Схема подключения диодов: Схемы подключения светодиодов к 220В и 12В – "Строим Дом"

Содержание

Схемы подключения светодиодов к 220В и 12В

Рассмотрим способы включения лед диодов средней мощности к наиболее популярным номиналам 5В, 12 вольт, 220В. Затем их можно использовать при изготовлении цветомузыкальных устройств, индикаторов уровня сигнала, плавное включение и выключение. Давно собираюсь сделать плавный искусственный рассвет , чтобы соблюдать распорядок дня. К тому же эмуляция рассвета позволяет просыпаться гораздо лучше и легче.

Про подключение светодиодов к 12 и 220В читайте в предыдущей статье, рассмотрены все способы от сложных до простых, от дорогих до дешёвых.

Содержание

1. Типы схем
2. Обозначение на схеме
3. Подключение светодиода к сети 220в, схема
4. Подключение к постоянному напряжению
5. Самый простой низковольтный драйвер
6. Драйвера с питанием от 5В до 30В
7. Включение 1 диода
8. Параллельное подключение
9. Последовательное подключение
10. Подключение RGB LED

11. Включение COB диодов
12. Подключение SMD5050 на 3 кристалла
13. Светодиодная лента 12В SMD5630
14. Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

Типы схем

Схема подключения светодиодов бывает двух типов, которые зависят от источника питания:

светодиодный драйвер со стабилизированным током;
блок питания со стабилизированным напряжением.

В первом варианте применяется специализированный источник, который имеет определенный стабилизированный ток, например 300мА. Количество подключаемых LED диодов ограничено только его мощностью. Резистор (сопротивление) не требуется.

Во втором варианте стабильно только напряжение. Диод имеет очень малое внутреннее сопротивление, если его включить без ограничения Ампер, то он сгорит. Для включения необходимо использовать токоограничивающий резистор.
Расчет резистора для светодиода можно сделать на специальном калькуляторе.

Калькулятор учитывает 4 параметра:

снижение напряжения на одном LED;
номинальный рабочий ток;
количество LED в цепи;
количество вольт на выходе блока питания.

Разница кристаллов

Если вы используете недорогие LED элементы китайского производства, то скорее всего у них будет большой разброс параметров. Поэтому реальное значение Ампер цепи будет отличатся и потребуется корректировка установленного сопротивления. Чтобы проверить насколько велик разброс параметров, необходимо включить все последовательно. Подключаем питание светодиодов и затем понижаем напряжение до тех пор, когда они будут едва светиться. Если характеристики отличаются сильно, то часть LED будет работать ярко, часть тускло.

Это приводит к тому, что на некоторых элементах электрической цепи мощность будет выше, из-за этого они будут сильнее нагружены. Так же будет повышенный нагрев, усиленная деградация, ниже надежность.

Обозначение на схеме

Для обозначения на схеме используется две вышеуказанные пиктограммы. Две параллельные стрелочки указывают, что светит очень сильно, количество зайчиков в глазах не сосчитать.

Подключение светодиода к сети 220в, схема

Для подключения к сети 220 вольт используется драйвер, который является источником стабилизированного тока.

Схема драйвера для светодиодов бывает двух видов:

простая на гасящем конденсаторе;
полноценная с использованием микросхем стабилизатора;

Собрать драйвер на конденсаторе очень просто, требуется минимум деталей и времени. Напряжение 220В снижается за счёт высоковольтного конденсатора, которое затем выпрямляется и немного стабилизируется. Она используется в дешевых светодиодных лампах. Основным недостатком является высокой уровень пульсаций света, который плохо действует на здоровье. Но это индивидуально, некоторые этого вообще не замечают. Так же схему сложно рассчитывать из-за разброса характеристик электронных компонентов.

Полноценная схема с использованием специализированных микросхем обеспечивает лучшую стабильность на выходе драйвера. Если драйвер хорошо справляется с нагрузкой, то коэффициент пульсаций будет не выше 10%, а в идеале 0%. Чтобы не делать драйвер своими руками, можно взять из неисправной лампочки или светильника, если проблема у них была не с питанием.

Если у вас есть более менее подходящий стабилизатор, но сила тока меньше или больше, то её можно подкорректировать с минимум усилий. Найдите технические характеристики на микросхему из драйвера. Чаще всего количество Ампер на выходе задаётся резистором или несколькими резисторами, находящимися рядом с микросхемой. Добавив к ним еще сопротивление или убрав один из них можно получить необходимую силу тока. Единственное нельзя превышать указанную мощность.

Подключение к постоянному напряжению

Далее будут рассмотрены схемы подключения светодиодов к постоянному напряжению. Наверняка у вас дома найдутся блоки питания со стабилизированный полярным напряжением на выходе. Несколько примеров:

3,7В – аккумуляторы от телефонов;
5В – зарядные устройства с USB;
12В – автомобиль, прикуриватель, бытовая электроника, компьютер;
19В – блоки от ноутбуков, нетбуков, моноблоков.

Самый простой низковольтный драйвер

Простейшая схема стабилизатора тока для светодиодов состоит из линейной микросхемы LM317 или его аналогов. На выходе таких стабилизаторов может быть от 0,1А до 5А. Основные недостатки это невысокий КПД и сильный нагрев. Но это компенсируется максимальной простотой изготовления.

Входное до 37В, до 1,5 Ампера для корпуса указанного на картинке.

Для рассчёта сопротивления, задающего рабочий ток используйте калькулятор стабилизатор тока на LM317 для светодиодов.

Драйвера с питанием от 5В до 30В

Если у вас есть подходящий источник питания от какой либо бытовой техники, то для включения лучше использовать низковольтный драйвер. Они бывают повышающие и понижающие. Повышающий даже из 1,5В сделает 5В, чтобы светодиодная цепь работала. Понижающий из 10В-30В сделает более низкое, например 15В.

В большом ассортименте они продаются у китайцев, низковольтный драйвер отличается двумя регуляторами от простого стабилизатора Вольт.

Реальная мощность такого стабилизатора будет ниже, чем указал китаец. У параметрах модуля пишут характеристику микросхемы и не всей конструкции. Если стоит большой радиатор, то такой модуль потянет 70% — 80% от обещанного. Если радиатора нет, то 25% — 35%.

Особенно популярны модели на LM2596, которые уже прилично устарели из-за низкого КПД. Еще они сильно греются, поэтому без системы охлаждения не держат более 1 Ампера.

Более эффективны XL4015, XL4005, КПД гораздо выше. Без радиатора охлаждения выдерживают до 2,5А. Есть совсем миниатюрные модели на MP1584 размером 22мм на 17мм.

Включение 1 диода

Чаще всего используются 12 вольт, 220 вольт и 5В. Таким образом делается маломощная светодиодная подсветка настенных выключателей на 220В. В заводских стандартных выключателях чаще всего ставится неоновая лампа.

Параллельное подключение

При параллельном соединении желательно на каждую последовательную цепь диодов использовать отдельный резистор, чтобы получить максимальную надежность. Другой вариант, это ставить одно мощное сопротивление на несколько LED. Но при выходе одного LED из строя увеличится ток на других оставшихся. На целых будет выше номинального или заданного, что значительно сократит ресурс и увеличит нагрев.

Рациональность применений каждого способа рассчитывают исходя из требований к изделию.

Последовательное подключение

Последовательное подключение при питании от 220в используют в филаментных диодах и светодиодных лентах на 220 вольт. В длинной цепочке из 60-70 LED на каждом падает 3В, что и позволяет подсоединять напрямую к высокому напряжению. Дополнительно используется только выпрямитель тока, для получения плюса и минуса.

Такое соединение применяют в любой светотехнике:

светодиодные лампах для дома;
led светильники;
новогодние гирлянды на 220В;
светодиодные ленты на 220.

В лампах для дома обычно используется до 20 LED включенных последовательно, напряжение на них получается около 60В. Максимальное количество используется в китайских лампочках кукурузах, от 30 до 120 штук LED. Кукурузы не имеют защитной колбы, поэтому электрические контакты на которых до 180В полностью открыты.

Соблюдайте осторожность, если видите длинную последовательную цепочку, к тому же на них не всегда есть заземление. Мой сосед схватил кукурузу голыми руками и потом рассказывал увлекательные стихи из нехороших слов.

Подключение RGB LED

Маломощные трёхцветные RGB светодиоды состоят из трёх независимых кристаллов, находящихся в одном корпусе. Если 3 кристалла (красный, зеленый, синий) включить одновременно, то получим белый свет.

Управление каждым цветом происходит независимо от других при помощи RGB контроллера. В блоке управления есть готовые программы и ручные режимы.

Включение COB диодов

Схемы подключения такие же, как у однокристальных и трехцветных светодиодов SMD5050, SMD 5630, SMD 5730. Единственное отличие, вместо 1 диода включена последовательная цепь из нескольких кристаллов.

Мощные светодиодные матрицы имеют в своём составе множество кристаллов включенных последовательно и параллельно. Поэтому питание требуется от 9 до 40 вольт, зависит от мощности.

Подключение SMD5050 на 3 кристалла

От обычных диодов SMD5050 отличается тем, что состоит из 3 кристаллов белого света, поэтому имеет 6 ножек. То есть он равен трём SMD2835, сделанным на этих же кристаллах.

При параллельном включении с использованием одного резистора надежность будет ниже. Если один их кристаллов выходит из строя, то увеличивается сила тока через оставшиеся 2. Это приводит к ускоренному выгоранию оставшихся.

При использовании отдельного сопротивления для каждого кристалла, выше указанный недостаток устраняется. Но при этом в 3 раза возрастает количество используемых резисторов и схема подключения светодиода становится сложней. Поэтому оно не используется в светодиодных лентах и лампах.

Светодиодная лента 12В SMD5630

Наглядным примером подключения светодиода к 12 вольтам является светодиодная лента. Она состоит из секций по 3 диода и 1 резистора, включенных последовательно. Поэтому разрезать её можно только в указанных местах между этими секциями.

Светодиодная лента RGB 12В SMD5050

В RGB ленте используется три цвета, каждый управляется отдельно, для каждого цвета ставится резистор. Разрезать можно только по указанному месту, чтобы в каждой секции было по 3 SMD5050 и она могла подключатся к 12 вольт.

Правильная схема подключения светодиодов: последовательно или параллельно

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.

Источник тока (или генератор тока) – источник электрической энергии, который поддерживает постоянное значение силы тока через нагрузку с помощью изменения напряжения на своем выходе. Если сопротивление нагрузки, например, возрастает, источник тока автоматически повышает напряжение таким образом, чтобы ток через нагрузку остался неизменным и наоборот. Источники тока, которыми запитывают светодиоды, еще называют драйверами.

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 сожжёте 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:

А самое неприятное то, что проводимость любого светодиода (который по сути является p-n-переходом) находится в очень сильной зависимости от температуры. На практике это приводит к тому, что по мере разогрева светодиода, ток через него начинает неумолимо возрастать. Чтобы вернуть ток к требуемому значению, придется понижать напряжение. В общем, как ни крути, а без контроля тока никак не обойтись.

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):

U_пит	I_LED
U_пит	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:

выходной ток;
максимальное выходное напряжение;
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.

Схема подключения светодиода

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».

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

Как подключить светодиод к 220в: схемы, ошибки, нюансы, видео

Обычно светодиоды подключаются к 220В при помощи драйвера, рассчитанного под их характеристики. Но если требуется подключить только один маломощный светодиод, например, в качестве индикатора, то применение драйвера становится нецелесообразным. В таких случаях возникает вопрос — как подключить светодиод к 220 В без дополнительного блока питания.

Основы подключения к 220 В

В отличие от драйвера, который питает светодиод постоянным током и сравнительно небольшим напряжением (единицы-десятки вольт), сеть выдает переменное синусоподобное напряжение с частотой 50 Гц и средним значением 220 В. Поскольку светодиод пропускает ток только в одну сторону, то светиться он будет только на определенных полуволнах:

То есть led при таком питании светится не постоянно, а мигает с частотой 50 Гц. Но из-за инерционности человеческого зрения это не так заметно.

В то же время напряжение обратной полярности, хотя и не заставляет led светиться, все же прикладывается к нему и может вывести из строя, если не предпринять никаких защитных мер.

Способы подключения светодиода к сети 220 В

Самый простой способ (читайте про все возможные способы подключения led) – подключение при помощи гасящего резистора, включенного последовательно со светодиодом. При этом нужно учесть, что 220 В – это среднеквадратичное значение U в сети. Амплитудное значение составляет 310 В, и его нужно учитывать при расчете сопротивления резистора.

Кроме того, необходимо обеспечить защиту светоизлучающего диода от обратного напряжения той же величины. Это можно сделать несколькими способами.

Последовательное подключение диода с высоким напряжением обратного пробоя (400 В и более).

Рассмотрим схему подключения более подробно.

В схеме используется выпрямительный диод 1N4007 с обратным напряжением 1000 В. При изменении полярности все напряжение будет приложено именно к нему, и led оказывается защищенным от пробоя.

