Как правильно подключить диод: Правильные схемы подключения светодиода

Правильное подключение светодиода. Схемы подключения.
  1. Подключение светодиода к низковольтному напряжению постоянного тока.
       Если у Вас появилась задача подключения светодиода, то постараюсь Вам в этом помочь в этой статье. При подключении светодиодов необходимо правильно подключать светодиод, соблюдать полярность. Что бы узнать, где у светодиода плюс (+) , а где минус (-) достаточно посмотреть на светодиод одна из ножек светодиода длиннее, чем вторая, соответственно самая длинная ножка будет плюс (+), а короткая минус (-). Начнем с подключения одинарных обычных светодиодов с рабочим напряжением 2-3В с рабочим током 10-20мА, как правило, напряжение светодиодов 2 вольта и что бы подключить светодиод,  скажем к 12 вольтам постоянного напряжения (схема подключения светодиода к 12 вольтам представлена на рисунке 1), нам необходимо подобрать резистор.

Рисунок 1 — Схема подключения светодиода

 

     Чтобы подобрать резистор для светодиода, будем пользоваться следующим способом: нам известно, что напряжение светодиода 2В, соответственно при подключении светодиода к 12 вольтам (например, светодиод будем использовать в автомобиле) нам надо ограничить 10В, в принципе в случаях светодиодов правильней говорить ограничить ток светодиода, но мы при выборе резистора будем пользоваться простым проверенным многими годами  способом  без всяких математических формул.  На каждый вольт  необходим резистор сопротивлением 100 Ом, т.е. если светодиод с рабочим напряжением 2В,  и мы подключаем к 12 вольтам, нам нужен резистор 100Ом х 10В=1000 Ом или 1кОм обычно на схемах обозначается 1К, мощность резистора зависит от тока светодиода, но если мы используем обычный не мощный светодиод, как правило, его ток 10-20мА и в этом случае достаточно резистора на 0,25Вт самого маленького резистора по размеру.

    
     Резистор с большей мощностью  нам понадобится в 2х случаях: 1) если ток светодиода будет больше и 2) если напряжение будет выше, чем 24В и соответственно в случаях подключения светодиода к напряжению 36-48В и выше нам понадобится резистор с большей мощностью 0,5 – 2Вт, а в случае подключения светодиода к сети 220В лучше использовать резистор на 2Вт, но при подключении светодиода к сети переменного тока нам потребуется еще ряд элементов, но об этом чуть позже.

     
      А если нам надо будет подключить светодиод к напряжению 24В, то резистор нужен будет 100Ом х 22В = 2,2кОм. Т.е. при помощи данного способа можно рассчитать резистор для подключения 2-3 вольтового светодиода и с током 5-20мА на любое напряжение постоянного тока. Для удобства приведу ряд номиналов резисторов (рисунок 2) для разных напряжений постоянного тока:
5В – R1 = 300 Ом; 9В – R1 = 750 Ом; 12В – R1 = 1 кОм; 15В – R1 = 1,3кОм; 18В – R1 = 1,6 кОм; 24В – R1 =2,2 кОм; 28В – 2,6 кОм
       

Рисунок 2 — Подключение светодиодов к различному напряжению

     Если требуется светодиод подключить к батарейке, скажем на 3В, то можно поставить резистор последовательно на 100 Ом, а если батарейка пальчиковая на 1,5В, то можно подключить и без резистора.
При расчете мы можем выбрать только резисторы из стандартных номиналов, поэтому нет ничего страшного, если сопротивление резистора, будет чуть больше или меньше расчетного.

     Если вы используете очень яркий светодиод, а светодиод используется, к примеру, для индикации в каких-либо устройствах, то можно сопротивление резистора увеличить, и тем самым яркость светодиода уменьшится, и светодиод не будет ослеплять.  Но лучше всего в таких случаях если не требуется большая яркость светодиода, то при покупке в магазине или заказе в Китае можно выбрать матовый светодиод нужного  цвета и током, как правило, 6-20мА, угол обзора у данных светодиодов, как правило, составляет 60 градусов, они отлично подходят для индикации, не ослепляют и от них не устают глаза, даже если долго на них смотреть. Прозрачные белые светодиоды для данных целей, как правило, не подходят.

     В случае подключения светодиода к микроконтроллеру или плате ARDUINO, как правило, рабочее  напряжение составляет 5В, соответственно резистор можно взять 300-470 Ом можно и еще с большим сопротивлением. Главное учитывать, что ток не может превышать предельного тока вывода микроконтроллера, как правило, не более 10мА, поэтому сопротивление резистора 300-470 Ом для подключения светодиода является золотой серединой. Схема подключения светодиода к микроконтроллеру или плате ARDUINO представлена на рисунке 3. Стоит обратить Ваше внимание, что светодиод может быть подключен как анодом, так и катодом к микроконтроллеру и от этого будет зависеть программный способ управления светодиодом.  

Подключение светодиодов на различное напряжение схема

Рисунок 3 — Подключение светодиода к плате ARDUINO


         3. Последовательное подключение нескольких светодиодов
       При последовательном соединении светодиодов чтобы их яркость не отличалась, друг от друга надо, чтобы светодиоды были одного типа. При последовательном соединении светодиодов сопротивление резистора будет меньше в отличие от случая, когда мы подключаем один светодиод. Для расчета резистора мы так же можем использовать ранее рассмотренный способ.

К примеру, нам необходимо последовательно подключить четыре светодиода  к напряжению постоянного тока 12В, соответственно рабочее напряжение светодиодов 2В при последовательном соединении будет 2В х 4шт. = 8В. Тогда мы можем выбрать резистор из стандартного ряда на 470-510 Ом. При последовательном соединении светодиодов ток, протекающий через все светодиоды, будет одинаковым.

 
                     Рисунок 5 — Последовательное соединение светодиодов
     Одним из недостатков последовательного соединения светодиодов  является тот факт, что в случае выхода одного из светодиодов из строя, все светодиоды перестанут светится. Ниже приведена схема с последовательным соединением двух, трех и четырех светодиодов.

        4.Параллельное подключение светодиодов
      При параллельном подключении светодиодов  резистор выбираем так же, как в случае одиночного светодиода. На каждый светодиод должен быть свой резистор при этом, если резисторы по сопротивлению будут отличаться или светодиоды будут различных марок, то будет очень заметно неравномерность свечения одного светодиода от другова. Ток при параллельном соединении будет складываться в зависимости от количества светодиодов.

Рисунок 6 — Параллельное соединение светодиодов

     5. Подключение мощных светодиодов с большим рабочим током
, как правило, применяемых для освещения. При использовании мощных светодиодов лучше всего не использовать обычные резисторы, а применять специальные импульсные источники питания для светодиодов в них, как правило, уже установлены цепи стабилизации тока, данные источники питания обеспечивают равномерность свечения светодиодов и более долговечный срок службы. Светодиоды, применяемые для освещения  необходимо устанавливать на теплоотвод (радиатор).

           6. Подключение светодиода к переменному напряжению 220В.
      (Внимание!!! Опасное напряжение все работы по подключению к сети 220В необходимо производить только при выключенном, снятом напряжении и при этом необходимо убедится, что напряжение отсутствует.  Будьте внимательны. Ко всем элементам схемы не должно быть прямого доступа).
     При подключении светодиода к переменному напряжению 220В нам понадобится не только резистор, но и диод для выпрямления напряжения, так как светодиод работает от постоянного тока. Без диода на переменное напряжение лучше не включать. Схема подключения светодиода к сети 220В представлена на рисунке 7. Благодаря тому что мы используем два резистора вместо одного, мы можем использовать резисторы мощностью 1Вт.  Так же лучше всего установить конденсатор особено если будет заметно мерцание светодиода. Конденсатор может быть керамический или пленочный главное нельзя использовать электролитический конденсатор.

Рисунок 7 — Схема подключения светодиода к сети 220В.


      7. Подключение двухцветных светодиодов.
Если мы возьмем двухцветный светодиод, то увидим, что у данного светодиода не два, а три вывода, соответственно, один вывод по центру является общим, а два вывода по бокам каждый отвечает за свой цвет.

