему бы и нет? Кое-какие уверены, что инопланетяне уже среди нас…


    29.04.2010

    Поведаем вам о том, как подключить простую лампу накаливания через диод. Такую лампочку возможно применять, к примеру, для освещения коридоров, подъездов либо любых вторых помещений, в которых не нужно весьма броский свет. В этом ходе появляется вопрос: какой диод необходимо приобрести, дабы поставить на лампочку 220 вольт.

    Это зависит от мощности лампочки, ниже в статье приведен пример диода для лампы на 100 ватт, даны формулы для расчета параметров диода.

    Увлекательные электронные вещицы продаются в этом китайском магазине.

    Для начала самую малость теории. Отнюдь не секрет, что для передачи напряжения на громадные расстояния без утрат, употребляется переменный ток, которым питаются отечественные лампочки. Чобы осознать, что такое переменный ток, достаточно обратить внимание на график зависимости напряжения от времени для переменного тока.

    Как вы имели возможность подметить, ток меняет собственный направление с некоей частотой. В случае если исключить один период колебаний, то возможно уменьшить их амплитуду в два раза, что на практике даст нам понижение питающего напряжения в 2 раза и, собственную очередь, разрешит лампочке трудится намного продолжительнее, чем в большинстве случаев, и защитит лампочку от скачков напряжения и снизит риск для перегорания в момент включения.

    Такая лампа не привлечет к себе внимание тех, кто крадёт энергосберегающие и простые лампочки на лестничных площадках.

    Самым несложным методом отсечки полупериода колебаний сетевого напряжения есть установка последовательно с нагрузкой полупроводникового диода, что будет пропускать ток лишь в одном направлении. В нашем случае нужно подбирать диод по трем главным параметрам: большой прямой ток, большой прямой ток в импульсе и большое обратное напряжение.

    Большой прямой ток возможно отыскать, поделив мощность лампочки на величину питающего напряжения. Большой прямой ток в импульсе должен быть минимум в 20 раза больше большого прямого тока, дабы диод не выбило при включении лампочки. Значение большого обратного напряжения должно быть в 3 корня из двух раза больше питающего напряжения.

    В нашем случае, потому, что диод будет ставится вовнутрь дополнительного накладного цоколя, не следует забывать, что его протяженность должна быть меньше его длины. К примеру, в этом случае употребляется диод 1N5399, что стоит около 8 центов. Он идеально подходит по всем параметрам для 220 вольтовой лампы накаливания мощностью 100 Ватт.

    Чтобы сделать вечную лампочку, нам пригодится:

    Ветхая лампочка либо цоколь.
    Новая лампочка мощностью до 100 Вт.
    Диод.
    Паяльник мощностью не меньше 20 Вт.
    Припой.
    Бокорезы либо кусачки.
    Плоскогубцы.
    Молоток.
    Целлофановый пакет.
    Игла либо разогнутая скрепка.

    Как подключить лампочку через диод

    Нам необходимо забрать диод, откусить у него одну из ножек, припаять его к контакту на цоколе лампы. Для удобства работы лампу возможно оставить на это время в упаковке, дабы она держалась на столе.

    Потом готовим второй накладной цоколь из ветхой лампочки. В случае если цоколь погнулся, используем плоскогубцы. Дальше на нужно ее пристроить к главному цоколю, припаяв второй контакт диода к накладному цоколю правильнее, к его центральному контакту.

    Кстати, если вы решили сделать лампочку вечной и вам не так уж весьма интересно сделать отдельную лампочку эксклюзивной, более несложным выходом будет не трогать ее, а просто прикрутить диод в провода в выключателя. Делается это намного стремительнее и несложнее.

    Лайфхаки с электричеством в второй статье.

    Случайные записи:

    Несгораемая лампочка в подъезд. Такую точно не выкрутят

    Ещё один элемент, который так же, как и реле , часто используется в установке автосигнализаций — диод .

    Диод (от ди- и -од из слова электрод) — двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть, имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

    Диоды бывают электровакуумными (кенотроны), газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны), полупроводниковыми и др. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.

    У нас при установке автосигнализаций тоже применяются полупроводниковые диоды.

    Полупроводниковые диоды

    Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом.

    Полупроводниковые диоды — очень простые устройства. Кроме оценки силы тока диода, есть три основных вещи, которые вы должны держать в уме:
    1. Катод (сторона с полосой)
    2. Анод (сторона без полосы)
    3. Диод пропускает «-» от катода к аноду (не пропускает «+») и «+» от анода к катоду (не пропускает «-»).

    Подключение концевиков дверей с помощью диодов

    Немного про использование диодов при подключении автосигнализации к электропроводке автомобиля написано в статье Поиск концевиков .

    Встречаются автомобили, у которых нет общей точки концевиков дверей, т.е. все концевики развязаны. Для каждой двери свой концевик. Например, Honda некоторые, Ford, GM и т.д.

    При подключении автосигнализации в таких автомобилях можно подцепиться к плафону в салоне и запрограммировать функцию вежливой подсветки, можно тупо все провода концевиков связать вместе.

    Первый способ не всегда может пройти. Почему, написано в статье Поиск концевиков .

    Второй способ может подойти, если при таком виде подключения не нарушится функциональность некоторых приборов автомобиля. Если у вас на автомобиле на приборной панели показывается открытие каждой двери отдельно — такой способ не подойдёт. Если после установки автосигнализации у вас при открытии любой двери, а не только водительской, начинает пищать зуммер, указывающий об оставленном ключе в замке зажигания, значит, был применён вышеприведенный способ подключения концевиков.

    В таких автомобилях при подключении автосигнализации правильнее всего использовать диоды .

    Ниже приведены примеры подключения автосигнализации с использованием диодов к отрицательным и положительным концевикам дверей.

    В механике есть такие устройства, которые пропускают воздух или жидкость только в одном направлении. Вспомните, как вы накачивали колесо велосипеда или автомобиля. Почему, когда вы убирали шланг насоса, воздух не выходил из колеса? Потому что на камере, в пипочке, куда вы вставляете шланг насоса, есть такая интересная штучка — . Вот он как раз пропускает воздух только в одном направлении, а в другом направлении блокирует его прохождение.

    Электроника — эта та же самая гидравлика или пневматика. Но весь прикол заключается в том, что в электронике вместо жидкости или воздуха используется электрический ток. Если провести аналогию: бачок с водой — это заряженный конденсатор , шланг — это провод, катушка индуктивности — это колесо с лопастями


    которое невозможно сразу разогнать, а потом невозможно резко остановить.

    Тогда что такое ниппель в электронике? А ниппелем мы будем называть радиоэлемент — . И в этой статье мы познакомимся с ним поближе.

    Полупроводниковый диод представляет из себя элемент, который пропускает электрический ток только в одном направлении и блокирует его прохождение в другом направлении. Это своеобразный ниппель;-).

    Некоторые диоды выглядят почти также как и резисторы:



    А некоторые выглядят чуточку по другому:

    Есть также и SMD исполнение диодов:


    Диод имеет два вывода , как и резистор, но у этих выводов, в отличие от резистора, есть определенные названия — анод и катод (а не плюс и минус, как говорят некоторые неграмотные электронщики). Но как же нам определить, что есть что? Есть два способа:

    1) на некоторых диодах катод обозначают полоской , отличающейся от цвета корпуса



    2) можно проверить диод с помощью мультиметра и узнать, где у него катод, а где анод. Заодно проверить его работоспособность. Этот способ железный;-). Как проверить диод с помощью мультиметра можно узнать в этой статье.