Такой вариант подключения наглядно показан в этом ролике:

Также здесь описывается, как определить расположение анода и катода у стандартного маломощного светодиода и рассчитать сопротивление гасящего резистора.

Шунтирование светодиода обычным диодом.

Здесь подойдет любой маломощный диод, включенный встречно-параллельно с led. Обратное напряжение при этом будет приложено к гасящему резистору, т.к. диод оказывается включенным в прямом направлении.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов:

Схема подключения выглядит следующим образом:

Принцип аналогичен предыдущему, только здесь светоизлучающие диоды горят каждый на своем участке синусоиды, защищая друг друга от пробоя.

Обратите внимание, что подключение светодиода к питанию 220В без защиты ведет к быстрому выходу его из строя.

Схемы подключения к 220В при помощи гасящего резистора обладают одним серьезным недостатком: на резисторе выделяется большая мощность.

Например, в рассмотренных случаях используется резистор сопротивлением 24 Ком, что при напряжении 220 В обеспечивает ток около 9 мА. Таким образом, мощность, рассеиваемая на резисторе, составляет:

9 * 9 * 24 = 1944 мВт, приблизительно 2 Вт.

То есть для оптимального режима работы потребуется резистор мощностью не менее 3 Вт.

Если же светодиодов будет несколько, и они будут потреблять больший ток, то мощность будет расти пропорционально квадрату тока, что сделает применение резистора нецелесообразным.

Применение резистора недостаточной мощности ведет к его быстрому перегреву и выходу из строя, что может вызвать короткое замыкание в сети.

В таких случаях в качестве токоограничивающего элемента можно использовать конденсатор. Преимущество этого способа в том, что на конденсаторе не рассеивается мощность, поскольку его сопротивление носит реактивный характер.

Здесь показана типовая схема подключения светоизлучающего диода в сеть 220В при помощи конденсатора. Поскольку конденсатор после отключения питания может хранить в себе остаточный заряд, представляющий опасность для человека, его необходимо разряжать при помощи резистора R1. R2 защищает всю схему от бросков тока через конденсатор при включении питания. VD1 защищает светодиод от напряжения обратной полярности.

Конденсатор должен быть неполярным, рассчитанным на напряжение не менее 400 В.

Применение полярных конденсаторов (электролит, тантал) в сети переменного тока недопустимо, т.к. ток, проходящий через них в обратном направлении, разрушает их конструкцию.

Емкость конденсатора рассчитывается по эмпирической формуле:

где U – амплитудное напряжение сети (310 В),

I – ток, проходящий через светодиод (в миллиамперах),

Uд – падение напряжения на led в прямом направлении.

Допустим, нужно подключить светодиод с падением напряжения 2 В при токе 9 мА. Исходя из этого, рассчитаем емкость конденсатора при подключении одного такого led к сети:

Данная формула действительна только для частоты колебаний напряжения в сети 50 Гц. На других частотах потребуется пересчет коэффициента 4,45.

Нюансы подключения к сети 220 В

При подключении led к сети 220В существуют некоторые особенности, связанные с величиной проходящего тока. Например, в распространенных выключателях освещения с подсветкой, светодиод включается по схеме, изображенной ниже:

Как видно, здесь отсутствуют защитные диоды, а сопротивление резистора выбрано таким образом, чтобы ограничить прямой ток led на уровне около 1 мА. Нагрузка в виде лампы также служит ограничителем тока. При такой схеме подключения светодиод будет светиться тускло, но достаточно для того, чтобы разглядеть выключатель в комнате в ночное время. Кроме того, обратное напряжение будет приложено в основном к резистору при разомкнутом ключе, и светоизлучающий диод оказывается защищенным от пробоя.

Если требуется подключить к 220В несколько светодиодов, можно включить их последовательно на основе схемы с гасящим конденсатором:

При этом все led должны быть рассчитаны на одинаковый ток для равномерного свечения.

Можно заменить шунтирующий диод встречно-параллельным подключением светодиодов:

В обоих случаях нужно будет пересчитать величину емкости конденсатора, т.к. возрастет напряжение на светодиодах.

Параллельное (не встречно-параллельное) подключение led в сеть недопустимо, поскольку при выходе одной цепи из строя через другую потечет удвоенный ток, что вызовет перегорание светодиодов и последующее короткое замыкание.

Еще несколько вариантов недопустимого подключения светоизлучающих диодов в сеть 220В описаны в этом видео:

Здесь показано, почему нельзя:

включать светодиод напрямую;
последовательно соединять светодиоды, рассчитанные на разный ток;
включать led без защиты от обратного напряжения.

Безопасность при подключении

При подключении к 220В следует учитывать, что выключатель освещения обычно размыкает фазный провод. Ноль при этом проводится общим по всему помещению. Кроме того, электросеть зачастую не имеет защитного заземления, поэтому даже на нулевом проводе присутствует некоторое напряжение относительно земли. Также следует иметь в виду, что в некоторых случаях провод заземления подключается к батареям отопления или водопроводным трубам. Поэтому при одновременном контакте человека с фазой и батареей, особенно при монтажных работах в ванной комнате, есть риск попасть под напряжение между фазой и землей.

В связи с этим, при подключении в сеть лучше отключать и ноль, и фазу при помощи пакетного автомата во избежание поражения током при прикосновении к токоведущим проводам сети.

Заключение

Описанные здесь способы подключения светодиодов в сеть 220В целесообразно применять только при использовании маломощных светоизлучающих диодов в целях подсветки или индикации. Мощные led так подключать нельзя, поскольку нестабильность сетевого напряжения приводит к их быстрой деградации и выходу из строя. В таких случаях нужно применять специализированные блоки питания светодиодов – драйверы.

Правильное подключение светодиода: схема включения, распиновка

В нашей жизни светодиоды уверенно теснят из светотехники другие источники искусственного света. Но если лампы накаливания можно включать прямо к источнику электропитания, то подключение светодиода и разрядных ламп требует особых мер.

При этом подключение единичного светодиода проблем не вызывает. А включить от нескольких единиц до сотен – не так просто, как кажется.

Немного теории

Для нормальной работы светодиода требуется постоянное напряжение или ток. Они должны быть:

Постоянными по направлению. Т. е. ток в цепи светодиода при приложении напряжения должен течь от «+» источника напряжения к его «–».
Стабильными, т. е. постоянными по величине, в течение времени работы диода.
Не пульсирующими – после выпрямления и стабилизации величины постоянных напряжения или тока не должны периодически изменяться.
Схема формы напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя при фильтрации электролитическим конденсатором (на схеме черный и белый прямоугольники с маркировкой «+»). Пунктир – напряжение на выходе выпрямителя. Конденсатор заряжается до амплитуды полуволны и постепенно разряжается на сопротивлении нагрузки. «Ступеньки» – это пульсации. Отношение амплитуд ступеньки и полуволны в процентах – это коэффициент пульсации.

Для светодиодов вначале использовали имевшиеся источники напряжения – 5, 9, 12 В. А рабочее напряжение p-n перехода от 1,9-2,4 до 3,7-4,4 В. Поэтому включение диода напрямую – это почти всегда его физическое сгорание от перегрева большим током. Ток нужно ограничивать токоограничивающим резистором, тратя энергию на его нагрев.

Светодиоды можно включать последовательно по несколько штук. Тогда, собрав из них цепочку, можно по сумме их прямых напряжений дойти почти до напряжения источника питания. А оставшуюся разницу «погасить», рассеяв ее в виде тепла на резисторе.

Когда диодов десятки, их соединяют в последовательные цепи, которые включают параллельно.

Распиновка светодиода

Полярность светодиода – анод или плюс и катод – минус определить легко по картинкам:

У цилиндрических корпусов катод обозначен срезом на боковой части, у анода вывод длиннее, а у катода – короче.

Катод у SMD светодиодов обозначен срезом на корпусе.

В матрицах мощных COB светодиодов «+» и «-» выдавлены на контактных площадках для пайки.

Схема включения светодиода

Светодиод питают постоянным напряжением. Но особенности нелинейной зависимости его внутреннего сопротивления требуют держать рабочий ток в узких пределах. При токе меньше номинального уменьшается световой поток, а при большем – кристалл перегревается, яркость свечения растет, а «жизнь» сокращается. Простейший способ ее продлить– ограничить ток через кристалл включая токоограничивающий резистор. У мощных светодиодов это экономически невыгодно, потому их питают постоянным током от специсточника стабильного тока – драйвера.

Последовательное соединение

Светодиод – это довольно сложный светотехнический прибор. Работает он от вторичного источника постоянного напряжения. При мощности более 0,2-0,5 Вт в большинстве светодиодных устройств используют источники тока. Их не совсем корректно, на американский манер, называют драйверами. При последовательном включении диодов часто используют источники питания с напряжением 9, 12, 24 и даже 48 В. В этом случае выстраивают последовательную цепочку, в которой может быть от 3-6 до нескольких десятков элементов.

При последовательном соединении в цепочке анод первого светодиода включают через токоограничивающий резистор к «+» источника питания, а катод – к аноду второго. И так соединяется вся цепочка.

Схема последовательно- параллельного соединения трех последовательных групп светодиодов в цепочки из трех ЛЕД-элементов. В каждой цепочке слева стоит токоограничивающий резистор. Он «гасит» избыток суммы прямых напряжений диодов.

Например, красные светодиоды имеют прямое рабочее напряжение от 1,6 до 3,03 В. При U_пр. = 2,1 В одного светодиода на резисторе при напряжении источника 12 В будет напряжение 5,7 В:

12 В – 3×2,1 В = 12 – 6,3 = 5,7 В.

А уже 3 последовательные цепочки соединяют параллельно.

Таблица прямого напряжения на светодиоде от цвета его свечения.

Цвет свечения	Напряжение рабочее, прямое, В	Длина волны, нм
Белый	3,5	Широкий спектр
Красный	1,63–2,03	610-760
Оранжевый	2,03–2,1	590-610
Желтый	2,1–2,18	570-590
Зеленый	1,9–4,0	500-570
Синий	2,48–3,7	450-500
Фиолетовый	2,76–4	400-450
Инфракрасный	до 1,9	от 760
Ультрафиолетовый	3,1–4,4	до 400

При последовательной схеме включения светодиодов соединении токи через светодиоды будут одинаковые, а падение на каждом элементе индивидуальное. Оно зависит от внутреннего сопротивления диода.

Свойства последовательного соединения:

обрыв одного элемента приводит к выключению всех;
закорачивание – перераспределяет его напряжение на все оставшиеся, на них увеличивается яркость свечения и ускоряется деградация.

Рекомендуем: Как узнать на сколько вольт светодиод

Параллельное соединение

В этой схеме подключения светодиодов все аноды соединяют между собой и с «+» источника питания, а катоды – с «-».

Такое соединение было на первых светодиодных гирляндах, линейках и лентах при питании от напряжения 3-5 В.

Это неправильное соединение. При неизбежном разбросе параметров токи через светодиоды будут разные. И светить они будут по-разному. И греться не одинаково. В результате перегревшийся перегорит, например, с обрывом цепи. Ток через остальные диоды D2, D3 увеличится и на них вырастет напряжение, потому что меньший суммарный ток через R1 даст на нем меньшее падение напряжения. Вторым сгорит тот диод, у которого будет меньшее внутреннее сопротивление p-n перехода.

Если перегорание произойдет с замыканием p-n перехода, то всё напряжение батареи приложится к резистору R1. Он перегреется и сгорит.

Схема параллельного подключения светодиодов. Каждый светодиод правильно соединять последовательно с собственным токоограничивающим резистором.

Так может выглядеть реальная конструкция из шести параллельно соединенных светодиодов.

На картинке:

серые полоски – токоведущие шины, т. е. провода без изоляции;
синие цилиндрики со скругленным торцом – цилиндрические светодиоды с линзой на торце;
красные – резисторы для ограничения рабочего тока.

Неправильно будет подключать все диоды на один резистор. Из-за разброса характеристик светодиодов, даже в одной партии могущего достигнуть от 50 до 200% и более, через диоды может протекать ток, который будет различаться в разы. Поэтому и светиться, и нагружаться они будут также по-разному. Позднее наиболее нагруженный, светящийся ярче других, перегорит или деградирует до почти полного затухания, потеряв 70-90% светового потока. Или сменит оттенок свечения с белого на желтый.

Смешанное

Комбинированное или смешанное подключение применяют при создании светодиодных матриц, состоящих из многих десятков или сотен элементов или бескорпусных кристаллов. Самые известные из них – это COB-матрицы.

Схема комбинированного подключения светодиодов в матрице: «стандарт» – последовательные цепочки по 4 кристалла в каждой соединены параллельно и подключены к источнику питания, «гибрид» – кристаллы, в данном случае по 8 шт., подключают последовательно/параллельно к источнику питания.

Питающее напряжение и рабочий ток при комбинированном включении будут меньше номинальных рабочих. Только при таком условии матрица будет более-менее долго работать. На номинальном токе быстро выгорит самое слабое звено и начнется постепенное выгорание остальных. Оно закончится обрывами в последовательных цепочках и закорачиванием параллельных.