       Немного математики :
Расчет сопротивления ограничивающего резистора при 5В и токе светодиода 20мА:
R = U / Imax = 5 / 0.020 = 250 Ом — соответственно сопротивление резистора при 5В должно быть не меньше 250 Ом


 

Как подключить мощный светодиод ⋆ diodov.net

Программирование микроконтроллеров Курсы

Мощный светодиод часто применяют для изготовления фонарика. В отличие от индикаторных светодиодов для ограничения тока, протекающего через мощный сверхяркий светодиод, обойтись одним резистором крайне затруднительно, поскольку мощность рассеивания такой резистора буде составлять десятки и больше ватт. Поэтому габариты такого резистора будут значительными. Кроме того с помощью лишь одного резистора невозможно стабилизировать ток в зависимости от изменения величины входного напряжения.

LM317 Обозначение выводов
Для ограничения тока, протекающего через мощный светодиод, мы будем использовать очень распространенную микросхему LM317. Многое наверняка уже сталкивались с данной микросхемой, поскольку она получила широкое применение при изготовлении блоков питания с регулированием напряжения или лабораторных блоков питания. Интегральная микросхема LM317 изначально разрабатывалась для стабилизации и регулировки напряжения в диапазоне от 1,2 В до 37 В.

Как подключить мощный светодиод

Однако сейчас мы будем применять LM317 для стабилизации тока. Для примера возьмем два сверхярких светодиода VD мощностью 1 Вт и 0,5 Вт.

Параметры первого VD1 (зеленый свет):

— мощность P = 1 Вт;

— напряжение U = 3,5 В;

— ток I = 350 мА = 0,35 А.

Параметры второго VD2 (холодно-белый свет):

— мощность P = 0,5 Вт;

— напряжение U = 3,5 В;

— ток I = 175 мА = 0,175 А.

Мощный светодиод 1 Вт, 0,5 Вт

В режим работы стабилизации тока LM317 включается согласно ниже приведенной схемы. В таком режим на резисторе R вне зависимости от величины протекающего тока и входного напряжения происходит постоянно падение напряжения величиной 1,25 В. Поэтому наша первая задача заключается в расчете сопротивления данного резистора. Оно равно отношению напряжения (1,25 В) к току. Поскольку мы выполняем расчет для двух светодиодов, то и сопротивлений мы также получим два.

Схема подключения светодиода к LM317

Формула сопротивления для светодиода

Ввиду отсутствия в наличии расчетных номиналов резисторов, я буду применять для первого случая R1 = 4,1 Ом, а для второго R1 = 8,2 Ом. Согласно указанным новым значениям сопротивлений пересчитаем реальные токи, протекающие через светодиоды.

Формула тока светодиода

Мощность рассеивания резисторов

Формула расчета мощности рассеивания резистора

Для светодиода мощность 1 Вт нужно применять резистор с мощностью рассеивания не менее 0,5 Вт, а для полуваттного VD – 0,25 Вт.

При протекании тока через микросхему LM317 она достаточно хорошо нагревается. Согласно техническим данным (даташиту) максимальная мощность рассеивания ее составляет 20 Вт, максимальный ток 1,5 А (в некоторых случаях можно превышать до 2,2 А). Поэтому необходимо рассчитывать также ее P.

Сначала нужно определить величину падения напряжения на самой микросхеме. Она равна разности входного напряжения (12 В) и сумме падения напряжения на резисторе (1,25 В) и светодиоде (3,5 В).

Расчет падения напряжения на LM317

Мощность, выделяемая на LM317 равна произведению падения напряжения на ток.

Расчет мощности рассеивания LM317

Как видно из расчетов и в первом и во втором случаях мощность рассеивания не превышает 20 Вт. При больших мощностях необходимо микросхему располагать на радиаторе.

Таким незамысловатым способом можно подключить мощный светодиод (и не один) к источнику питания. При этом ток будет сохранять свое значение независимо от изменения величины входного напряжения. Следует помнить, что напряжение на входе должно быть на 2..3 В выше суммарного выходного напряжения.

Электроника для начинающих

Еще статьи по данной теме

Как правильно подключать светодиод — DiMoon Electronics

В этой статье мы разберемся с тем, что собой представляет светодиод, почему он не является просто «лампочкой» и научимся его правильно подключать к источнику питания.

Содержание

Лампа накаливания

Начнем с простого — кусок провода. Его вольт-амперная характеристика (ВАХ) описывается формулой I=U/R. Фактически, это закон Ома для участка цепи. Увеличили напряжение в 2 раза — сила тока увеличилась так же в 2 раза, и график функции будет выглядеть как прямая линия, наклоненная под некоторым углом к оси X. Рассеиваемая мощность на таком проводнике будет равна W=I*U=U^2/R. Увеличили напругу в 2 раза — рассеиваемая мощность увеличилась в 4-ре. Все предельно ясно.

Теперь посмотрим на ВАХ обычной ламы накаливания:

Рис. 1. ВАХ лампы накаливания.

Можно заметить, что прямую она напоминает только в самом-самом своем начале. Далее сила тока выходит на некоторое значение, которое слабо зависит от изменения силы тока. Почету так? Тут не работает закон Ома? Все просто. Как известно, сопротивление металла увеличивается при увеличении его температуры, а спираль лампы накаливания как-никак нагревательный прибор. И при увеличении напряжения, сила тока так же увеличивается, увеличивается рассеиваемая на спирали мощность и она сильнее разогревается, ее сопротивление начинает увеличиваться, ток начинает падать устаканивается на каком-то определенном значении. Можно сказать, что сопротивление лампы накаливания зависит от напряжения, приложенного к ней, поэтому ВАХ лампы накаливания будет иметь вид, не похожий на ВАХ простого проводника (при условии, что мы не будем пропускать через проводник такой ток, что он превратится в печку).

Из графика видно, что при увеличении напряжения в 2 раза, а именно с 2-х вольт до 4-х, ток возрастет с 0,2А до ~0,225А, а рассеиваемая мощность увеличится в W2/W1=(4*0.225)/(2*0.2)=2.25 раз, а не в 4, как с простым куском провода. Поэтому лампа накаливания может с легкостью пережить серьезные перегрузки без повреждений (по крайней мере качественные экземпляры, а не тот шлак, который сейчас продается повсеместно).

Но это справедливо только для плавного изменения напряжения на лампочке, то есть когда все переходные процессы, связанные с изменением температуры спирали намного быстрее скорости изменения напряжения на ней. Если же это условие не соблюдается, например, в момент включения, когда спираль еще холодная, сила тока через лампу накаливания при данном напряжении может превышать значение из графика в несколько раз. Поэтому лампы накаливания чаще дохнут в момент включения. Раз уже взялись за лампочки, то давайте разберемся, почему это так.

В идеальном случае нить накаливания однородна на всей своей длине. Но ни чего идеального в мире нет, в том числе и спиралей у лампочек. Всегда найдутся участки, которые чуть-чуть тоньше, чем средняя толщина спирали по всей длине. А если участок тоньше, то его сопротивление больше (следует из формулы сопротивления проводника, R=[ρ∗l]/S).

Разобьем спираль лампы накаливания на небольшие и равные участки, и обозначим их как резисторы. При этом, у нас есть участок, сопротивление которого в 10 раз больше остальных. Вычислим рассеиваемую мощность на каждом резисторе. При этом не забываем, что при последовательном соединении сила тока во всех резисторах одинакова.

Рис. 2. Эквивалентная схема участка нити накала лампочки

Получаем, что на участках с сопротивлением 1R, рассеивается мощность W=1RI², а для участка с сопротивлением 10R W=10RI². Вот и получаем, что мааааленький участок спирали будет иметь локальный перегрев. А если учесть то, что пусковой ток лампочки довольно большой, этот участок будет деградировать быстрее, рассеиваемая мощность будет расти еще больше, и в один прекрасный момент, спираль перегорит. Вот так.

Для того, чтобы продлить срок службы ламп накаливания одни советуют вообще их не выключать, другие снижать действующее напряжение питания лампы путем последовательного включения полупроводникового диода. Так же есть специальные схемы плавного пуска, которые ограничивают пусковой ток и плавно разогревают спираль.