    Если подать на анод плюс, а на катод минус, то у нас диод «откроется» и электрический ток спокойно по нему потечет. А если же на анод подать минус, а на катод — плюс, то ток через диод не потечет. Своеобразный ниппель;-). На схемах простой диод обозначают вот таким образом:

    Где находится анод, а где катод очень легко запомнить, если вспомнить воронку для наливания жидкостей в узкие горлышки бутылок. Воронка очень похожа на схему диода. Наливаем в воронку, и жидкость у нас очень хорошо бежит, а если ее перевернуть, то попробуй налей-ка через узкое горлышко воронки;-).


    Характеристики диода

    Давайте рассмотрим характеристику диода КД411АМ. Ищем его характеристики в интернете, вбивая в поиск «даташит КД411АМ»


    Для объяснения параметров диода, нам также потребуется его


    1) Обратное максимальное напряжение U обр — это такое напряжение диода, которое он выдерживает при подключении в обратном направлении, при этом через него будет протекать ток I обр — сила тока при обратном подключении диода. При превышении обратного напряжения в диоде возникает так называемый лавинный пробой, в результате этого резко возрастает ток, что может привести к полному тепловому разрушению диода. В нашем исследуемом диоде это напряжение равняется 700 Вольт.

    2) Максимальный прямой ток I пр — это максимальный ток, который может течь через диод в прямом направлении. В нашем случае это 2 Ампера.

    3) Максимальная частота F d , которую нельзя превышать. В нашем случае максимальная частота диода будет 30 кГц. Если частота будет больше, то наш диод будет работать неправильно.

    Виды диодов

    Стабилитроны

    Представляют из себя те же самые диоды. Даже из названия понятно, чтоб стабилитроны что-то стабилизируют. А стабилизируют они напряжение . Но чтобы стабилитрон выполнял стабилизацию, требуется одно условие. Они должны подключатся противоположно, чем диоды. Анод на минус, а катод на плюс. Странно не правда ли? Но почему так? Давайте разберемся. В Вольт амперной характеристике (ВАХ) диода используется положительная ветвь — прямое направление, а вот в стабилитроне другая часть ветки ВАХ — обратное направление.

    Снизу на графике мы видим стабилитрон на 5 Вольт. Сколько бы у нас не изменялась сила тока, мы все равно будем получать 5 Вольт;-). Круто, не правда ли? Но есть и подводные камни. Сила тока не должны быть больше, чем в описании на диод, иначе он выйдет из строя от высокой температуры — Закон Джоуля-Ленца . Главный параметр стабилитрона — это напряжение стабилизации (Uст) . Измеряется в Вольтах. На графике вы видите стабилитрон с напряжением стабилизации 5 Вольт. Также есть диапазон силы тока, при котором будет работать стабилитрон — это минимальный и максимальный ток (I min , I max) . Измеряется в Амперах.

    Выглядят стабилитроны точно также, как и обычные диоды:


    На схемах обозначаются вот так:

    Светодиоды

    Светодиоды — особый класс диодов, которые излучают видимый и невидимый свет. Невидимый свет — это свет в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне. Но для промышленности все таки большую роль играют светодиоды с видимым светом. Они используются для индикации, оформления вывесок, светящихся баннеров, зданий а также для освещения. Светодиоды имеют такие же параметры, как и любые другие диоды, но обычно их максимальный ток значительно ниже.

    Предельное обратное напряжение (U обр) может достигать 10 Вольт. Максимальный ток (I max ) будет ограничиваться для простых светодиодов порядка 50 мА. Для осветительных больше. Поэтому при подключении обычного диода нужно вместе с ним последовательно подключать резистор. Резистор можно рассчитать по нехитрой формуле, но в идеале лучше использовать переменный резистор, подобрать нужное свечение, замерять номинал переменного резистора и поставить туда постоянный резистор с таким же номиналом.



    Лампы освещения из светодиодов потребляют копейки электроэнергии и стоят дешево.



    Очень большим спросом пользуются светодиодные ленты, состоящие из множества светодиодов. Смотрятся очень красиво.


    На схемах светодиоды обозначаются так:

    Не забываем, что светодиоды делятся на индикаторные и осветительные. Индикаторные светодиоды обладают слабым свечением и используются для индикации каких-либо процессов, происходящих в электронной цепи. Для них характерно слабое свечение и малый ток потребления


    Ну и осветительные светодиоды — это те, которые используются в ваших китайских фонариках, а также в LED-лампах


    Светодиод — это токовый прибор, то есть для его нормальной работы требуется номинальный ток, а не напряжение. При номинальном токе на светодиоде падает некоторое , которое зависит от типа светодиода (номинальной мощности, цвета, температуры). Ниже табличка, показывающая какое падение напряжения бывает на светодиодах разных цветов свечения при номинальном токе:

    Как проверить светодиод можно узнать из этой статьи.

    Тиристоры

    Тиристоры представляют собой диоды, проводимость которых управляется с помощью третьего вывода — управляющего электрода (УЭ ). Основное применение тиристоров — это управление мощной нагрузкой с помощью слабого сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Выглядят тиристоры примерно как диоды или транзисторы. У тиристоров параметров столько, что не хватит статьи для их описания. Главный параметр — I ос,ср. — среднее значение тока, которое должно протекать через тиристор в прямом направлении без вреда для его здоровья. Немаловажным параметром является напряжение открытия тиристор — (U у ), которое подается на управляющий электрод и при котором тиристор полностью открывается.


    а вот так примерно выглядят силовые тиристоры, то есть тиристоры, которые работают с большой силой тока:

    На схемах триодные тиристоры выглядят вот таким образом:

    Существуют также разновидности тиристоров — динисторы и симисторы . У динисторов нет управляющего электрода и он выглядит, как обычный диод. Динисторы начинают пропускать через себя электрический ток в прямом включении, когда напряжение на нем превысит какое-то значение. Симисторы — это те же самые триодные тиристоры, но при включении пропускают через себя электрический ток в двух направлениях, поэтому они используются в цепях с переменным током.

    Диодный мост и диодные сборки

    Производители также несколько диодов заталкивают в один корпус и соединяют их между собой в определенной последовательности. Таким образом получаются диодные сборки . Диодные мосты — одна из разновидностей диодных сборок.


    На схемах диодный мост обозначается вот так:

    Существуют также и другие виды диодов, такие как варикапы, диод Ганна, диод Шоттки и тд. Для того, чтобы их всех описать, нам не хватит и вечности.

    Диоды серии

    Максимальная мощность, которой может управлять один диод, определяется его номинальным обратным напряжением и его номинальным прямым током. В приложениях с большой мощностью один диод может иметь недостаточную мощность обработки. Для увеличения мощности диоды включены последовательно.

    Подключение диодов серии

    В приложениях с очень высоким напряжением номинального обратного напряжения одного диода может быть недостаточно. Затем используется последовательное соединение двух или более диодов (см. Рисунок 1 ниже) для увеличения номинального напряжения.Однако обратное напряжение не может быть равномерно разделено между двумя диодами, диод с более низким током утечки может иметь чрезмерное обратное напряжение на нем. Даже если мы используем диоды с одинаковыми номерами, их характеристики V-I могут не совпадать, как показано на рисунке 2. Номинальный ток последовательно соединенных диодов такой же, как номинальный ток одного из диодов. В обратном направлении оба последовательных диода имеют одинаковый обратный ток утечки, но, как показано, имеют разные значения для обратного напряжения.В этом случае диод D 1 может превышать номинальное обратное напряжение.