Подключение светоизлучающего диода к сети 220 В

Если запитать светодиод прямо от 220 В с ограничением его тока, то светить он будет при положительной полуволне и гаснуть при отрицательной. Но это только в том случае, когда обратное напряжение p-n перехода будет много больше 220 В. Обычно это в районе 380-400 В.

Второй способ включения– через гасящий конденсатор.

Сетевое напряжение подают на «мост» на диодах VD1-VD4. Конденсатор С1 «погасит» около 215-217 В. Остаток выпрямится. После фильтрации конденсатором С2 постоянное напряжение подают на светодиод. Не забудьте об ограничении тока через диод резистором.

Еще одна схема подключения – с однополупериодным выпрямителем на диоде и с ограничивающим резистором, величиной 30 кОм.

ВНИМАНИЕ! Большинство схем с прямым подключением в сеть 220 В имеют серьезный недостаток – они опасны поражением человека высоким напряжением – 220 В. Поэтому их следует использовать аккуратно, с тщательной изоляцией всех токоведущих частей.

Подробная информация о подключении светодиода к сети 220 В описана тут.

Как запитать диоды от блока питания

Самые популярные бестрансформаторные импульсные блоки питания (БП) дают 12 В с защитами по току, к.з., перегреву и пр.

Поэтому светодиоды соединяют последовательно и ограничивают их ток обычным резистором. В цепочку включают 3 или 6 диодов. Их количество определяется прямым напряжением диода. Их сумма для токоограничения должна быть меньше выходного напряжения БП на 0,5-1 В.

Особенности подключения RGB и COB светодиодов

Светодиоды с аббревиатурой RGB – это полихромные или многоцветные излучатели света разных цветов. Большинство из них собираются из трех светодиодных кристаллов, каждый из которых излучает свой цвет. Такая сборка называется цветовая триада.

Подключение RGB-светодиода производят так же, как и обычных светодиодов. В каждом корпусе такого многоцветного источника света располагаются по одному кристаллу: Red – красный, Green – зеленый и Blue – синий. Каждому светодиоду соответствует свое рабочее напряжение:

синему – от 2,5 до 3,7 В;
зеленому – от 2,2 до 3,5 В;
красному – от 1,6 до 2,03 В.

Кристаллы могут быть соединены между собой по-разному:

с общим катодом, т. е. три катода соединены между собой и с общим выводом на корпусе, а аноды – каждый имеет свой вывод;
с общим анодом – соответственно для всех анодов вывод общий, а катоды – индивидуальные;
независимая цоколевка – каждый анод и катод имеет собственный вывод.

Поэтому номиналы токоограничивающих резисторов будут разными.

Соединение кристаллов RGB-светодиода по схеме с общим катодом.

Соединение «с общим анодом».

В обоих случаях корпус диода имеет по 4 проволочных вывода, контактных площадок в SMD-светодиодах или штырька в корпусе «пиранья».

В случае с независимыми светодиодами выводов будет 6.

В корпусе SMD 5050 кристаллы-светодиоды располагают так:

В корпусе многоцветного 3 независимых кристалла зелёного, красного и синего цвета. Поэтому при расчёте номиналов резисторов помните – каждому цвету соответствует свое напряжение диода.

Подключение светодиодов типа COB

Аббревиатура COB – это первые буквы английского словосочетания chip-on-board. По-русски это будет – элемент или кристалл на плате.

Кристаллы клеят или паяют на теплопроводящую подложку из сапфира или кремния. После проверки правильности электрических соединений, кристаллы заливают желтым люминофором.

Светодиоды типа COB – это матричные конструкции, состоящие из десятков или сотен кристаллов, которые соединены группами с комбинированным включением полупроводниковых p-n-переходов. Группы – это последовательные цепочки светодиодов, количество которых соответствует напряжению питания светодиодной матрицы. Например, при 9 В это 3 кристалла, 12 В – 4.

Подключение светодиодов к LED драйверу

В этой статье мы поднимем еще одну «животрепещущую» тему, такую как: как подключение светодиодов к драйверу. Казалось бы, спросите Вы: «Что сложного?». Однако, тут тоже есть свои нюансы.

В статье рассмотрим подключение последовательное, параллельное и параллельно-последовательное соединение светодиодов к драйверу. Увидим нюансы, плюсы и возможные минусы.

В принципе, если разобраться, то подключение достаточно простое, единственное, стоит не много разобраться с исходными данными. Выбрать драйвер, согласно будущей схеме подключения светодиодов.

Мы для примера будем использовать 9 светодиодов с падением напряжения по 2 В каждый и током потребления — 300 мА.

Параллельная схема — подключение светодиодов к драйверу

Данная схема имеет свои особенности, в частности, при такой схеме подключения напряжение в каждой цепочке будет складываться из количества диодов и падения напряжения на каждом из них, а токи каждой цепи будут складываться. Т.е. мы получаем, что для такого подключения нам потребуется драйвер с напряжением не меньше 6 В и не менее 900 мА.

Т.е. мы производим вычисления по принципу последовательного соединения светодиодов, когда напряжение в цепочке складывается а ток остается неизменным. Но так как у нас три цепочки, то соответственно складываем токи.

Исходные данные:

Nобщ — 9 LED; Nцепи — 3 LED; Iled — 300 mA; Uled — 2В;

соединение в три цепочки по три диода в каждой, каждая цепочка соединяется параллельно.

Данные драйвера:

Uдр = Uled*Nцепи = 2*3=6В

Iдр = Iled*3цепи=300*3=900мА

По сравнению с последовательным соединением одинакового количества светодиодов к драйверу нам потребуется драйвер с втрое меньшим напряжением, но втрое увеличенным током.

Однако, т.к. ток распределяется неравномерно, соответственно цепочки будут светиться не равномерно. Какая-то сильнее, какая-то слабее.

Последовательная схема подключения светодиодов к драйверу

Данное подключение светодиодов к драйверу наиболее предпочтительно, ввиду того, что все диоды будут иметь одинаковое излучение. Однако, по сравнению с предыдущей схемой нам понадобится драйвер с увеличенным напряжением. Вообще, последовательное соединение тем и плохо, чем больше светодиодов тем больше требуется выходное напряжение драйвера.

Исходные данные:

Nобщ — 9 LED; Nцепи — 9 LED; Iled — 300 mA; Uled — 2В;

соединение последовательное.

Данные драйвера:

Uдр = Uled*Nцепи = 2*9=18 В

Iдр = Iled = 300 мА

Если заниматься подбором драйвера нет желания — можете воспользоваться нашим калькулятором для расчета и подбора драйвера.

Последовательно-параллельная схема подключения светодиодов к драйверу

Для данной схемы потребуется драйвер с аналогичными характеристиками, такими же как и при параллельном подключении светодиодов к драйверу. Однако, в отличии от характеристики свечения светодиодов данная схема позволяет диодам излучать свет с постоянной интенсивностью. Единственным минусом стоит отметить то, что в момент подачи питания, так скажем «пусковой ток» может превышать номинальный в два раза.

Светодиоды способны выдерживать кратковременные токовые скачки, но все же они не желательны. На схеме Вы видите три параллельных светодиода, однако, практикуется соединение не более двух.

Что касаемо силового подключения — нет разницы как подключать 220 В, основная задача — правильно подключать «выходные» проводники и не перепутать полярность.

Современные драйвера для светодиодов стали намного лучше и продуктивнее по сравнению с теми, что выпускались на заре становления светодиодного освещения. Теперь их можно купить практически везде и за относительно малые деньги. В этом магазине Вы можете купить самые дешевые и качественные драйверы за смешные деньги.

Как подключить диоды в автомобиле?

Инструкция о том, как правильно подобрать сопротивление в цепи, чтобы диоды не перегорали Просмотров: 22266

Очень часто мы видим на дорогах автомобили с полусгоревшими ангельскими глазками или ДХО, часть диодов на которых не светится, а другая часть неприятно моргает. Наверняка эти водители очень расстроены «качеством» диодов и лично для себя поставили точку в их использовании. Но если бы они знали – как мало нужно было сделать чтобы светодиоды не перегорали и не моргали. А именно, нужно было провести элементарный расчёт тока в сети и подключить всё правильным образом.

Расчет и подключение светодиодов.

Светодиод – это полупроводниковый прибор. Поэтому, при его включении в цепь необходимо соблюдать полярность. Светодиод имеет два вывода, один из которых катод (“минус”), а другой – анод (“плюс”). Светодиод будет “гореть” только при прямом включении. При обратном включении светодиод “гореть” не будет. Более того, возможен выход из строя светодиода при малых допустимых значениях обратного напряжения.

Зависимости тока от напряжения при прямом (синяя кривая) и обратном (красная кривая) включениях показаны на следующем рисунке. Нетрудно определить, что каждому значению напряжения соответствует своя величина тока, протекающего через диод. Чем выше напряжение, тем выше значение тока (и тем выше яркость). 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.

Рассмотрим схему подключения одного светодиода и формулу расчета резистора (резистор может быть припаян к любому из контактов):

где Uпит – напряжение источника питания, Uпр – прямое максимальное напряжение светодиода, Iпр – прямой максимальный ток.
Для примера, рассмотрим каталог светодиодов:
Возьмем произвольный светодиод. Напряжение питания 13,6 В (Так как при работе автомобиля за счёт генератора напряжение немного выше стандартных 12 В ). Рассмотрим параметры обычного среднего светодиода. Прямой ток 5мА (0,005А). Максимальное прямое напряжение – 2,8 В. Подставим данные в формулу:

Однако нельзя забывать, что производители резисторов изготавливают их с определёнными номиналами, так что ровно на 2160 Ом возможно не удастся найти, но ближайший к этому значению будет 2200 Ом. Кроме расчета сопротивления нужно вычислить рассеиваемую на нем мощность по формуле:

Исходя из этого, при подключении светодиода АЛ102АМ к источнику питания с напряжением 13,6 В. нам потребуется резистор с сопротивлением 2,2 кОм на 0,125 Вт.
Теперь рассмотрим последовательное соединение нескольких светодиодов по формуле, которая имеет следующий вид:

где N –число подключенных светодиодов. Чтобы схема работала, необходимо соблюдение условия Uист > N•Uпр . Вследствие этого неравенства можно определить максимальное количество светодиодов при последовательном подключении:

Пример 1
Вновь используем светодиод c Uпр = 2,8 В. Вычислим максимальное количество светодиодов, которое можно последовательно подключить в цепь с источником питания 13,6 В. Воспользуемся формулой Nmax = INT(Uист/Uпр) = INT(13,6 / 2,8) = INT(4,85) = 4. В итоге получаем целое число 4 и остаток 0,85, который отбрасываем. Теперь рассчитаем резистор при максимальном количестве светодиодов. Используем формулу:

Процесс расчета резистора при параллельном подключении светодиодов ничем не отличается от первой схемы! Та же самая школьная физика

Но справедливости ради стоит отметить, что правильное сопротивление это ещё пол беды. Есть вторая проблема – микроперепады напряжения в сети. Если машина уже имеет небольшой износ, то есть вероятность, что штатный стабилизатор напряжения допускает небольшие перепады, которые могут с лёгкостью «погубить» вашу подсветку. В этом случае рекомендуем воспользоваться стабилизатором напряжения. Более подробную информацию о нём можно почитать здесь.

Полный каталог светодиодов с техническими характеристиками(сила тока, напряжение и т.д.) можно посмотреть здесь

Пример 2

Имеется светодиод с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА. Необходимо подключить его к источнику с напряжением 5 вольт.

Рассчитаем сопротивление токоограничивающего резистора

R = Uгасящее / Iсветодиода
Uгасящее = Uпитания – Uсветодиода
Uпитания = 5 В
Uсветодиода = 3 В

Iсветодиода = 20 мА = 0.02 А
R =(5-3)/0.02= 100 Ом = 0.1 кОм

То есть, надо взять резистор сопротивлением 100 Ом

Пример 3

Имеются светодиоды с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА. Надо подключить 3 светодиода к источнику 15 вольт.

Производим расчет: 3 светодиода на 3 вольта = 9 вольт , то есть 15 вольтового источника достаточно для последовательного включения светодиодов.

Расчет аналогичен предыдущему примеру

R = Uгасящее / Iсветодиода

Uгасящее = Uпитания – N * Uсветодиода

Uпитания = 15 В

Uсветодиода = 3 В

Iсветодиода = 20 мА = 0.02 А

R = (15-3*3)/0.02 = 300 Ом = 0.3 кОм

Пример 4

Пусть имеются светодиоды с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА. Надо подключить 4 светодиода к источнику 7 вольт

Производим расчет: 4 светодиода на 3 вольта = 12 вольт, значит нам не хватит напряжения для последовательного подключения светодиодов, поэтому будем подключать их последовательно-параллельно. Разделим их на две группы по 2 светодиода. Теперь надо сделать расчет токоограничивающих резисторов. Аналогично предыдущим пунктам делаем расчет токоограничительных резисторов для каждой ветви.