Светодиоды

Так, с лампочками разобрались. Перейдем к светодиодам. ВАХ диода, в том числе который и свето, имеет следующий вид:

Рис. 3. ВАХ светодиода

Во-первых, характеристика имеет два ярко выраженных участка, прямого и обратного тока. В обратном направлении светодиод плохо пропускает ток, поэтому, если подключить светодиод «не той стороной», то он светиться не будет. Но нас интересует участок прямого тока, который является экспоненциально возрастающим. В этом и кроется причина того, почему светодиод нельзя напрямую подключать к батарейке. Например, при напряжении 2 вольта ток через диод составляет 20 мА, а при 2,1 вольт уже 40 мА!!! То есть, при небольшом увеличении напряжения, ток увеличивается в 2 раза. А если подключить такой диод к 3-х вольтной батарейке, то ток будет уже за 150 мА, и светодиод «спасибо» не скажет за такое обращение (про подключение светодиода к компьютерным «таблеткам» см. а конце статьи). Поэтому необходимо ограничивать ток через светодиод с помощью резистора.

Расчет резистора очень простой. Для начала обозначим Ucc — напряжение батарейки (или от чего вы там его питать будете), Ur — напряжение на резисторе, Ud — требуемое напряжение на светодиоде, I — требуемый ток через светодиод, R — искомое сопротивление.

Вывод формулы занимает всего 4 строчки:

И вот небольшая памятка:

Рис. 4. Включение  одного светодиода

А как подключить два светодиода? Многие начинающие радиолюбители соединяют два светодиода параллельно, и используют один токоограничительный резистор:

 

Рис. 5. Неправильное включение 2-х светодиодов

Но такое включение неверное. И вот почему. Рассмотрим, как течет ток в этой цепи. От источника питания, ток I протекает через резистор R1. Затем, в точке разветвления он распределяется на два разных тока I1 и I2. Пройдя через светодиоды D1, D2, ток снова попадает на точку разветвления и превращается в I. При параллельном соединении проводников для токов справедливо правило: I=I1+I2, при этом напряжения на светодиодах D1 и D2 будут одинаковыми: U1=U2=U. Чем это чревато? У светодиодов есть некий разброс параметров, поэтому, если взять два светодиода и измерить их вольт-амперные характеристики, то они будут отличаться, особенно, если светодиоды разного цвета свечения:

Рис. 6. ВАХ 2-х разных светодиодов в одних координатах

На рис. 6 представлены две ВАХ. Пусть напряжение U на светодиодах будет 1,5 вольта. При данном напряжении ток через один светодиод составляет 4,33 мА, а через другой 13,2!! То есть, один из светодиодов будет потреблять довольно большой ток, при этом другому будет доставаться очень мало. Эта ситуация приведет к тому, что светодиоды будут иметь разную яркость свечения. Такая ситуация особенно заметна при параллельном соединении двух светодиодов разных цветов.

А вот правильное подключение:

Рис. 7. Правильное включение 2-х светодиодов

В этом случае ток через оба светодиода будет одинаковым, и оба светодиода будут гореть одинаково. А как рассчитать значение сопротивления R1? Все почти так же, как и для одного светодиода, только напряжение Ud будет равно

и сопротивление  токоограничительного резистора будет равно

Значения U1 и U2 можно определить следующим способом. Выбираем значение силы тока I равное, например, 10 мА. По графику ВАХ смотрим, какому напряжению соответствует заданное значение силы тока для первого и второго светодиода. Это и будут напряжения U1 и U2.

Но это все для случая, когда характеристики диодов отличаются сильно (при заданном I напряжения U1 и U2 отличаются сильно). Если же светодиоды одинаковые, то можно работать с такой формулой:

Udср. — значение напряжения на одном любом светодиоде в цепи для данного значения силы тока. Если у нас последовательно соединено не 2 светодиода а больше, то цифру «2» в формуле заменяем на их количество.

Есть один немаловажный момент: во всех формулах Ucc должно быть больше напряжения на светодиоде, или их группе. В противном случае у нас получится отрицательное значение токоограничительного резистора. Пойдите на радиорынок и в ларьке с радиодеталями попросите вам продать резистор, с сопротивлением минус 100 Ом. Запомните выражение фейса у продавца))

Вот, хорошо я тут все расписал, с формулками и объяснениями, что откуда берется. А где брать эти вольт-амперные характеристики на конкретный светодиод и какой ток будет оптимальным? Вот, нате табличку:

Табл. 1. Оптимальные значения токов и напряжений для разных типов светодиодов

В первой колонке обозначен тип светодиода, во второй оптимальный ток свечения, в третьей — напряжение на светодиоде при данном токе через него (фактически, в таблице указана одна точка ВАХ для каждого типа светодиода, имеющая оптимальное значение яркости свечения). Надо только эти значения подставить в нужную формулу и все! Ладно-ладно, посчитаю это в экселе, чтоб потом не заморачиваться с формулами.

Табл. 2. Значения токоограничительных резисторов

Разберемся, что тут у нас. В первой колонке тип светодиода, во второй напряжение, от которого вы хотите питать конструкцию, привел значения от 3-х до 24-х вольт. В третьей колонке «R(1)» значение токоограничительного резистора для одного светодиода, как на рис. 4. Колонка «R(2)» — сопротивление токоограничительного резистора для 2-х последовательно соединенных диодов (рис. 7), ну а колонка «R(3)» — для 3-х последовательно включенных диодов. В некоторых ячейках таблицы вместо значения сопротивления стоит слово «[нет]». Это значит, что данного напряжения питания недостаточно, чтобы зажечь конструкцию из одного или n светодиодов на полную яркость. Например, сверхяркий 5 мм. светодиод требует ток 75 мА, при этом напряжения на нем будет 3,6 вольт. Если его напрямую подключить к 3-х вольтовой батарейке, то ни чего страшного не произойдет, просто на полную яркость он гореть не будет.

Как пользоваться таблицей? Есть у нас желтый светодиод 3 мм. Хотим питать его от кроны 9 вольт. Ищем в таблице кусок, относящийся к «3 и 5 мм желтый«, выбираем в колонке «Ucc» значение «9» и смотрим, что у нас написано в колонке «R(1)«. Там у нас 345 Ом. Из стандартных номиналов ближе всего 330 Ом, вот его и ищем у себя в ящике с хламом. А если хотим собрать гирлянду из 3-х таких светодиодов (по аналогии, как на рис. 7), и питать хотим от аккума 12 вольт, то сопротивление резюка следует взять близким к 285 Ом, из стандартных это 270 Ом. Стандартные значения резисторов можно посмотреть в этой таблице:

Табл. 3. Стандартные значения резисторов

Ну, вроде все. Теперь мы гуру в схемах со светодиодами))

«Питал я светодиод от 3-х вольтовой таблетки без всяких резисторов, и ни чего не сгорело». На это отвечу так: есть такое понятие, как внутреннее сопротивления источника питания. Для разных источников оно разное. Для автомобильного аккумулятора 12 В оно должно составлять миллиОмы, или даже микроОмы, а вот у компьютерной «таблетки» внутреннее сопротивление может быть как раз несколько десятков Ом. То есть эквивалентная схема любого источника питания следующая:

Рис.8. Эквивалентная схема батарейки

EMF — электро-движущая сила, ее как раз и указывают на корпусе, как напряжение батарейки, R_INT — то самое внутреннее сопротивление. Вот и получается, что подключая светодиод к компьютерной «таблетке» мы сами того не подозревая, последовательно включаем и токоограничительный резистор, который и спасает диод от перегорания.

Вот теперь точно все! Не забывайте про резистор и внутреннее сопротивление источника питания;)

 

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

Полупроводниковый диод

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

Полупроводниковый диод. Катод и анод диода.

 

Полупроводниковый диод. Течение тока в диоде.

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

Полупроводниковый диод. Подключение отрицательных концевиков к автосигнализации при помощи диодов.

Подключение положительных концевиков к автосигнализации при помощи диодов

Полупроводниковый диод. 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).

Как подключить светодиод к 220 В ⋆ diodov.net

Программирование микроконтроллеров Курсы

У многих начинающих радиолюбителей возникает мысль, как подключить светодиод к 220 В без применения трансформатора. Ведь габариты даже самого маломощного трансформатора сравнительно велики. Это в первую очередь вызвано высоким сетевым напряжением, в результате чего первичная обмотка трансформатора имеет большое число витков.