    Рисунок 1: Последовательное соединение диодов Рисунок 2: Характеристики V-I

    Принудительное разделение напряжения может быть получено путем подключения резисторов разделения напряжения соответствующего номинала к каждому последовательному диоду. На рисунке 3 показан эффект размещения резисторов поперек диода. Чтобы быть эффективными, резисторы должны проводить ток, намного превышающий ток утечки диодов.Эти разделяющие резисторы будут потреблять мощность во время операции обратного смещения, поэтому важно использовать как можно большее сопротивление.

    Кроме того, на диоде может быть избыточное обратное напряжение из-за разного времени обратного восстановления. Конденсатор, подключенный параллельно каждому диоду (см. Рисунок 4 ниже), защитит диод от скачков напряжения.

    Значение резистора распределения напряжения может быть получено следующим образом:

    Источник тока

    I S = (V D1 / R) + I D1 = (V D2 / R) + I D2

    Решение для R ,

    R = (V D1 — V D2 ) / (I D2 — I D1 ) ——- Уравнение 1

    Мощность, рассеиваемая в R , составляет

    P R = I 2 R1 x R + I 2 R2 x R

    Рисунок 3: Последовательные диоды с добавленными резисторами Рисунок 4: Последовательная комбинация диодов с резистором и конденсатором Пример 1

    Два диода с номинальным напряжением 800 В и обратным током утечки 1 мА подключены последовательно через источник переменного тока, пиковое значение которого составляет В с (макс.) = 980 В.обратные характеристики показаны на рисунке 2. Определить

    .
    1. Обратное напряжение на каждом диоде
    2. Значение резистора разделения напряжения, чтобы напряжение на любом диоде составляло не более 55% от В с (макс.)
    3. Суммарный ток источника и потери мощности в резисторах

    Решение:

    A. Без разделения сил ток через диоды является током утечки.Следовательно, при 1 мА, как показано на Рисунке 2

    В D1 = 700 В

    В D2 = 280 В

    B. С принудительным разделением напряжения, например,

    В D1 = 55% x 980 = 539 В

    В D2 = 900 — 495 = 441 В

    Получаем из графика

    I D1 = 0,7 мА

    I D2 = 1,4 мА

    Используя уравнение 1

    R = (V D1 — V D2 ) / (I D2 — I D1 )

    R = (539 В — 280 В) / (1.4 мА — 0,7 мА)

    R = 140 К

    C. Ток через R составляет

    I R1 = 539 / 140K = 3,85 мА

    I R2 = 441 / 140K = 3,15 мА

    Ток источника = 0,00385 + 0,0007 = 4,55 мА

    или

    Ток источника = 0,00315 + 0,0014 = 4,55 мА

    Мощность, рассеиваемая в R, составляет

    P R = I 2 R1 x R + I 2 R2 x R = 2.1 + 0,44 = 2,54 Вт

    Объяснение

    диодов — Инженерное мышление

    Узнайте, как работают диоды, а также почему и где мы их используем.

    Прокрутите вниз, чтобы посмотреть руководство YouTube.

    Что такое диод

    Пример диода

    Диод выглядит примерно так, как на изображении выше, и бывает разных размеров. Обычно они имеют черный цилиндрический корпус с полосой на одном конце, а также несколько выводов, позволяющих нам подключить его в цепь.Этот конец известен как анод, а этот конец — катод, и мы увидим, что это значит, позже в видео.

    Вы также можете получить другие формы, такие как стабилитрон или даже светодиод, который представляет собой светоизлучающий диод, но мы не будем рассматривать их в этой статье.

    Другие примеры диодов

    Диод позволяет току течь только в одном направлении.

    Представим себе водопровод с установленным поворотным клапаном. Когда вода течет по трубе, она толкает распашную заслонку и продолжает течь.Однако, если вода меняет направление, вода закроет заслонку и не сможет течь. Следовательно, вода может течь только в одном направлении.

    Водопроводная труба Это очень похоже на диод, мы используем их для управления направлением тока в цепи.

    Теперь мы анимировали это с помощью электронного потока, в котором электроны перетекают от отрицательного к положительному. Однако в электронике традиционно используют обычный поток, который изменяется от положительного к отрицательному.Обычный ток, вероятно, легче понять, вы можете использовать любой, на самом деле это не имеет значения, но просто помните о двух и о том, какой из них мы используем.

    Пример светодиода

    Итак, если мы подключим диод к простой схеме светодиода, подобной приведенной выше, необходимо отметить, что светодиод будет включаться только тогда, когда диод установлен правильно. Это позволяет току течь только в одном направлении. Таким образом, в зависимости от того, как он установлен, он может действовать как проводник или изолятор.

    Полосатый конец подсоединяется к минусу, а черный конец подсоединяется к плюсу, чтобы он действовал как проводник.Это позволяет току течь, мы называем это прямым смещением. Если перевернуть диод, он будет действовать как изолятор, и ток не будет течь. Мы называем это обратным смещением.

    Прямое смещение и обратное смещение

    Как работает диод?

    Как вы, возможно, знаете, электричество — это поток свободных электронов между атомами. Мы используем медные провода, потому что в меди много свободных электронов, что облегчает пропускание электричества. Мы используем резину, чтобы изолировать медные провода и обезопасить себя, потому что резина является изолятором, что означает, что ее электроны удерживаются очень плотно и поэтому не могут перемещаться между атомами.

    Если мы посмотрим на базовую модель атома металлического проводника, у нас есть ядро ​​в центре, и оно окружено множеством орбитальных оболочек, удерживающих электроны. Каждая оболочка содержит максимальное количество электронов, и электрон должен иметь определенное количество энергии, чтобы попасть в каждую оболочку. Электроны, расположенные дальше всего от ядра, обладают наибольшей энергией. Самая внешняя оболочка известна как валентная оболочка, и проводник имеет от 1 до 3 электронов в своей валентной оболочке.

    Атом меди

    Электроны удерживаются на месте ядром. Но есть еще одна оболочка, известная как зона проводимости. Если электрон может достичь этого, он может вырваться из атома и перейти к другому. У атома металла, такого как медь, зона проводимости и валентная оболочка перекрываются, поэтому электрону очень легко перемещаться.

    Самая внешняя оболочка уплотнена изолятором. Электрону практически нет места для присоединения. Ядро плотно захватывает электроны, а зона проводимости находится далеко, поэтому электроны не могут дотянуться до нее, чтобы убежать.Следовательно, электричество не может проходить через этот материал.

    Однако есть еще один материал, известный как полупроводник. Кремний — это пример полупроводника. В этом материале слишком много электронов во внешней оболочке, чтобы быть проводником, поэтому он действует как изолятор. Однако следует отметить; что, поскольку зона проводимости довольно близка; если мы предоставим некоторую внешнюю энергию, некоторые электроны получат достаточно энергии, чтобы совершить прыжок из баллона в зону проводимости, чтобы стать свободными.Следовательно, этот материал может действовать как изолятор, так и как проводник.

    Чистый кремний почти не имеет свободных электронов, поэтому инженеры добавляют в кремний небольшое количество других материалов, чтобы изменить его электрические свойства.

    Изолятор, проводник, полупроводник. Пример

    Мы называем это легированием P-типа и N-типа. Мы объединяем эти легированные материалы в диод.

    Итак, внутри диода есть два вывода, анод и катод, которые подключаются к тонким пластинам.Между этими пластинами имеется слой легированного кремния P-типа на анодной стороне и слой легированного кремния N-типа на катодной стороне. Все это покрыто смолой для изоляции и защиты материалов.

    Пример диода

    Давайте представим, что материал еще не легирован, так что внутри находится чистый кремний. Каждый атом кремния окружен четырьмя другими атомами кремния. Каждому атому нужно 8 электронов в своей валентной оболочке, но атомы кремния имеют только 4 электрона в своей валентной оболочке, поэтому они тайком делят электрон со своим соседним атомом, чтобы получить 8 желаемых.Это известно как ковалентное связывание.