R = Uгасящее/Iсветодиода

Uгасящее = Uпитания – N * Uсветодиода

Uпитания= 7 В

Uсветодиода = 3 В

Iсветодиода = 20 мА = 0.02 А

R = (7-2*3)/0.02 = 50 Ом = 0.05 кОм

Так как светодиоды в ветвях имеют одинаковые параметры, то сопротивления в ветвях одинаковые.

Пример 5

Если имеются светодиоды разных марок то комбинируем их таким образом, чтобы в каждой ветви были светодиоды только ОДНОГО типа (либо с одинаковым рабочим током). При этом необязательно соблюдать одинаковость напряжений, потому что мы для каждой ветви рассчитываем свое собственное сопротивление

Например имеются 5 разных светодиодов:
1-ый красный напряжение 3 Вольта 20 мА
2-ой зеленый напряжение 2.5 Вольта 20 мА
3-ий синий напряжение 3 Вольта 50 мА
4-ый белый напряжение 2.7 Вольта 50 мА
5-ый желтый напряжение 3.5 Вольта 30 мА

Разделяем светодиоды по группам по току
1) 1-ый и 2-ой
2) 3-ий и 4-ый
3) 5-ый

рассчитываем для каждой ветви резисторы:

R = Uгасящее/Iсветодиода

Uгасящее = Uпитания – (UсветодиодаY + UсветодиодаX + …)
Uпитания = 7 В
Uсветодиода1 = 3 В
Uсветодиода2 = 2.5 В
Iсветодиода = 20 мА = 0.02 А
R1 = (7-(3+2.5))/0.02 = 75 Ом = 0.075 кОм

Аналогично
R2 = 26 Ом
R3 = 117 Ом

Аналогично можно расположить любое количество светодиодов

Важно! Если в расчёте получилось сопротивление с дробным значением, для котрого нет подходящего резистора – возьмите резистор с запасом (сопротивлением чуть больше)!

Как подключить диоды | Sciencing

Обновлено 27 декабря 2020 г.

Автор: S. Hussain Ather

Вы можете задаться вопросом, что позволяет электронным устройствам в вашем доме использовать электричество по-своему. Электрики, которые создают эти приборы, а также другие инструменты, используемые в промышленности, должны знать, как подключать диоды для этих целей.

Установка диода

При подключении диода в электрическую цепь убедитесь, что анод и катод соединены в цепи так, что заряд течет от положительно заряженного анода к отрицательно заряженному катоду.

Вы можете запомнить это, вспомнив, что на принципиальной схеме диода вертикальная линия рядом с треугольником выглядит как отрицательный знак, указывая на то, что конец диода заряжен отрицательно. Вы можете себе представить, что это означает, что заряды перетекают с положительного конца на отрицательный. Это позволяет вам помнить, как электроны текут в переходе диода.

Помните о потенциале и токе цепи и о том, как это влияет на размещение диода. Вы можете представить диод как переключатель, который размыкается или замыкается, замыкая цепь.Если есть достаточный потенциал, чтобы позволить заряду проходить через диод, переключатель замыкается, и ток течет через диод. Это означает, что диод смещен в прямом направлении.

Затем вы можете использовать закон Ома

V = IR

для расчета напряжения В , тока I и сопротивления R для измерения разницы в напряжении между напряжениями. источник и сам диод.

Если вы подключите диод в другом направлении, это приведет к обратному смещению диода, поскольку ток будет течь от катода к аноду.В этом сценарии вы увеличиваете обедненную область диода, область на одной стороне диодного перехода, которая не имеет ни электронов, ни дырок (области без электронов).

Движение электронов в отрицательно заряженной области заполнит дырки в положительно заряженной области. При подключении диодов обратите внимание на то, как диод будет меняться в зависимости от направления, в котором он подключен.

Схема диода

При использовании в электрических цепях диоды обеспечивают протекание тока в одном направлении.Они построены с использованием двух электродов, анода и катода, разделенных материалом.

Электроны текут от анода, где происходит окисление или потеря электронов, к катоду, где происходит восстановление или усиление электронов. Обычно диоды изготавливаются из полупроводников, которые пропускают заряд в присутствии электрического тока или контролируют их сопротивление с помощью процесса, известного как легирование.

Легирование – это метод добавления примесей в полупроводник для создания дырок и превращения полупроводника в n-типа (как «отрицательный заряд») или p-типа (как в “положительный заряд”).

Полупроводник n-типа содержит избыток электронов, расположенных так, что заряд может свободно проходить через него, оставаясь управляемым. Обычно они производятся из мышьяка, фосфора, сурьмы, висмута и других элементов, которые имеют пять валентных электронов. С другой стороны, полупроводник p-типа имеет положительный заряд из-за дырок и состоит из галлия, бора, индия и других элементов.

Распределение электронов и дырок позволяет заряду течь между полупроводниками p-типа и n-типа, и, когда они соединены вместе, они создают P-N переход .Электроны из полупроводника n-типа устремляются к полупроводнику p-типа в диодах, которые пропускают ток в одном направлении.

Диоды обычно изготавливаются из кремния, германия или селена. Инженеры, создающие диоды, могут использовать металлические электроды в камере без какого-либо другого газа или с газом под низким давлением.

Характеристики диодов

Эти особенности диодов, транспортирующих электроны в одном направлении, делают их идеальными для выпрямителей, ограничителей сигналов, регуляторов напряжения, переключателей, модуляторов сигналов, смесителей сигналов и генераторов. Выпрямители преобразуют переменный ток в постоянный. Пределы сигнала позволяют передавать сигналы определенной мощности.

Регуляторы напряжения поддерживают постоянное напряжение в цепях. Модуляторы сигнала изменяют фазовый угол входного сигнала. Смесители сигналов изменяют проходящую частоту, и генераторы сами генерируют сигнал.

Установка диода для защиты

Вы также можете использовать диоды для защиты чувствительных или важных компонентов электронных устройств.Вы можете использовать диод, который не проводит в нормальных условиях, что при внезапном скачке напряжения, известном как переходное напряжение, или другом резком изменении сигнала, которое может причинить вред, диод будет подавлять напряжение, не нанося вреда устройству. остальная часть схемы. В противном случае эти удары электрическим током из-за всплесков повредили бы цепь из-за приложения слишком большого напряжения, не позволяя цепи соответствующим образом адаптироваться к нему.

Эти диоды представляют собой диоды , ограничивающие переходное напряжение, (TVS), и вы можете использовать их либо для уменьшения переходного напряжения, либо для его направления в другое место от схемы.Кремниевый переход P-N может выдерживать переходное напряжение и после этого вернуться в нормальное состояние после прохождения скачка напряжения. В некоторых ТВС используются радиаторы, которые могут выдерживать скачки напряжения в течение длительных периодов времени.

Типы диодных цепей

В цепях, которые преобразуют мощность переменного тока (AC) в постоянный ток (DC) , можно использовать либо один диод, либо группу из четырех диодов. В то время как устройства постоянного тока используют заряд, который течет в одном направлении, мощность переменного тока переключается между прямым и обратным направлениями через равные промежутки времени.

Это важно для преобразования электроэнергии постоянного тока от электростанций в мощность переменного тока, которая принимает форму синусоидальной волны, используемой в большинстве бытовых приборов. Выпрямители, которые делают это, делают это либо с помощью одного диода, который пропускает только половину волны, либо используя подход двухполупериодного выпрямителя, который использует обе половины формы волны переменного тока.

Схема диода демонстрирует, как происходит такое поведение. Когда демодулятор удаляет половину сигнала переменного тока от источника питания, он использует два основных компонента.Первый – это сам диод или выпрямитель, который увеличивает сигнал на половину цикла переменного тока.

Второй – фильтр нижних частот, который избавляется от высокочастотных составляющих источника питания. Он использует резистор и конденсатор, устройство, которое накапливает электрический заряд с течением времени, и использует частотную характеристику самой схемы, чтобы определить, какие частоты пропускать.

Эти диодные схемы обычно устраняют отрицательную составляющую сигнала переменного тока. Он применяется в радиоприемниках, в которых используется система фильтрации для обнаружения определенных радиосигналов от обычных несущих волн.

Другие типы применения диодов

Диоды также используются для зарядки электронных устройств, таких как сотовые телефоны или ноутбуки, путем переключения с питания, подаваемого аккумулятором электронного устройства, на питание от внешнего источника питания. Эти методы отводят ток от источника, а также гарантируют, что в случае разрядки аккумулятора устройства вы сможете принять другие меры для зарядки устройств.

Этот метод применим и к автомобилям. Если аккумулятор вашего автомобиля должен был выйти из строя, вы можете использовать соединительные кабели, чтобы изменить распределение красного и черного кабелей, чтобы использовать диоды, чтобы предотвратить протекание тока в неправильном направлении.

Компьютеры, использующие двоичную информацию в виде нулей и единиц, также используют диоды для работы с деревьями двоичных решений. Они принимают форму логических вентилей , основных блоков цифровых схем, которые пропускают информацию на основе сравнения двух разных значений. Они построены с использованием диодов любого типа, которые намного мельче, чем диоды в других приложениях.