Основной проблемой подключения светодиода к 220 вольтам на прямую, без трансформатора является ограничение ток, протекающего через него вследствие проложенного напряжения. Оценим его величину для понимания сети происходящего.

Упрощенная схема подключения светодиода к 220 В

Светодиод – это светоизлучающий полупроводниковый прибор, как и «обычный» диод пропускает ток лишь в одном направлении. Поскольку переменное напряжение изменяет свое направление дважды за период, то в один полупериод ток протекает, а во второй – нет. Поэтому, чтобы определить средний ток, протекающий через светодиод, следует действующее напряжения 220 В разделить на два. Получим 110 В. Эту величину возьмем за основу при дальнейших расчетах.

Сопротивление любого полупроводника нелинейное, т.е. нелинейно зависит от величины приложенного напряжения. Не вникая в подробности, с приемлемой точностью примем 1,7 Ом. Тогда ток, протекающий через полупроводниковый кристалл равен 110/1,7 = 65 А! Естественно, такой огромный ток сожжёт полупроводниковый прибор. Поэтому обязательно нужно последовательно со светодиодом включать какое-либо сопротивление.

Если в цепи постоянного напряжения в качестве сопротивления можно использовать только резистор, то на переменном напряжении есть возможность применять еще и конденсатор или катушку индуктивности. Их еще называют реактивными элементами. В один полупериод времени они накапливают энергию (в виде электрического или магнитного поля), а в следующий полупериод возвращают ее в направлении источника питания. При этом электрическая энергия практически не потребляется.

Применение катушки индуктивности не рассматривается, по ряду причин, связанных с ее нагревом.

Как подключить светодиод к 220 В с помощью резистора

Для большей наглядности изобразим расчетную схему.

Схема подключения светодиода к 220 В через резистор

Такая схема очень распространена в цепях индикации работы электротехнических устройств, например, подсветки выключателя или кнопки электрического чайника. Главным достоинством данной схемы является ее простота, а отсюда и надежность.

С целью сравнения полученных результатов возьмем два светодиода. Один индикаторного типа, а второй более мощный.

Определим сопротивление R1, необходимое для первого светодиода:

Формула расчета сопротивления резистора для светодиода

Сетевое напряжение делим на два по уже указанной выше причине.

Мощность рассеивания резистор равна:

Мощность рассеивания резистора для светодиода

Принимаем 2 ватта, поскольку такой номинал является ближайшим в сторону увеличения из стандартного ряда мощностей.

Теперь определим сопротивление резистора, соединенного последовательно со вторым светодиодом:

Сопротивление резистора для мощного светодиода

Мощность рассеивания равна:

Мощность рассеивания резистора для мощного светодиода

Резисторы с такой мощностью рассеивания имеют значительные размеры и немалую стоимость, поэтому не рационально их применение в цепи с мощными светодиодами. Более эффективным будет замена его конденсатором.

Для защиты полупроводникового прибора встречно-параллельно подсоединяют диод.

Схема защиты светодиода от пробоя

Его назначение состоит в следующем. В проводящий полупериод на светодиоде падает напряжения порядка 2…3 В. В не проводящий полупериод он заперт и к его выводам прикладывается обратное полное действующее напряжение 220 В, амплитуда которого достигает 310 В. Поэтому существует вероятность пробоя полупроводникового прибора. Однако если создать путь для протекания тока в этот непроводящий полупериод времени, то снизится амплитуда опасного обратного напряжения. Именно это достигается за счет применения шунтирующего диода.

Кстати, вместо него можно применять еще один светодиод, желательно со схожими параметрами.

Схема включения двух светодиодов в противофазе

Визуально нам будет казаться, что оба они светят все время, но на самом деле они мерцают с частотой 50 Гц. Причем, когда первый светит, второй гаснет и наоборот, т.е. работают в противофазе.

В этом случае необходимо учесть, что через резистор ток протекает в оба полупериода времени, поэтому его сопротивление нужно снизить вдвое. Далее в последующих расчетах мы будем пользоваться схемой без шунтирующего диода.

Как подключить светодиод к 220 В с помощью конденсатора

Выше уже было сказано, что конденсатор обладает реактивным сопротивлением переменному току, т.е. он не потребляет активную мощность, как резистор, поэтому практически не нагревается. Постоянный ток он не пропускает и является для него огромным сопротивлением, которое можно приравнять к разрыву цепи.

Как подключить светодиод к 220 В с помощью конденсатора

Если же на конденсатор подать переменное напряжение, то через него будет, упрощенно говоря протекать ток. Причем сопротивление этого реактивного элемента обратно пропорционально зависит от частоты f, т.е. с ростом f оно снижается. Таким же образом сопротивление зависит и от емкости:

Формула емкостного сопротивления конденсатора

Расшифровка формулы емкостного сопротивления конденсатора

Из приведенной формулы нам необходимо найти значение емкости:

Формула емкости конденсатора

Сопротивления Xс мы принимаем аналогично ранее найденным для резисторов: XС1 = R1 = 11000 Ом; XС2 = R2 = 306 Ом.

Подставляем данные значения и находим емкости:

Емкость конденсатора для светодиода

Внимание! Все конденсаторы, подключаемые в сеть 220 В, должны быть рассчитаны на напряжение не менее 400 В!!!

Главным и очень существенным недостатком такой схемы является протекание значительного тока в момент подключения к сети. При этом величина его может превышать в несколько раз номинальный ток светодиода, в результате последний может выйти из строя.

Следует учитывать, что чем больше емкость конденсатора, тем выше значение тока в момент включения. Поэтому для защиты полупроводникового прибора рекомендуется последовательно с конденсатором включать резистор.

Как подключить светодиод к 220 В

Исходя из тех соображений, что резистор с мощностью рассеивания P = 5 Вт имеет небольшие габариты, то рассчитаем величину его сопротивления при данных ограничениях для схемы с более мощным светодиодом:

Формула определения сопротивления резистора через мощность и ток

Из номинального ряда сопротивлений выбираем ближайшее значение 39 Ом.

Конечно, коэффициент полезного действия данной схемы очень снизится, поскольку для питания светодиода мощностью 1 Вт необходимо затратить 6 Вт с источника питания. 5 ватт будут попросту греть резистор.