    Ковалентное связывание

    Когда мы добавляем материал N-типа, такой как фосфор, он займет положение некоторых атомов кремния. В валентной оболочке атома фосфора 5 электронов. Так как атомы кремния делятся электронами, чтобы получить желаемое 8, им не нужен этот дополнительный электрон, поэтому теперь в материале есть дополнительный электрон, и поэтому они могут свободно перемещаться.

    Добавление фосфора

    При легировании P-типа мы добавляем такой материал, как алюминий.У этого атома всего 3 электрона в валентной оболочке, поэтому он не может предоставить своим 4 соседям один электрон, поэтому одному из них придется обойтись без него. Таким образом, создается дыра, в которой электрон может сидеть и занимать ее.

    Итак, теперь у нас есть два легированных куска кремния, один со слишком большим количеством электронов, а другой с недостаточным количеством электронов.

    Два материала соединяются, образуя соединение P-N. На этом стыке мы получаем так называемую область истощения. В этой области часть избыточных электронов со стороны N-типа переместится, чтобы занять дырки со стороны P-типа.Эта миграция образует барьер с скоплением электронов и дырок на противоположных сторонах. Электроны заряжены отрицательно, а дырки считаются положительно заряженными. Таким образом, нарастание приводит к образованию слегка отрицательно заряженной области и слегка положительно заряженной области. Это создает электрическое поле и предотвращает перемещение большего количества электронов. В типичных диодах разность потенциалов в этой области составляет около 0,7 В.

    Пример истощения

    Когда мы подключаем источник напряжения через диод с анодом (P-типа), подключенным к плюсу, а катод (N), соединенным с минусом, это создаст прямое смещение и позволит току течь.Источник напряжения должен быть выше барьера 0,7 В, иначе электроны не смогут попасть в перемычку.

    Источник напряжения должен быть больше, чем барьер

    Когда мы меняем местами источник питания, положительный полюс подключается к катоду N-типа, а отрицательный — к аноду P-типа. Отверстия тянутся к отрицательному полюсу, а электроны притягиваются к положительному положению, что вызывает расширение барьера, и поэтому диод действует как проводник, предотвращая протекание тока.

    Технические характеристики

    Пример символа

    Диоды представлены на технических чертежах символом, подобным изображению выше. Полоса на корпусе обозначена вертикальной линией на символе, а стрелка указывает в направлении обычного тока.

    Когда мы смотрим на диод, мы видим эти цифры и буквы на корпусе. Они идентифицируют диод, поэтому вы можете найти технические подробности в Интернете.

    Схема I-V

    Диод будет иметь диаграмму I-V, как показано выше.На этой диаграмме показаны характеристики тока и напряжения диода, которые построены в виде изогнутой линии. Эта сторона должна работать как проводник, а эта сторона — как изолятор.

    Вы можете видеть, что диод может действовать как изолятор только до определенной разности напряжений на нем. Если вы превысите это значение, он станет проводником и позволит току течь. Это приведет к выходу из строя диода и, возможно, вашей схемы, поэтому вам необходимо убедиться, что размер диода соответствует применению.

    Точно так же диод может выдерживать только определенное напряжение или ток при прямом смещении. Значение разное для каждого диода, вам нужно будет просмотреть эти данные, чтобы узнать подробности.

    Диод требует определенного уровня напряжения для открытия и пропуска тока в прямом смещении. Большинство из них около 0,6 В. Если мы подадим напряжение ниже этого, он не откроется, чтобы позволить току течь. Но по мере того, как мы увеличиваем это значение, величина тока, который может протекать, будет быстро увеличиваться.

    Пример напряжения диода

    Диоды также будут обеспечивать падение напряжения в цепи.Например, когда я добавил этот диод в простую светодиодную схему, установленную на макетной плате, я получил значение падения напряжения 0,71 В.

    Почему мы их используем

    Как уже упоминалось, мы используем диоды для управления направлением тока в цепи. Это полезно, например, для защиты нашей цепи, если источник питания был подключен сзади на переднюю. Диод может блокировать ток и обеспечивать безопасность наших компонентов.

    Мы также можем использовать их для преобразования переменного тока в постоянный. Как вы, возможно, знаете, переменный или переменный ток перемещает электроны вперед и назад, создавая синусоидальную волну с положительной и отрицательной половинами, но постоянный или постоянный ток перемещает электроны только в одном направлении, что дает плоскую линию в положительной области.

    Если мы подключим первичную сторону трансформатора к источнику переменного тока, а затем подключим вторичную сторону к одному диоду, диод пропустит только половину волны и заблокирует ток в противоположном направлении. Таким образом, цепь проходит только положительную половину цикла, поэтому теперь это очень грубая цепь постоянного тока, хотя ток пульсирует, но мы можем это улучшить.

    Первичный пример

    Один из способов сделать это — если мы подключим четыре диода к вторичной стороне, мы создадим двухполупериодный выпрямитель.Диоды контролируют, по какому пути может течь переменный ток, блокируя или позволяя ему проходить. Как мы только что видели, разрешена прохождение положительной половины синусоидальной волны, но на этот раз разрешено прохождение и отрицательной половины, хотя это было инвертировано, чтобы превратить ее также в положительную половину. Это дает нам лучшую подачу постоянного тока, потому что пульсация значительно снижается. Но мы все еще можем улучшить это, мы просто добавляем несколько конденсаторов, чтобы сгладить пульсацию и в конечном итоге получить плавную линию, чтобы точно имитировать постоянный ток.

    Четыре подключенных диода

    Мы подробно рассмотрели, как работают конденсаторы в нашей предыдущей статье, проверьте, что ЗДЕСЬ .

    Как проверить диод

    Для проверки диода нам понадобится мультиметр с настройкой проверки диодов, символ будет выглядеть так. Мы настоятельно рекомендуем вам иметь в своем наборе инструментов хороший мультиметр, который поможет вам как в обучении, так и в диагностике проблем.

    Итак, берем наш диод и мультиметр. Подключаем черный провод к концу диода линией.Затем к противоположному концу подключаем красный провод. Когда мы это сделаем, на экране должно появиться значение.

    Например, диод модели 1N4001 дает показание 0,516 В. Это минимальное напряжение, необходимое для открытия диода и протекания тока.

    Если мы теперь поменяем местами провода, подключенные к диодам, мы должны увидеть на экране OL, что означает выход за пределы. Это говорит нам о том, что он не может выполнить измерения, это хорошо, потому что он не может замкнуть цепь, поэтому диод выполняет свою работу.

    Если мы получаем сообщение о соединении в обеих конфигурациях, значит, компонент неисправен и не должен использоваться.

    Неисправный компонент

    Чтобы проверить диод в цепи на падение напряжения, мы просто переводим мультиметр в функцию постоянного напряжения, а затем помещаем черный щуп к концу полосы, а красный щуп к черному концу. Это даст нам показание, например, 0,71 В, что является падением напряжения.


    транзисторов — диод подключен BJT вместо диода

    «Диод армированный». BJT с подключенным диодом или «активный диод» — это просто транзистор, коллектор которого подключен к базе. Таким образом, часть коллектор-эмиттер транзистора подключена параллельно его переходу база-эмиттер, так что мы можем рассматривать эту комбинацию как «усиленный диод». Ток через этот «составной диод» в бета раз больше, чем ток через одиночный p-n переход (база-эмиттер). Так что его ВАХ более вертикальная или, как говорится, его дифференциальное сопротивление в этой части меньше.Именно поэтому активный диод лучше обычного диода.