Диоды – learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 63
Введение
После того, как вы перейдете от простых пассивных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, пора перейти в удивительный мир полупроводников.Одним из наиболее широко используемых полупроводниковых компонентов является диод.
В этом уроке мы рассмотрим:
Что такое диод !?
Теория работы диодов
Важные свойства диода
Диоды разные
Как выглядят диоды
Типовые применения диодов
Рекомендуемая литература
Некоторые концепции в этом руководстве основаны на предыдущих знаниях в области электроники. Прежде чем перейти к этому руководству, подумайте о том, чтобы сначала прочитать (хотя бы бегло просмотр) эти:
Что такое схема?
Каждый электрический проект начинается со схемы.Не знаю, что такое схема? Мы здесь, чтобы помочь.
Что такое электричество?
Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещающее наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это непростой вопрос, но этот урок прольет на него некоторый свет!
Как пользоваться мультиметром
Изучите основы использования мультиметра для измерения целостности цепи, напряжения, сопротивления и тока.
Хотите изучить различные диоды?
Идеальные диоды
Ключевая функция диода perfect – управлять направлением тока. Ток, проходящий через диод, может идти только в одном направлении, называемом прямым направлением. Ток, пытающийся течь в обратном направлении, заблокирован. Они похожи на односторонний клапан электроники.
Если напряжение на диоде отрицательное, ток не может течь *, и идеальный диод выглядит как разомкнутая цепь.В такой ситуации говорят, что диод от или с обратным смещением .
Пока напряжение на диоде не отрицательное, он «включается» и проводит ток. В идеале * диод будет действовать как короткое замыкание (0 В на нем), если он проводит ток. Когда диод проводит ток, он смещен в прямом направлении (жаргон электроники означает «включено»).
Соотношение тока и напряжения идеального диода. Любое отрицательное напряжение дает нулевой ток – разрыв цепи.Пока напряжение неотрицательно, диод выглядит как короткое замыкание.
Характеристики идеального диода
Рабочий режим Вкл. (Смещение вперед) Выкл. В = 0 В
Диод выглядит как Короткое замыкание Обрыв цепи
Символ цепи
Каждый диод имеет две клеммы, – соединения на каждом конце компонента – и эти клеммы имеют поляризацию , что означает, что эти две клеммы совершенно разные.Важно не перепутать соединения на диоде. Положительный конец диода называется анодом , а отрицательный конец называется катодом . Ток может течь от конца анода к катоду, но не в другом направлении. Если вы забыли, в каком направлении протекает ток через диод, попробуйте вспомнить мнемонику ACID : «анодный ток в диоде» (также анодный катод – это диод ).
Обозначение цепи стандартного диода представляет собой треугольник, соприкасающийся с линией.Как мы расскажем позже в этом руководстве, существует множество типов диодов, но обычно их обозначение схемы будет выглядеть примерно так:
Вывод, входящий в плоский край треугольника, представляет собой анод. Ток течет в направлении, указанном треугольником / стрелкой, но не может идти в обратном направлении.
Выше приведены несколько простых примеров схем диодов. Слева диод D1 смещен в прямом направлении и пропускает ток через цепь. По сути это похоже на короткое замыкание.Справа диод D2 имеет обратное смещение. Ток не может течь по цепи, и она выглядит как разомкнутая цепь.
* Внимание! Звездочка! Не совсем так … К сожалению, идеального диода не существует. Но не волнуйтесь! Диоды действительно настоящие, у них просто есть несколько характеристик, которые заставляют их работать немного хуже, чем наша идеальная модель …
Реальные характеристики диода
В идеале , диоды будут блокировать любой ток, текущий в обратном направлении, или просто действовать как короткое замыкание, если ток идет в прямом направлении.К сожалению, реальное поведение диодов не совсем идеальное. Диоды потребляют некоторое количество энергии при проведении прямого тока, и они не будут блокировать весь обратный ток. Реальные диоды немного сложнее, и все они имеют уникальные характеристики, которые определяют, как они на самом деле работают.
Взаимосвязь тока и напряжения
Наиболее важной характеристикой диода является его вольт-амперная зависимость ( i-v ). Это определяет ток, протекающий через компонент, с учетом того, какое напряжение на нем измеряется.Резисторы, например, имеют простую линейную зависимость i-v … Закон Ома. Кривая i-v диода, однако, не является линейной по отношению к . Выглядит это примерно так:
Отношение тока к напряжению диода. Чтобы преувеличить несколько важных моментов на графике, масштабы как в положительной, так и в отрицательной половине не равны.
В зависимости от приложенного к нему напряжения диод будет работать в одном из трех регионов:
Прямое смещение : Когда напряжение на диоде положительное, диод включен, и ток может протекать через него.Напряжение должно быть больше прямого напряжения (V _F), чтобы ток был значительным.
Обратное смещение : Это режим “выключения” диода, когда напряжение меньше V _F, но больше -V _BR. В этом режиме ток (в основном) заблокирован, а диод выключен. Очень небольшой ток (порядка нА), называемый током обратного насыщения, может протекать через диод в обратном направлении.
Пробой : Когда напряжение, приложенное к диоду, очень большое и отрицательное, большой ток может течь в обратном направлении, от катода к аноду.
прямое напряжение
Чтобы «включиться» и провести ток в прямом направлении, диод требует приложения к нему определенного количества положительного напряжения. Типичное напряжение, необходимое для включения диода, называется прямым напряжением (V _F).Его также можно было бы назвать для напряжения включения или для напряжения включения .
Как мы знаем из кривой i-v , сквозной ток и напряжение на диоде взаимозависимы. Больше тока означает большее напряжение, меньшее напряжение означает меньший ток. Однако, когда напряжение приближается к номинальному прямому напряжению, большое увеличение тока по-прежнему должно означать лишь очень небольшое увеличение напряжения. Если диод полностью проводящий, обычно можно предположить, что напряжение на нем соответствует номинальному прямому напряжению.
Мультиметр с настройкой диода можно использовать для измерения (минимума) прямого падения напряжения на диоде.
V _F конкретного диода зависит от того, из какого полупроводникового материала он сделан. Обычно кремниевый диод имеет напряжение V _F около 0,6–1 В . Диод на основе германия может быть ниже, около 0,3 В. Тип диода также имеет некоторое значение для определения прямого падения напряжения; светоизлучающие диоды могут иметь намного больший V _F, в то время как диоды Шоттки разработаны специально для того, чтобы иметь гораздо более низкое, чем обычно, прямое напряжение.
Напряжение пробоя
Если к диоду приложить достаточно большое отрицательное напряжение, он поддастся и позволит току течь в обратном направлении. Это большое отрицательное напряжение называется напряжением пробоя . Некоторые диоды на самом деле предназначены для работы в области пробоя, но для большинства нормальных диодов не очень полезно подвергаться воздействию больших отрицательных напряжений.
Для обычных диодов это напряжение пробоя составляет от -50 В до -100 В или даже более отрицательное.
Таблицы данных диодов
Все вышеперечисленные характеристики должны быть подробно описаны в даташите на каждый диод. Например, в этом техническом описании диода 1N4148 указано максимальное прямое напряжение (1 В) и напряжение пробоя (100 В) (среди множества другой информации):
Таблица данных может даже представить вам хорошо знакомый график вольт-амперной характеристики, чтобы более подробно описать поведение диода. Этот график из таблицы данных диода увеличивает изогнутую переднюю часть кривой i-v .Обратите внимание, как больший ток требует большего напряжения:
Эта диаграмма указывает на еще одну важную характеристику диода – максимальный прямой ток. Как и любой другой компонент, диоды могут рассеивать только определенное количество энергии, прежде чем они взорвутся. На всех диодах должны быть указаны максимальный ток, обратное напряжение и рассеиваемая мощность. Если диод подвергается большему напряжению или току, чем он может выдержать, ожидайте, что он нагреется (или, что еще хуже, расплавится, задымится и т. Д.).
Некоторые диоды хорошо подходят для больших токов – 1 А или более – другие, например, малосигнальный диод 1N4148, показанный выше, могут подходить только для тока около 200 мА.
Этот 1N4148 – лишь крошечная выборка всех существующих типов диодов. Далее мы рассмотрим, какое удивительное разнообразие существует и для какой цели служит каждый тип.
Типы диодов
Нормальные диоды
Диоды сигнальные
Стандартные сигнальные диоды являются одними из самых простых, средних и простых членов семейства диодов. Обычно они имеют средне-высокое прямое падение напряжения и низкий максимальный ток.Типичный пример сигнального диода – 1N4148.
Очень общего назначения, он имеет типичное прямое падение напряжения 0,72 В и максимальный номинальный прямой ток 300 мА.
Слабосигнальный диод, 1N4148. Обратите внимание на черный кружок вокруг диода, который отмечает, какой из выводов является катодом.
Силовые диоды
Выпрямитель или силовой диод – стандартный диод с гораздо более высоким максимальным током. Этот более высокий номинальный ток обычно достигается за счет большего прямого напряжения.1N4001 – это пример силового диода.
1N4001 имеет номинальный ток 1 А и прямое напряжение 1,1 В.
Диод 1N4001 PTH. На этот раз серая полоса указывает, какой вывод является катодом.
И, конечно же, большинство типов диодов также выпускаются для поверхностного монтажа. Вы заметите, что у каждого диода есть способ (независимо от того, насколько он крошечный или плохо различимый), чтобы указать, какой из двух контактов является катодом.
Светодиоды (светодиоды!)
Самым ярким членом семейства диодов должен быть светодиод (LED).Эти диоды буквально загораются при подаче положительного напряжения.
Горстка сквозных светодиодов. Слева направо: желтый 3 мм, синий 5 мм, зеленый 10 мм, сверхяркий красный 5 мм, RGB 5 мм и синий 7-сегментный светодиод.
Как и обычные диоды, светодиоды пропускают ток только в одном направлении. У них также есть номинальное прямое напряжение, то есть напряжение, необходимое для их включения. Рейтинг светодиода V _F обычно больше, чем у обычного диода (1.2 ~ 3 В), и это зависит от цвета, излучаемого светодиодом. Например, номинальное прямое напряжение сверхяркого синего светодиода составляет около 3,3 В, а для сверхяркого красного светодиода такого же размера – всего 2,2 В.
Очевидно, вы чаще всего найдете светодиоды в осветительных приборах. Они веселые и веселые! Но более того, их высокая эффективность привела к широкому использованию в уличных фонарях, дисплеях, подсветке и многом другом. Другие светодиоды излучают свет, невидимый человеческому глазу, например инфракрасные светодиоды, которые являются основой большинства пультов дистанционного управления.Другое распространенное использование светодиодов – оптическая изоляция опасной высоковольтной системы от низковольтной цепи. Оптоизоляторы соединяют инфракрасный светодиод с фотодатчиком, который пропускает ток при обнаружении света от светодиода. Ниже приведен пример схемы оптоизолятора. Обратите внимание на то, как схематический символ диода отличается от обычного диода. Светодиодные символы добавляют пару стрелок, выходящих из символа.
Диоды Шоттки
Другой очень распространенный диод – диод Шоттки.
Диод Шоттки
В наличии COM-10926
Диоды Шоттки известны своим низким прямым падением напряжения и очень быстрым переключением. Этот диод Шоттки 1 А 40 В составляет…
. 1
Полупроводниковый состав диода Шоттки немного отличается от обычного диода, и это приводит к значительному на уменьшению прямого падения напряжения , которое обычно находится между 0.15 В и 0,45 В. Однако они все равно будут иметь очень большое напряжение пробоя.
Диоды Шоттки
особенно полезны для ограничения потерь, когда нужно сберечь каждый последний бит напряжения . Они достаточно уникальны, чтобы получить собственное обозначение схемы с парой изгибов на конце катодной линии.
Стабилитроны
Стабилитроны
– странный изгой из семейства диодов. Обычно они используются, чтобы намеренно проводить обратный ток .
Стабилитрон – 5.1 В 1 Вт
На пенсии COM-10301
Стабилитроны полезны для создания опорного напряжения или в качестве стабилизатора напряжения для слаботочных приложений. Эти диоды…
Пенсионер Стабилитрон
разработан для обеспечения очень точного напряжения пробоя, называемого стабилитроном или напряжением стабилитрона . Когда через стабилитрон протекает достаточный ток в обратном направлении, падение напряжения на нем будет стабильным на уровне напряжения пробоя.
Благодаря своей пробивной способности стабилитроны часто используются для создания известного опорного напряжения, точно равного их напряжению стабилитрона. Их можно использовать в качестве регуляторов напряжения для небольших нагрузок, но на самом деле они не предназначены для регулирования напряжения в цепях, которые потребляют значительный ток.
Стабилитроны
достаточно особенные, чтобы иметь собственное обозначение схемы с волнистыми концами на катодной линии. Этот символ может даже обозначать, что такое напряжение стабилитрона диода.Вот стабилитрон 3,3 В, создающий надежное опорное напряжение 3,3 В:
Фотодиоды
Фотодиоды – это специально сконструированные диоды, которые улавливают энергию фотонов света (см. Физика, квант) для генерации электрического тока. Вид работы как анти-светодиод.
Фотодиод BPW34 (не четверть, да мелочь). Поставьте его на солнце, и он может генерировать около нескольких мкВт энергии !.
Солнечные элементы – главный благодетель фотодиодной технологии.Но эти диоды также могут использоваться для обнаружения света или даже для оптической связи.
Применение диодов
Для такого простого компонента диоды имеют множество применений. Вы найдете диод того или иного типа практически в каждой цепи. Они могут быть представлены в чем угодно, от цифровой логики слабого сигнала до схемы преобразования энергии высокого напряжения. Давайте рассмотрим некоторые из этих приложений.
Выпрямители
Выпрямитель – это схема, преобразующая переменный ток (AC) в постоянный (DC).Это преобразование критично для всякой бытовой электроники. Сигналы переменного тока выходят из розеток вашего дома, но именно постоянный ток питает большинство компьютеров и другой микроэлектроники.
Ток в цепях переменного тока буквально чередуется – быстро переключается между положительным и отрицательным направлениями – но ток в сигнале постоянного тока течет только в одном направлении. Итак, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный, вам просто нужно убедиться, что ток не может течь в отрицательном направлении. Похоже на работу для ДИОДОВ!