Электроника для начинающих

Еще статьи по данной теме

90000 Diodes — learn.sparkfun.com 90001 Favorited Favorite 55 90002 Introduction 90003 90004 Once you graduate from the simple, passive components that are resistors, capacitors, and inductors, it’s time to step on up to the wonderful world of semiconductors. One of the most widely used semiconductor components is the diode. 90005 90004 In this tutorial we’ll cover: 90005 90008 90009 What is a diode !? 90010 90009 Theory of diode operation 90010 90009 Important diode properties 90010 90009 Different types of diodes 90010 90009 What diodes look like 90010 90009 Typical diode applications 90010 90021 90022 Suggested Reading 90023 90004 Some of the concepts in this tutorial build on previous electronics knowledge.Before jumping into this tutorial consider reading (at least skimming) these first: 90005 90022 What is a Circuit? 90023 90004 Every electrical project starts with a circuit. Do not know what a circuit is? We’re here to help. 90005 90022 What is Electricity? 90023 90004 We can see electricity in action on our computers, lighting our houses, as lightning strikes in thunderstorms, but what is it? This is not an easy question, but this tutorial will shed some light on it! 90005 90022 How to Use a Multimeter 90023 90004 Learn the basics of using a multimeter to measure continuity, voltage, resistance and current.90005 90002 Looking to explore different diodes? 90003 90004 We’ve got you covered! 90005 90022 SparkFun Beginner Parts Kit 90023 In stock KIT-13973 90004 The SparkFun Beginner Parts Kit is a small container of frequently used parts that gives you all of the basic components you … 90005 11 90046 90002 Ideal Diodes 90003 90004 The key function of an 90050 ideal 90051 diode is to control the 90052 direction 90053 of current-flow.Current passing through a diode can only go in one direction, called the forward direction. Current trying to flow the reverse direction is blocked. They’re like the one-way valve of electronics. 90005 90004 If the voltage across a diode is negative, no current can flow *, and the ideal diode looks like an open circuit. In such a situation, the diode is said to be 90052 off 90053 or 90050 reverse biased 90051. 90005 90004 As long as the voltage across the diode is not negative, it’ll «turn on» and conduct current.Ideally * a diode would act like a short circuit (0V across it) if it was conducting current. When a diode is conducting current it’s 90050 forward biased 90051 (electronics jargon for «on»). 90005 90004 90052 The current-voltage relationship of an ideal diode. Any negative voltage produces zero current — an open circuit. As long as the voltage is non-negative the diode looks like a short circuit. 90053 90005 90069 90070 90071 90072 Ideal Diode Characteristics 90073 90074 90075 90070 90077 Operation Mode 90078 90079 On (Forward biased) 90074 90079 Off (Reverse biased) 90074 90075 90070 90077 Current Through 90078 90079 I> 0 90074 90079 I = 0 90074 90075 90070 90077 Voltage Across 90078 90079 V = 0 90074 90079 V 90074 90075 90070 90077 Diode looks like 90078 90079 Short circuit 90074 90079 Open circuit 90074 90075 90108 90022 Circuit Symbol 90023 90004 Every diode has 90050 two terminals 90051 — connections on each end of the component — and those terminals are 90050 polarized 90051, meaning the two terminals are distinctly different.It’s important not to mix the connections on a diode up. The positive end of a diode is called the 90050 anode 90051, and the negative end is called the 90050 cathode 90051. Current can flow from the anode end to the cathode, but not the other direction. If you forget which way current flows through a diode, try to remember the mnemonic 90052 ACID 90053: «anode current in diode» (also 90052 anode cathode is diode 90053). 90005 90004 The 90050 circuit symbol 90051 of a standard diode is a triangle butting up against a line.As we’ll cover in the later in this tutorial, there are a variety of diode types, but usually their circuit symbol will look something like this: 90005 90004 The terminal entering the flat edge of the triangle represents the anode. Current flows in the direction that the triangle / arrow is pointing, but it can not go the other way. 90005 90004 Above are a couple simple diode circuit examples. On the left, diode D1 is forward biased and allowing current to flow through the circuit. In essence it looks like a short circuit.On the right, diode D2 is reverse biased. Current can not flow through the circuit, and it essentially looks like an open circuit. 90005 90004 * Caveat! Asterisk! Not-entirely-true … Unfortunately, there’s no such thing as an 90052 ideal 90053 diode. But do not worry! Diodes really are real, they’ve just got a few characteristics which make them operate as a little less than our ideal model … 90005 90046 90002 Real Diode Characteristics 90003 90004 90052 Ideally 90053, diodes will block any and all current flowing the reverse direction, or just act like a short-circuit if current flow is forward.Unfortunately, actual diode behavior is not quite ideal. Diodes do consume some amount of power when conducting forward current, and they will not block out all reverse current. Real-world diodes are a bit more complicated, and they all have unique characteristics which define how they actually operate. 90005 90022 Current-Voltage Relationship 90023 90004 The most important diode characteristic is its current-voltage (90052 i-v 90053) relationship. This defines what the current running through a component is, given what voltage is measured across it.Resistors, for example, have a simple, linear 90052 i-v 90053 relationship … Ohm’s Law. The 90052 i-v 90053 curve of a diode, though, is entirely 90052 non 90053 -linear. It looks something like this: 90005 90004 90052 The current-voltage relationship of a diode. In order to exaggerate a few important points on the plot, the scales in both the positive and negative halves are not equal. 90053 90005 90004 Depending on the voltage applied across it, a diode will operate in one of three regions: 90005 90162 90009 90050 Forward bias 90051: When the voltage across the diode is positive the diode is «on» and current can run through.The voltage should be greater than the forward voltage (V 90166 F 90167) in order for the current to be anything significant. 90010 90009 90050 Reverse bias 90051: This is the «off» mode of the diode, where the voltage is less than V 90166 F 90167 but greater than -V 90166 BR 90167. In this mode current flow is (mostly) blocked, and the diode is off. A 90052 very 90053 small amount of current (on the order of nA) — called reverse saturation current — is able to flow in reverse through the diode.90010 90009 90050 Breakdown 90051: When the voltage applied across the diode is very large and negative, lots of current will be able to flow in the reverse direction, from cathode to anode. 90010 90183 90022 Forward Voltage 90023 90004 In order to «turn on» and conduct current in the forward direction, a diode requires a certain amount of positive voltage to be applied across it. The typical voltage required to turn the diode on is called the 90052 forward voltage 90053 (V 90166 F 90167).It might also be called either the 90052 cut-in voltage 90053 or 90052 on-voltage 90053. 90005 90004 As we know from the 90052 i-v 90053 curve, the current through and voltage across a diode are interdependent. More current means more voltage, less voltage means less current. Once the voltage gets to about the forward voltage rating, though, large increases in current should still only mean a very small increase in voltage. If a diode is fully conducting, it can usually be assumed that the voltage across it is the forward voltage rating.90005 90052 A multimeter with a diode setting can be used to measure (the minimum of) a diode’s forward voltage drop. 90053 90004 A specific diode’s V 90166 F 90167 depends on what semiconductor material it’s made out of. Typically, a silicon diode will have a V 90166 F 90167 around 90050 0.6-1V 90051. A germanium-based diode might be lower, around 0.3V. The 90052 type 90053 of diode also has some importance in defining the forward voltage drop; light-emitting diodes can have a much larger V 90166 F 90167, while Schottky diodes are designed specifically to have a much lower-than-usual forward voltage.90005 90022 Breakdown Voltage 90023 90004 If a large enough negative voltage is applied to the diode, it will give in and allow current to flow in the reverse direction. This large negative voltage is called the 90050 breakdown voltage 90051. Some diodes are actually designed to operate in the breakdown region, but for most normal diodes it’s not very healthy for them to be subjected to large negative voltages. 90005 90004 For normal diodes this breakdown voltage is around -50V to -100V, or even more negative.90005 90002 Diode Datasheets 90003 90004 All of the above characteristics should be detailed in the datasheet for every diode. For example, this datasheet for a 1N4148 diode lists the maximum forward voltage (1V) and the breakdown voltage (100V) (among a lot of other information): 90005 90004 A datasheet might even present you with a very familiar looking current-voltage graph, to further detail how the diode behaves. This graph from the diode’s datasheet enlarges the curvy, forward-region part of the 90052 i-v 90053 curve.Notice how more current requires more voltage: 90005 90004 That chart points out another important diode characteristic — the maximum forward current. Just like any component, diodes can only dissipate so much power before they blow. All diodes should list maximum current, reverse voltage, and power dissipation. If a diode is subject to more voltage or current than it can handle, expect it to heat up (or worse; melt, smoke, …). 90005 90004 Some diodes are well-suited to high currents — 1A or more — others like the 1N4148 small-signal diode shown above may only be suited for around 200mA.90005 90046 90004 That 1N4148 is just a tiny sampling of all the different kinds of diodes there are out there. Next we’ll explore what an amazing variety of diodes there are and what purpose each type serves. 90005 90002 Types of Diodes 90003 90022 Normal Diodes 90023 90241 Signal Diodes 90242 90004 Standard 90050 signal diodes 90051 are among the most basic, average, no-frills members of the diode family. They usually have a medium-high forward voltage drop and a low maximum current rating.A common example of a signal diode is the 1N4148. 90005 90004 Very general purpose, it’s got a typical forward voltage drop of 0.72V and a 300mA maximum forward current rating. 90005 90004 90052 A small-signal diode, the 1N4148. Notice the black circle around the diode, that marks which of the terminals is the cathode. 90053 90005 90241 Power Diodes 90242 90004 A 90050 rectifier or power diode 90051 is a standard diode with a much higher maximum current rating. This higher current rating usually comes at the cost of a larger forward voltage.The 1N4001 is an example of a power diode. 90005 90004 The 1N4001 has a current rating of 1A and a forward voltage of 1.1V. 90005 90004 90052 A 1N4001 PTH diode. This time a gray band indicates which pin is the cathode. 90053 90005 90004 And, of course, most diode types come in surface-mount varieties as well. You’ll notice that every diode has some way (no matter how tiny or hard to see) to indicate which of the two pins is the cathode. 90005 90022 Light-Emitting Diodes (LEDs!) 90023 90004 The flashiest member of the diode family must be the light-emitting diode (LED).These diodes quite literally light up when a positive voltage is applied. 90005 90052 A handful of through-hole LEDs. From left to right: a yellow 3mm, blue 5mm, green 10mm, super-bright red 5mm, an RGB 5mm and a blue 7-segment LED. 90053 90004 Like normal diodes, LEDs only allow current through one direction. They also have a forward voltage rating, which is the voltage required for them to light up. The V 90166 F 90167 rating of an LED is usually larger than that of a normal diode (1.2 ~ 3V), and it depends on the color the LED emits. For example, the rated forward voltage of a Super Bright Blue LED is around 3.3V, while that of the equal size Super Bright Red LED is only 2.2V. 90005 90004 You’ll obviously most-often find LEDs in lighting applications. They’re blinky and fun! But more than that, their high-efficiency has lead to widespread use in street lights, displays, backlighting, and much more. Other LEDs emit a light that is not visible to the human eye, like infrared LEDs, which are the backbone of most remote controls.Another common use of LEDs is in optically isolating a dangerous high-voltage system from a lower-voltage circuit. Opto-isolators pair an infrared LED with a photosensor, which allows current to flow when it detects light from the LED. Below is an example circuit of an opto-isolator. Note how the schematic symbol for the diode varies from the normal diode. LED symbols add a couple arrows extending out from the symbol. 90005 90022 Schottky Diodes 90023 90004 Another very common diode is the Schottky diode.90005 90022 Schottky Diode 90023 In stock COM-10926 90004 Schottky diodes are known for their low forward voltage drop and a very fast switching action. This 1A 40V Schottky diode is … 90005 1 90004 The semiconductor composition of a Schottky diode is slightly different from a normal diode, and this results in a much 90050 smaller forward voltage drop 90051, which is usually between 0.15V and 0.45V. They’ll still have a very large breakdown voltage though. 90005 90004 Schottky diodes are especially useful in limiting losses, when every last bit of voltage 90052 must 90053 be spared. They’re unique enough to get a circuit symbol of their own, with a couple bends on the end of the cathode-line. 90005 90022 Zener Diodes 90023 90004 Zener diodes are the weird outcast of the diode family. They’re usually used to intentionally 90050 conduct reverse current 90051. 90005 90022 Zener Diode — 5.1V 1W 90023 Out of stock COM-10301 90004 Zener diodes are useful for creating a reference voltage or as a voltage stabilizer for low-current applications.These diodes … 90005 90004 Zener’s are designed to have a very precise breakdown voltage, called the 90050 zener breakdown 90051 or 90050 zener voltage 90051. When enough current runs in reverse through the zener, the voltage drop across it will hold steady at the breakdown voltage.90005 90004 Taking advantage of their breakdown property, Zener diodes are often used to create a known reference voltage at exactly their Zener voltage. They can be used as a voltage regulator for small loads, but they’re not really made to regulate voltage to circuits that will pull significant amounts of current. 90005 90004 Zeners are special enough to get their own circuit symbol, with wavy ends on the cathode-line. The symbol might even define what, exactly, the diode’s zener voltage is.Here’s a 3.3V zener diode acting to create a solid 3.3V voltage reference: 90005 90022 Photodiodes 90023 90004 Photodiodes are specially constructed diodes, which capture energy from photons of light (see Physics, quantum) to generate electrical current. Kind of operating as an anti-LED. 90005 90004 90052 A BPW34 photodiode (not the quarter, the little thing on top of that). Get it under the sun and it can generate about few μW’s of power !. 90053 90005 90004 Solar cells are the main benefactor of photodiode technology.But these diodes can also be used to detect light, or even communicate optically. 90005 90046 90002 Diode Applications 90003 90004 For such a simple component, diodes have a huge range of uses. You’ll find a diode of some type in just about every circuit. They could be featured in anything from a small-signal digital logic to a high voltage power conversion circuit. Let’s explore some of these applications. 90005 90022 Rectifiers 90023 90004 A rectifier is a circuit that converts alternating current (AC) to direct current (DC).This conversion is critical for all sorts of household electronics. AC signals come out of your house’s wall outlets, but DC is what powers most computers and other microelectronics. 90005 90004 Current in AC circuits literally 90052 alternates 90053 — quickly switches between running in the positive and negative directions — but current in a DC signal only runs in one direction. So to convert from AC to DC you just need to make sure current can not run in the negative direction. Sounds like a job for DIODES! 90005 90004 A 90050 half-wave rectifier 90051 can be made out of just a single diode.If an AC signal, like a sine wave for example, is sent through a diode any negative component to the signal is clipped out. 90005 90004 90052 Input (red / left) and output (blue / right) voltage waveforms, after passing through the half-wave rectifier circuit (middle). 90053 90005 90004 A 90050 full-wave bridge rectifier 90051 uses four diodes to convert those negative humps in the AC signal into positive humps. 90005 90004 90052 The bridge rectifier circuit (middle), and the output wave form it creates (blue / right).90053 90005 90004 These circuits are a critical component in AC-to-DC power supplies, which turn the wall outlet’s 120 / 240VAC signal into 3.3V, 5V, 12V, etc. DC signals. If you tore apart a wall-wart, you’d most likely see a handful of diodes in there, rectifying it up. 90005 90004 90052 Can you spot the four diodes making a bridge rectifier in this wall-wart? 90053 90005 90022 Reverse Current Protection 90023 90004 Ever stick a battery in the wrong way? Or switch up the red and black power wires? If so, a diode might be to thank for your circuit still being alive.A diode placed in series with the positive side of the power supply is called a reverse protection diode. It ensures that current can only flow in the positive direction, and the power supply only applies a positive voltage to your circuit. 90005 90004 This diode application is useful when a power supply connector is not polarized, making it easy to mess up and accidentally connect the negative supply to the positive of the input circuit. 90005 90004 The drawback of a reverse protection diode is that it’ll induce some voltage loss because of the forward voltage drop.This makes 90050 Schottky diodes 90051 an excellent choice for reverse protection diodes. 90005 90022 Logic Gates 90023 90004 Forget transistors! Simple digital logic gates, like the AND or the OR, can be built out of diodes. 90005 90004 For example, a diode two-input OR gate can be constructed out of two diodes with shared cathode nodes. The output of the logic circuit is also located at that node. Whenever either input (or both) is a logic 1 (high / 5V) the output becomes a logic 1 as well.When both inputs are a logic 0 (low / 0V), the output is pulled low through the resistor. 90005 90004 An AND gate is constructed in a similar manner. The 90052 anodes 90053 of both diodes are connected together, which is where the output of the circuit is located. Both inputs must be logic 1 forcing current to run towards the output pin and pull it high also. If either of the inputs are low, current from the 5V supply runs through the diode. 90005 90004 For both logic gates, more inputs can be added by adding just a single diode.90005 90022 Flyback Diodes and Voltage Spike Suppression 90023 90004 Diodes are very often used to limit potential damage from unexpected large spikes in voltage. Transient-voltage-suppression (TVS) diodes are specialty diodes, kind of like zener diodes — lowish breakdown voltages (often around 20V) — but with very large power ratings (often in the range of kilowatts). They’re designed to shunt currents and absorb energy when voltages exceed their breakdown voltage. 90005 90004 Flyback diodes do a similar job of suppressing voltage spikes, specifically those induced by an inductive component, like a motor.When current through an inductor suddenly changes, a voltage spike is created, possibly a very large, negative spike. A flyback diode placed across the inductive load, will give that negative voltage signal a safe path to discharge, actually looping over-and-over through the inductor and diode until it eventually dies out. 90005 90004 That’s just a handful of applications for this amazing little semiconductor component. 90005 90046 90002 Purchasing Diodes 90003 90004 Now that your 90052 current 90053 is flowing in the right direction, it’s time to put your new knowledge to good use.Whether you’re looking for a starting point or just stocking up, we’ve got an Inventor’s Kit as well individual diodes to choose from. 90005 90022 Our recommendations: 90023 90022 Schottky Diode 90023 In stock COM-10926 90004 Schottky diodes are known for their low forward voltage drop and a very fast switching action.This 1A 40V Schottky diode is … 90005 1 90022 SparkFun Inventor’s Kit — V3.2 90023 Retired KIT-12060 90004 ** As you may have seen from [our blog post] (https://www.sparkfun.com/news/2241), we recently moved our injection mold for SIK … 90005 76 90050 Retired 90051 90002 Resources and Going Further 90003 90004 Now that you’ve gotten a handle on diodes, maybe you’d like to further explore more semiconductors: 90005 90004 Or discover some of the other common electronic components: 90005 .90000 The BJT connected as a diode [Analog Devices Wiki] 90001 90002 Objective: 90003 90004 The purpose of this activity is to investigate the forward and reverse current vs. voltage characteristics of a bipolar junction transistor (BJT) connected as a diode. 90005 90002 Materials: 90003 90004 ADALM2000 Active Learning Module 90009 Solder-less Breadboard 90009 1 — 1KΩ Resistor (or any similar value) 90009 1 — small signal NPN transistor (2N3904) 90009 90005 90002 Directions: 90003 90004 The current vs.voltage characteristics of the base-emitter junction of an NPN transistor can be measured using the ADALM2000 Lab hardware and the following connections. Set up the breadboard with waveform generator, W1, attached to one end of resistor R 90017 1 90018. Also connect scope input 2+ here. Connect the base and collector of Q 90017 1 90018 to the opposite end of R 90017 1 90018 as shown in the diagram. The emitter of Q 90017 1 90018 is connected to ground. Connect scope input 2 and scope input 1+ to the base — collector node of Q 90017 1 90018.(Scope input 1 can be optionally grounded as well). 90005 90004 90005 90004 Figure 1 NPN diode connection diagram 90005 90002 Hardware Setup: 90003 90004 The waveform generator should be configured for a 100 Hz triangle wave with 6 volt amplitude peak-to-peak and 0 offset. The differential scope channel 2 (2 +, 2) measures the current in the resistor (and in the transistor). Scope channel 1 (1 +) is connected to measure the voltage across the diode connected transistor. The current flowing through the transistor, is the voltage difference 2+ and 2- (which is the channel 2 voltage) divided by the resistor value (1KΩ).90005 90004 90037 90005 90004 Figure 2 NPN diode breadboard circuit 90005 90002 Procedure: 90003 90004 Load the captured data in to a spreadsheet program like Excel and calculate the current. Plot the current vs. the voltage across the transistor (90044 V 90045 90017 BE 90018). No current flows in the reverse direction. In the forward conduction region, the voltage, current relationship is logarithmic. If the current is plotted on a log scale the line should be straight.90005 90004 90050 90005 90004 Figure 3 NPN diode XY plot 90005 90004 90055 90005 90004 Figure 4 NPN diode waveform 90005 90002 Questions: 90003 90004 Derive the mathematical expression for the current, I 90017 C 90018, given the voltage across the transistor 90044 V 90045 90017 BE 90018? 90005 90002 Objective: 90003 90004 The purpose of this activity is to investigate the reverse break down voltage characteristics of the emitter base junction of a bipolar junction transistor (BJT) connected as a diode.90005 90002 Materials: 90003 90004 1 — 100Ω Resistor 90009 1 — small signal PNP transistor (2N3906) 90009 90005 90002 Directions: 90003 90004 Set up the breadboard with the waveform generator output attached to one end of the series connected resistor 100Ω R 90017 1 90018 and base and collector of Q 90017 1 90018 as shown in figure 2. The emitter is connected to the negative 5 Volt fixed power supply . Scope channel 1 (1 +) is connected to the base — collector node while 1 is connected to the emitter node.Scope channel 2 measures the voltage across R 90017 1 90018 and thus the current through Q 90017 1 90018. The PNP 2N3906 is chosen over the NPN 2N3904 because the PNP emitter base breakdown voltage is less than the +10 90044 V 90045 max that can be generated using ADALM2000 while the NPN’s is likely to be higher than 10 90044 V 90045. 90005 90004 90005 90004 Figure 5 PNP Emitter Base Reverse breakdown configuration 90005 90002 Hardware Setup: 90003 90004 The waveform generator should be configured for a 100 Hz triangle wave with 10 volt amplitude peak-to-peak and 0 volt offset.Scope channel 1 (1 +) is used to measure the voltage across the transistor. The setup should be configured with channel 2 connected across resistor R 90017 1 90018 (2+, 2). Both channels should be set to 1 90044 V 90045 per division. The current flowing through the transistor is the voltage difference between 2+ and 2 divided by the resistor value (100Ω). 90005 90004 90108 90005 90004 Figure 6 PNP Emitter breadboard circuit 90005 90002 Procedure: 90003 90004 The Lab hardware power supplies limits the maximum voltage available to less than 10 volts.The emitter base reverse breakdown voltage of many transistors is larger than this. In the configuration shown voltages between 0 volts and 10 volts (W1 peak to peak swing) can be measured. 90005 90004 90117 90005 90004 Figure 7 PNP Emitter waveform 90005 90004 Capture the scope waveforms and export them into a spreadsheet program such as Excel. For the 2N3906 PNP used in the example, the breakdown voltage of the emitter base junction is around 8.5 volts. 90005 90002 Questions: 90003 90004 Disconnect the collector of Q 90017 1 90018 and leave it open.How does this change the breakdown voltage? Now connect the collector to the emitter. How does this change the breakdown voltage? 90005 90004 Try measuring the NPN 2N3904 emitter base reverse breakdown voltage. You can also check the emitter base breakdown voltage for the two power transistors, TIP31 and TIP32, which are included in the ADALP2000 Analog Parts Kit. Are they higher or lower than the PNP 2N3906 and is it lower than the +10 volts you can measure with this setup? If it is higher what could you add to the setup to allow you to measure higher breakdown voltages? 90005 90002 Objective: 90003 90004 The purpose of this activity is to investigate a circuit configuration with smaller forward voltage characteristics than that of a bipolar junction transistor (BJT) connected as a diode.90005 90002 Materials: 90003 90004 1 — 1KΩ Resistor 90009 1 — 150KΩ Resistor (or 100KΩ in series with 47KΩ) 90009 1 — small signal NPN transistor (2N3904) 90009 1 — small signal PNP transistor (2N3906) 90009 90005 90002 Directions: 90003 90004 Set up the breadboard with waveform generator W1 attached to one end of the series connected resistor R 90017 1 90018 and collector of NPN Q 90017 1 90018 and the base of PNP Q 90017 2 90018 as shown in the diagram. The emitter of Q 90017 1 90018 is connected to ground.The collector of Q 90017 2 90018 is connected to Vn (-5V). The first end of Resistor R 90017 2 90018 is connected to Vp (+ 5V). The second end of R 90017 2 90018 is connected to the base of Q 90017 1 90018 and the emitter of Q 90017 2 90018. Single ended input of scope channel 2 (2 +) is connected to the collector of Q 90017 1 90018. 90005 90004 90005 90004 Figure 8 Configuration to lower effective forward voltage drop of diode 90005 90002 Hardware Setup: 90003 90004 The waveform generator should be configured for a 100 Hz triangle wave with 8 volt amplitude peak-to-peak and 2 volt offset.Scope channel 2 (2 +) is used to measure the voltage across the transistor. The current flowing through the transistor, is the voltage difference between scope input 1+ and 1 divided by the resistor value (1K?). 90005 90004 90176 90005 90004 Figure 9 Lower effective forward voltage drop of diode — breadboard circuit 90005 90002 Procedure: 90003 90004 The turn on voltage of the «diode» is now about 100mV compared to 650mV for the simple diode connection in the first example.Plot the 90044 V 90045 90017 CE 90018 of Q 90017 1 90018 as W1 is swept. 90005 90004 90191 90005 90004 Figure 10 Lower effective forward voltage drop of diode — waveform 90005 90002 Questions: 90003 90004 Could the collector of the PNP Q 90017 2 90018 be connected to some other node such as ground? And what would be the effect? 90005 90004 The value of R 90017 2 90018 sets the current in Q 90017 2 90018. What is the effect of increasing or decreasing the value of R 90017 2 90018? 90005 90002 Objective: 90003 90004 Now that we have seen a way to make 90044 V 90045 90017 BE 90018 effectively smaller, the purpose of this activity is to make 90044 V 90045 90017 BE 90018 larger.Larger forward voltage characteristics than that of a single bipolar junction transistor (BJT) connected as a diode. 90005 90002 Materials: 90003 90004 2 — 2.2KΩ Resistors 90009 1 — 1KΩ Resistor 90009 1 — 5KΩ Variable resistor, potentiometer 90009 1 — small signal NPN transistor (2N3904) 90009 90005 90002 Directions: 90003 90004 Set up the breadboard with waveform generator W1 attached to one end of resistor R 90017 1 90018 as indicated in figure 4. The emitter of Q 90017 1 90018 is connected to ground.Resistors R 90017 2 90018, R 90017 3 90018 and R 90017 4 90018 form a voltage divider with the wiper of potentiometer R 90017 3 90018 connected to the base of Q 90017 1 90018. The collector of Q 90017 1 90018 is connected to the second end of R 90017 1 90018 and the top of the voltage divider at R 90017 2 90018. Scope channel 2 (2 +) is connected to the collector of Q 90017 1 90018. 90005 90004 90005 90004 Figure 11 90044 V 90045 90017 BE 90018 Multiplier configuration 90005 90002 Hardware Setup: 90003 90004 The waveform generator should be configured for a 100 Hz triangle wave with 4 volt amplitude peak-to-peak and 2V offset.The Single ended input of scope channel 2+ is used to measure the voltage across the transistor. The setup should be configured with channel 1+ connected to display the output of generator W1 and channel 2+ connected to display the collector voltage of Q 90017 1 90018. The current flowing through the transistor, is the voltage difference between the W1 measured by scope input 1+ and scope input 2+ divided by the resistor value (1KΩ). 90005 90004 90270 90005 90004 Figure 12 90044 V 90045 90017 BE 90018 Multiplier breadboard circuit 90005 90002 Procedure: 90003 90004 Starting with the potentiometer R 90017 3 90018 set at the middle of its range the voltage at the collector of Q 90017 2 90018 should be about 2 times 90044 V 90045 90017 BE 90018.With R 90017 3 90018 set to its minimum the voltage at the collector should be 9/2 (or 4.5) times 90044 V 90045 90017 BE 90018. With R 90017 3 90018 set to its maximum the voltage at the collector should be 9/7 times 90044 V 90045 90017 BE 90018. 90005 90004 90303 90005 90004 Figure 13 90044 V 90045 90017 BE 90018 Multiplier breadboard waveform 90005 90002 Questions: 90003 90004 How does the voltage vs current characteristics of this 90044 V 90045 90017 BE 90018 multiplier compare to those of a simple diode connected transistor? 90005 90004 Aside from the position of the pot wiper, do the values ​​of R 90017 2 90018, R 90017 3 90018 and R 90017 4 90018 effect the shape of the I vs 90044 V 90045 curve? To arrive at an answer try using values ​​much larger and much smaller than those listed above.90005 90004 90330 Return to Lab Activity Table of Contents 90331 90005 90004 90334 university / courses / electronics / electronics-lab-3.txt 90335 · Last modified: 25 Jun 2020 22:07 (external edit) 90005.90000 What Is a Diode? — Diodes 90001 90002 A diode is the simplest sort of semiconductor device. Broadly speaking, a 90003 semiconductor 90004 is a material with a varying ability to conduct electrical current. Most semiconductors are made of a poor conductor that has had impurities (atoms of another material) added to it. The process of adding impurities is called 90003 doping 90004. 90007 90002 In the case of LEDs, the conductor material is typically aluminum-gallium-arsenide (AlGaAs).In pure aluminum-gallium-arsenide, all of the atoms bond perfectly with their neighbors, leaving no free electrons (negatively charged particles) to conduct electric current. In doped material, additional atoms change the balance, either adding free electrons or creating holes where electrons can go. Either of these alterations make the material more conductive. 90007 90002 A semiconductor with extra electrons is called 90003 N-type material 90004, since it has extra negatively charged particles.In N-type material, free electrons move from a negatively charged area to a positively charged area. 90007 90002 A semiconductor with extra holes is called 90003 P-type material 90004, since it effectively has extra positively charged particles. Electrons can jump from hole to hole, moving from a negatively charged area to a positively charged area. As a result, the holes themselves appear to move from a positively charged area to a negatively charged area.90007 90002 A diode consists of a section of N-type material bonded to a section of P-type material, with electrodes on each end. This arrangement conducts electricity in only one direction. When no voltage is applied to the diode, electrons from the N-type material fill holes from the P-type material along the junction between the layers, forming a depletion zone. In a 90003 depletion zone 90004, the semiconductor material is returned to its original insulating state — all of the holes are filled, so there are no free electrons or empty spaces for electrons, and electricity can not flow.90007 90002 To get rid of the depletion zone, you have to get electrons moving from the N-type area to the P-type area and holes moving in the reverse direction. To do this, you connect the N-type side of the diode to the negative end of a circuit and the P-type side to the positive end. The free electrons in the N-type material are repelled by the negative electrode and drawn to the positive electrode. The holes in the P-type material move the other way.When the voltage difference between the electrodes is high enough, the electrons in the depletion zone are boosted out of their holes and begin moving freely again. The depletion zone disappears, and charge moves across the diode. 90007 90002 If you try to run current the other way, with the P-type side connected to the negative end of the circuit and the N-type side connected to the positive end, current will not flow. The negative electrons in the N-type material are attracted to the positive electrode.The positive holes in the P-type material are attracted to the negative electrode. No current flows across the junction because the holes and the electrons are each moving in the wrong direction. The depletion zone increases. (See How Semiconductors Work for more information on the entire process.) 90007 90002 The interaction between electrons and holes in this setup has an interesting side effect — it generates light! 90007 .90000 Polarity — learn.sparkfun.com 90001 Favorited Favorite 39 90002 Diode and LED Polarity 90003 90004 Note: 90005 We will be referring to the flow of current that is relative to the positive charges (i.e. conventional current) in a circuit. 90006 Diodes only allow current to flow in one direction, and they’re 90007 always 90008 polarized. A diode has two terminals. The positive side is called the 90007 anode 90008, and the negative one is called the 90007 cathode 90008.90013 90006 90007 The diode circuit symbol, with the anode and cathode marked. 90008 90013 90006 Current through a diode can only flow from the anode to the cathode, which would explain why it’s important for a diode to be connected in the correct direction. Physically, every diode should have some sort of indication for either the anode or cathode pin. Usually the diode will have a 90004 line near the cathode pin 90005, which matches the vertical line in the diode circuit symbol.90013 90006 Below are a few examples of diodes. The top diode, a 1N4001 rectifier, has a grey ring near the cathode. Below that, a 1N4148 signal diode uses a black ring to mark the cathode. At the bottom are a couple surface mount diodes, each of which use a line to mark which pin is the cathode. 90013 90006 90007 Notice the lines on each device, denoting the Cathode side, which match the line in the symbol above. 90008 90013 90028 LEDs 90029 90006 LED stands for light-emitting 90007 diode 90008, which means that much like their diode cousins, they’re polarized.There are a handful of identifiers for finding the positive and negative pins on an LED. You can try to find the 90004 longer leg 90005, which should indicate the positive, anode pin. 90013 90006 Or, if someone’s trimmed the legs, try finding the flat edge on the LED’s outer casing. The pin nearest the 90004 flat edge 90005 will be the negative, cathode pin. 90013 90006 There might be other indicators as well. SMD diodes have a range of anode / cathode identifiers. Sometimes it’s easiest to just use a multimeter to test for polarity.Turn the multimeter to the diode setting (usually indicated by a diode symbol), and touch each probe to one of the LED terminals. If the LED lights up, the positive probe is touching the anode, and the negative probe is touching the cathode. If it does not light up, try swapping the probes around. 90013 90006 90007 The polarity of a tiny, yellow, surface-mount LED is tested with a multimeter. If the positive lead touches the anode and negative touches the cathode, the LED should light up.90008 90013 90046 90006 Diodes certainly are not the only polarized component. There are tons of parts out there that will not work if connected incorrectly. Next we’ll discuss some of the other common polarized components, beginning with integrated circuits. 90013 90046 ← Previous Page 90050 90051 What is Polarity? 90052 .

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о