    Обратите внимание, что истинный диод (переход база-эмиттер) отклоняет только beta часть всего входного (коллекторного) тока; поэтому он действует как маломощный (сигнальный) диод, который определяет поведение силового «диода». Большая часть тока проходит через переход коллектор-эмиттер, который изначально имел поведение стабилизатора тока , но теперь действует как стабилизатор напряжения .

    Транзистор «перевернутый». Это соединение вводит отрицательную обратную связь по напряжению, которая меняет поведение транзистора на противоположное. Обычно входное напряжение Vbe управляет выходным током коллектора Ic транзистора, тогда как здесь, благодаря отрицательной обратной связи, кажется, что «входной» ток коллектора управляет «выходным» напряжением Vbe. Этот «перевернутый» транзистор используется во входной части простого токового зеркала BJT (QREF на изображении Бимпелрекки).

    Этот «трюк с реверсированием» можно наблюдать в любой системе с отрицательной обратной связью, поскольку она регулирует свой вход так, чтобы получить желаемый выход.В результате выход становится входом, а вход становится выходом. Другой типичный пример — широко распространенный неинвертирующий усилитель на операционных усилителях, где операционный усилитель регулирует входное напряжение VOA делителя напряжения R1-R2 так, чтобы его выходное напряжение VR1 = VOA.R1 / (R1 + R2) было равным истинное входное напряжение VIN. В результате аттенюатор действует (с помощью операционного усилителя) как усилитель с коэффициентом усиления (R1 + R2) / R1.

    «Резиновый диод». Если мы приложим не все напряжение коллектор-эмиттер к переходу база-эмиттер, а его часть, VBE будет умножаться (как в неинвертирующем усилителе).«Транзисторный диод» будет действовать как «транзисторный стабилитрон» с любым желаемым напряжением. Эта сеть широко используется в качестве цепи смещения в операционных усилителях и усилителях мощности.

    Не могли бы вы пролить свет на «отрицательную обратную связь по напряжению»?

    Транзистор и коллекторный резистор образуют классический усилительный каскад с общим эмиттером . Это усилитель напряжения, в котором мы подаем входное напряжение на его входной порт — переход база-эмиттер, а выходное напряжение снимаем с его выходного порта — переход коллектор-эмиттер.Поскольку земля общая, когда мы подключаем коллектор к базе, фактически мы подключаем выходной порт к входному порту параллельно … просто выход к входу … В результате все выходное (коллекторное) напряжение применяется ко входу; отсюда и название «напряжение-тип». При применении такого «параллельного» (шунтирующего) способа выходное напряжение заставляет транзистор уменьшать такое же выходное напряжение до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие (примерно, VC = VB = 0,65 В). Название этого механизма — «отрицательная обратная связь»… а вот «отрицательная обратная связь по напряжению».

    диодов | Клуб электроники

    Диоды | Клуб электроники

    Сигнал | Выпрямитель | Мостовой выпрямитель | Зенер

    Смотрите также: светодиоды | Блоки питания

    Диоды позволяют электричеству течь только в одном направлении. Стрелка символа схемы показывает направление, в котором может течь ток. Диоды — электрическая версия вентиль и первые диоды на самом деле назывались вентилями.

    Типы диодов

    Обычные диоды можно разделить на два типа:

    Дополнительно есть:

    Подключение и пайка

    Диоды должны быть подключены правильно, на схеме может быть указано a или + для анода и k или для катода (да, это действительно k, а не c, для катода!).Катод отмечен линией, нарисованной на корпусе. Диоды обозначены своим кодом мелким шрифтом, вам может потребоваться ручная линза, чтобы прочитать его.

    Сигнальные диоды могут быть повреждены нагреванием при пайке, но риск невелик, если только вы используете германиевый диод (коды начинаются OA …), и в этом случае вы должны использовать радиатор (например, зажим «крокодил»), прикрепленный к проводу между соединением и корпусом диода.

    Выпрямительные диоды достаточно прочные, и при их пайке не требуется специальных мер предосторожности.


    Испытательные диоды

    Вы можете использовать мультиметр или простой тестер. проект (батарея, резистор и светодиод), чтобы проверить, что диод проводит только в одном направлении.

    Лампу можно использовать для проверки выпрямительного диода, но НЕ используйте лампу для проверки сигнальный диод, потому что большой ток, пропускаемый лампой, разрушит диод.


    Падение прямого напряжения

    Электричество потребляет немного энергии, проталкиваясь через диод, как человек. толкая дверь пружиной.Это означает, что есть небольшое прямое падение напряжения через проводящий диод. Для большинства диодов, сделанных из кремния, оно составляет около 0,7 В.

    Прямое падение напряжения на диоде почти постоянно, независимо от тока, протекающего через диода, поэтому они имеют очень крутую характеристику (вольт-амперный график).

    обратное напряжение

    При подаче обратного напряжения проводит не идеальный диод, а настоящие диоды утечка очень небольшого тока (обычно несколько мкА).Это можно игнорировать в большинстве схем. потому что он будет намного меньше, чем ток, текущий в прямом направлении. Однако все диоды имеют максимальное обратное напряжение (обычно 50 В или более), и если при превышении этого значения диод выйдет из строя и будет пропускать большой ток в обратном направлении, это называется поломка .



    Диоды сигнальные (малоточные)

    Сигнальные диоды обычно используются для обработки информации (электрических сигналов) в цепях, поэтому они требуются только для пропускания небольших токов до 100 мА.

    Сигнальные диоды общего назначения, такие как 1N4148, изготовлены из кремния и имеют прямое падение напряжения 0,7 В.

    Rapid Electronics: 1N4148

    Германиевые диоды , такие как OA90, имеют меньшее прямое падение напряжения 0,2 В, что делает Их можно использовать в радиосхемах в качестве детекторов, выделяющих звуковой сигнал из слабого радиосигнала. Сейчас они используются редко, и их может быть трудно найти.

    Для общего использования, где величина прямого падения напряжения менее важна, кремниевые диоды лучше, потому что они менее легко повреждаются теплом при пайке, имеют меньшее сопротивление при проводке и имеют очень низкие токи утечки при приложении обратного напряжения.

    Защитные диоды для реле

    Сигнальные диоды также используются для защиты транзисторов и микросхем от кратковременного высокого напряжения, возникающего при обмотке реле. выключен. На схеме показано, как защитный диод подключен к катушке реле «в обратном направлении».

    Зачем нужен защитный диод?

    Ток, протекающий через катушку, создает магнитное поле, которое внезапно схлопывается. при отключении тока. Внезапный коллапс магнитного поля вызывает кратковременное высокое напряжение на катушке, которое может повредить транзисторы и микросхемы.Защитный диод позволяет индуцированному напряжению пропускать кратковременный ток через катушку. (и диод), поэтому магнитное поле исчезает быстро, а не мгновенно. Это предотвращает индуцированное напряжение становится достаточно высоким, чтобы вызвать повреждение транзисторов и микросхем.


    Выпрямительные диоды (большой ток)

    Выпрямительные диоды используются в источниках питания для преобразования переменного тока (AC). к постоянному току (DC) этот процесс называется выпрямлением. Они также используются в других схемах, где через диод должен проходить большой ток.

    Все выпрямительные диоды изготовлены из кремния и поэтому имеют прямое падение напряжения 0,7 В. В таблице указаны максимальный ток и максимальное обратное напряжение для некоторых популярных выпрямительных диодов. 1N4001 подходит для большинства цепей низкого напряжения с током менее 1 А.