Однополупериодный выпрямитель можно сделать всего из одного диода.Если сигнал переменного тока, такой как, например, синусоида, передается через диод, любая отрицательная составляющая сигнала отсекается.
Формы входного (красный / левый) и выходного (синий / правый) сигналов напряжения после прохождения через схему однополупериодного выпрямителя (в центре).
Двухполупериодный мостовой выпрямитель использует четыре диода для преобразования этих отрицательных выпуклостей в сигнале переменного тока в положительные.
Схема мостового выпрямителя (в центре) и форма выходного сигнала, которую она создает (синий / правый).
Эти цепи являются критическим компонентом источников питания переменного тока в постоянный, которые преобразуют сигнал 120/240 В переменного тока сетевой розетки в сигналы постоянного тока 3,3 В, 5 В, 12 В и т. Д. Если вы разорвали стенную бородавку, вы, скорее всего, увидели бы там несколько диодов, которые ее исправили.
Можете ли вы заметить четыре диода, образующие мостовой выпрямитель в этой бородавке?
Защита от обратного тока
Когда-нибудь вставлял батарею неправильно? Или поменять местами красный и черный провода питания? Если это так, то диод может быть благодарен за то, что ваша схема все еще жива.Диод, расположенный последовательно с положительной стороной источника питания, называется диодом обратной защиты. Это гарантирует, что ток может течь только в положительном направлении, а источник питания подает только положительное напряжение в вашу цепь.
Это применение диода полезно, когда разъем источника питания не поляризован, что позволяет легко испортить и случайно подключить отрицательный источник питания к положительному полюсу входной цепи.
Недостатком диода обратной защиты является то, что он вызывает некоторую потерю напряжения из-за прямого падения напряжения.Это делает диоды Шоттки отличным выбором для диодов обратной защиты.
Логические ворота
Забудьте о транзисторах! Простые цифровые логические вентили, такие как И или ИЛИ, могут быть построены из диодов.
Например, диодный логический элемент ИЛИ с двумя входами может быть построен из двух диодов с общими катодными узлами. Выход логической схемы также находится в этом узле. Когда один из входов (или оба) являются логической 1 (высокий / 5 В), выход также становится логической 1.Когда оба входа имеют логический 0 (низкий / 0 В), на выходе через резистор подается низкий уровень.
Логический элемент И построен аналогичным образом. Аноды , обоих диодов соединены вместе, где и расположен выход схемы. Оба входа должны иметь логическую единицу, заставляя ток течь по направлению к выходному выводу и также подтягивать его к высокому уровню. Если на каком-либо из входов низкий уровень, ток от источника питания 5 В проходит через диод.
Для обоих логических вентилей можно добавить больше входов, добавив только один диод.
Обратные диоды и подавление скачков напряжения
Диоды
очень часто используются для ограничения возможного повреждения из-за неожиданных больших скачков напряжения. Диоды подавления переходных напряжений (TVS) – это специальные диоды, вроде стабилитронов с низким пробивным напряжением (часто около 20 В), но с очень большой номинальной мощностью (часто в диапазоне киловатт). Они предназначены для шунтирования токов и поглощения энергии, когда напряжение превышает их напряжение пробоя.
Обратные диоды
выполняют аналогичную работу по подавлению скачков напряжения, в частности, вызванных индуктивным компонентом, например двигателем.Когда ток через катушку индуктивности внезапно изменяется, создается всплеск напряжения, возможно, очень большой отрицательный всплеск. Обратный диод, помещенный на индуктивную нагрузку, даст этому отрицательному сигналу напряжения безопасный путь для разряда, фактически многократно проходя через индуктивность и диод, пока он в конечном итоге не погаснет.
Это всего лишь несколько вариантов применения этого удивительного маленького полупроводникового компонента.
Закупка диодов
Теперь, когда ваш нынешний движется в правильном направлении, пришло время найти хорошее применение вашим новым знаниям.Независимо от того, ищете ли вы отправную точку или просто пополняете запасы, у нас есть набор изобретателя, а также отдельные диоды на выбор.
Наши рекомендации:
Диод Шоттки
В наличии COM-10926
Диоды Шоттки известны своим низким прямым падением напряжения и очень быстрым переключением.Этот диод Шоттки 1 А 40 В составляет…
. 1
Комплект изобретателя SparkFun – версия 3.2
На пенсии КОМПЛЕКТ-12060
** Как вы, возможно, видели из [нашего сообщения в блоге] (https://www.sparkfun.com/news/2241), мы недавно переместили нашу литьевую форму для SIK…
76 Пенсионер
Ресурсы и будущее
Теперь, когда вы познакомились с диодами, возможно, вы захотите продолжить изучение других полупроводников:
Или откройте для себя другие распространенные электронные компоненты:
Введение в диоды и выпрямители | Диоды и выпрямители
Все о диодах
Диод представляет собой электрическое устройство, позволяющее току проходить через него в одном направлении с гораздо большей легкостью, чем в другом.Наиболее распространенным типом диодов в современной схемотехнике является полупроводниковый диод , хотя существуют и другие диодные технологии. Полупроводниковые диоды обозначены на схематических диаграммах, таких как рисунок ниже. Термин «диод» обычно зарезервирован для малосигнальных устройств, I ≤ 1 A. Термин выпрямитель используется для силовых устройств, I> 1 A.
Схематический символ полупроводникового диода: стрелки указывают направление тока.
При включении в простую схему “батарея-лампа” диод пропускает или предотвращает прохождение тока через лампу, в зависимости от полярности приложенного напряжения.(рисунок ниже)
Работа диода: а) ток разрешен; диод смещен в прямом направлении. (b) Текущий поток запрещен; диод имеет обратное смещение.
Когда полярность батареи такова, что ток может течь через диод, диод называется с прямым смещением . И наоборот, когда батарея находится «в обратном направлении» и диод блокирует ток, говорят, что диод смещен в обратном направлении, . Диод можно рассматривать как переключатель: «замкнут» при прямом смещении и «разомкнут» при обратном смещении.
Направление стрелки символа диода указывает направление тока в обычном потоке. Это соглашение справедливо для всех полупроводников, на схемах которых есть «наконечники стрел». Обратное верно, когда используется поток электронов, когда направление тока направлено против «стрелки».
Аналогия с гидравлическим обратным клапаном
Поведение диода аналогично поведению гидравлического устройства, называемого обратным клапаном . Обратный клапан позволяет жидкости проходить через него только в одном направлении, как показано на рисунке ниже.
Аналогия с гидравлическим обратным клапаном: (a) Допустимый ток. (b) Текущий поток запрещен.
Обратные клапаны – это, по сути, устройства, работающие под давлением: они открываются и пропускают поток, если давление на них имеет правильную «полярность» для открытия задвижки (в показанной аналогии давление жидкости справа больше, чем слева). Если давление имеет противоположную «полярность», перепад давления на обратном клапане закроется и будет удерживать заслонку, так что потока не будет.
Как и обратные клапаны, диоды, по сути, представляют собой устройства, работающие от давления (напряжения). Существенная разница между прямым и обратным смещением заключается в полярности падения напряжения на диоде. Давайте подробнее рассмотрим простую схему батарея-диод-лампа, показанную ранее, на этот раз исследуя падение напряжения на различных компонентах на рисунке ниже.
Измерения напряжения диодной цепи: (a) Прямое смещение. (b) Обратное смещение.
Конфигурация диода прямого смещения
Диод с прямым смещением проводит ток и понижает на нем небольшое напряжение, в результате чего большая часть напряжения батареи падает на лампе.Если полярность батареи меняется на противоположную, диод становится смещенным в обратном направлении и сбрасывает все напряжения батареи, не оставляя лампе ничего. Если мы считаем диод самодействующим переключателем (замкнутым в режиме прямого смещения и разомкнутым в режиме обратного смещения), такое поведение имеет смысл. Наиболее существенное различие состоит в том, что диод при проводке падает намного больше напряжения, чем средний механический переключатель (0,7 вольт против десятков милливольт).
Это падение напряжения прямого смещения, проявляемое диодом, связано с действием области обеднения, образованной P-N переходом под влиянием приложенного напряжения.Если на полупроводниковый диод не подается напряжение, вокруг области P-N-перехода существует тонкая обедненная область, предотвращающая протекание тока. (Рисунок ниже (а)) Область обеднения почти лишена доступных носителей заряда и действует как изолятор:
Изображения диодов: модель PN-перехода, схематическое обозначение, физическая часть.
Схематическое обозначение диода показано на рисунке выше (b), так что анод (указывающий конец) соответствует полупроводнику P-типа в точке (a).Катодный стержень, не указывающий конец, в точке (b) соответствует материалу N-типа в точке (a). Также обратите внимание, что катодная полоса на физической части (c) соответствует катоду на символе.
Конфигурация диода обратного смещения
Если напряжение обратного смещения приложено к переходу P-N, эта область истощения расширяется, дополнительно сопротивляясь любому току через нее. (Рисунок ниже)
Область истощения расширяется с обратным смещением.
прямое напряжение
И наоборот, если напряжение прямого смещения приложено к переходу P-N, область обеднения сжимается, становясь тоньше.Диод становится менее резистентным к проходящему через него току. Для того, чтобы через диод шел устойчивый ток; тем не менее, область истощения должна быть полностью сжата под действием приложенного напряжения. Для этого требуется определенное минимальное напряжение, называемое прямым напряжением , как показано на рисунке ниже.
Увеличение прямого смещения от (a) до (b) уменьшает толщину обедненной области.
Для кремниевых диодов типичное прямое напряжение составляет 0,7 В, номинальное.Для германиевых диодов прямое напряжение составляет всего 0,3 вольта. Химическая составляющая P-N перехода, составляющего диод, определяет его номинальное значение прямого напряжения, поэтому кремниевые и германиевые диоды имеют такие разные прямые напряжения. Прямое падение напряжения остается примерно постоянным для широкого диапазона токов диодов, а это означает, что падение напряжения на диоде не похоже на падение напряжения на резисторе или даже на обычном (замкнутом) переключателе. Для наиболее упрощенного анализа схемы падение напряжения на проводящем диоде можно считать постоянным при номинальном значении и не связанным с величиной тока.
Диодное уравнение
На самом деле, прямое падение напряжения более сложное. Уравнение описывает точный ток через диод с учетом падения напряжения на переходе, температуры перехода и нескольких физических констант. Это широко известно как уравнение диода :
Термин kT / q описывает напряжение, возникающее в переходе P-N из-за действия температуры, и называется термическим напряжением или Vt перехода.При комнатной температуре это примерно 26 милливольт. Зная это и принимая коэффициент «неидеальности» равным 1, мы можем упростить уравнение диода и переписать его как таковое:
Вам не нужно знать «уравнение диода» для анализа простых диодных цепей. Просто поймите, что падение напряжения на токопроводящем диоде влияет на в зависимости от величины тока, проходящего через него, но это изменение довольно мало в широком диапазоне токов. Вот почему во многих учебниках просто говорится, что падение напряжения на проводящем полупроводниковом диоде остается постоянным на уровне 0.7 вольт для кремния и 0,3 вольт для германия.
Однако в некоторых схемах намеренно используется присущее P-N-переходу экспоненциальное соотношение тока / напряжения, и поэтому их можно понять только в контексте этого уравнения. Кроме того, поскольку температура является фактором в уравнении диода, смещенный в прямом направлении P-N переход также может использоваться в качестве устройства измерения температуры и, таким образом, может быть понят, только если у человека есть концептуальное представление об этой математической зависимости.
Работа с обратным смещением
Диод с обратным смещением предотвращает прохождение тока через него из-за расширенной области обеднения.На самом деле через диод с обратным смещением может протекать очень небольшой ток, называемый током утечки , но им можно пренебречь для большинства целей.
Способность диода выдерживать напряжения обратного смещения ограничена, как и для любого изолятора. Если приложенное напряжение обратного смещения становится слишком большим, диод испытывает состояние, известное как пробой , (рисунок ниже), которое обычно является деструктивным.
Максимальное номинальное напряжение обратного смещения диода известно как Peak Inverse Voltage или PIV , и его можно получить у производителя.Как и прямое напряжение, рейтинг PIV диода зависит от температуры, за исключением того, что PIV увеличивается на с повышением температуры и уменьшается на , когда диод становится холоднее, что в точности противоположно прямому напряжению.
Диодная кривая: показывает перегиб при прямом смещении 0,7 В для Si и обратный пробой.
Обычно рейтинг PIV обычного «выпрямительного» диода составляет не менее 50 В при комнатной температуре. Диоды с рейтингом PIV в несколько тысяч вольт доступны по скромным ценам.
ОБЗОР:
Диод – это электрический компонент, действующий как односторонний клапан для тока.
Когда напряжение подается на диод таким образом, что диод пропускает ток, диод называется с прямым смещением .
Когда напряжение подается на диод таким образом, что диод запрещает ток, диод называется с обратным смещением .
Напряжение, падающее на проводящий диод с прямым смещением, называется прямым напряжением .Прямое напряжение диода незначительно изменяется при изменении прямого тока и температуры и фиксируется химическим составом P-N перехода.
Кремниевые диоды
имеют прямое напряжение примерно 0,7 В.
Прямое напряжение германиевых диодов
составляет примерно 0,3 В.
Максимальное напряжение обратного смещения, которое диод может выдержать без «поломки», называется номинальным значением пикового обратного напряжения или PIV .
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:
диодов | Клуб электроники
Диоды | Клуб электроники
Сигнал | Выпрямитель | Мостовой выпрямитель | Стабилитрон
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 нагревом 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 напряжения в прямом направлении
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 крошечного 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 пробой .
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 под воздействием тепла 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