    Rapid Electronics: 1N4001

    460

    902
    Диод Максимум
    Ток
    Максимум
    Обратное
    Напряжение
    1N4001 1A 50V
    1N4002
    1N4002 9045 1A
    1N5401 3A 100V
    1N5408 3A 1000V

    Книги по комплектующим:



    Мостовые выпрямители

    Есть несколько способов подключения диодов, чтобы выпрямитель преобразовывал переменный ток в постоянный.Мостовой выпрямитель — один из них, и он доступен в специальных пакетах, содержащих четыре необходимых диода. Мостовые выпрямители рассчитаны на максимальный ток и максимальное обратное напряжение. У них есть четыре вывода или клеммы: два выхода постоянного тока помечены + и -, два входа переменного тока помечены .

    На схеме показана работа мостового выпрямителя при преобразовании переменного тока в постоянный. Обратите внимание, как проводят чередующиеся пары диодов.

    Rapid Electronics: мостовые выпрямители

    Мостовые выпрямители различных типов

    Обратите внимание, что у некоторых есть отверстие в центре для крепления к радиатору

    Фотографии © Rapid Electronics


    Стабилитроны

    Стабилитроны используются для поддержания постоянного напряжения.Они рассчитаны на «поломку» в надежном и неразрушающим способом, чтобы их можно было использовать в обратном направлении для поддержания фиксированного напряжения на их выводах.

    Стабилитроны

    можно отличить от обычных диодов по их коду и напряжению пробоя. которые напечатаны на них. Коды стабилитронов начинаются BZX … или BZY … Их напряжение пробоя обычно печатается с буквой V вместо десятичной точки, поэтому 4V7 означает, например, 4,7 В.

    a = анод, k = катод

    Rapid Electronics: стабилитроны

    На схеме показано, как подключен стабилитрон с последовательно включенным резистором для ограничения тока.

    Стабилитроны

    имеют номинальное напряжение пробоя и максимальную мощность . Минимальное доступное напряжение пробоя составляет 2,4 В. Широко доступны номинальные мощности 400 мВт и 1,3 Вт.

    Для получения дополнительной информации см. Страницу источников питания.


    Политика конфиденциальности и файлы cookie

    Этот сайт не собирает личную информацию. Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому.На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации. Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google.Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.

    electronicsclub.info © Джон Хьюс 2021 г.

    диод | Викитроника | Фэндом

    Материал, изготовленный из комбинации полупроводника P-типа и полупроводника N-типа, известен как диод. Часть диода N-типа имеет электроны, а часть P-типа имеет электронные дырки. Между этими двумя полупроводниками существует нейтральная область, известная как переходной барьер. Часть диода P-типа известна как анод , а часть N-типа известна как катод .Обычно в диоде есть поток электронов. Для протекания тока необходим внешний потенциал в правильном направлении и количестве.

    Ток в диоде []

    Диод может быть подключен к батарее двумя способами: с прямым или обратным смещением. Во-первых, это обратное смещение, анод диода к отрицательной клемме батареи и катод к положительной клемме батареи. Второй метод — это прямое смещение, чтобы подключить анод диода к положительной клемме батареи, а катод — к отрицательной клемме батареи.Чтобы прояснить прохождение тока через диод, эффекты соединения диода с батареей первым и вторым способом, соответственно, поясняются с помощью рисунка, приведенного ниже.

    • Первый метод : Соединение отрицательного полюса на аноде и положительного полюса на катоде. Глядя на этот рисунок, становится ясно, что отрицательная клемма батареи будет притягивать отверстия P-типа, а электроны N-типа будут притягиваться к положительной клемме батареи.В результате этого процесса дырки P-типа собираются на конце P-типа, а электроны собираются на конце N-типа, как показано на рисунке. Теперь, если фигура видна четко, то видно, что переходной барьер рядом с переходом будет расширяться и, как следствие, между переходом не будет тока. Полупроводник N-типа диода.

    Из этого метода ясно, что при подключении анода к отрицательной клемме и катода к положительной клемме батареи ток через диод не будет протекать.Такой способ подключения батареи известен как обратное смещение диода.

    • Второй метод : При подключении положительной клеммы к аноду и отрицательной клеммы батареи к катоду диода. Из приведенных выше рисунков видно, что электроны N-типа отталкиваются отрицательной клеммой батареи к переходу, и точно так же отверстия P-типа отталкиваются к переходу положительной клеммой батарея.Когда положительное и отрицательное напряжения батареи на полупроводниках типа P и N увеличиваются до такого уровня, что отверстия P-типа начинают заполняться электронами N-типа, значит, сопротивление перехода N-типа устраняется, чем ток проточный диод.

    При снижении давления от определенного давления ток через диод не будет протекать из-за сопротивления перехода. Соединение диода с батареей в этом положении, в котором положительный полюс батареи соединен с анодом, а отрицательный полюс к катоду называется прямым смещением диода.В прямом смещении сопротивление перехода очень низкое.

    Что такое исправление? []

    Отв. В основном электрическая энергия используется в форме переменного тока, но в некоторых местах она используется в форме постоянного тока. процесс получения постоянного тока из переменного тока известен как выпрямление.

    Почему диод называют выпрямителем? []

    Отв. Зная характеристики диода, становится ясно, что только при прямом смещении через диод протекает ток. При обратном смещении через диод не протекает ток.В одном цикле переменного тока первая половина цикла положительна, а вторая половина цикла отрицательна.

    Типы диодов []

    Приложения []

    Демодуляция радио []

    Первым применением диода была демодуляция радиопередач с амплитудной модуляцией (AM). История этого открытия подробно рассматривается в статье radio . Таким образом, AM-сигнал состоит из чередующихся положительных и отрицательных пиков напряжения, амплитуда или «огибающая» которых пропорциональна исходному звуковому сигналу, но среднее значение которого равно нулю.Диод (первоначально кристаллический диод) выпрямляет сигнал AM, оставляя сигнал, средняя амплитуда которого является желаемым звуковым сигналом. Среднее значение извлекается с помощью простого фильтра и подается в преобразователь звука, который генерирует звук.

    Преобразование мощности []

    Выпрямители состоят из диодов, где они используются для преобразования электричества переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Точно так же диоды также используются в умножителях напряжения Кокрофта-Уолтона для преобразования переменного тока в очень высокие напряжения постоянного тока.

    Защита от перенапряжения []

    Диоды часто используются для отвода высокого напряжения от чувствительных электронных устройств. Обычно они имеют обратное смещение (непроводящие) в нормальных условиях и становятся смещенными в прямом направлении (проводящими), когда напряжение поднимается выше своего нормального значения. Например, диоды используются в схемах шагового двигателя и реле для быстрого обесточивания катушек без разрушительных скачков напряжения, которые в противном случае могли бы возникнуть. Многие интегральные схемы также включают диоды на соединительных контактах, чтобы предотвратить повреждение чувствительных транзисторов внешним напряжением.Специализированные диоды используются для защиты от перенапряжения при более высокой мощности (см. Типы диодов выше).

    Логические вентили []

    Диоды можно комбинировать с другими компонентами для создания логических вентилей И и ИЛИ. Это называется диодной логикой.

    Детекторы ионизирующего излучения []

    Помимо света, упомянутого выше, полупроводниковые диоды чувствительны к более энергичному излучению. В электронике космические лучи и другие источники ионизирующего излучения вызывают шумовые импульсы и одиночные или множественные битовые ошибки.Этот эффект иногда используется детекторами частиц для обнаружения излучения. Одна частица излучения с энергией в тысячи или миллионы электрон-вольт генерирует множество пар носителей заряда, поскольку ее энергия вкладывается в полупроводниковый материал. Если слой истощения достаточно велик, чтобы уловить весь ливень или остановить тяжелую частицу, можно провести довольно точное измерение энергии частицы, просто измерив проводимый заряд и без сложностей, связанных с магнитным спектрометром и т. Д.Эти полупроводниковые детекторы излучения требуют эффективного и равномерного сбора заряда и низкого тока утечки. Их часто охлаждают жидким азотом. Для частиц с большим радиусом действия (около сантиметра) им нужна очень большая глубина истощения и большая площадь. Для частиц с коротким радиусом действия им необходимо, чтобы любой контактный или не обедненный полупроводник по крайней мере на одной поверхности был очень тонким. Напряжения обратного смещения близки к пробою (около тысячи вольт на сантиметр). Германий и кремний — обычные материалы.Некоторые из этих детекторов определяют положение, а также энергию. У них ограниченный срок службы, особенно при обнаружении тяжелых частиц, из-за радиационного повреждения. Кремний и германий совершенно разные по своей способности преобразовывать гамма-лучи в электронные ливни.

    Полупроводниковые детекторы частиц высоких энергий используются в большом количестве. Из-за колебаний потерь энергии точное измерение выделенной энергии менее полезно.

    Измерение температуры []

    Диод можно использовать в качестве прибора для измерения температуры, поскольку прямое падение напряжения на диоде зависит от температуры.Эта температурная зависимость следует из приведенного выше уравнения идеального диода Шокли и обычно составляет около -2,2 мВ на градус Цельсия.

    Устройства с зарядовой связью []

    В цифровых камерах

    и аналогичных устройствах используются матрицы фотодиодов, интегрированные со схемой считывания.

    BJT подключен как диод [Analog Devices Wiki]

    Цель:

    Цель этого упражнения — исследовать прямой и обратный ток в зависимости отХарактеристики напряжения биполярного переходного транзистора (BJT), подключенного как диод.

    Материалы:

    Модуль активного обучения ADALM2000
    Макетная плата без пайки
    1 — Резистор 1 кОм (или любое аналогичное значение)
    1 — NPN-транзистор с малым сигналом (2N3904)

    Направление:

    Вольт-амперные характеристики перехода база-эмиттер NPN-транзистора можно измерить с помощью оборудования ADALM2000 Lab и следующих подключений.Установите макетную плату с генератором сигналов W1, прикрепленным к одному концу резистора R 1 . Также подключите сюда вход осциллографа 2+. Подключите базу и коллектор Q 1 к противоположному концу R 1 , как показано на схеме. Эмиттер Q 1 подключен к земле. Подключите вход осциллографа 2- и вход осциллографа 1+ к узлу база-коллектор Q 1 . (Вход осциллографа 1- также может быть дополнительно заземлен).

    Рисунок 1 Схема подключения NPN диода

    Настройка оборудования:

    Генератор сигналов должен быть настроен на треугольную волну 100 Гц с размахом амплитуды 6 В и смещением 0.Дифференциальный канал осциллографа 2 (2+, 2-) измеряет ток в резисторе (и в транзисторе). Канал осциллографа 1 (1+) подключен для измерения напряжения на диодном транзисторе. Ток, протекающий через транзистор, представляет собой разницу напряжений 2+ и 2- (что является напряжением канала 2), деленную на номинал резистора (1 кОм).

    Рисунок 2 Макетная схема диода NPN

    Процедура:

    Загрузите захваченные данные в программу для работы с электронными таблицами, такую ​​как Excel, и вычислите ток.Постройте график зависимости тока от напряжения на транзисторе ( В, BE ). В обратном направлении ток не течет. В области прямой проводимости соотношение напряжения и тока является логарифмическим. Если ток нанесен на логарифмическую шкалу, линия должна быть прямой.

    Рисунок 3 XY-график NPN-диода

    Рис.4 Форма сигнала диода NPN

    Вопросы:

    Выведите математическое выражение для тока I C , учитывая напряжение на транзисторе В BE ?

    Цель:

    Целью этого мероприятия является исследование характеристик напряжения обратного пробоя эмиттерного базового перехода биполярного переходного транзистора (BJT), подключенного как диод.

    Материалы:

    1 — Резистор 100 Ом
    1 — Малосигнальный PNP-транзистор (2N3906)

    Направление:

    Установите на макетной плате выход генератора сигналов, подключенный к одному концу последовательно подключенного резистора 100 Ом R 1 , а также базы и коллектора Q 1 , как показано на рисунке 2. Эмиттер подключен к отрицательному 5-вольтовому фиксированному источнику питания. . Канал осциллографа 1 (1+) подключен к узлу база — коллектор, а 1- подключен к узлу эмиттера.Канал осциллографа 2 измеряет напряжение на R 1 и, следовательно, ток на Q 1 . PNP 2N3906 выбран вместо NPN 2N3904, потому что напряжение пробоя базы эмиттера PNP меньше, чем максимальное значение +10 В , которое может быть сгенерировано с помощью ADALM2000, в то время как NPN, вероятно, будет выше 10 В .

    Рисунок 5 Конфигурация базы эмиттера PNP с обратным пробоем

    Настройка оборудования:

    Генератор сигналов должен быть настроен на треугольную волну 100 Гц с размахом амплитуды 10 вольт и смещением 0 вольт.Канал осциллографа 1 (1+) используется для измерения напряжения на транзисторе. Установка должна быть сконфигурирована так, чтобы канал 2 был подключен через резистор R 1 (2+, 2-). Оба канала должны быть установлены на 1 В на деление. Ток, протекающий через транзистор, представляет собой разницу напряжений между 2+ и 2-, деленную на номинал резистора (100 Ом).

    Рисунок 6 Схема макетной платы эмиттера PNP

    Процедура:

    Аппаратные блоки питания Lab ограничивают максимальное доступное напряжение до менее 10 вольт.Напряжение обратного пробоя эмиттерной базы многих транзисторов больше этого значения. В показанной конфигурации можно измерять напряжения от 0 до 10 вольт (размах от пика до пика W1).

    Рисунок 7 Форма волны излучателя PNP

    Захватите осциллограммы и экспортируйте их в программу для работы с электронными таблицами, такую ​​как Excel. Для 2N3906 PNP, используемого в примере, напряжение пробоя эмиттерного базового перехода составляет около 8,5 В.

    Вопросы:

    Отсоедините коллектор Q 1 и оставьте его открытым.Как это изменит напряжение пробоя? Теперь подключите коллектор к эмиттеру. Как это изменит напряжение пробоя?

    Попробуйте измерить напряжение обратного пробоя базы эмиттера NPN 2N3904. Вы также можете проверить напряжение пробоя базы эмиттера для двух силовых транзисторов, TIP31 и TIP32, которые входят в комплект аналоговых деталей ADALP2000. Они выше или ниже, чем у PNP 2N3906, и ниже, чем +10 вольт, которые вы можете измерить с помощью этой настройки? Если оно выше, что вы могли бы добавить к настройке, чтобы вы могли измерять более высокие напряжения пробоя?

    Цель:

    Целью этой работы является исследование конфигурации схемы с меньшими характеристиками прямого напряжения, чем у биполярного переходного транзистора (BJT), подключенного как диод.

    Материалы:

    1 — Резистор 1 кОм
    1 — Резистор 150 кОм (или 100 кОм последовательно с 47 кОм)
    1 — малосигнальный транзистор NPN (2N3904)
    1 — малосигнальный транзистор PNP (2N3906)

    Направление:

    Установите макет с генератором сигналов W1, прикрепленным к одному концу последовательно подключенного резистора R 1 , коллектора NPN Q 1 и базы PNP Q 2 , как показано на схеме. Эмиттер Q 1 подключен к земле.Коллектор Q 2 подключен к Vn (-5V). Первый конец резистора R 2 подключен к Vp (+ 5В). Второй конец R 2 подключен к базе Q 1 и эмиттеру Q 2 . Несимметричный вход канала осциллографа 2 (2+) подключен к коллектору Q 1 .