Диод Максимальный
Ток Максимальный
Обратный
Напряжение
1N4001 1A 50V
1N4002
9018
9018
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.
Характеристики сигнального диода и переключающего диода
Полупроводниковый сигнальный диод – это небольшие нелинейные полупроводниковые устройства, обычно используемые в электронных схемах, где задействованы малые токи или высокие частоты, такие как радио, телевидение и цифровые логические схемы.
Сигнальные диоды в виде точечного контактного диода или стеклянного пассивированного диода физически очень малы по размеру по сравнению с их более крупными собратьями силовых диодов.
Обычно PN-переход малосигнального диода заключен в стекло для защиты PN-перехода и обычно имеет красную или черную полосу на одном конце своего корпуса, чтобы помочь определить, какой конец является катодным выводом. Из всех сигнальных диодов в стеклянной оболочке наиболее широко используются очень распространенный 1N4148 и его эквивалент 1N914 сигнальный диод.
Малосигнальные и переключающие диоды имеют гораздо более низкие номинальные мощность и ток, около 150 мА, максимум 500 мВт по сравнению с выпрямительными диодами, но они могут лучше работать в высокочастотных приложениях или в приложениях с ограничением и переключением, которые имеют дело с импульсами короткой длительности.
Характеристики сигнального точечного диода различны как для германия, так и для кремния и представлены как:
1. Германиевые сигнальные диоды – имеют низкое значение обратного сопротивления, обеспечивающее меньшее падение прямого напряжения на переходе, обычно всего около 0,2–0,3 В, но имеют более высокое значение прямого сопротивления из-за их малой площади перехода.
№
2. Кремниевые сигнальные диоды – они имеют очень высокое значение обратного сопротивления и дают падение прямого напряжения около 0.От 6 до 0,7 В. Они имеют довольно низкие значения прямого сопротивления, что дает им высокие пиковые значения прямого тока и обратного напряжения.
Электронный символ для любого типа диода представляет собой стрелку с полосой или линией на конце, и это показано ниже вместе с характеристической кривой V-I в устойчивом состоянии.
Характеристическая кривая V-I кремниевого диода
Стрелка всегда указывает в направлении обычного тока, протекающего через диод, что означает, что диод будет проводить, только если положительный источник питания подключен к клемме анода, (a), а отрицательный источник питания подключен к клемме катода (k), таким образом только позволяя току течь через него только в одном направлении, действуя больше как односторонний электрический клапан (состояние смещения вперед).
Однако из предыдущего руководства мы знаем, что если мы подключим внешний источник энергии в другом направлении, диод заблокирует любой ток, протекающий через него, и вместо этого будет действовать как разомкнутый переключатель (состояние обратного смещения), как показано ниже.
Диод с прямым и обратным смещением
Тогда мы можем сказать, что идеальный малосигнальный диод проводит ток в одном направлении (прямая проводимость) и блокирует ток в другом направлении (обратная блокировка).Сигнальные диоды используются в самых разных приложениях, таких как переключатель в выпрямителях, ограничителях тока, демпферах напряжения или в схемах формирования сигналов.
Параметры сигнального диода
Сигнальные диоды производятся с различными номинальными значениями напряжения и тока, поэтому следует соблюдать осторожность при выборе диода для определенного применения. Есть ошеломляющий набор статических характеристик, связанных со скромным сигнальным диодом, но наиболее важными из них являются.
1.Максимальный прямой ток
Максимальный прямой ток (I _{F (макс.)}), как следует из названия, максимальный прямой ток , разрешенный для протекания через устройство. Когда диод является проводящим в состоянии прямого смещения, он имеет очень маленькое «включено» сопротивление на PN-переходе и, следовательно, мощность рассеивается на этом переходе (закон Ома) в виде тепла.
Тогда превышение его значения (I _{F (макс.)}) вызовет выделение большего количества тепла на переходе, и диод выйдет из строя из-за тепловой перегрузки, обычно с разрушительными последствиями.При работе диодов с номинальным током, близким к максимальному, всегда лучше обеспечить дополнительное охлаждение для отвода тепла, выделяемого диодом.
Например, наш небольшой сигнальный диод 1N4148 имеет максимальный номинальный ток около 150 мА с рассеиваемой мощностью 500 мВт при 25 ^o C. Затем необходимо последовательно с диодом использовать резистор для ограничения прямого тока (I _{F (max)}) ниже этого значения.
2. Пиковое обратное напряжение
Пиковое обратное напряжение (PIV) или максимальное обратное напряжение (В _{R (макс)}) – это максимально допустимое рабочее напряжение обратное , которое может быть приложено к диоду без обратного пробоя и повреждения диода. устройство.Следовательно, этот рейтинг обычно меньше уровня «лавинного выхода» на характеристической кривой обратного смещения. Типичные значения V _{R (max)} находятся в диапазоне от нескольких вольт до тысяч вольт и должны учитываться при замене диода.
Пиковое обратное напряжение является важным параметром и в основном используется для выпрямления диодов в схемах выпрямителя переменного тока в зависимости от амплитуды напряжения, при котором синусоидальная форма волны изменяется с положительного на отрицательное значение в каждом цикле.
3. Полная рассеиваемая мощность
Сигнальные диоды имеют рейтинг суммарной рассеиваемой мощности , , (P _{D (макс.)}). Этот рейтинг представляет собой максимально возможную рассеиваемую мощность диода при прямом смещении (проводимости). Когда ток протекает через сигнальный диод, смещение PN перехода не является идеальным и оказывает некоторое сопротивление протеканию тока, что приводит к рассеиванию (потере) мощности в диоде в виде тепла.
Поскольку малосигнальные диоды являются нелинейными устройствами, сопротивление PN перехода не является постоянным, это динамическое свойство, поэтому мы не можем использовать закон Ома для определения мощности с точки зрения тока и сопротивления или напряжения и сопротивления, как мы можем для резисторов. .Затем, чтобы найти мощность, которая будет рассеиваться диодом, мы должны умножить падение напряжения на нем на ток, протекающий через него: P _D = V * I
4. Максимальная рабочая температура
Максимальная рабочая температура фактически относится к температуре перехода (T _J) диода и относится к максимальной рассеиваемой мощности. Это максимально допустимая температура до того, как структура диода ухудшится, и выражается в градусах Цельсия на ватт (^o C / W).
Это значение тесно связано с максимальным прямым током устройства, поэтому при этом значении температура перехода не превышается. Однако максимальный прямой ток также будет зависеть от температуры окружающей среды, в которой работает устройство, поэтому максимальный прямой ток обычно указывается для двух или более значений температуры окружающей среды, таких как 25 ^o C или 70 ^o C.
Затем есть три основных параметра, которые необходимо учитывать при выборе или замене сигнального диода, а именно:
Номинальное обратное напряжение
Прогнозируемый текущий рейтинг
Номинальное рассеивание мощности в прямом направлении
Массив сигнальных диодов
Когда пространство ограничено или требуются согласованные пары коммутирующих сигнальных диодов, диодные матрицы могут быть очень полезны.Как правило, они состоят из высокоскоростных кремниевых диодов с малой емкостью, таких как 1N4148, соединенных вместе в несколько корпусов диодов, называемых массивом, для использования в коммутации и фиксации в цифровых схемах. Они заключены в одинарные встроенные корпуса (SIP), содержащие 4 или более диодов, соединенных внутри, чтобы получить либо отдельную изолированную решетку, общий катод (CC), либо общий анод (CA), как показано на рисунке.
Матрицы сигнальных диодов
Матрицы сигнальных диодов могут также использоваться в цифровых и компьютерных схемах для защиты высокоскоростных линий передачи данных или других параллельных портов ввода / вывода от электростатического разряда (ESD) и переходных процессов напряжения.
Посредством соединения двух диодов последовательно через шины питания с линией передачи данных, подключенной к их переходу, как показано, любые нежелательные переходные процессы быстро рассеиваются, а поскольку сигнальные диоды доступны в 8-кратных массивах, они могут защитить восемь линий данных в одном корпусе .
Защита линии передачи данных ЦП
Матрицы сигнальных диодов также могут использоваться для соединения диодов в последовательной или параллельной комбинации для формирования схем регулятора напряжения или понижающего напряжения или даже для получения известного фиксированного опорного напряжения.
Мы знаем, что прямое падение напряжения на кремниевом диоде составляет около 0,7 В, и при последовательном соединении нескольких диодов общее падение напряжения будет суммой индивидуальных падений напряжения каждого диода.
Однако, когда сигнальные диоды соединены последовательно, ток будет одинаковым для каждого диода, поэтому нельзя превышать максимальный прямой ток.
Подключение сигнальных диодов серии
Еще одно применение малосигнального диода – создание стабилизированного источника напряжения.Диоды соединены последовательно, чтобы обеспечить постоянное напряжение постоянного тока на комбинации диодов. Выходное напряжение на диодах остается постоянным, несмотря на изменения тока нагрузки, потребляемого последовательной комбинацией, или изменения напряжения источника постоянного тока, который питает их. Рассмотрим схему ниже.
Сигнальные диоды серии
Поскольку прямое падение напряжения на кремниевом диоде почти постоянно и составляет около 0,7 В, в то время как ток через него изменяется на относительно большие величины, сигнальный диод с прямым смещением может составить простую схему регулирования напряжения.Отдельные падения напряжения на каждом диоде вычитаются из напряжения питания, чтобы оставить определенный потенциал напряжения на нагрузочном резисторе, и в нашем простом примере выше это дается как 10 В – (3 * 0,7 В) = 7,9 В.
Это связано с тем, что каждый диод имеет сопротивление перехода, соответствующее слабому сигнальному току, протекающему через него, и три сигнальных диода, включенных последовательно, будут иметь трехкратное значение этого сопротивления, вместе с сопротивлением нагрузки R, образует делитель напряжения на источнике питания. .
Последовательное добавление большего количества диодов приведет к большему снижению напряжения. Также последовательно соединенные диоды могут быть размещены параллельно нагрузочному резистору, чтобы действовать как цепь регулирования напряжения. Здесь напряжение, приложенное к нагрузочному резистору, будет 3 * 0,7 В = 2,1 В. Конечно, мы можем создать такой же источник постоянного напряжения, используя один стабилитрон. Резистор R _D используется для предотвращения протекания чрезмерного тока через диоды при снятии нагрузки.
Диоды свободного хода
Сигнальные диоды также могут использоваться в различных схемах фиксации, защиты и формирования сигналов, причем наиболее распространенной формой цепи ограничивающего диода является диод, подключенный параллельно катушке или индуктивной нагрузке, чтобы предотвратить повреждение чувствительной схемы переключения. путем подавления скачков напряжения и / или переходных процессов, которые возникают, когда нагрузка внезапно выключается.Этот тип диода обычно известен как «диод свободного хода», «диод маховика» или просто диод свободного хода , как его чаще называют.
Диод свободного хода используется для защиты твердотельных переключателей, таких как силовые транзисторы и полевые МОП-транзисторы, от повреждения обратной защитой батареи, а также защиты от высокоиндуктивных нагрузок, таких как катушки реле или двигатели, и пример его подключения показан ниже.
Использование диода свободного хода
Современные силовые полупроводниковые устройства с быстрым переключением требуют быстродействующих диодов, таких как диоды свободного хода, для защиты их от индуктивных нагрузок, таких как катушки двигателя или обмотки реле.Каждый раз, когда указанное выше переключающее устройство включается, диод обгонной муфты переходит из проводящего состояния в состояние блокировки, поскольку он становится реверсивно смещенным.
Однако, когда устройство быстро выключается, диод становится смещенным в прямом направлении, и коллапс энергии, накопленной в катушке, вызывает прохождение тока через диод свободного хода. Без защиты диода обгонной муфты высокие токи di / dt могли бы возникать, вызывая выбросы высокого напряжения или переходные процессы, протекающие по цепи, что может привести к повреждению переключающего устройства.
Ранее скорость работы полупроводникового переключающего устройства, будь то транзистор, MOSFET, IGBT или цифровой, снижалась из-за добавления диода свободного хода через индуктивную нагрузку с диодами Шоттки и Зенера, которые использовались вместо этого в некоторых приложениях. Однако за последние несколько лет диоды с обгонной муфтой вновь обрели важность в основном благодаря их улучшенным характеристикам обратного восстановления и использованию сверхбыстрых полупроводниковых материалов, способных работать на высоких частотах переключения.
К другим типам специализированных диодов, не включенных сюда, относятся фотодиоды, PIN-диоды, туннельные диоды и диоды с барьером Шоттки. Добавляя больше PN-переходов к основной двухслойной диодной структуре, можно создавать другие типы полупроводниковых устройств.
Например, трехслойное полупроводниковое устройство становится транзистором, четырехслойное полупроводниковое устройство становится тиристорным или кремниевым выпрямителем, а также доступны пятислойные устройства, известные как симисторы.
В следующем уроке о диодах мы рассмотрим большой сигнальный диод, который иногда называют силовым диодом.Силовые диоды – это кремниевые диоды, предназначенные для использования в схемах выпрямления высоковольтных и сильноточных сетей.
Полноволновой выпрямитель
и теория мостового выпрямителя
В предыдущем руководстве по силовым диодам мы обсудили способы уменьшения пульсаций или колебаний напряжения постоянного постоянного напряжения путем подключения сглаживающих конденсаторов через сопротивление нагрузки.
Хотя этот метод может подходить для приложений с низким энергопотреблением, он не подходит для приложений, которым требуется «стабильное и плавное» напряжение питания постоянного тока. Один из способов улучшить это – использовать каждый полупериод входного напряжения вместо каждого другого полупериода. Схема, которая позволяет нам это делать, называется полноволновым выпрямителем .
Подобно полуволновой схеме, двухполупериодная схема выпрямителя вырабатывает выходное напряжение или ток, которые являются чисто постоянным током или имеют некоторую заданную составляющую постоянного тока.Двухполупериодные выпрямители имеют ряд фундаментальных преимуществ перед своими полуволновыми выпрямителями. Среднее (постоянное) выходное напряжение выше, чем для полуволны, выход двухполупериодного выпрямителя имеет гораздо меньшую пульсацию, чем полуволновой выпрямитель, что обеспечивает более плавную форму выходного сигнала.
В схеме полноволнового выпрямителя теперь используются два диода, по одному на каждую половину цикла. Используется многообмоточный трансформатор, вторичная обмотка которого разделена поровну на две половины с общим центральным ответвленным соединением (C).Эта конфигурация приводит к тому, что каждый диод проводит по очереди, когда его анодный вывод является положительным по отношению к центральной точке трансформатора C, создавая выходной сигнал в течение обоих полупериодов, в два раза больше, чем для полуволнового выпрямителя, поэтому он имеет 100% эффективность, как показано ниже.
Схема двухполупериодного выпрямителя
Схема двухполупериодного выпрямителя состоит из двух мощных диодов , подключенных к одному сопротивлению нагрузки (R _L), каждый из которых по очереди подает ток на нагрузку.Когда точка A трансформатора является положительной по отношению к точке C, диод D ₁ проводит в прямом направлении, как показано стрелками.
Когда точка B положительна (в отрицательной половине цикла) относительно точки C, диод D ₂ проводит в прямом направлении, а ток, протекающий через резистор R, имеет одинаковое направление для обоих полупериодов. Поскольку выходное напряжение на резисторе R представляет собой векторную сумму двух комбинированных сигналов, этот тип схемы двухполупериодного выпрямителя также известен как «двухфазная» схема.
Мы можем увидеть этот эффект довольно ясно, если запустим схему в схеме симулятора партисимулятора с удаленным сглаживающим конденсатором.
Форма волны симуляции частичного симулятора
Поскольку промежутки между каждой полуволной, создаваемой каждым диодом, теперь заполняются другим диодом, среднее выходное напряжение постоянного тока на нагрузочном резисторе теперь вдвое больше, чем у схемы однополупериодного выпрямителя, и составляет около 0,637 В _макс. пикового напряжения без потерь.
Где: V _MAX – максимальное пиковое значение в одной половине вторичной обмотки, а V _RMS – среднеквадратичное значение.
Пиковое напряжение выходного сигнала такое же, как и прежде, для полуволнового выпрямителя при условии, что каждая половина обмоток трансформатора имеет одинаковое среднеквадратичное значение напряжения. Чтобы получить различное выходное напряжение постоянного тока, можно использовать разные коэффициенты трансформатора.
Основным недостатком этого типа схемы двухполупериодного выпрямителя является то, что для данной выходной мощности требуется трансформатор большего размера с двумя отдельными, но идентичными вторичными обмотками, что делает этот тип двухполупериодной схемы выпрямления более дорогостоящей по сравнению со схемой «Полнополупериодный мостовой выпрямитель». эквивалент.
Полноволновой мостовой выпрямитель
Другой тип схемы, которая формирует ту же форму выходного сигнала, что и схема двухполупериодного выпрямителя, описанная выше, – это схема полноволнового мостового выпрямителя . В однофазном выпрямителе этого типа используются четыре отдельных выпрямительных диода, соединенных в виде «мостовой» конфигурации с обратной связью для получения желаемого выходного сигнала.
Основным преимуществом этой мостовой схемы является то, что она не требует специального трансформатора с центральным ответвлением, что снижает ее размер и стоимость.Одиночная вторичная обмотка подключена к одной стороне сети диодного моста, а нагрузка – к другой, как показано ниже.
Выпрямитель с диодным мостом
Четыре диода с маркировкой от D ₁ до D ₄ расположены «последовательными парами», при этом только два диода проводят ток в течение каждого полупериода. Во время положительного полупериода питания диоды D1 и D2 проходят последовательно, в то время как диоды D3 и D4 смещены в обратном направлении, и ток течет через нагрузку, как показано ниже.
Положительный полупериод
Во время отрицательного полупериода питания диоды D3 и D4 проходят последовательно, но диоды D1 и D2 выключаются, поскольку теперь они смещены в обратном направлении. Ток, протекающий через нагрузку, имеет то же направление, что и раньше.
Отрицательный полупериод
Поскольку ток, протекающий через нагрузку, является однонаправленным, напряжение, развиваемое на нагрузке, также однонаправлено, как и в двухполупериодном двухполупериодном выпрямителе с двумя предыдущими диодами, поэтому среднее напряжение постоянного тока на нагрузке равно 0.637V _макс.
Типичный мостовой выпрямитель
Однако в действительности в течение каждого полупериода ток протекает через два диода вместо одного, поэтому амплитуда выходного напряжения на два падения напряжения (2 * 0,7 = 1,4 В) меньше амплитуды входного V _MAX. Частота пульсаций теперь в два раза превышает частоту источника питания (например, 100 Гц для источника питания 50 Гц или 120 Гц для источника питания 60 Гц).
Хотя мы можем использовать четыре отдельных силовых диода для создания двухполупериодного мостового выпрямителя, готовые компоненты мостового выпрямителя доступны в готовом виде в диапазоне различных значений напряжения и тока, которые могут быть впаяны непосредственно в печатную плату. платы или быть подключенными лопатками разъемов.
На изображении справа показан типичный однофазный мостовой выпрямитель с обрезанным одним углом. Этот срезанный угол указывает на то, что ближайшая к углу клемма является положительной или положительной выходной клеммой или выводом, а противоположный (диагональный) вывод является отрицательным или отрицательным выводом. Два других соединительных провода предназначены для ввода переменного напряжения от вторичной обмотки трансформатора.
Сглаживающий конденсатор
В предыдущем разделе мы видели, что однофазный однополупериодный выпрямитель генерирует выходную волну каждые полупериод, и что было непрактично использовать этот тип схемы для создания стабильного источника постоянного тока.Однако двухполупериодный мостовой выпрямитель дает нам большее среднее значение постоянного тока (0,637 В макс.) С меньшими наложенными пульсациями, в то время как форма выходного сигнала вдвое превышает частоту входной частоты источника питания.
Мы можем улучшить средний выход постоянного тока выпрямителя, в то же время уменьшив изменение переменного тока выпрямленного выхода, используя сглаживающие конденсаторы для фильтрации формы выходного сигнала. Сглаживающие или накопительные конденсаторы, подключенные параллельно нагрузке на выходе схемы двухполупериодного мостового выпрямителя, увеличивают средний выходной уровень постоянного тока еще выше, поскольку конденсатор действует как запоминающее устройство, как показано ниже.
Двухполупериодный выпрямитель со сглаживающим конденсатором
Сглаживающий конденсатор преобразует двухполупериодную рябь на выходе выпрямителя в более плавное выходное напряжение постоянного тока. Если мы теперь запустим схему симулятора Partsim с разными значениями установленного сглаживающего конденсатора, мы сможем увидеть, как он влияет на выпрямленную форму выходного сигнала, как показано.
Сглаживающий конденсатор 5 мкФ
Синий график на осциллограмме показывает результат использования 5.Сглаживающий конденсатор 0 мкФ на выходе выпрямителя. Раньше напряжение нагрузки соответствовало выпрямленной выходной форме волны до нуля вольт. Здесь конденсатор 5 мкФ заряжается до пикового напряжения выходного импульса постоянного тока, но когда оно падает с пикового напряжения обратно до нуля вольт, конденсатор не может разряжаться так быстро из-за постоянной времени RC цепи.
Это приводит к разрядке конденсатора примерно до 3,6 В, в этом примере напряжение на нагрузочном резисторе поддерживается до тех пор, пока конденсатор не перезарядится еще раз при следующем положительном наклоне импульса постоянного тока.Другими словами, конденсатор успевает разрядиться лишь ненадолго, прежде чем следующий импульс постоянного тока снова зарядит его до пикового значения. Таким образом, напряжение постоянного тока, приложенное к нагрузочному резистору, падает лишь на небольшую величину. Но мы можем улучшить это еще, увеличив емкость сглаживающего конденсатора, как показано.
Сглаживающий конденсатор 50 мкФ
Здесь мы увеличили емкость сглаживающего конденсатора в десять раз с 5 мкФ до 50 мкФ, что уменьшило пульсации, увеличив минимальное напряжение разряда по сравнению с предыдущими 3.От 6 до 7,9 вольт. Однако, используя схему симулятора Partsim, мы выбрали нагрузку 1 кОм, чтобы получить эти значения, но по мере того, как сопротивление нагрузки уменьшается, ток нагрузки увеличивается, что приводит к более быстрой разрядке конденсатора между импульсами зарядки.
Влияние подачи большой нагрузки с помощью одного сглаживающего или накопительного конденсатора можно уменьшить за счет использования конденсатора большего размера, который накапливает больше энергии и меньше разряжается между импульсами зарядки. Обычно для цепей питания постоянного тока сглаживающий конденсатор является алюминиево-электролитическим типом, который имеет значение емкости 100 мкФ или более с повторяющимися импульсами постоянного напряжения от выпрямителя, заряжающего конденсатор до пикового напряжения.
Однако есть два важных параметра, которые следует учитывать при выборе подходящего сглаживающего конденсатора, и это его рабочее напряжение , которое должно быть выше, чем выходное значение холостого хода выпрямителя, и его значение емкости , которое определяет величину пульсации, которая появится поверх напряжения постоянного тока.
Слишком низкое значение емкости, и конденсатор мало влияет на форму выходного сигнала. Но если сглаживающий конденсатор достаточно большой (можно использовать параллельные конденсаторы) и ток нагрузки не слишком велик, выходное напряжение будет почти таким же плавным, как чистый постоянный ток.Как правило, мы стремимся к тому, чтобы пульсации напряжения составляли менее 100 мВ от пика к пику.
Максимальное напряжение пульсаций, присутствующее в схеме полноволнового выпрямителя , определяется не только значением сглаживающего конденсатора, но и частотой и током нагрузки, и рассчитывается как:
Напряжение пульсаций мостового выпрямителя
Где: I – постоянный ток нагрузки в амперах, ƒ – частота пульсаций или удвоенная входная частота в герцах, а C – емкость в фарадах.
Основное преимущество двухполупериодного мостового выпрямителя заключается в том, что он имеет меньшее значение пульсаций переменного тока для данной нагрузки и меньший резервуар или сглаживающий конденсатор, чем эквивалентный полуволновой выпрямитель. Следовательно, основная частота пульсаций напряжения вдвое больше, чем частота переменного тока (100 Гц), тогда как для полуволнового выпрямителя она точно равна частоте питания (50 Гц).
Величину пульсаций напряжения, которые накладываются диодами поверх напряжения питания постоянного тока, можно практически устранить, добавив значительно улучшенный π-фильтр (пи-фильтр) к выходным клеммам мостового выпрямителя.Этот тип фильтра нижних частот состоит из двух сглаживающих конденсаторов, обычно одинакового номинала, и дросселя или индуктивности между ними, чтобы ввести путь с высоким сопротивлением к переменной составляющей пульсаций
.
Другой более практичной и дешевой альтернативой является использование стандартной 3-контактной ИС регулятора напряжения, такой как LM78xx (где «xx» означает номинальное выходное напряжение) для положительного выходного напряжения или его обратный эквивалент LM79xx для отрицательное выходное напряжение, которое может уменьшить пульсации более чем на 70 дБ (техническое описание), обеспечивая при этом постоянный выходной ток более 1 А.
Почему бы не проверить свои знания о схемах двухполупериодного выпрямителя с помощью программы Partsim Simulator Tool сегодня. Попробуйте разные значения сглаживающего конденсатора и сопротивления нагрузки в вашей цепи, чтобы увидеть влияние на форму выходного сигнала.
В следующем уроке о диодах мы рассмотрим стабилитрон, который использует свою характеристику напряжения обратного пробоя для создания постоянного и фиксированного выходного напряжения на самом себе.
Что такое диод? | Fluke
Диод – это полупроводниковое устройство, которое, по сути, действует как односторонний переключатель тока.Это позволяет току легко течь в одном направлении, но сильно ограничивает протекание тока в противоположном направлении.
Диоды также известны как выпрямители , потому что они преобразуют переменный ток (ac) в пульсирующий постоянный ток (dc). Диоды классифицируются в соответствии с их типом, напряжением и допустимым током.
Диоды имеют полярность, определяемую анодом (положительный вывод) и катодом (отрицательный вывод). Большинство диодов пропускают ток только тогда, когда на анод подается положительное напряжение.На этом рисунке показаны различные конфигурации диодов:
Диоды доступны в различных конфигурациях. Слева: металлический корпус, крепление на шпильке, пластиковый корпус с лентой, пластиковый корпус с фаской, стеклянный корпус.
Когда диод пропускает ток, он смещен в прямом направлении . Когда диод смещен в обратном направлении, он действует как изолятор и не пропускает ток.
Странно, но факт: стрелка символа диода указывает против направления потока электронов.Причина: инженеры придумали символ, а их схемы показывают ток, текущий от положительной (+) стороны источника напряжения к отрицательной (-). То же самое соглашение используется для символов полупроводников, которые включают стрелки – стрелка указывает в разрешенном направлении «обычного» потока и против разрешенного направления потока электронов.
Контрольный диод диода цифрового мультиметра создает небольшое напряжение между контрольными выводами, достаточное для прямого смещения диодного перехода. Нормальное падение напряжения равно 0.От 5 В до 0,8 В. Смещенное в прямом направлении сопротивление хорошего диода должно находиться в диапазоне от 1000 Ом до 10 Ом. При обратном смещении на дисплее цифрового мультиметра будет отображаться OL (что указывает на очень высокое сопротивление).
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Найти:
Рубрики
Без рубрики
Водонагреватель
Ворота
Выбор дверей
Гаражные ворота
Гидроизоляция
Гидроизоляция помещений
Гипсокартон
Гипсокартонный интерьер
Двери
Декор крыльца
Декор лестницы
Дизайн туалета
Дом
Заливка фундамента
Кладка
Кладка стройматериалов
Крыльцо
Крыша
Ламинат
Лестница
Напольная стяжка
Планировка домов
Планировка крыш
Пол
Разное
Советы по ремонту
Стяжка
Тёплый пол
Туалет
Укладка ламината
Фундамент
Электрические водонагреватели
2019 © Все права защищены. Карта сайта

Характеристики идеального диода
Рабочий режим	Вкл. (Смещение вперед)	Выкл.	В = 0	В
Диод выглядит как	Короткое замыкание	Обрыв цепи