    Рисунок 8 Конфигурация для снижения эффективного прямого падения напряжения на диоде

    Настройка оборудования:

    Генератор сигналов должен быть настроен на треугольную волну 100 Гц с размахом амплитуды 8 В и смещением 2 В.Канал осциллографа 2 (2+) используется для измерения напряжения на транзисторе. Ток, протекающий через транзистор, представляет собой разницу напряжений между входами осциллографа 1+ и 1-, деленную на номинал резистора (1 кОм).

    Рисунок 9 Нижнее эффективное прямое падение напряжения диодно-макетной схемы

    Процедура:

    Напряжение включения «диода» теперь составляет около 100 мВ по сравнению с 650 мВ для простого подключения диода в первом примере. Постройте V CE из Q 1 как W1 по траектории.

    Рисунок 10 Нижнее эффективное прямое падение напряжения на диоде — форма волны

    Вопросы:

    Может ли коллектор PNP Q 2 быть подключен к другому узлу, например к земле? И каков будет эффект?

    Значение 2 рэндов устанавливает ток в 2 квартала. Каков эффект увеличения или уменьшения стоимости 2 рандов?

    Цель:

    Теперь, когда мы увидели способ эффективно уменьшить V BE , цель этого действия — увеличить V BE .Более высокие характеристики прямого напряжения, чем у одиночного биполярного переходного транзистора (BJT), подключенного как диод.

    Материалы:

    2 — 2,2 кОм Резисторы
    1 — 1 кОм Резисторы
    1 — 5 кОм Переменный резистор, потенциометр
    1 — малосигнальный NPN-транзистор (2N3904)

    Направление:

    Установите макет с генератором сигналов W1, прикрепленным к одному концу резистора R 1 , как показано на рисунке 4. Эмиттер Q 1 подключен к земле.Резисторы R 2 , R 3 и R 4 образуют делитель напряжения со скребком потенциометра R 3 , подключенным к базе Q 1 . Коллектор Q 1 подключен ко второму концу R 1 и верхней части делителя напряжения на R 2 . Канал осциллографа 2 (2+) подключен к коллектору Q 1 .

    Рисунок 11 V BE Конфигурация умножителя

    Настройка оборудования:

    Генератор сигналов должен быть настроен на треугольную волну 100 Гц с размахом амплитуды 4 В и смещением 2 В.Несимметричный вход канала осциллографа 2+ используется для измерения напряжения на транзисторе. Установка должна быть сконфигурирована с подключением канала 1+ для отображения выхода генератора W1 и канала 2+, подключенного для отображения напряжения коллектора Q 1 . Ток, протекающий через транзистор, представляет собой разницу напряжений между W1, измеренную на входе осциллографа 1+ и осциллографом на входе 2+, деленную на номинал резистора (1 кОм).

    Рисунок 12 В BE Макетная схема умножителя

    Процедура:

    Начиная с потенциометра R 3 , установленного в середине его диапазона, напряжение на коллекторе Q 2 должно быть примерно в 2 раза больше, чем В BE .Если R 3 установлен на минимум, напряжение на коллекторе должно быть в 9/2 (или 4,5) раз больше В BE . Если R 3 установлен на максимальное значение, напряжение на коллекторе должно быть в 9/7 раз больше В BE .

    Рис.13 Форма сигнала макетной платы умножителя V BE

    Вопросы:

    Как соотносятся характеристики напряжения и тока этого умножителя V BE с характеристиками простого транзистора с диодным подключением?

    Помимо положения грязесъемника, влияют ли значения R 2 , R 3 и R 4 на форму кривой I vs V ? Чтобы получить ответ, попробуйте использовать значения намного большие и намного меньшие, чем перечисленные выше.

    Вернуться к лабораторной работе Содержание

    университет / курсы / электроника / электроника-лаборатория-3.txt · Последнее изменение: 25 июн 2020 22:07 (внешнее редактирование)

    Шунтирующие диоды | PVEducation

    Деструктивное воздействие нагрева горячей точки можно избежать с помощью обходного диода. Обходной диод подключается параллельно, но с противоположной полярностью, к солнечному элементу, как показано ниже.При нормальной работе каждый солнечный элемент будет смещен в прямом направлении, и поэтому байпасный диод будет иметь обратное смещение и фактически будет разомкнутой цепью. Однако, если солнечный элемент смещен в обратном направлении из-за несоответствия тока короткого замыкания между несколькими последовательно соединенными элементами, то байпасный диод проводит, тем самым позволяя току от исправных солнечных элементов течь во внешней цепи, а не смещать вперед каждый хороший сотовый. Максимальное обратное смещение на бедной ячейке снижается примерно до одного падения на диоде, что ограничивает ток и предотвращает нагревание горячей точки.Работа байпасного диода и влияние на ВАХ показаны на анимации ниже.

    Ток для двух последовательно соединенных ячеек и эффект байпасного диода. Анимация автоматически переходит от одного состояния к другому.

    Влияние байпасного диода на ВАХ можно определить, сначала найдя ВАХ одиночного солнечного элемента с обходным диодом, а затем комбинируя эту кривую с ВАХ других солнечных элементов. Обходной диод воздействует на солнечную батарею только обратным смещением.Если обратное смещение больше, чем напряжение колена солнечного элемента, то диод включается и проводит ток. Комбинированная кривая ВАХ показана на рисунке ниже.

    ВАХ солнечного элемента с байпасным диодом.

    Предотвращение нагрева горячих точек с помощью байпасного диода. Для наглядности в примере используется всего 10 ячеек, из которых 9 незатененных и 1 закрашенная. Типичный модуль содержит 36 ячеек, и эффекты рассогласования по току даже хуже без байпасного диода, но менее важны с байпасным диодом.Анимация перемещается автоматически. Для продолжения нажимать не нужно.

    На практике, однако, один байпасный диод на солнечный элемент обычно слишком дорог, и вместо этого байпасные диоды обычно размещаются между группами солнечных элементов. Напряжение на затемненном или слаботочном солнечном элементе равно напряжению прямого смещения других последовательных элементов, которые используют тот же байпасный диод, плюс напряжение байпасного диода. Это показано на рисунке ниже. Напряжение на незатененных солнечных элементах зависит от степени затемнения слаботочного элемента.Например, если элемент полностью затенен, то незатененные солнечные элементы будут смещены в прямом направлении из-за их тока короткого замыкания, и напряжение будет около 0,6 В. Если плохой элемент затенен только частично, часть тока от исправных элементов может протекать через цепь, а оставшаяся часть используется для прямого смещения каждого перехода солнечных элементов, вызывая более низкое прямое напряжение смещения на каждой ячейке. Максимальная рассеиваемая мощность в заштрихованной ячейке приблизительно равна генерирующей способности всех ячеек в группе.Максимальный размер группы на диод без повреждения составляет около 15 ячеек на байпасный диод для кремниевых элементов. Поэтому для обычного модуля на 36 ячеек используются 2 байпасных диода, чтобы гарантировать, что модуль не будет уязвим для повреждения «горячей точкой».

    Байпасные диоды для групп солнечных элементов. Напряжение на незатененных солнечных элементах зависит от степени затемнения бедного элемента. На рисунке выше произвольно показано 0,5 В.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *