Диод схема подключения. Диоды Шоттки: принцип работы, характеристики и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое диод Шоттки и чем он отличается от обычного диода. Как устроен диод Шоттки. Каковы основные характеристики диодов Шоттки. Где применяются диоды Шоттки в электронике. Как проверить диод Шоттки мультиметром.

Содержание

Что такое диод Шоттки и его особенности

Диод Шоттки — это полупроводниковый прибор, который отличается от обычных диодов своей конструкцией и характеристиками. Основные особенности диодов Шоттки:

Используют переход металл-полупроводник вместо p-n перехода
Имеют очень малое прямое падение напряжения (0,2-0,4 В)
Обладают высоким быстродействием
Способны работать на высоких частотах (до сотен МГц)
Имеют малую емкость перехода

Благодаря этим свойствам диоды Шоттки нашли широкое применение в современной электронике, особенно в импульсных источниках питания и высокочастотных схемах.

Принцип работы и конструкция диода Шоттки

Главная особенность диода Шоттки заключается в использовании перехода металл-полупроводник вместо традиционного p-n перехода. Как это работает:

На границе металла и полупроводника образуется потенциальный барьер (барьер Шоттки)
При прямом включении высота барьера уменьшается, через диод течет ток
При обратном включении высота барьера увеличивается, ток не течет

В качестве полупроводника чаще всего используется кремний или арсенид галлия. Металлом служит золото, серебро, платина, палладий или вольфрам. Такая конструкция обеспечивает уникальные свойства диода Шоттки.

Основные характеристики диодов Шоттки

Рассмотрим ключевые параметры диодов Шоттки:

Прямое падение напряжения: 0,2-0,4 В (у обычных диодов 0,6-0,7 В)
Максимальное обратное напряжение: обычно до 100 В, редко до 250 В
Максимальный прямой ток: от единиц до сотен ампер
Время восстановления: единицы наносекунд
Рабочая частота: до сотен МГц

Малое прямое падение напряжения делает диоды Шоттки эффективными выпрямителями, особенно для низковольтных цепей. Высокое быстродействие позволяет использовать их на высоких частотах.

Применение диодов Шоттки в электронике

Благодаря своим уникальным характеристикам, диоды Шоттки нашли широкое применение в различных областях электроники:

Импульсные источники питания
Выпрямители в низковольтных цепях
Защита от переполюсовки
ВЧ детекторы и смесители
Быстродействующие ключи
Солнечные батареи

Особенно активно диоды Шоттки применяются в компьютерных блоках питания для выпрямления низковольтных напряжений +3,3 В и +5 В. Их использование повышает КПД и уменьшает тепловыделение.

Как проверить диод Шоттки мультиметром

Проверка диода Шоттки мультиметром не отличается от проверки обычного диода:

Установите мультиметр в режим «Diode» или «Прозвонка диодов»
Подключите красный щуп к аноду, черный к катоду
В прямом направлении мультиметр должен показать напряжение 0,2-0,4 В
При обратном подключении щупов показания должны быть «OL» (обрыв цепи)

Важно помнить, что диоды Шоттки имеют больший обратный ток утечки по сравнению с обычными диодами. Поэтому небольшое показание напряжения в обратном направлении не всегда означает неисправность.

Разновидности и маркировка диодов Шоттки

Существует множество типов диодов Шоттки, различающихся по характеристикам и применению:

Маломощные (1N5817, 1N5819) — для слаботочных цепей
Силовые (MBR1060, STPS30L60CT) — для мощных источников питания
Сдвоенные (30CPQ150) — два диода в одном корпусе
СВЧ диоды (1SS99) — для высокочастотных применений

Маркировка диодов Шоттки обычно начинается с букв «BAT», «SK» или «1N». Цифры в маркировке могут указывать на максимальный ток и напряжение. Например, SK36 рассчитан на ток 3А и напряжение 60В.

Преимущества и недостатки диодов Шоттки

Диоды Шоттки имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными диодами:

Очень малое прямое падение напряжения
Высокое быстродействие
Возможность работы на высоких частотах
Низкие потери на переключение

Однако у них есть и некоторые недостатки:

Более высокий обратный ток утечки
Меньшее максимальное обратное напряжение
Большая чувствительность к перегрузкам
Более высокая стоимость

Несмотря на недостатки, уникальные свойства диодов Шоттки делают их незаменимыми во многих современных электронных устройствах.

Заключение и перспективы развития

Диоды Шоттки играют важную роль в современной электронике, особенно в области импульсных источников питания и высокочастотных схем. Их уникальные характеристики позволяют создавать более эффективные и быстродействующие устройства.

В будущем ожидается дальнейшее совершенствование технологии производства диодов Шоттки, что позволит улучшить их характеристики и расширить области применения. Особенно перспективным выглядит использование новых материалов, таких как карбид кремния, для создания еще более эффективных диодов Шоттки.

Понимание принципов работы и особенностей применения диодов Шоттки является важным для всех, кто занимается разработкой и ремонтом современной электроники. Эти компоненты продолжат играть ключевую роль в развитии электронных технологий в обозримом будущем.

Диоды выпрямительные, принцип работы, характеристики, схемы подключения

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Принцип работы, основные характеристики полупроводниковых выпрямительных диодов можно рассмотреть используя их вольтамперную характеристику (ВАХ), которая схематично представлена на рисунке 1.

Она имеет две ветви, соответствующие прямому и обратному включению диода.

При прямом включении выпрямительного диода ощутимый ток через него начинает протекать при достижении на диоде определенного напряжения Uоткр. Этот ток называется прямым Iпр. Его изменения на напряжение Uоткр влияют слабо, поэтому для большинства расчетов можно принять его значение:

0,7 Вольт для кремниевых диодов,
0,3 Вольт — для германиевых.

Естественно, прямой ток диода до бесконечности увеличивать нельзя, при его определенном значении Iпр.макс этот полупроводниковый прибор выйдет из строя. Кстати, существуют две основные неисправности полупроводниковых диодов:

пробой — диод начинает проводить ток в любом направлении, то есть станет обычным проводником. Причем, сначала наступает тепловой пробой (это состояние обратимо), затем электрический (после этого диод можно смело выбрасывать),

обрыв — здесь, думаю, пояснения излишни.

Если диод подключить в обратном направлении, через него будет протекать незначительный обратный ток Iобр, которым, как правило, можно пренебречь. При достижении определенного значения обратного напряжения Uобр обратный ток резко увеличивается, прибор, опять же, выходит из строя.

Числовые значения рассмотренных параметров для каждого типа диода индивидуальны и являются его основными электрическими характеристиками. Должен заметить, что существует ряд других параметров (собственная емкость, различные температурные коэффициенты и пр.), но для начала хватит перечисленных.

Здесь предлагаю закончить с чистой теорией и рассмотреть некоторые практические схемы.

СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДИОДОВ

Для начала давайте рассмотрим как работает диод в цепи постоянного (рис.2) и переменного (рис.3) тока, что следует учитывать при том или ином включении диодов.

При подаче на диод прямого постоянного напряжения через него начинает протекать ток, определяемый сопротивлением нагрузки Rн. Поскольку он не должен превышать предельно допустимого значения следует определить его величину, после чего выбрать тип диода:

Iпр=Uн/Rн — все просто — это закон Ома.

Uн=U-Uоткр — см. начало статьи. Иногда величиной Uоткр можно пренебречь, бывают случаи, когда ее необходимо учитывать, например при расчете схемы подключения светодиода.

При включении диода в цепь переменного тока, помимо прочего, на нем периодически возникает обратное напряжение Uобр. Имейте в виду, следует учитывать его амплитудное значение (Для Uпр, кстати, тоже). Например, для бытовой электрической сети привычное всем напряжение 220В является действующим, а его амплитудное значение составляет 380В. Подробнее про это можно посмотреть на этой странице.

Это самое основное, про что надо помнить.

Теперь — несколько схем подключения диодов, часто встречающихся на практике.

Вне всякого сомнения, лидером здесь является мостовая схема диодов, используемая во всевозможных выпрямителях (рисунок 4). Выглядеть она может по разному, принцип действия одинаков, думаю из рисунка все ясно. Кстати, последний вариант — условное обозначение диодного моста в целом. Применяется для упрощения обозначения двух предыдущих схем.

Далее несколько менее очевидных схем (для постоянного тока):

Диоды могут выступать как «развязывающие» элементы. Управляющие сигналы Упр1 и Упр2 объединяются в точке А, причем взаимное влияние их источников друг на друга отсутствует. Кстати, это простейший вариант реализации логической схемы «или».
Защита от переполюсовки (жаргонное — «защита от дураков»). Если существует возможность неправильного подключения полярности напряжения питания эта схема защищает устройство от выхода из строя.
Автоматический переход на питание от внешнего источника. Поскольку диод «открывается», когда напряжение на нем достигнет Uоткр, то при Uвнеш <Uвн+Uоткр питание осуществляется от внутреннего источника, иначе — подключается внешний.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Диоды шоттки как подключить

Обозначение, применение и параметры диодов Шоттки

К многочисленному семейству полупроводниковых диодов названных по фамилиям учёных, которые открыли необычный эффект, можно добавить ещё один. Это диод Шоттки.

Немецкий физик Вальтер Шоттка открыл и изучил так называемый барьерный эффект возникающий при определённой технологии создания перехода металл-полупроводник.

Основной «фишкой» диода Шоттки является то, что в отличие от обычных диодов на основе p-n перехода, здесь используется переход металл-полупроводник, который ещё называют барьером Шоттки. Этот барьер, так же, как и полупроводниковый p-n переход, обладает свойством односторонней электропроводимости и рядом отличительных свойств.

В качестве материала для изготовления диодов с барьером Шоттки преимущественно используется кремний (Si) и арсенид галлия (GaAs), а также такие металлы как золото, серебро, платина, палладий и вольфрам.

На принципиальных схемах диод Шоттки изображается вот так.

Как видим, его изображение несколько отличается от обозначения обычного полупроводникового диода.

Кроме такого обозначения на схемах можно встретить и изображение сдвоенного диода Шоттки (сборки).

Сдвоенный диод – это два диода смонтированных в одном общем корпусе. Выводы катодов или анодов у них объединены. Поэтому такая сборка, как правило, имеет три вывода. В импульсных блоках питания обычно применяются сборки с общим катодом.

Так как два диода размещены в одном корпусе и выполнены в едином технологическом процессе, то их параметры очень близки. Поскольку они размещены в едином корпусе, то и температурный режим их одинаков. Это увеличивает надёжность и срок службы элемента.

У диодов Шоттки есть два положительных качества: весьма малое прямое падение напряжения (0,2-0,4 вольта) на переходе и очень высокое быстродействие.

К сожалению, такое малое падение напряжения проявляется при приложенном напряжении не более 50-60 вольт. При дальнейшем его повышении диод Шоттки ведёт себя как обычный кремниевый выпрямительный диод. Максимальное обратное напряжение для Шоттки обычно не превышает 250 вольт, хотя в продаже можно встретить образцы, рассчитанные и на 1,2 киловольта (VS-10ETS12-M3).

Так, сдвоенный диод Шоттки (Schottky rectifier) 60CPQ150 рассчитан на максимальное обратное напряжение 150V, а каждый из диодов сборки способен пропустить в прямом включении 30 ампер!

Также можно встретить образцы, выпрямленный за полупериод ток которых может достигать 400А максимум! Примером может служит модель VS-400CNQ045.

Очень часто в принципиальных схемах сложное графическое изображение катода попросту опускают и изображают диод Шоттки как обычный диод. А тип применяемого элемента указывают в спецификации.

К недостаткам диодов с барьером Шоттки можно отнести то, что даже при кратковременном превышении обратного напряжения они мгновенно выходят из строя и главное необратимо. В то время как кремниевые силовые вентили после прекращения действия превышенного напряжения прекрасно самовосстанавливаются и продолжают работать. Кроме того обратный ток диодов очень сильно зависит от температуры перехода. На большом обратном токе возникает тепловой пробой.

К положительным качествам диодов Шоттки кроме высокого быстродействия, а, следовательно, малого времени восстановления можно отнести малую ёмкость перехода (барьера), что позволяет повысить рабочую частоту. Это позволяет использовать их в импульсных выпрямителях на частотах в сотни килогерц. Очень много диодов Шоттки находят своё применение в интегральной микроэлектронике. Выполненные по нано технологии диоды Шоттки входят в состав интегральных схем, где они шунтируют переходы транзисторов для повышения быстродействия.

В радиолюбительской практике прижились диоды Шоттки серии 1N581x (1N5817, 1N5818, 1N5819). Все они рассчитаны на максимальный прямой ток (I_F(AV)) – 1 ампер и обратное напряжение (V_RRM) от 20 до 40 вольт. Падение напряжения (V_F) на переходе составляет от 0,45 до 0,55 вольт. Как уже говорилось, прямое падение напряжения (Forward voltage drop) у диодов с барьером Шоттки очень мало.

Также достаточно известным элементом является 1N5822. Он рассчитан на прямой ток в 3 ампера и выполнен в корпусе DO-201AD.

Также на печатных платах можно встретить диоды серии SK12 – SK16 для поверхностного монтажа. Они имеют довольно небольшие размеры. Несмотря на это SK12-SK16 выдерживают прямой ток до 1 ампера при обратном напряжении 20 – 60 вольт. Прямое падение напряжения составляет 0,55 вольт (для SK12, SK13, SK14) и 0,7 вольт (для SK15, SK16). Также на практике можно встретить диоды серии SK32 – SK310, например, SK36, который рассчитан на прямой ток 3 ампера.

Применение диодов Шоттки в источниках питания.

Диоды Шоттки активно применяются в блоках питания компьютеров и импульсных стабилизаторах напряжения. Среди низковольтных питающих напряжений самыми сильноточными (десятки ампер) являются напряжения +3,3 вольта и +5,0 вольт. Именно в этих вторичных источниках питания и используются диоды с барьером Шоттки. Чаще всего используются трёхвыводные сборки с общим катодом. Именно применение сборок может считаться признаком высококачественного и технологичного блока питания.

Выход из строя диодов Шоттки одна из наиболее часто встречающихся неисправностей в импульсных блоках питания. У него может быть два «дохлых» состояния: чистый электрический пробой и утечка. При наличии одного из этих состояний блок питания компьютера блокируется, так как срабатывает защита. Но это может происходить по-разному.

В первом случае все вторичные напряжения отсутствуют. Защита заблокировала блок питания. Во втором случае вентилятор «подёргивается» и на выходе источников питания периодически то появляются пульсации напряжения, то пропадают.

То есть схема защиты периодически срабатывает, но полной блокировки источника питания при этом не происходит. Диоды Шоттки гарантированно вышли из строя, если радиатор, на котором они установлены, разогрет очень сильно до появления неприятного запаха. И последний вариант диагностики связанный с утечкой: при увеличении нагрузки на центральный процессор в мультипрограммном режиме блок питания самопроизвольно отключается.

Следует иметь в виду, что при профессиональном ремонте блока питания после замены вторичных диодов, особенно с подозрением на утечку, следует проверить все силовые транзисторы выполняющие функцию ключей и наоборот: после замены ключевых транзисторов проверка вторичных диодов является обязательной процедурой. Всегда необходимо руководствоваться принципом: беда одна не приходит.

Проверка диодов Шоттки мультиметром.

Проверить диод Шоттки можно с помощью рядового мультиметра. Методика такая же, как и при проверке обычного полупроводникового диода с p-n переходом. Но и тут есть подводные камни. Особенно трудно проверить диод с утечкой. Прежде всего, элемент необходимо выпаять из схемы для более точной проверки. Достаточно легко определить полностью пробитый диод. На всех пределах измерения сопротивления неисправный элемент будет иметь бесконечно малое сопротивление, как в прямом, так и в обратном включении. Это равносильно короткому замыканию.

Сложнее проверить диод с подозрением на «утечку». Если проводить проверку мультиметром DT-830 в режиме «диод», то мы увидим совершенно исправный элемент. Можно попробовать измерить в режиме омметра его обратное сопротивление. На пределе «20кОм» обратное сопротивление определяется как бесконечно большое. Если же прибор показывает хоть какое-то сопротивление, допустим 3 кОм, то этот диод следует рассматривать как подозрительный и менять на заведомо исправный. Стопроцентную гарантию может дать полная замена диодов Шоттки по шинам питания +3,3V и +5,0V.

Где ещё в электронике используются диоды Шоттки? Их можно обнаружить в довольно экзотических приборах, таких как приёмники альфа и бета излучения, детекторах нейтронного излучения, а в последнее время на барьерных переходах Шоттки собирают панели солнечных батарей. Так, что они питают электроэнергией и космические аппараты.

Обозначение, применение и параметры диодов Шоттки

На принципиальных схемах диод Шоттки изображается вот так.

Как видим, его изображение несколько отличается от обозначения обычного полупроводникового диода.

Кроме такого обозначения на схемах можно встретить и изображение сдвоенного диода Шоттки (сборки).

Применение диодов Шоттки в источниках питания.

Проверка диодов Шоттки мультиметром.

Развитие электроники требует все более высоких стандартов от радиодеталей. Для работы на высоких частотах используют диод Шоттки, который по своим параметрам превосходит кремниевые аналоги. Иногда можно встретить название диод с барьером Шоттки, что в принципе означает то же самое.

Конструкция
Миниатюризация
Использование на практике
Тестирование и взаимозаменяемость

Конструкция

Отличается диод Шоттки от обыкновенных диодов своей конструкцией, в которой используется металл-полупроводник, а не p-n переход. Понятно, что свойства здесь разные, а значит, и характеристики тоже должны отличаться.

Действительно, металл-полупроводник обладает такими параметрами:

Имеет большое значение тока утечки;
Невысокое падение напряжения на переходе при прямом включении;
Восстанавливает заряд очень быстро, так как имеет низкое его значение.

Диод Шоттки изготавливается из таких материалов, как арсенид галлия, кремний; намного реже, но также может использоваться – германий. Выбор материала зависит от свойств, которые нужно получить, однако в любом случае максимальное обратное напряжение, на которое могут изготавливаться данные полупроводники, не выше 1200 вольт – это самые высоковольтные выпрямители. На практике же намного чаще их используют при более низком напряжении – 3, 5, 10 вольт.

На принципиальной схеме диод Шоттки обозначается таким образом:

Но иногда можно увидеть и такое обозначение:

Это означает сдвоенный элемент: два диода в одном корпусе с общим анодом или катодом, поэтому элемент имеет три вывода. В блоках питания используют такие конструкции с общим катодом, их удобно использовать в схемах выпрямителей. Часто на схемах рисуется маркировка обычного диода, но в описании указывается, что это Шоттки, поэтому нужно быть внимательными.

Диодные сборки с барьером Шоттки выпускаются трех типов:

1 тип – с общим катодом;

2 тип – с общим анодом;

3 тип – по схеме удвоения.

Такое соединение помогает увеличить надежность элемента: ведь находясь в одном корпусе, они имеют одинаковый температурный режим, что важно, если нужны мощные выпрямители, например, на 10 ампер.

Но есть и минусы. Все дело в том, что малое падение напряжения (0,2–0,4 в) у таких диодов проявляется на небольших напряжениях, как правило – 50–60 вольт. При более высоком значении они ведут себя как обычные диоды. Зато по току эта схема показывает очень хорошие результаты, ведь часто бывает необходимо – особенно в силовых цепях, модулях питания – чтобы рабочий ток полупроводников был не ниже 10а.

Еще один главный недостаток: для этих приборов нельзя превышать обратный ток даже на мгновение. Они тут же выходят из строя, в то время как кремниевые диоды, если не была превышена их температура, восстанавливают свои свойства.

Но положительного все-таки больше. Кроме низкого падения напряжения, диод Шоттки имеет низкое значение емкости перехода. Как известно: ниже емкость – выше частота. Такой диод нашел применение в импульсных блоках питания, выпрямителях и других схемах, с частотами в несколько сотен килогерц.

Вольтамперная характеристика светодиода (ВАХ)

ВАХ такого диода имеет несимметричный вид. Когда приложено прямое напряжение, видно, что ток растет по экспоненте, а при обратном – ток от напряжения не зависит.

Все это объясняется, если знать, что принцип работы этого полупроводника основан на движении основных носителей – электронов. По этой же самой причине эти приборы и являются такими быстродействующими: у них отсутствуют рекомбинационные процессы, свойственные приборам с p-n переходами. Для всех приборов, имеющих барьерную структуру, свойственна несимметричность ВАХ, ведь именно количеством носителей электрического заряда обусловлена зависимость тока от напряжения.

Миниатюризация

С развитием микроэлектроники стали широко применяться специальные микросхемы, однокристальные микропроцессоры. Все это не исключает использования навесных элементов. Однако если для этой цели использовать радиоэлементы обычных размеров, то это сведет на нет всю идею миниатюризации в целом. Поэтому были разработаны бескорпусные элементы – smd компоненты, которые в 10 и более раз меньше обычных деталей. ВАХ таких компонентов ничем не отличается от ВАХ обычных приборов, а их уменьшенные размеры позволяют использовать такие запчасти в различных микросборках.

Компоненты smd имеют несколько типоразмеров. Для ручной пайки подходят smd размера 1206. Они имеют размер 3,2 на 1,6 мм, что позволяет их впаивать самостоятельно. Другие элементы smd более миниатюрные, собираются на заводе специальным оборудованием, и самому, в домашних условиях, их паять невозможно.

Принцип работы smd компонента также не отличается от его большого аналога, и если, к примеру, рассматривать ВАХ диода, то она в одинаковой степени будет подходить для полупроводников любого размера. По току изготавливаются от 1 до 10 ампер. Маркировка на корпусе часто состоит из цифрового кода, расшифровка которого приводится в специальных таблицах. Протестировать на пригодность их можно тестером, как и большие аналоги.

Использование на практике

Выпрямители Шоттки используется в импульсных блоках питания, стабилизаторах напряжения, импульсных выпрямителях. Самыми требовательными по току – 10а и более – это напряжения 3,3 и 5 вольт. Именно в таких цепях вторичного питания приборы Шоттки используют чаще всего. Для усиления значений по току их включают вместе по схеме с общим анодом или катодом. Если каждый из сдвоенных диодов будет на 10 ампер, то получится значительный запас прочности.

Одна из самых частых неисправностей импульсных модулей питания – выход из строя этих самых диодов. Как правило, они либо полностью пробиваются, либо дают утечку. В обоих случаях неисправный диод нужно заменить, после чего проверить мультиметром силовые транзисторы, а также замерить напряжения питания.

Тестирование и взаимозаменяемость

Проверить выпрямители Шоттки можно так же, как и обычные полупроводники, так как они имеют похожие характеристики. Мультиметром необходимо прозвонить его в обе стороны – он должен показать себя так же, как и обычный диод: анод-катод, при этом утечек быть не должно. Если он показывает даже незначительное сопротивление – 2–10 килоом, это уже повод для подозрений.

Проверка диода Шоттки мультиметром

Диод с общим анодом или катодом можно проверить как два обычных полупроводника, соединенных вместе. Например, если анод общий, то это будет одна ножка из трех. На анод ставим один щуп тестера, другие ножки – это разные диоды, на них ставится другой щуп.

Можно ли его заменить на другой тип? В некоторых случаях диоды Шоттки меняют на обычные германиевые. К примеру, Д305 при токе 10 ампер давал падение всего 0,3 вольта, а при токах 2–3 ампера их вообще можно ставить без радиаторов. Но главная цель установки Шоттки – это не малое падение, а низкая емкость, поэтому заменить получится не всегда.

Как видим, электроника не стоит на месте, и дальнейшие варианты применения быстродействующих приборов будет только увеличиваться, давая возможность разрабатывать новые, более сложные системы.

Диоды Шоттки или более точно — диоды с барьером Шоттки — это полупроводниковые приборы, выполненные на базе контакта металл-полупроводник, в то время как в обычных диодах используется полупроводниковый p-n-переход.

Диод Шоттки обязан своим названием и появлением в электронике немецкому физику изобретателю Вальтеру Шоттки, который в 1938 году, изучая только что открытый барьерный эффект, подтвердил выдвинутую ранее теорию, согласно которой хоть эмиссии электронов из металла и препятствует потенциальный барьер, но по мере увеличения прикладываемого внешнего электрического поля этот барьер будет снижаться. Вальтер Шоттки открыл этот эффект, который затем и назвали эффектом Шоттки, в честь ученого.

Исследуя контакт металла и полупроводника можно видеть, что если вблизи поверхности полупроводника имеется область обедненная основными носителями заряда, то в области контакта этого полупроводника с металлом со стороны полупроводника образуется область пространственного заряда ионизированных акцепторов и доноров, при этом реализуется блокирующий контакт — тот самый барьер Шоттки. В каких условиях возникает этот барьер? Ток термоэлектронной эмиссии с поверхности твердого тела определяет уравнение Ричардсона:

Создадим условия, когда при контакте полупроводника, например n-типа, с металлом термодинамическая работа выхода электронов из металла была бы больше, чем термодинамическая работа выхода электронов из полупроводника. В таких условиях, в соответствии с уравнением Ричардсона, ток термоэлектронной эмиссии с поверхности полупроводника окажется больше, чем ток термоэлектронной эмиссии с поверхности металла:

В начальный момент времени, при контакте названных материалов, ток от полупроводника в металл превысит обратный ток (из металла в полупроводник), в результате чего в приповерхностных областях как полупроводника, так и металла — станут накапливаться объемные заряды — положительные в полупроводнике и отрицательные — в металле. В контактной области возникнет электрическое поле, образованное этими зарядами, и будет иметь место изгиб энергетических зон.

Под действием поля термодинамическая работа выхода для полупроводника возрастет, и возрастание будет происходить до тех пор, пока в контактной области не уравняются термодинамические работы выхода, и соответствующие им токи термоэлектронной эмиссии применительно к поверхности.

Картина перехода к равновесному состоянию с формированием потенциального барьера для полупроводника p-типа и металла аналогична рассмотренному примеру с полупроводником n-типа и металла. Роль внешнего напряжения — регулировка высоты потенциального барьера и напряженности электрического поля в области пространственного заряда полупроводника.

На рисунке выше представлены зонные диаграммы различных этапов формирования барьера Шоттки. В условиях равновесия в области контакта токи термоэлектронной эмиссии выравнялись, вследствие эффекта поля возник потенциальный барьер, высота которого равна разности термодинамических работ выхода: φк = ФМе — Фп/п.

Очевидно, вольт-амперная характеристика для барьера Шоттки получается несимметричной. В прямом направлении ток растет по экспоненте вместе с ростом прикладываемого напряжения. В обратном направлении ток не зависит от напряжения. В обоих случаях ток обусловлен электронами в качестве основных носителей заряда.

Диоды Шоттки поэтому отличаются быстродействием, ведь в них исключены диффузные и рекомбинационные процессы, требующие дополнительного времени. С изменением числа носителей и связана зависимость тока от напряжения, ибо в процессе переноса заряда участвуют эти носители. Внешнее напряжение меняет число электронов, способных перейти с одной стороны барьера Шоттки на другую его сторону.

Вследствие технологии изготовления и на основе описанного принципа действия, — диоды Шоттки имеют малое падение напряжения в прямом направлении, значительно меньшее чем у традиционных p-n-диодов.

Здесь даже малый начальный ток через контактную область приводит к выделению тепла, которое затем способствует появлению дополнительных носителей тока. При этом отсутствует инжекция неосновных носителей заряда.

У диодов Шоттки поэтому отсутствует диффузная емкость, поскольку нет неосновных носителей, и как следствие — быстродействие достаточно высокое по сравнению с полупроводниковыми диодами. Получается подобие резкого несимметричного p-n-перехода.

Таким образом, прежде всего диоды Шоттки — это СВЧ-диоды различного назначения: детекторные, смесительные, лавинно-пролетные, параметрические, импульсные, умножительные. Диоды Шоттки можно применять в качестве приемников излучения, тензодатчиков, детекторов ядерного излучения, модуляторов света, и наконец — выпрямителей высокочастотного тока.

Обозначение диода Шоттки на схемах

Диоды Шоттки сегодня

На сегодняшний день диоды Шоттки распространены весьма широко в электронных устройствах. На схемах они изображаются по иному, чем обычные диоды. Часто можно встретить сдвоенные выпрямительные диоды Шоттки, выполненные в трехвыводном корпусе свойственном силовым ключам. Такие сдвоенные конструкции содержат внутри два диода Шоттки, объединенные катодами или анодами, чаще — катодами.

Диоды в сборке имеют очень близкие параметры, поскольку каждая такая сборка изготавливается единым технологическим циклом, и в итоге их рабочий температурный режим одинаков, соответственно выше и надежность. Прямое падение напряжения 0,2 — 0,4 вольта наряду с высоким быстродействием (единицы наносекунд) — несомненные преимущества диодов Шоттки перед p-n-собратьями.

Особенность барьера Шоттки в диодах, применительно к малому падению напряжения, проявляется при приложенных напряжениях до 60 вольт, хотя быстродействие остается непоколебимым. Сегодня диоды Шоттки типа 25CTQ045 (на напряжение до 45 вольт, на ток до 30 ампер для каждого из пары диодов в сборке) можно встретить во многих импульсных источниках питания, где они служат в качестве силовых выпрямителей для токов частотой до нескольких сотен килогерц.

Нельзя не затронуть тему недостатков диодов Шоттки, они конечно есть, и их два. Во-первых, кратковременное превышение критического напряжения мгновенно выведет диод из строя. Во-вторых, температура сильно влияет на максимальный обратный ток. При очень высокой температуре перехода диод просто пробьет даже при работе под номинальным напряжением.

Ни один радиолюбитель не обходится без диодов Шоттки в своей практике. Здесь можно отметить наиболее популярные диоды: 1N5817, 1N5818, 1N5819, 1N5822, SK12, SK13, SK14. Эти диоды есть как в выводном исполнении, так и в SMD. Главное, за что радиолюбители их так ценят — высокое быстродействие и малое падение напряжения на переходе — максимум 0,55 вольт — при невысокой цене данных компонентов.

Редкая печатная плата обходится без диодов Шоттки в том или ином назначении. Где-то диод Шоттки служит в качестве маломощного выпрямителя для цепи обратной связи, где-то — в качестве стабилизатора напряжения на уровне 0,3 — 0,4 вольт, а где-то является детектором.

В приведенной таблице вы можете видеть параметры наиболее распространенных сегодня маломощных диодов Шоттки.

Диод Шоттки, принцип работы которого мы опишем сегодня, является очень удачным изобретением немецкого ученого Вальтера Шоттки. В его честь устройство и было названо, а встретить его можно при изучении самых разных электрических схем. Для тех, кто еще только начинает знакомиться с электроникой, будет полезным узнать о том, зачем его используют и где он чаще всего применяется.

Что это такое

Это полупроводниковый диод с минимальным падением уровня напряжения во время прямого включения. Он имеет две главные составляющие: собственно, полупроводник и металл.
Как известно, допустимый уровень обратного напряжения в любых промышленных электронный устройствах составляет 250 В. Такое U находит практическое применение в любой низковольтной цепи, препятствуя обратному течению тока.

Структура самого устройства несложна и выглядит следующим образом:

полупроводник;
стеклянная пассивация;
металл;
защитное кольцо.

При прохождении электрического тока по цепи положительные и отрицательные заряды скапливаются по всему периметру устройства, включая защитное кольцо. Скопление частиц происходит в различных элементах диода. Это обеспечивает возникновение электрического поля с последующим выделением определенного количества тепла.

Отличие от других полупроводников

Главное его отличие от других полупроводников состоит в том, что преградой служит металлический элемент с односторонней проводимостью.

Такие элементы изготавливают из целого ряда ценных металлов:

арсенида галлия;
кремния;
золота;
вольфрама;
карбида кремния;
палладия;
платины.

От того, какой металл выбирается в качестве материала, зависят характеристики нужного показателя напряжения и качество работы электронного устройства в целом. Чаще всего применяют кремний — по причине его надежности, прочности и способности работать в условиях большой мощности. Также используется и арсенид галлия, соединенный с мышьяком, либо германий.

Плюсы и минусы

При работе с устройствами, включающими в себя диод Шоттки, следует учитывать их положительные и отрицательные стороны. Если подключить его в качестве элемента электрической цепи, он будет прекрасно удерживать ток, не допуская его больших потерь.

К тому же, металлический барьер обладает минимальной емкостью. Это значительно увеличивает износостойкость и срок службы самого диода. Падение напряжения при его использовании минимально, а действие происходит очень быстро — стоит только провести подключение.

Однако большой процент обратного тока является очевидным недостатком. Поскольку многие электроприборы обладают высокой чувствительностью, нередки случаи, когда небольшое превышение показателя, всего лишь на пару А, способно надолго вывести прибор из строя. Также, при небрежной проверке напряжения полупроводника, может произойти утечка самого диода.

Сфера применения

Диод Шоттки может включать в себя любой аккумулятор.

Он входит в устройство солнечной батареи. Солнечные панели, которые уже давно успешно работают в условиях космического пространства, собираются именно на основании барьерных переходов Шоттки. Такие гелиосистемы устанавливаются на космических аппаратах (спутниках и телескопах, проводящих работу в жестких условиях безвоздушного пространства).

Устройство незаменимо при работе компьютеров, бытовой техники, радиоприемников, блоков электропитания. При правильном использовании диод Шоттки увеличивает производительность любого устройства, предотвращает потери тока. Он способен принимать на себя альфа-, бета- и гамма-излучение. Именно поэтому он незаменим в условиях космоса.

С помощью такого устройства можно осуществить параллельное соединение диодов, используя их в качестве сдвоенных выпрямителей. Таким образом можно объединить межлу собой два параллельных источника питания. Один корпус включает в себя два полупроводника, а концы положительного и отрицательного зарядов связываются друг с другом. Есть и более простые схемы, где диоды Шоттки очень малы. Это характерно для очень мелких деталей в электронике.

Диод Шоттки является незаменимым элементом во многих электронных устройствах. Главное — понимать специфику его работы и использовать его корректно.

Добавим диод и улучшим электросхему автомобиля.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как правильно установить диод

На чтение 10 мин. Просмотров 21 Обновлено 04.08.2019

Светодиоды — полупроводниковые приборы, преобразующие электроток в непосредственное световое излучение.

Как подключить светодиод через резистор или напрямую, а главное сделать такое подсоединение безопасным в эксплуатации и долговечным — основные вопросы, которые рассматриваются с целью обеспечения работоспособности любых светоизлучающих диодов.

Как определить полярность светодиода?

Самостоятельное определение светодиодной полярности осуществляется несколькими несложными методами:

посредством измерений;
по результатам визуальной оценки;
при подключении к источнику питания;
в процессе ознакомления с технической документацией.

К числу самых распространенных вариантов определения полярности светоизлучающих диодов относятся первые три способа, которые должны выполняться с соблюдением стандартной технологии.

Использование тестирующих устройств

С целью максимально точного определения светодиодной полярности, щупы мультиметра подключаются непосредственно к диоду, после чего отслеживаются показания тестера. При высвечивании на шкале «бесконечного» сопротивления, провода щупов меняются местами.

Если тестер показывает какие-либо показатели конечного значения в условиях замеров сопротивления проверяемых светоизлучающих диодов, то можно быть уверенным в подключении прибора с соблюдением вида полярности, а данные о расположении «плюса» и «минуса» являются точными.

Проверка светодиодов мультиметром

Визуальное определение полярности

Несмотря на множество существующих в настоящее время видов конструкций светодиодного оборудования, наиболее широкое распространение получили излучающие свет диоды, заключенные в цилиндрический корпус D от 3,5 мм.

Наиболее мощные диоды сверх яркого типа обладают планарными плоскими выводами, промаркированными «+» и «-».

Устройства в цилиндрическом корпусе имеют внутри пару электродов, отличающихся площадью. Именно катодная часть светоизлучающих диодов отличается большей электродной площадью и наличием характерного скоса на «юбке».

Подключение к источнику питания

Передача питания от элементов с постоянным напряжением — один из самых наглядных вариантов определения диодной полярности, требующий использования специального блока с поступательным регулированием напряжения, или традиционной аккумуляторной батареи. После подключения, постепенно повышаются показатели напряжения, что вызывает свечение светодиода и свидетельствует о правильном определении полярности.

Подключение диодов к питанию

Чтобы проверить работоспособность светового диода, в обязательном порядке подключается резистор токоограничивающего типа с сопротивлением от 680 Ом.

Этапы сборки

При самостоятельной сборке и последующем тестировании излучающих свет диодов в рабочем режиме, целесообразно воспользоваться данной последовательностью:

определиться с техническими характеристиками, отраженными в сопроводительной документации;
составить схему подключения с учетом уровня напряжения;
вычислить показатели потребляемой мощности электроцепи;
подобрать драйвер или блок питания с оптимальной мощностью;
рассчитать резистор при стабилизированном напряжении;
определить полярность LЕD-источника;
припаять провода к светодиодным выходам;
подсоединить источник питания;
зафиксировать диод на радиаторе.

Процесс тестирования излучающих свет диодов, заключается в подключении собранной конструкции к электрической сети и замере потребляемого тока.

Источники питания

Для подключения светодиода применяются специальные источники питания, разрабатываемые согласно установленным требованиям и нормативам. В процессе проектирования, потребуется определиться с коэффициентом мощности, энергетической эффективностью и уровнем пульсации.

Основной особенностью современных источников питания является наличие встроенного корректора коэффициента мощности, а приборы для внутреннего освещения отличаются повышенными требованиями к уровню токовой пульсации.

Схемы подключения светодиодов

Если источник питания в виде светоизлучающих диодов, предполагается применять в наружном освещении, то показатели защиты такого устройства должны составлять IP-67 при широком температурном диапазоне.

Источниками светодиодного питания в условиях токовой стабилизации обеспечиваются постоянные показатели выходного тока в широком диапазоне. Если источник для LЕD-светильника имеет стабилизацию по показателям напряжения, то формируется постоянное напряжение выходного типа в условиях токовой нагрузки, но не более максимально допустимых значений. В некоторых современных приборах присутствует комбинированная стабилизация.

Самым экономичным вариантом источника питания для светодиодных приборов являются современные диммируемые устройства.

Как подключить светодиод

Обеспечение работоспособности излучающих свет диодов, предполагает не только наличие источника питания, но и строгого соблюдения схемы подключения.

К 1,5 В

Показатели рабочего напряжения светоизлучающих диодов, как правило, превышают 1,5 В, поэтому сверх яркие светодиоды нуждаются в источнике питания не менее 3,2-3,4 В. При подключении применяется преобразователь напряжения в виде блокинг-генератора на резисторе, транзисторе и трансформаторе.

Запитываем светодиод к 1,5 ватт

Использование упрощенной схемы, лишенной стабилизатора, позволяет обеспечивать непрерывную работоспособность светоизлучающих диодов до снижения напряжения в элементе питания до показателей 0,8 В.

К 5 В

Подключение светодиода к элементу питания с номинальными токовыми показателями на уровне 5 В предполагает подсоединение резистора, имеющего сопротивление в пределах 100-200 Ом.

Параллельное подключение светодиодов

Если подключение в 5 вольт необходимо для установки пары диодов, то в электрическую цепь последовательным способом включается резистор ограничительного типа с сопротивлением не более 100 Ом.

К 9 В

Батарейка типа «Крона» обладает относительно небольшой емкостью, поэтому такой источник питания очень редко применяется для подключения достаточно мощных светодиодов. Согласно максимальному току, не превышающему 30-40 мА, чаще всего осуществляется последовательное подсоединение трёх светоизлучающих диодов, имеющих рабочий ток 20 мА.

К 12 В

Стандартный алгоритм подключения диодов к элементу питания на 12 В включает в себя определение типа блока, нахождение номинального тока, напряжения и потребляемой мощности, а также подсоединение к выводам с обязательным соблюдением полярности. В этом случае резистор размещается на любом участке электрической цепи.

К 220 В

При использовании источников питания 220 В, в обязательном порядке ограничивается ток, который будет протекать через световой диод, что предотвратит перегрев и выход светоизлучающего прибора из строя. Также необходимо понизить уровень обратного светодиодного напряжения с целью предупреждения пробоя.

Схема подключения светодиодов к 220 вольт

Ограничение уровня тока в условиях переменного напряжения осуществляется резисторами, конденсаторами или катушками индуктивности. Питание диода при постоянном напряжении предполагает использование исключительно резисторов.

Питание светодиодов от 220 В своими руками

Драйвер для диодных источников света на 220 В, является неотъемлемой частью сборки безопасного и долговечного прибора, и изготовить такое устройство вполне можно самостоятельно. Чтобы светоизлучающие диоды смогли работать от традиционной сети, потребуется уменьшить амплитуду напряжения, снизить силу тока, а также выполнить преобразование переменного напряжения в постоянные показатели. С этой целью используется делитель, имеющий резисторную или ёмкостную нагрузку, а также стабилизаторы.

Подключение светодиодной ленты к 220 В

Надежным самодельным драйвером для диодных источников света на 220 В, может выступать элементарный импульсный блок питания, не обладающий гальванической развязкой. Самым главным преимуществом такой схемы является простота исполнения, дополненная надёжностью эксплуатации.

Однако при самостоятельном выполнении сборки нужно соблюдать максимальную осторожность, так как особенностью данной схемы является полное отсутствие ограничений по показателям отдаваемого тока.

В основе стандартной схемы простейшего светодиодного драйвера на 220В лежат три главных каскада, представленные:

делителем напряжения на показателях сопротивления;
диодным мостом;
стабилизацией напряжения.

Стабилизатором в этом случае вполне может выступать общедоступный элемент L-7812. Следует отметить, что собранная таким способом схема диодных источников света на 220 вольт отличается стабильной работоспособностью, но перед включением в электрическую сеть обязательно производится тщательная изоляция оголённых проводов и участков пайки.

Диод — это двухэлектродный электронный элемент, который проводит ток в одном направлении и не пропускает его с другого. Диод также называют выпрямителем, который преобразует переменный ток в постоянный. Поскольку диоды, по сути, являются «односторонними», важно, чтобы вы умели определять, где какой конец. Обычно достаточно взглянуть на маркировку диода, но если она стерлась или не была нанесена изначально, проверьте диод мультиметром.

Распиновка светодиода

На принципиальных схемах распиновка наглядна. На катод мы всегда подаём «минус», поэтому и обозначается он прямой линией у вершины треугольника. Обычно катод – контакт, на котором располагается светоизлучающий кристалл. Он шире анода.

В сверхъярких LED полярность обычно маркируют на контактах либо корпусе. Если на ножках контактов маркировки нет, ножка с более широким основанием – катод.

Схема подключения светодиода

В классической схеме рекомендуют производить подключение через токоограничительный резистор. Действительно, правильно подобрав резисторное или индуктивное сопротивление, можно подключить диод, рассчитанный на напряжение питания 3В, даже к сети переменного тока.

Главное требование к параметрам питания – ограничение тока цепи.

Поскольку сила тока – параметр, отображающий плотность потока электронов по проводнику, при превышении этого параметра диод просто взорвется из-за мгновенного и значительного выделения тепла на полупроводниковом кристалле.

Как рассчитать ограничительный резистор

Расчет сопротивления резистора	Расчет мощности резистора

R — сопротивление ограничительного резистора в омах;
Uпит — напряжение источника питания в вольтах;
Uпад — напряжение питания светодиода;
I — номинальный ток светодиода в амперах.

Если мощность резистора будет значительно меньше требуемой, он просто перегорит вследствие перегрева.

Включение светодиода через блок питания без резистора

У меня уже несколько лет работает модернизированная под LED настольная лампа. В качестве источника света используется шесть ярких светодиодов, а в качестве источника питания – старое зарядное устройство от мобильного телефона Nokia. Вот моя схема включения светодиода:

Номинальное напряжение диодов – 3,5В, ток – 140мА, мощность — 1Вт.

При выборе внешнего источника питания необходимо ограничение по току. Подключение этих светодиодов к современным зарядным устройствам с напряжением питания 5В 1-2А потребует ограничивающий резистор.

Что бы адаптировать эту схему к зарядному устройству, рассчитанному на 5В, используйте резистор на 10-20Ом мощностью 0,3А.

Если у вас другой источник питания, убедитесь, что в нем есть схема стабилизации тока.

Схема зарядного устройства от мобильного телефона

Блок питания большинства низковольтных бытовых приборов

Как правильно подключать светодиоды

Параллельное подключение

Вообще параллельное соединение не рекомендуется. Даже у одинаковых диодов параметры номинального тока могут различаться на 10-20%. В такой цепи диод с меньшим номинальным током будет перегреваться, что сократит срок его службы.

Проще всего определить совместимость диодов при помощи низковольтного либо регулируемого источника питания. Ориентироваться можно по «напряжению розжига», когда кристалл начинает лишь чуть светиться. При разбросе «стартового» напряжения в 0,3-0,5 В параллельное соединение без токоограничивающего резистора недопустимо.

Последовательное подключение

Расчёт сопротивления для цепи из нескольких диодов: R = (Uпит — N * Uсд) / I * 0.75

Максимальное количество последовательных диодов: N = (Uпит * 0,75) / Uсд

При включении нескольких последовательных цепочек LED, для каждой цепи желательно рассчитать свой резистор.

Как включить светодиод в сеть переменного тока

Если при подключении LED к источнику постоянного тока электроны движутся лишь в одну сторону и достаточно ограничить ток с помощью резистора, в сети переменного напряжения направление движения электронов постоянно меняется.

При прохождении положительной полуволны, ток, пройдя через резистор, гасящий избыточную мощность, зажжёт источник света. Отрицательная полуволна будет идти через закрытый диод. У светодиодов обратное напряжение небольшое, около 20В, а амплитудное напряжение сети – около 320 В.

Какое-то время полупроводник будет работать в таком режиме, но в любой момент возможен обратный пробой кристалла. Чтобы этого избежать перед источником света устанавливают обыкновенный выпрямительный диод, выдерживающий обратный ток до 1000 В. Он не будет пропускать обратную полуволну в электрическую цепь.

Схема подключения в сеть переменного тока на рисунке справа.

Другие виды LED

Мигающий

Особенность конструкции мигающего светодиода – каждый контакт является одновременно катодом и анодом. Внутри него находятся два светоизлучающих кристалла с разной полярностью. Если такой источник света подключить через понижающий трансформатор к сети переменного тока он будет мигать с частотой 25 раз в секунду.

Для другой частоты мигания используются специальные драйверы. Сейчас такие диоды уже не применяются.

Разноцветный

Разноцветный светодиод – два или больше диода, объединенных в один корпус. У таких моделей один общий анод и несколько катодов.

Изменяя через специальный драйвер питания яркость каждой матрицы можно добиться любого света свечения.

При использовании таких элементов в самодельных схемах не стоит забывать, что у разноцветных кристаллов разное напряжение питания. Этот момент необходимо учитывать и при соединении большого количества разноцветных LED источников.

Другой вариант – диод со встроенным драйвером. Такие модели могут быль двухцветные с поочерёдным включением каждого цвета. Частота мигания задаётся встроенным драйвером.

Более продвинутый вариант – RGB диод, изменяющий цвет по заранее заложенной в чип программе. Тут варианты свечения ограниченны лишь фантазией производителя.

Как подключить диоды к 220в

Без светодиодов трудно обойтись при проектировании электронной аппаратуры, а также при изготовлении экономичных осветительных приборов. Их надежность, простота монтажа и относительная дешевизна привлекают внимание разработчиков бытовых и промышленных светильников. Поэтому многих пользователей интересуют схемные решения по включению светодиода, предполагающие прямую подачу на него фазного напряжения. Неспециалистам в области электроники и электрики полезно будет узнать, как подключить светодиод к 220В.

Технические особенности диода

По определению светодиод, схема которого схожа с обычным диодом, – это тот же полупроводник, пропускающий ток в одном направлении и излучающий свет при его протекании. Его рабочий переход не рассчитан на высокие напряжения, поэтому для загорания светодиодного элемента вполне достаточно всего нескольких вольт. Другой особенностью этого прибора является необходимость подачи на него постоянного напряжения, так как при переменных 220 Вольт светодиод будет мигать с частотой сети (50Герц). Считается, что глаз человека не реагирует на такие мигания и что они не причиняют ему вреда. Но все же согласно действующим стандартам для его работы нужно использовать постоянный потенциал. В противном случае приходится применять особые меры защиты от опасных обратных напряжений.

Большинство образцов осветительной техники, в которых диоды используются в качестве элементов освещения, включаются в сеть через специальные преобразователи – драйверы. Эти устройства необходимы для получения из исходного сетевого напряжения постоянных 12, 24, 36 или 48 Вольт. Несмотря на их широкое распространение в быту нередки ситуации, когда обстоятельства вынуждают обходиться без драйвера. В этом случае важно уметь включать светодиоды в 220 В.

Полюса светодиода

Чтобы ознакомиться со схемами включения и распайкой диодного элемента, нужно узнать, как выглядит распиновка светодиода. В качестве его графического обозначения используется треугольник, к одному из углов которого примыкает короткая вертикальная полоса – на схеме она называется катодом. Он считается выходным для постоянного тока, втекающего с обратной стороны. Туда подается положительный потенциал от источника питания и поэтому входной контакт называется анодом (по аналогии с электронными лампами).

Выпускаемые промышленностью светодиоды имеют всего два вывода (реже – три или даже четыре). Известны три способа определения их полярности:

визуальный метод, позволяющий определить анод элемента по характерному выступу на одной из ножек;
с помощью мультиметра в режиме «Проверка диодов»;
посредством блока питания с постоянным выходным напряжением.

Для определения полярности вторым способом плюсовой конец измерительного шнура тестера в красной изоляции подсоединяется к одному контактному выводу диода, а черный минусовой – к другому. Если прибор показывает прямое напряжение порядка полвольта, со стороны плюсового конца расположен анод. Если на табло индикации появляется знак бесконечности или «0L», с этого конца располагается катод.

При проверке от источника питания на 12 Вольт его плюс следует соединить с одним концом светодиода через ограничивающий резистор 1 кОм. Если диод загорается, его анод находится со стороны плюса блока питания, а если нет – с другого конца.

Способы подключения

Простейший подход к решению проблемы недопустимого для диода обратного напряжения – установка последовательно с ним дополнительного резистора, который способен ограничить 220 Вольт. Этот элемент получил название гасящего, так как он «рассеивает» на себе излишки мощности, оставляя светодиоду необходимые для его работы 12-24 Вольта.

Последовательная установка ограничивающего резистора также решает проблему обратного напряжения на переходе диода, которое снижается до тех же величин. В качестве модификации последовательного включения с ограничением напряжения рассматривается смешанная или комбинированная схема подключения светодиодов в 220 В. В ней на один резистор последовательный резистор приходится несколько параллельно соединенных диодов.

Подключение светодиода можно организовать по схеме, в которой вместо резистора используется обычный диод, имеющий высокое напряжение обратного пробоя (желательно – до 400 Вольт и более). Для этих целей удобнее всего взять типовое изделие марки 1N4007 с заявленным в характеристиках показателем до 1000 Вольт. При его установке в последовательную цепочку (при изготовлении гирлянды, например), обратная часть волны выпрямляется полупроводниковым диодом. Он в этом случае выполняет функцию шунта, защищающего чип светового элемента от пробоя.

Шунтирование светодиода обычным диодом (встречно-параллельное подключение)

Другой распространенный вариант «нейтрализации» обратной полуволны состоит в использовании совместно с гасящим резистором еще одного светодиода, включаемого параллельно и навстречу первому элементу. В этой схеме обратное напряжение «замыкается» через параллельно подключенный диод и ограничивается дополнительным сопротивлением, включенным последовательно.

Такое соединение двух светодиодов напоминает предыдущий вариант, но с одним отличием. Каждый из них работает со «своей» частью синусоиды, обеспечивая другому элементу защиту от пробоя.

Существенный недостаток схемы подключения через гасящий резистор – значительная величина непроизводительно расходуемой мощности, выделяемой на нем вхолостую.

Подтверждением этому является следующий пример. Пусть используется гасящий резистор номиналом 24 кОм и светодиод с рабочим током 9 мА. Рассеиваемая на сопротивлении мощность будет равна 9х9х24=1944 мВт (после округления – порядка 2-х Ватт). Чтобы резистор работал в оптимальном режиме, он выбирается со значением P не менее 3 Вт. На самом светодиоде расходуется совсем ничтожная часть энергии.

С другой стороны, при использовании нескольких последовательно подключенных LED элементов ставить гасящий резистор из соображений оптимального режима их свечения нецелесообразно. Если выбрать очень маленькое по номиналу сопротивление, оно быстро сгорит из-за большого тока и значительной рассеиваемой мощности. Поэтому функцию токоограничивающего элемента в цепи переменного тока естественнее выполнять конденсатору, на котором энергия не теряется.

Ограничение с помощью конденсатора

Простейшая схема подключения светодиодов через ограничительный конденсатор C характеризуется следующими особенностями:

предусматриваются цепочки заряда и разряда, обеспечивающие режимы работы реактивного элемента;
потребуется еще один светодиод, необходимый для защиты основного от обратного напряжения;
для расчета емкости конденсатора используется полученная опытным путем формула, в которую подставляются конкретные цифры.

Для вычисления значения номинала C нужно умножить силу тока в цепи на выведенный эмпирически путем коэффициент 4,45. После этого следует разделить полученное произведение на разницу между предельным напряжением (310 Вольт) и его падением на светодиоде.

В качестве примера рассмотрим подключение конденсатора к RGB или обычному LED-диоду с падением напряжения на его переходе, равным 3 Вольта и током через него в 9 мА. Согласно рассмотренной формуле его емкость составит 0,13 мкФ. Для введения поправки на ее точное значение следует учитывать, что на величину этого параметра в большей мере влияет токовая составляющая.

Выеденная опытным путем эмпирическая формула действительна лишь для расчета емкостей и параметров светодиодов на 220 В., установленных в сетях частотой 50 Гц. В других частотных диапазонах питающих напряжений (в преобразователях, например), коэффициент 4,45 нуждается в перерасчете.

Нюансы подключения к сети 220 Вольт

При использовании различных схем подключения светодиода к сети 220 В возможны некоторые нюансы, учет которых поможет избежать элементарных ошибок в коммутации электрических цепей. Они в основном связаны с величиной тока, протекающего через цепочку при подаче на нее питания. Для их понимания потребуется рассмотреть простейший прибор типа подсветки для декорирования, состоящий из целого набора светодиодных элементов или обычный светильник на их основе.

Значительное внимание обращается на особенности процессов, протекающих в выключателе в момент подачи питания. Для обеспечения «мягкого» режима включения к его контактам потребуется подпаять в параллель гасящий резистор и светодиод-индикатор, обозначающий включенное состояние.

Значение сопротивления подбирается по методикам, описанным ранее.

Только после выключателя с резистором в схеме располагается сама лента с чипами светодиодных элементов. В ней не предусмотрены защитные диоды, так что величина гасящего резистора подбирается из расчета протекающего по цепи тока, он не должен превышать значения порядка 1 мА.

Светодиодный индикатор-лампочка в этой схеме выполняет функцию нагрузки, еще больше ограничивающей ток. Из-за небольшой величины он будет светиться очень тускло, но этого вполне хватает для ночного режима. При действии обратной полуволны напряжение частично гасится на резисторе, что защищает диод от нежелательного пробоя.

Схема лед драйвера на 220 вольт

Более надежный способ, позволяющий запитать светодиоды от сети, – применение специального преобразователя или драйвера, понижающего напряжение до безопасного уровня. Основное назначение драйвера под светодиод 220 вольт – ограничить ток через него в рамках допустимого значения (согласно паспорту). В его состав входят формирователь напряжения, выпрямительный мостик и микросхема токового стабилизатора.

Вариант драйвера без стабилизатора тока

При желании собрать устройство питания светодиодов от 220 В своими руками потребуется знать следующее:

при использовании выходного стабилизатора амплитуда пульсаций существенно снижается;
в этом случае на самой микросхеме теряется часть мощности, что сказывается на яркости свечения излучающих приборов;
при использовании вместо фирменного стабилизатора фильтрующего электролита большой емкости пульсации не полностью сглаживаются, но остаются в допустимых пределах.

При самостоятельном изготовлении драйвера схему можно упростить, поставив на место выходной микросхемы электролит.

Безопасность при подключении

При работе со схемой включения диодов в сеть 220 Вольт основную опасность представляет соединенный последовательно с ними ограничивающий конденсатор. Под воздействием сетевого напряжения он заряжается до опасного для человека потенциала. Чтобы избежать неприятностей в этой ситуации рекомендуется:

предусмотреть в схеме специальную разрядную резисторную цепочку, управляемую отдельной кнопкой;
если сделать это невозможно, перед началом настойки после отключения от сети следует разряжать конденсатор с помощью жала отвертки;
не устанавливать в цепь питания диодов полярные конденсаторы, обратный ток которых достигает значений, способных «выжечь» схему.

Подключить светодиодные элементы на 220 Вольт удается лишь с помощью специальных элементов, вводимых в схему дополнительно. В этом случае можно обойтись без понижающего трансформатора и блока питания, традиционно используемых для подключения низковольтных осветителей. Основная задача добавочных элементов в схеме подключения светодиода в 220В – ограничить и выпрямить ток через него, а также защитить полупроводниковый переход от обратной полуволны.

Источник: strojdvor.ru

Подключение светодиода к сети 220в

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.

Источник: ledno.ru

Варианты схем как подключить светодиод к 220 вольтам (для световой индикации). Включение светодиода к сети 220 В.

Тема: способы подсоединения светодиодов к сетевому переменному напряжению.

Порой возникает необходимость в подключении обычного, маломощного светодиода к переменному, сетевому напряжению 220 вольт в роли светового индикатора. Казалось бы нет ничего проще, чем взять и поставить последовательно светодиоду обычный резистор, который бы ограничивал силу тока в данной цепи. Но не все так просто. В этой статье давайте с вами рассмотрим наиболее распространенные варианты такого подключения, после чего можно будет выбрать наиболее лучшую схему с учетом имеющихся достоинств и недостатков.

Вариант №1 » последовательное включение светодиода и резистора.

Итак, первым вариантом все же будет схема, где последовательно к светодиоду подключается обычный резистор с нужным сопротивлением. Величину сопротивления можно вычислить по закону ома. Допустим у нас светодиод, рассчитанный на напряжение 3 вольта и потребляющий 9 миллиампер. Напряжение питания (220 В) разделится между резистором и светодиодом. Если на светодиоде осядет 3 вольта, то на резисторе осядет около 217 вольт. Ток в последовательных цепях во всех точках одинаковый (в нашем случае он будет равен 9 мА). И чтобы узнать сопротивление резистора мы 217 вольт делим на 9 миллиампер и получаем 24 килоома (24000 ом).

Теоретически эта схема подключения светодиода к сети 220 вольт рабочая, но практически она скорее всего сгорит сразу при включении. Почему это так. Дело в том, что большинство обычных светодиодов рассчитаны на напряжение питания (при прямом своем включении, то есть плюс светодиода к плюсу источника питания и минус светодиода к минусу источника питания), где-то в пределах от 2,5 до 4,5 вольта. При прямом включении на светодиоде будет его рабочее напряжение (пусть 3 вольта), а излишек (217 вольт) осядет на резисторе. Обратное напряжение у светодиодов не такое уж и высокое (где-то около 30 вольт). И когда обратная полуволна переменного напряжения подается на светодиод, то светодиод просто выйдет из строя из-за слишком большого обратного напряжения, поданного на него. Напомню, что полупроводники при обратном включении имеют очень большое внутреннее сопротивление (гораздо большее чем стоящий в цепи резистор). Следовательно все сетевое напряжение осядет именно на светодиоде.

Вариант №2 » подключение светодиода с защитой от обратного напряжения.

В этом варианте схемы подключения индикаторного светодиода к сетевому напряжению 220 вольт имеется защита от чрезмерного высокого напряжения обратной полуволны, что подается на светодиод. То есть, в цепь добавлен обычный диод, который включен той же полярностью, что и светодиод. В итоге все излишнее высокое напряжение оседает на полупроводниках (при обратном включении питания, обратной полуволне переменного тока). Тот ток, что возникает в цепи при обратной полуволне настолько настолько мал, что его не хватает для пробития светодиода при обратном его включении. Таким образом данная схема уже будет нормально работать. Хотя в этом варианте все же имеются свои недостатки, а именно будет достаточно сильно греться резистор. Его мощность должна быть не менее 2 Вт. Этот нагрев приводит к тому, что схема весьма не экономна, у нее низкий КПД. Помимо этого поскольку светодиод будет светить только при одной полуволне, то рабочая частота светодиода будет равна 25 Гц. Свечение светодиода при такой частоте будет восприниматься глазом с эффектом мерцания.

Вариант №3 » альтернативная схема подключения светодиода к 220 с защитой от обратного напряжения.

Эта схема похожа не предидущую. Она также имеет защиту от чрезмерного напряжения обратной полуволны переменного напряжения. Если в первой схеме защитный диод стоял последовательно со светодиодом, то в данной схеме диод подключен параллельно, и имеет уже обратное включение относительно светодиоду. При одной полуволне переменного напряжения будет гореть индикаторный светодиод (на котором будет падение напряжения до рабочей величины светодиода), а при обратной полуволне диод будет находится в открытом состоянии и на нем также будет падение напряжения до величины (порядка 1 вольта) недостаточной для пробоя светодиода. Как и в предыдущей схеме недостатками будет значительный нагрев резистора и видимое мерцание светодиода, вдобавок эта схема будет больше потреблять электроэнергии из-за прямого включения диода.

Хотя вместо обычного диода можно поставить еще один светодиод.

Тогда в одну полуволну будет гореть один светодиод, ну а в обратную второй. Хотя в этом случае и будут светодиоды обезопасены от высокого обратного напряжения, но гореть каждый из них будет все равно с частотой 25 герц (будут оба мерцать).

Вариант №4 » лучшая схема с токоограничительным кондесатором, резистором и выпрямительным мостом.

Данный вариант схемы подключения индикаторного светодиода к сети 220 вольт считаю наиболее лучшим. Единственным недостатком (если можно так сказать) этой схемы является то, что в ней больше всего деталей. К достоинствам же можно отнести то, что в ней нет элементов, которые чрезмерно нагревались, поскольку стоит диодный мост, то светодиод работает с двумя полупериодами переменного напряжения, следовательно нет заметных для глаза мерцаний. Потребляет эта схема меньше всего электроэнергии (экономная).

Работает данная схема следующим образом. Вместо токоограничительного резистора (который был в предыдущих схемах на 24 кОм) стоит конденсатор, что исключает нагрев данного элемента. Этот конденсатор обязательно должен быть пленочного типа (не электролит) и рассчитан на напряжение не менее 250 вольт (лучше ставить на 400 вольт). Именно подбором его емкости можно регулировать величину силы тока в схеме. В таблице на рисунке приведены емкости конденсатора и соответствующие им токи. Параллельно конденсатору стоит резистор, задача которого сводится всего лишь к разряду конденсатора после отключения схемы от сети 220 вольт. Активной роли в самой схеме запитки индикаторного светодиода от 220 В он не принимает.

Далее стоит обычный выпрямительный диодный мост, который из переменного тока делает постоянный. Подойдут любые диоды (готовый диодный мост), у которых максимальная сила тока будет больше тока, потребляемого самим индикаторным светодиодом. Ну и обратное напряжение этих диодов должно быть не менее 400 вольт. Можно поставить наиболее популярные диоды серии 1N4007. Они дешево стоят, малы по размерам, рассчитаны на ток до 1 ампера и обратное напряжение 1000 вольт.

В схеме есть еще один резистор, токоограничительный, но он нужен для ограничения тока, который возникает от случайных всплесков напряжения, идущие от самой сети 220 вольт. Допусти если кто-то по соседству использует мощные устройства, содержащие катушки (индуктивный элемент, способствующий кратковременным всплескам напряжения), то в сети образуется кратковременное увеличение сетевого напряжения. Конденсатор данный всплеск напряжения пропускает беспрепятственно. А поскольку величина тока этого всплеска достаточна для того, чтобы вывести из строя индикаторный светодиод в схеме предусмотрен токоограничительный резистор, защищающий схему от подобный перепадов напряжения в электрической сети. Этот резистор нагревается незначительно, в сравнении с резисторами в предыдущих схемах. Ну и сам индикаторный светодиод. Его вы выбираете уже сами, его яркость, цвет, размеры. После выбора светодиода подбирайте соответствующий конденсатор нужной емкости руководствуясь таблицей на рисунке.

Источник: electrohobby.ru

Как подключить светодиод к сети 220 Вольт

В большинстве случаев светодиоды запитываются от сети 220 Вольт через драйверы (например, обычная светодиодная лампа), но в некоторых случаях необходимо подключить к сети всего лишь один светодиод в качестве индикатора и здесь использование драйвера просто нецелесообразно. В таких случаях используются более простые схемы, о которых мы сегодня с вами и поговорим

Особенности подключения к сети 220 Вольт

Известно, что драйвер преобразует переменное синусоидальное напряжение в выпрямленное постоянное напряжение и запитывает светодиод малым током с низким напряжением. В сети же у нас присутствует среднее напряжение в 220 Вольт с частотой 50 Гц. Так как светодиод пропускает ток только в одном направлении, то это значит, что гореть светодиод будет только на полуволнах:

Это значит, что свечение будет происходить с такой же частотой в 50 Гц. Но из-за того, что наше зрение не способно различить моргание света с такой частотой, то мы будем видеть ровное свечение.

А напряжение обратной полярности, прикладываемое к светодиоду, способно его вывести из строя. Поэтому использование защитных мер обязательно.

Варианты подключения светодиода к сети 220 Вольт

Простейшим вариантом подключения является использование резистора включенного последовательно с нашим светодиодом.

Самое главное правильно рассчитать сопротивление данного резистора и учесть тот факт, что напряжение в 220 Вольт является среднеквадратичным, а амплитудная величина равна 310 Вольтам и именно это напряжение необходимо учитывать при расчете сопротивления резистора.

Помимо этого нужно реализовать защиту светодиода от обратного напряжения той же величины. Для этого есть несколько решений.

Последовательное подключение диода с напряжением пробоя в 400 В и более

Схема такого подключения выглядит так:

В выше приведенной схеме применяется диод 1N4007 с обратным напряжением 1000 В. Если будет изменена полярность, то напряжение будет приложено именно к данному диоду и вследствие этого светодиод будет защищен от пробоя.

Шунтирование светодиода простым диодом

В этом варианте подключения можно применять абсолютно любой маломощный диод, который включается встречно-параллельно со светодиодом. В таком подключении обратное напряжение прилагается к резистору, где и происходит гашение. Диод при этом включен в прямом направлении.

Подключение двух светодиодов

Такой вариант схемы выглядит следующим образом:

Принцип работы такой схемы соответствует вышеописанному, только тут светодиоды излучают свет каждый на своем участке синусоиды, при этом они защищают друг друга от пробоя.

Использование гасящего резистора имеет один очень существенный недостаток. В процессе работы на резисторе происходит выделение большого количества мощности.

В представленных схемах был указан резистор с R = 24 кОм, а это значит, что при U = 220 В протекающий ток будет равен 9 мА. А это значит, что рассеиваемая мощность на резисторе будет такова:

0,0090,00924000 = 1,944 Вт

В конце концов, чтобы резистор не перегревался и работал стабильно необходимо чтобы его мощность была не менее 3Вт.

В случае использования большего количества светодиодов потребляемый ток будет возрастать. А потребляемая мощность будет возрастать пропорционально квадрату тока. Значит, использование резистора становится просто нецелесообразным.

Ведь если установить резистор малой мощности, то это приведет к значительному разогреву и поломке элемента, что вызовет короткое замыкание.

Использование токоограничивающего конденсатора

Если применение токоограничивающего резистора нежелательно, то в схему можно включить конденсатор. Главный плюс использования конденсатора заключен в следующем: сопротивление имеет реактивный характер, иначе говоря на элементе не происходит рассеивание мощности.

На вышеприведенной схеме изображена типовая схема подсоединения светодиода к сети 220 Вольт. Из-за того, что конденсатор после обесточивания сети остается с накопленным потенциалом, который может опасен для людей, его нужно разрядить. Для этого в схему внесен резистор R1. А R2 выполняет защитную функцию всей схемы от возможных бросков тока. Диод VD1 несет защитную функцию светодиода.

При этом важно, чтобы конденсатор использовался на напряжение 400 В.

Примечание. Использование полярных конденсаторов в подобных схемах недопустимо, из-за того, что ток, проходящий в обратном направлении, разрушит элемент.

Для подсчета емкости конденсатора используется следующая формула:

Таким образом, если необходимо выполнить подсоединение светодиода с падением напряжения 2 В и током 9 мА требуемая емкость конденсатора такова:

Заключение

В этой статье мы с вами рассмотрели варианты включения в цепь 220 вольт светодиода. Такие схемы можно использовать только тогда, когда Led используется в качестве подсветки или индикации.

Выполнять подключение мощных светодиодов по таким схемам нежелательно, так как нестабильность напряжения сети приведет к очень быстрому выходу из строя Led элемента. Для этих случаев нужно использовать специальные блоки питания – драйверы.

Статья оказалась вам полезна и интересна, тогда оцените ее лайком и спасибо за Ваше внимание!

Источник: zen.yandex.ru

Как подключить светодиодную лампу

Светодиод – полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток в видимый свет. Различают осветительные и индикаторные устройства. Они обладают разной мощностью, допустимой силой тока, напряжением, яркостью. Можно подключить светодиод к 220В, к 110В, к 1,5В, но только через устройство, ограничивающее электрический ток.

Особенности подключения светодиодного светильника к 220В

Принцип работы светодиодного светильника заметно отличается от всех остальных приборов такого рода устройств. Свет в данном случае генерирует полупроводниковый кристалл. Тело накаливания, как в других лампах, здесь попросту отсутствует, так как в полупроводнике электрический ток непосредственно преображается в световое излучение. Такое устройство не нагревается, генерирует световое излучение точно указанной световой температуры и отличается долговечностью.

Однако светодиод 220 Вольт или другой мощности работает только при пропускании тока в прямом направлении. То есть для такого светильника требуется постоянный ток с напряжением в 4–12 Вольт. Соответственно, непосредственно в бытовую электрическую сеть включить светодиод в 220В нельзя.

Правила безопасности при подключении

Техника безопасности в данном случае сводится не столько к предупреждению угрозы для здоровья, сколько к предотвращению поломки приборов и короткого замыкания. Рекомендации просты:

не допускается прямое подключение светодиодных ламп к сети с переменным током и напряжением в 220В;
прежде чем подключать любой вариант светильника, необходимо изучить технические характеристики;
следует определить катод и анод у светодиода, как правило, длинная ножка выступает плюсом, то есть является анодом, а короткая, соответственно, катодом;
необходимо рассчитать схему подключения светодиода к сети в 220В с учетом напряжения;
эффективную работу прибора обеспечивает блок питания или драйвер с оптимальной мощностью;
перед подключением обязательно определяют полярность светодиода;
рекомендуется разделять резисторы на 2 части, чтобы снизить риск поражения током;
необходимо тестировать конструкцию – включить и замерить уровень потребляемого тока в 220В.

Наиболее экономичным и простым решением проблемы является монтаж диммируемых устройств. Здесь достаточно определить мощность прибора.

Схемы подключения светодиода к 220В

Полупроводник пропускает ток только в одном направлении. Однако в сети в 220В имеется переменный ток, где с частотой в 50 Гц направление тока меняется. Чтобы компенсировать этот эффект и подключить светодиодную лампу, требуется выпрямитель какого-либо типа, способный погасить обратное напряжение.

В таком качестве выступает резистор, конденсатор, выпрямительный мост. Соответственно, подключить светодиод к сети в 220 Вольт можно несколькими способами. Чаще всего в быту используется схема с резистором, поскольку такой способ прост в монтаже и доступен по стоимости.

Как подключить светодиодный светильник последовательным способом

Такое подсоединение выполняется очень легко и вполне годится для бытовых светодиодных приборов и сети в 220 Вольт.

Для начала рассчитывают требуемую мощность резистора и учитывают необходимость в защите от обратного напряжения. Теоретически при подсоединении светодиода, мощностью, например, в 3 Вольта, «избыток» в 217 Вольт оседает на резисторе. Однако на деле обратная полуволна в этом случае подается на светодиод, а не на резистор, а так как обратное напряжение у полупроводников невелико – до 30 Вольт, прибор быстро выходит из строя.
Все элементы цепи – резистор, диод защиты и светодиод подключаются последовательно.

Как подключить светодиодный светильник к 220В параллельным способом

Подсоединить светодиодный светильник можно и параллельно. Такая схема более надежна, хотя не исключает эффект мерцания.

Индикаторный диод подключают параллельно светодиоду. Диод должен иметь обратное включение. При первой полуволне работает индикаторный диод, при второй – светодиод. Напряжение, падающее на последний, не превышает 1 Вольт, что делает такую схему более долговечной.
Мощность резистора и здесь должна быть избыточной – он нагревается.

Снизить эффект мерцания позволяет параллельная установка 2 светодиодов. При подсоединении к сети в 220В при одной полуволне включается 1 светодиод, при второй – параллельный ему. При таком расположении оба элемента в нужной степени защищены от избыточного обратного напряжения.

Схема включения светодиода в сеть 220 вольт лучевым соединением

Запитать светодиод от сети 220В таким способом – лучший вариант, так как метод предупреждает излишний нагрев всех деталей цепи и исключает заметные для глаза мерцания. Кроме того, цепь, включающая конденсатор, потребляет меньше тока. Минус схемы – подключение светодиодных ламп требует больше времени и подразумевает цепь из большого количества элементов.

Вместо резистора основную нагрузку по выпрямлению тока берет на себя конденсатор. Использовать необходимо пленочное устройство – электролит не годится. Рассчитано на напряжение как минимум в 250 Вольт, а лучше в 400 Вольт.
Параллельно конденсатору в цепь включают резистор. Его задача – разряд конденсатора после того, как светильник отключают от сети в 220 Вольт.
Параллельно светодиоду подсоединяют диодный мост – его можно приобрести готовым, а можно самостоятельно сделать из 4 диодов с подходящими характеристиками. Максимальная сила тока моста должна быть выше, чем аналогичный показатель у светодиода. Возможное обратное напряжение – не менее 400 Вольт. Мост подсоединяется в обратном направлении по сравнению со светодиодным элементом.
Последовательно конденсатору в цепь вставляют еще один резистор – токоограничительный. Его цель – защитить схему от случайных скачков напряжения в сети на 220 Вольт.

В такой схеме все элементы нагреваются незначительно, что обеспечивает высокую долговечность и надежность.

Схема шунтирования светодиода обычным диодом

Необходимость шунтирования доказана практикой. Теоретическая схема подключения светодиода без дополнительного элемента оказывается несостоятельной.

Рабочая схема включает индикаторный обычный диод с той же полярностью, что и светодиодное устройство. При этом излишне высокое напряжение обратной волны оседает на диодном элементе, а остаточное напряжение светодиод пробить уже не может. Диод монтируют между резистором и светодиодом.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Подключение светодиодных светильников даже по самой удачной схеме выполняется после расчета характеристик резистора, дополнительных диодов, и, конечно, конденсатора. Емкость последнего вычисляют следующим образом.

Допустим, частота сети составляет обычные 50 Гц. Необходимо подсоединить светодиод в 20 мА, на который припадает 2 В. Необходимый коэффициент пульсаций составляет 2,5%.

Светодиод представляют как простой резистор. Коэффициент пульсаций разрешается заменить напряжением на конденсаторе. Получается следующее: Кп = (Umax — Umin) / (Umax + Umin) ⋅ 100%, где после подстановки данных получают 2.5% = (2В — Umin) / (2В + Umin) ⋅ 100% => Umin = 1.9В.
Используя типичную осциллограмму напряжения, можно вычислить время заряда конденсатора. tзар = arccos(Umin/Umax) / 2πf = arccos (1.9/2) / (2⋅1415⋅50) = 0.0010108 с. Остальной промежуток времени конденсатор разряжается. Так как в стандартной схеме используется двухполупериодный выпрямитель, этот показатель уменьшают вдвое.
Затем вычисляют емкость по формуле и получают C = ILED ⋅ dt/dU = 0.02 ⋅008989/(2-1.9) = 0.0018 Ф (или 1800 мкФ).

На деле ради 1 светодиодного светильника такой мощный конденсатор не устанавливают. Чтобы модифицировать схему, вместо обычного резистора в схему включают реактивное сопротивление – второй конденсатор.

Как подключить светодиодную ленту на 220 вольт

Нередко в быту вместо крупного прибора, который может выступать светильником, предпочитают установить подсветку. Для нее лучше всего использовать готовые светодиодные ленты. Монтаж очень прост, так как установщику нужно лишь следовать инструкции: все составляющие подсоединения при монтаже используют уже в готовом виде.

Светодиодная лента – ряд последовательно закрепленных светодиодов. К блоку питания они присоединяются параллельно, друг к другу лучше монтировать платы тоже параллельно.
Для начала определяют плюс и минус блок питания. Обычно красный шнур – это плюс, а синий или черный – минус. Если шнур отсутствует, подключение производят через маркированные зажимы.
Лучше всего подсоединить ленту пайкой. В определенных случаях удобней использовать коннекторы. При монтаже требуется лишь отодвинуть зажимную пластину, насадить коннектор на край ленты и сдвинуть зажим назад. Затем провод от коннектора подсоединяют к блоку.

Если предполагается монтаж цветной ленты, схема будет включать контроллер, отвечающей за включение и отключение отдельных светодиодов.

Заключение

Подключить светодиод к 220В можно лишь с помощью дополнительных устройств. Схема подсоединения может включать резисторы, конденсаторы, выпрямительные мосты. Задача таких элементов – выпрямить переменный ток и предотвратить действие обратной волны напряжения на светодиод.

Источник: 2proraba.com

Схема подключения диода к генератору

Как повысить заряд генератора с помощью дополнительного диода

Как увеличить напряжение генератора

Многие автомобилисты сталкивались с таким понятием, как низкое напряжение в сети. Виновником ситуации становился генератор, который выдавал недостаточное количество тока. Можно ли каким-нибудь способом увеличить напряжение, выдаваемое агрегатом? Как увеличить мощность генератора, не повредив цепь и общую систему.

Диод в схему

Установка диода с тумблером – самый простой способ увеличить напряжение. Тут не нужно заморачиваться, искать много информации в книжках и т.п. Все максимально доступно, никаких особых сложностей.

Этот вариант увеличения напряжения, несмотря на простоту, дает самый надежный результат. Подходит идеально для отечественных, вазовских моделей авто.

Целью данного способа увеличения напряжения в бортовой сети автомобиля является обман регулятора, который находится внутри генератора. Как известно, на старых отечественных моделях авто (копейка, Ваз 2105 и т.д.) просадка напряжения порой доходит до критичных значений – бывает, и до 12.5 вольт опускается. Аккумулятор, понятно, заряжаться при таком напряжении не будет.

Регулятор напряжения – это те же щетки, таблетка, шоколадка – названий много, но это один и тот же элемент, который отвечает за регулирование напряжение в генераторе. На наших отечественных автомобилях, преимущественно старого года выпуска, таблетки стоят плохого качества. Они плохо регулируют вольтаж, и как было сказано выше, порой значение тока просаживается ниже плинтуса.

Итак, что нужно сделать – вставить дополнительный диод в цепь. Этим мы добьемся следующего: насколько на диоде будет понижено напряжение, настолько регулятор будет повышать общий ток в цепи.

Схема установки диода

Интегрировать диод можно несколькими способами. Один из лучших – дистанционно. Берется простой тумблер, устанавливается где-нибудь в удобном месте.

Простой тумблер

Очевидно, что тумблер следует провести через провод на генератор. Вставить диод можно в прорезь моста генератора, в том месте, где проходит проводок с обмотки возбуждения на регулятор. Т.е, диод просто врезаем в проводок между мостом и регулятором.

К диоду выводим отдельно тумблер через два провода, как показано на фото ниже.

Подключение диода

Когда напряжения в бортовой сети достаточно, например, в летнее время, диод просто установлен, не задействован. Если тока мало, достаточно включить тумблер, активировав диод. Таким способом, мы обманываем регулятор.

Диоды можно использовать следующие.

Диоды

Подойдут также их аналоги, например, импортные. Они намного компактнее, изготовлены из пластмассы (корпус). Отечественные – металлические.

С помощью диода можно обеспечить падение напряжения в 0.9 или 1.2 вольт. Таким образом, если просадка получается до 13-13.6, то примерно 1 вольт будет регулятором добавляться. Для зимних нагрузок это нормально. Стандартная просадка регулятора должна быть до 13.8 вольт, не ниже. При таком значении аккумулятор может еще заряжаться, но если вольтаж будет меньше – уже нет.

Особенно критично падение вольтажа ниже стандартных значений для современных кальциевых АКБ. Дело в том, что низкая просадка убивает такие батареи, они портятся. Естественно, не рекомендован и повышенный показатель напряжения. Он должен быть не больше 14.6 вольт (подробнее об этом в таблице, в конце статьи).

Куда поставить диод

Установка диода в цепь – это универсальное решение, дающее хороший результат. Однако следует помнить о некоторых важных моментах:

Соблюдать полярность, подключая дополнительный диод. Если нарушить это правило, то зарядка на АКБ поступать не будет.
Диод обязан быть подобран так, чтобы выдавать ток не менее 5 А.
Желательно устанавливать диод вне генератора, так как он будет сильно греться.
Более эффективными считаются кремниевые диоды. Они способны забирать напряжение в пределах 0.8-1.2. А вот германиевые диоды – не больше 0.7 вольт.

Про регуляторы

Конструктивно таблетки, контролирующие напряжение в генераторе, способны повышать ток до 13.6 вольт. Известно, что существует две схемы подключения регулятора: старая и новая.

Старая схема – это более надежный вариант, не слишком повышающий напряжение, но и не позволяющий ему опускаться до критичных значений. А вот новая – хотя она полностью скопирована со старой, имеет много недостатков.

Регулятор трехуровневый

Хронический недозаряд АКБ – это именно тот самый недостаток новой схемы. Проблематичным становится запуск двигателя в холодное время года. Владельцам приходится ставить предпусковые подогреватели или придумывать что-то еще.

Некачественные регуляторы заставляют АКБ поглощать энергию только летом, т.е, при плюсовой температуре. Зимой же, особенно если совершать короткие пробеги на авто, батарея не успевает прогреваться, хотя бы до 0, и периодически разряжается.

Опытные автомобилисты рекомендуют зимой проезжать не меньше 20-30 минут, чтобы восстановить АКБ.

Итак, как же решается проблема? Очевидно, что наилучший вариант – повысить напряжение в бортовой сети, а как это сделать? Необходимо заставить таблетку «поверить», что якобы в сети низкое напряжение. Тем самым, мы добьемся того, что ген будет выдавать недостающий вольтаж.

Низкое напряжение в бортовой сети автомобиля может быть вызвано наличием большого количества потребителей. Например, если используется мощная акустическая система с сабвуфером и усилителем, спады напряжения неизбежны.

Вместо диода использовать можно также специальные регуляторы, которые выдают три значения вольтажа, в зависимости от температуры воздуха: 13.2, 13.9 и 14.5 вольт. Получается три режима: летний, весна/осень и зима.

Рекомендуем к просмотру таблицу, где приведены данные о нормальном заряде АКБ и стандартной работе генератора.

Степень заряженности АКБ	Заряжать АКБ зарядным устройством	Работа генератора
12,72 вольт — 100%	Если ЭДС— меньше 12,6 В	норма — от 13,6 В — до 14,4 В
12,50 вольт — 75%	Uнагрузки —меньше 9 В ( нагрузочная вилка)	меньше 13,6 В – недозаряд(плохо)
12,35 вольт — 50%	Плотность электролита— меньше 1,25г/см	больше 14,4 В – перезаряд. (тоже плохо)
12,10 вольт — 25%

Эффективность диода, повышающего напряжение в бортовой сети, не подлежит сомнениям. Так делают почти все опытные автомобилисты, владельцы отечественных моделей. После этого, машина будет легко запускаться не только летом, но и зимой. Высокий ток – четкая зарядка.

Схема соединения генератора

Генератор — прибор, работа которого нацелена на выработку электрической энергии и преобразования ее в другую. О том, как устроен генератор, как работает, какие требования предъявляются к автомобильному генератору, что делать при неисправном соединении системы и как подключить генератор к аккумулятору, рассказано далее.

Устройство генератора и принцип его работы

Генератор — прибор, призванный преобразовывать кинетическую энергию в ток благодаря вращающемуся магнитному полю. Бывает переменного и постоянного тока. Имеет внешнюю силовую раму, магнитный полюс, статор, вращающийся ротор, коммутационный узел и щетки. Дополняется манжетой, коллекторной и стяжной шпилькой, держателем обмоток, коллекторной пластиной, валом, ребристой втулкой, нижним конусом, фланцем и возбудительной обмоткой.

Обратите внимание! Работает благодаря принципу электромагнитной индукции в момент наводки электротока в замкнутой цепи и пересечения ее с помощью вращающегося магнитного поля постоянных магнитов. Чем быстрее вращается ротор, тем выше вырабатываемое напряжение.

Для создания замкнутого контура и отвода от него электротока необходим коллектор с щелочным узлом для постоянного контакта между рамкой и схемой. Благодаря подпружиненным конструктивным щеткам, которые прижимаются к коллекторным пластинам, передается электроток на выходные клеммы, а дальше он идет к потребителям.

Какие требования к автомобильному генератору

Главным требованием пользователя к автомобильному генератору является одновременное снабжение электрической энергией потребителей и зарядка АКБ, включение штатных потребителей электрической энергии без сильного разряда аккумулятора и нахождение в электросети нагрузок с роторными частотными вращениями.

Регулятор напряжения

Регулятор напряжения — аппарат, поддерживаемый показатель напряжения бортовой электросети в заданном пределе во всех режимах функционирования. Напряжение поддерживается им, если изменяется частота роторного генераторного вращения, электрическая нагрузка и температура воздуха. Он выполняет функцию защиты элементов генератора от аварии, автоматического включения в бортовую сеть цепи обмотки возбуждения с сигнализационной системой. Проверяется контрольной лампой.

Бывает регулятор напряжения совмещенный и отдельный. Первый вид имеет совмещенную конструкцию регулятора с щелочным узлом корпуса. Второй вид — отдельный узел корпуса машины, моторного отсека, куда подходят генераторные провода и тянутся.

Схема подключения к аккумулятору

Схем подключения генератора к аккумулятору три. Электрическая схема генератора — чертеж, состоящий из аккумулятора, генератора, блока предохранителя, ключ зажигания, приборной панели, выпрямительного блока и добавочного диода.

Принципиальная схема подключения генераторной установки — чертеж, состоящий из включателя зажигания, помехоподавляющего конденсатора, аккумуляторной батареи, индикаторной лампы, положительного диода силового выпрямителя, отрицательного диода силового выпрямителя, диода обмотки возбуждения, обмотки трех статорных фаз, обмотки роторного возбуждения, щеточного узла, регулятора напряжения.

Схема генераторной установки с дополнительными диодами из статора, выпрямительного блока, диодов, батареи АКБ+, диодов обмотки возбуждения, токосъемных колец, ротора и вала ротора, регулятора напряжения, лампы на приборной панели, замка зажигания и батареи.

Усовершенствованная схема подключения генератора к аккумулятору со стабилизацией напряжения включает в себя силовые и дополнительные диоды, теплоотвод, помимо включателя зажигания, помехоподавляющего конденсатора, аккумуляторной батареи, индикаторной лампы, силового выпрямителя, ротора, щелочного узла, регулятора напряжения, опорного регуляторного напряжения и питания обмотки напряжения.

Что делать, если генератор неисправен

Основной причиной неисправности генератора является износ с повреждением шкива, износом токосъемных щеток, повреждением токосъемных колес, износом регулятора напряжения, замыканием витков статорной обмотки, износом или разрушением подшипника, повреждением выпрямителя или диодного моста и повреждением проводника зарядной электроцепи.

Неисправности связаны с нарушением работы корпуса с подшипниками, прижимными пружинами, ременным проводом, выгоранием и износом щеток, межвитковыми замыканиями, пробоями, роторными биениями и неисправностями регуляторного реле.

Ремонт неисправного генератора самостоятельно рекомендуется производить только при наличии специального оборудования и познаний работы с установкой. Все, что может пользователь, это визуально оценить состояние оборудования и проверить его с помощью мультиметра или другого тестера, если поломки связаны с появлением короткого замыкания или обрыва электрической цепи.

Обратите внимание! В случае другой неисправности необходимо обратиться в профессиональный сервис, где давно занимаются демонтажем, разборкой агрегата и устранением существующих неисправностей. Только в таком случае можно быстро и качественно починить неисправный генератор.

В целом, генератор — электромеханическое оборудование, производящее или вырабатывающее электрическую, механическую, химическую и тепловую энергию, а затем преобразующее ее в другую. Имеет разную конструкцию и схему, по которой можно научиться подключать оборудование самостоятельно. В случае неисправности, требуется профессиональное обслуживание.

Какой диод поставить на генератор

Тут мне недавно пришел вопрос в предыдущей моей заметке (про шкив генератора) куда же и каким образом ставится диод в цепь РН на генераторе, чтобы поднять напряжение в сети автомобиля и лучше заряжать аккумулятор ?
Поискал в своих архивах и не нашел того материала, откуда я вычитал это решение.
Поискал в интернете … на фразу “повышающий диод на РН” можно найти тот самый текст.
Но чтобы не отправлять читающих эту заметку (и себя тоже) в этот пусть и недалекий адрес, привожу конкретный отрывок здесь вместе с некоторыми найденными картинками :
источник :
2126.ru/forum/index.php?topic=9799.0
или
www.lsx1600.bos.ru/regylator1.htm (рисунок на исходном сайте исчезли, но они уже все давно тут)
“Конструктивно регуляторы напряжения имеют верхнюю планку в 13.6В. Это обуславливается «старой» схемой подключения, с которой была скопирована новая и «благополучно усовершенствована». В ней необходимое напряжение бортовой сети, подаваемое на регулятор для сравнения, проходило через цепочку проводов. На них то оно и падало до нормы. По новой схеме мы имеем хронический недозаряд аккумулятора. Что с приходом зимы делает довольно-таки проблематичным запуск двигателя на морозе. Также необходимо отметить, что аккумулятор начинает поглощать энергию (заряжаться) только при плюсовой температуре его самого. Поэтому зимой, если вы совершаете малые пробеги, и аккумулятор не успевает прогреваться под капотом хотя бы до нуля (плюс время заряда), он будет постоянно разряжаться. И скоро погибнет… Считается, что после пуска двигателя, чтобы аккумулятор восстановился, нужно проехать не менее 20 минут. Именно ехать, а не стоять в пробке! Как же поднять напряжение в сети? Очень просто! Необходимо заставить регулятор «думать», что у нас в сети низкое напряжение. Таким образом генератор будет давать нам недостающие вольты. Сделать это нам поможет диод. В генераторе со встроенным регулятором напряжения нужно поставить диод в цепь, как показано на рисунке.

Добавочка 3.02.2012г
Поправлю сам себя — поскольку люди читают и задают вопросы, то проверил по справочным данным в Интернете что из себя представляет диод К223 — должен сказать, что сильно ошибся, указав именно такое название. На самом деле есть диоды КД223 и Д223, но у них корпуса совсем другие, чем видно на приведенных картинках.
Вот какие корпуса для них
Д223 — www.ekrikunov.ru/? >КД223 — hamlab.net/taxonomy/term/27 (корпус 52)

Однако на приведенных мной фотках скорее всего в изоленту замотаны диоды Д214 или Д242 (могут быть разные буквы после цифр), вот такой корпус(резьба М6) :

Есть такая болячка у штатного гены 37.3701 — недозаряд при нагрузке. Подробнее можно почитать здесь: www.drive2.ru/c/2116910/
Причем это конструктивный недостаток и при замене деталей на такие же — снова будет недозаряд, в чем я убедился, сменив диодный мост и регулятор напряжения. Цитата: В генераторах 8-го и 10-го семейства, установленных на ВАЗ-21213 и 21214 соответственно, напряжение для контроля РН снимается с дополнительных диодов, которые одновременно служат для питания обмотки ротора. В ряде случаев, особенно при большой нагрузке на генератор и высоких оборотах двигателя, напряжение в этой точке может превышать на 0,2 — 0,3 В напряжение на силовом выводе генератора, а следовательно и на АКБ. Это объясняется бОльшим падением напряжения на силовых диодах по сравнению с дополнительными и приводит к некорректной работе РН, т. е. к занижению напряжения регулирования на эту величину. Избежать этого можно, снимая контрольное напряжение с силового вывода, что реализовано в современных генераторах путем применения РН нового образца с дополнительным выводом.
Правильный вариант лечения — установка другого типа реле-регулятора(РР), у которого есть регулировка или реле, берущее плюс с бортовой сети, а не с диодов самовозбуждения. Почитать об этом можно здесь: 2126.ru/forum/index.php?board=105.0
Но есть и другой, более легкий путь: установка в разрыв между геной и встроенным РР диода, как это проделано вот здесь, например: www.drive2.ru/l/288230376152585825/
Нижеперечисленные работы выполнять на свой риск, перед началом работ скидывать клемму с акб и глушить двигатель, чтобы не обжечься о коллектор — работать в перчатках.
Диод нужен мощный, не менее 5А и рассчитанный на 20 и более вольт. Кроме того, он будет нагреваться, сопоставимо падению напряжения на нём, поэтому желателен радиатор. Исходя из имеющегося в запасе, выбрал диодный мост на 35А MB352 — с радиатором и возможностью монтажа на винт:

Кроме того, понадобится провод двужильный и клеммы:

Замеры падения напряжения дали следующие результаты:

Т.к. рядом с геной расположены горячие трубы выхлопной системы, диод будет нагреваться ещё больше.
Поэтому место для установки я выбрал подальше от гены и выпускного коллектора, как раз на месте ненужного более клапана ЭПХХ:

Диод намазал КПТ-8 для лучшего теплоотвода:

В итоге, встал, как родной:

Чем ещё хорош диодный мост — там 4 диода, есть выводы под клеммы, если один сгорит — можно всегда перекинуть клеммы на другой, а если напруги с одним диодом не хватает — включить через 4 диода, подключив клеммы по диагонали.

Подключение клемм на мосту не описываю, т.к. по картинкам можно понять — провода разноцветные. Ну а кому не понятно — не парьтесь, в случае перепутки просто не будет заряда и надо будет поменять клеммы на диодном мосту местами.
На реле и вывод с диодов самовозбуждения накидывать клеммы сверху трудно, но возможно:

До переделки с включенным ближним и печкой на 2 скорости:

В результате, имеем 14,5В с включенным ближним и печкой на 2 скорости через 4 диода(клеммы на диодный мост подключены по диагонали):

Замеры происходили на прогретом двигле на ХХ.

А без нагрузки — 15В! Поэтому этот вариант на зиму, когда нужен обогрев заднего стекла. Сейчас подключил через один диод, без нагрузки — 14,6, с нагрузкой — 14,1
Нагрев неприкрученного моста был до 60 градусов под максимальной нагрузкой, прикрученный к кузову еле теплый при обычной нагрузке

Тема может и не новая, но по сей день актуальная. В сети описано множество способов повышение напряжения заряда аккумулятора. На авторство не претендую, но данный способ не встречал и хочу поделиться своим опытом переделки “таблетки” генератора.

Как известно, в зимнее время при включенных потребителях напряжение бортовой сети падает до 12,8-13,5 В и соответственно недозаряжает АКБ. Я пошел, как считаю, по наименьшему пути сопротивления, путем включения вольтдобавки в электронную схему стабилизатора (таблетку).

Стабилитрон VD1 обеспечивает стабилизацию половины напряжения возбуждения генератора, таким образом при добавлении диода на нем возникает дополнительное падение напряжения, что обеспечивает отключение напряжения возбуждения генератора при большем напряжении.

Ну а теперь как на практике все это осуществить.

Берем реле регулятор, высверливаем заклепки и снимаем крышку.

Аккуратно удаляем компадум с платы, можно отверткой, можно жесткой щеткой. Нужный нам стабилитрон (для тех кто не совсем знаком с радиотехникой) стеклянная колбочка с полоской. Полоска обозначение “Минус”. Выпаиваем стабилитрон и припаиваем к нему диод “минус к минусу”. Получившуюся сборку впаиваем обратно.

Вот что получилось. Далее все заливаем герметиком и закрываем крышку. Можно продублировать винтами.

При использовании диода 1n004 напряжение зарядки без нагрузки 14,8 вольт. При всех включенных потребителях 13,8 -14,2 В.

Автор; Александр Родин Щелково, Московская область

Как подключить светодиод. Подключение мощных светодиодов.

Светодиод: В чертежах:

Так как светодиод является полупроводниковым прибором, то при подключении светодиода в цепь необходимо соблюдать полярность. Светодиод имеет два вывода, один из которых катод («минус»), а другой — анод («плюс»).

Нельзя подключать светодиод к питающему напряжению напрямую. Это делается только через ограничивающий ток резистор или драйвер светодиода.

Монтаж светодиодов на плату:

Подключение мощных светодиодов:

Для питания мощных светодиодов оптимален вариант с использованием AC/DC-преобразователей со стабилизированным выходным током, что позволяет отказаться от внешних компонентов (резистора или интегральной схемы драйвера светодиодов) и добиться простоты подключения светодиодов, удобства эксплуатации и снижения стоимости всей системы.

На рисунке приведена схема последовательного включения 12-ти трехватных светодиодов к источнику тока LAP80700 (56W, 700mA, PFC)

Источник тока LAP80700 имеет входное напряжение в диапазоне 100-240В, а выходное от 40В до 80В, мощность 56Вт и стабилизированный ток — 700мА.

Трехватный светодиод работает на напряжении 3.8В, максимальное напряжение блока на выходе — 80В. Следовательно на данный блок можно подключить максимум 21 трехватный светодиод (80В / 3.8В ~ 21шт) и минимум 11 (40В / 3.8В ~ 11шт). Если на данный блок подключить менее 11 трехватных светодиодов, то они выйдут из строя.

Подключение и установка мощного светодиода на радиатор

Подключение мощных светодиодов по схеме RGB:

ВНИМАНИЕ!

Перед включением в электрическую сеть мощных светодиодов и светодиодных матриц необходимо в начале надежно подключить их к источнику тока. Подключение к блоку питания, находящемуся под напряжением, может привести к выходу светодиодов из строя!

Что такое блокирующий диод и байпасный диод в распределительной коробке солнечной панели?

Обходной диод и блокирующий диод, используемые для защиты солнечных панелей в затененных условиях

В различные типы конструкций солнечных панелей производители включают как байпасные, так и блокирующие диоды для защиты, надежной и бесперебойной работы. Мы обсудим как блокирующие, так и байпасные диоды в солнечных панелях с рабочими и принципиальными схемами более подробно ниже.

Обходной диод в солнечной панели используется для защиты частично затененного массива фотоэлектрических элементов внутри солнечной панели от нормально работающей фотоэлектрической цепочки при пиковом солнечном свете в той же фотоэлектрической панели.В многопанельных фотоэлектрических цепочках неисправная панель или цепочка были обойдены диодом, который обеспечивает альтернативный путь протеканию тока от солнечных панелей к нагрузке.

Блокирующий диод в солнечной панели используется для предотвращения разряда или разряда батарей через фотоэлементы внутри солнечной панели, поскольку они действуют как нагрузка ночью или в случае полностью закрытого неба облаками и т. Д. Короче говоря, поскольку диод пропускает ток только в одном направлении, ток от солнечных панелей течет (с прямым смещением) к батарее и блокируется от батареи к солнечной панели (с обратным смещением).

Что такое диод?

Диод — это однонаправленное полупроводниковое устройство, которое пропускает ток только в одном направлении (прямое смещение, т. Е. Анод подключен к положительной клемме, а катод подключен к отрицательной клемме). Он блокирует ток в обратном направлении (обратное смещение, т. Е. Анод к клемме -Ve и катод к клемме + Ve).

Они сделаны из полупроводниковых материалов, таких как кремний и германий. Они обладают высоким сопротивлением току в одном направлении (обратное смещение) и создают путь короткого замыкания для тока в противоположном направлении (прямое смещение).Ниже приводится общий символ диода с анодом и катодным выводом.

Работа блокирующих и байпасных диодов в панелях PV

Система солнечных панелей — лучшая альтернатива широкого диапазона (от мВт до МВт) бесплатной электроэнергии и может использоваться с сетевыми или автономными энергосистемами . Его можно установить где угодно в пределах солнечного диапазона для выработки электроэнергии.

Фотоэлектрический элемент внутри солнечной панели — это простой полупроводниковый фотодиод, состоящий из взаимосвязанных кристаллических кремниевых элементов, которые поглощают / поглощают фотон от прямого солнечного света на своей поверхности и преобразуют его в электрическую энергию.Фотоэлементы соединены последовательными цепочками внутри солнечной панели, и они вырабатывают электроэнергию при нормальной работе, когда солнечный свет попадает на эти фотоэлементы.

Но некоторые факторы влияют на генерирующую электрическую мощность солнечных элементов, например, ненормальные условия окружающей среды, например, дождь, снегопад и влажность, полные облака, покрывающие небо, солнечная радиация, изменения температуры и расположение массива панелей относительно солнца и т. Д.

Одним из наиболее важных факторов, влияющих на производительность и эффективность, являются полностью или частично затененные солнечные панели из-за облаков, деревьев, листьев, здания и т. Д.В этом случае некоторые фотоэлектрические элементы не могут генерировать энергию, поскольку они не подвергаются воздействию прямых солнечных лучей. В этом случае пораженные клетки действуют как нагрузка и могут быть повреждены из-за горячей точки. Вот почему нам нужен байпасный диод в солнечной панели.

Давайте посмотрим ниже, чем могут быть опасны затемненные солнечные панели и как обходной диод предотвращает солнечные панели или повреждение фотоэлектрических цепей.

Фотоэлектрические элементы

без байпасных диодов

Один фотоэлектрический элемент генерирует около 0.58 В постоянного тока при 25 ° C . В случае разомкнутой цепи, как правило, значение V _OC составляет 0,5 — 0,6 В, в то время как мощность одного фотоэлектрического элемента составляет от 1 до 1,5 Вт в случае разрыва цепи. Таким образом, один фотостатический элемент 1,5 Вт с 0,5 В будет производить ток 3 А как I = P / V (1,5 Вт / 0,5 В = 3 ампера).

Предположим, что нет байпасных диодов, подключенных к фотоэлементам. Как видите, фотоэлементы соединены последовательно (положительный вывод подключен к отрицательному выводу второй солнечной панели и так далее).

Мы знаем, что последовательный ток «I» одинаков в каждой точке, в то время как напряжения аддитивны, т.е. V _T = V ₁ + V ₂ + V ₃… V _n. Таким образом, общее напряжение _V = 0,5 В + 0,5 В + 0,5 В = 1,5 В.

В нормальном режиме работы все фотоэлементы работают безупречно, т.е. все три фотоэлемента вырабатывают номинальную мощность в токах и вольтах. Мощность аддитивна как при последовательном, так и при параллельном подключении. Так мы получаем идеальную максимальную номинальную мощность в амперах и вольтах.Прохождение тока показано синими пунктирными линиями от фотоэлементов к выходной нагрузке.

Но что делать в случае затененных ячеек? А что делать, если нет и байпасного диода? Посмотрим, что будет дальше.

Затененные фотоэлементы без байпасных диодов

В случае падения листьев или облаков затененные фотоэлектрические элементы не смогут вырабатывать электрическую энергию и действуют как резистивная полупроводниковая нагрузка. В случае отсутствия байпасных диодов энергия, вырабатываемая цепочкой фотоэлементов, сталкивающихся с прямыми солнечными лучами, начнет течь к затемненным элементам, поскольку они также ведут себя как нагрузка.Этот чрезмерный ток будет нагревать затемненные весоизмерительные ячейки, поскольку они рассеивают мощность, что приводит к возникновению горячей точки и может повредить или сжечь затронутые ячейки.

Когда на затененных элементах происходит падение напряжения, нормальные элементы без затенения пытаются отрегулировать падение напряжения, увеличивая напряжение холостого хода. Таким образом, затронутые затемненные фотоэлементы становятся смещенными, и отрицательное напряжение появляется в противоположном направлении на их выводах. Это отрицательное напряжение вызывает протекание тока в противоположном направлении в затронутых затемненных фотоэлементах, которые потребляют мощность со скоростью рабочего тока и тока короткого замыкания I _SC.Таким образом, затемненный элемент внутри солнечной панели будет рассеивать энергию, а не производить ее, поскольку в ней возникают обратные падения напряжения из-за протекания электронных токов. Весь этот процесс снизит общую эффективность или может привести к повреждению и взрыву фотоэлементов в солнечной панели.

Синие пунктирные линии показывают потоки токов, то есть некоторый ток течет от нормальных ячеек №1 и №3 к затронутой заштрихованной ячейке №2. В случае разомкнутой цепи все токи могут течь к пораженным ячейкам, пока они находятся в В случае подключения нагрузки к фотоэлектрической панели, некоторый ток течет к нагрузке с пониженной скоростью.

Вот почему нам нужны обходные диоды в солнечной панели. Давайте посмотрим, что происходит, когда в фотоэлектрической панели есть байпасный диод, как показано ниже.

Фотоэлементы с байпасными диодами

Теперь давайте посмотрим, как мы можем защитить солнечную панель или фотоэлектрическую матрицу и цепочки от частичных или полностью затемненных эффектов фотоэлементов. Это обходной диод. Обходные диоды можно использовать, подключив их параллельно с фотоэлементом последовательно соединенной цепочки, чтобы исключить фактор риска и защитить солнечные панели от общего повреждения и взрыва в случае полного или частичного затемнения.

Байпасные диоды подключены извне параллельно (параллельно) фотоэлектрическим элементам с обратным смещением (клемма анода подключена к + Ve, а катод — к стороне -Ve солнечного элемента), что обеспечивает альтернативный путь для протекания тока в случае затенения. клетки. Диоды обхода обратного смещения не пропускают производимый ток в нормальных ячейках в заштрихованные ячейки.

Потоки генерируемых токов показаны синими пунктирными линиями. В случае ясного неба, то есть пикового солнечного света, создаваемый ток не будет проходить через байпасные диоды, как показано красными пунктирными линиями, поскольку они смещены в обратном направлении и действуют как разомкнутая цепь.Таким образом, общая мощность, идущая на зарядку аккумулятора или подключенную нагрузку, не влияет на ожидаемый КПД.

Но что происходит, если на частичных ячейках есть облака или тени от зданий? давайте посмотрим, следуйте.

Затемненные фотоэлементы с байпасными диодами

В случае облаков или снега и т. Д., Ячейка № 2 будет повреждена и не сможет генерировать энергию, поэтому теперь полупроводниковый резистор действует как нагрузка. Теперь заштрихованные ячейки обеспечивают отрицательную мощность (они хотят рассеивать мощность, а не генерировать ее), байпасные диоды через ячейку активированы (так как сейчас она находится в прямом смещении) и направляют ток в нагрузку, как показано синими пунктирными линиями. минуя заштрихованную ячейку на рис.

Короче говоря, байпасные диоды, подключенные к затемненным ячейкам №2, обеспечивают альтернативный путь для протекания токов от ячейки №1 к ячейке №3 и последующей нагрузки. Таким образом, байпасный диод поддерживает надежную и плавную работу фотоэлементов, не повреждая фотоэлемент или общую решетку фотоэлектрических цепей с пониженным уровнем мощности, поскольку элемент №2 не может генерировать электроэнергию.

В качестве байпасного диода в солнечных панелях используются два типа диодов: диод с PN-переходом и диод Шоттки (также известный как диод с барьером Шоттки) с широким диапазоном номинальных значений тока.Диод Шоттки имеет меньшее прямое падение напряжения 0,4 В по сравнению с обычным кремниевым диодом с PN-переходом, которое составляет 0,7 В.

Это означает, что при прямом смещении диод Шоттки сохраняет почти уровень напряжения одиночного фотоэлектрического элемента (который составляет 0,5 В) в каждой последовательной цепочке. Другими словами, он обеспечивает эффективную работу фотоэлементов за счет меньшего рассеивания мощности в режиме блокировки.

Еще одно преимущество байпасного диода, подключенного параллельно солнечным элементам, заключается в том, что когда он работает (т.е.е. прямое смещение), прямое падение напряжения составляет 0,4 В (и 0,7 В в случае диода с PN-переходом), что ограничивает обратное, то есть отрицательное напряжение, создаваемое заштрихованной ячейкой, что снижает вероятность возникновения горячих точек. Повышение температуры может привести к ожогу или повреждению фотоэлементов, но в случае байпасных диодов оно возвращает затемненный элемент к нормальной работе после удаления облака. Вышеупомянутое — точные причины, по которым в солнечных панелях используются байпасные диоды.

Почему нет байпасного диода на каждой фотоэлектрической ячейке?

Подключение обходного диода к каждой отдельной фотоэлектрической ячейке приведет к дорогостоящей и сложной конструкции.Таким образом, производитель устанавливает байпасные диоды снаружи в распределительной коробке солнечной панели (задняя сторона фотоэлектрической панели) в цепные массивы вместо одиночных фотоэлементов.

Обычно двух байпасных диодов достаточно для солнечной панели мощностью 50 Вт, имеющей 36-40 отдельных фотоэлементов, и для зарядки последовательной или параллельной системы батарей от 12 В до 24 В в зависимости от номинального тока и напряжения, которые составляют 1-60 А и 45 В в случае диода Шоттки.

Блокирующие диоды в солнечных батареях

Как упоминалось выше, диоды пропускают ток только в одном направлении (прямое смещение) и блокируются в противоположном направлении (обратное смещение).

Это то, что на самом деле делают блокирующие диоды в солнечной панели. Во время нормальной работы солнечных элементов при ясном солнечном свете солнечные элементы вырабатывают электрическую энергию и пропускают поток электронов в одном направлении, то есть от солнечной панели к батарее или контроллеру заряда и другим подключенным нагрузкам.

Ночью, в облаках или без нагрузки в тени подключенная батарея будет обеспечивать ток солнечным элементам, поскольку они ведут себя как обычные резисторы. Чтобы решить эту проблему, используются блокирующие диоды, которые блокируют обратный ток к солнечным панелям, что предотвращает разряд батареи, а также защищает солнечные элементы от горячих точек из-за рассеивания энергии внутри них, что приводит к повреждению солнечного элемента.

Короче говоря, блокирующие диоды обеспечивают только один путь для тока от солнечной панели к батарее и блокируют токи от батареи к солнечным элементам в ночное время, поскольку солнечные элементы действуют как нагрузка, а не генерируют энергию.

Имейте в виду, что блокирующие диоды устанавливаются последовательно с солнечной панелью. На следующем рисунке показана комбинация блокирующих диодов, включенных последовательно, и байпасных диодов, подключенных параллельно солнечной панели.

Как показано на рисунке ниже, на ячейку №3 упал лист.Таким образом, генерируемый ток будет течь от ячеек №1 и №2 к выходу, как и при нормальной работе. Ток будет протекать через байпасный диод через ячейку № 3, которая подверглась воздействию, и ячейку № 4, а затем к нагрузкам, а затем через блокирующие диоды, что, как и ожидалось, является надежной работой солнечной энергосистемы.

Я надеюсь, что это прояснило концепцию, что это за обходные и блокирующие диоды в распределительной коробке на задней стороне солнечной панели.

Похожие сообщения:

% PDF-1.4 % 2235 0 объект > эндобдж xref 2235 137 0000000016 00000 н. 0000004724 00000 н. 0000004887 00000 н. 0000006350 00000 н. 0000006485 00000 н. 0000006944 00000 н. 0000007386 00000 н. 0000008019 00000 н. 0000008316 00000 н. 0000008368 00000 н. 0000008483 00000 н. 0000008596 00000 н. 0000009079 00000 н. 0000009705 00000 п. 0000009734 00000 н. 0000010304 00000 п. 0000010420 00000 п. 0000010751 00000 п. 0000011227 00000 н. 0000011478 00000 п. 0000024188 00000 п. 0000031238 00000 п. 0000036902 00000 п. 0000043504 00000 п. 0000043619 00000 п. 0000043736 00000 п. 0000051047 00000 п. 0000059673 00000 п. 0000067445 00000 п. 0000075116 00000 п. 0000075192 00000 п. 0000075291 00000 п. 0000075442 00000 п. 0000075557 00000 п. 0000075628 00000 п. 0000075734 00000 п. 0000110046 00000 н. 0000110495 00000 н. 0000114149 00000 н. 0000145564 00000 н. 0000145817 00000 н. 0000146261 00000 н. 0000146743 00000 н. 0000146857 00000 н. 0000189750 00000 н. 0000189821 00000 н. 0000189923 00000 н. 0000196542 00000 н. 0000196827 00000 н. 0000197093 00000 н. 0000207725 00000 н. 0000207995 00000 н. 0000209318 00000 н. 0000209546 00000 н. 0000210007 00000 н. 0000210132 00000 н. 0000210257 00000 н. 0000218923 00000 п. 0000219182 00000 н. 0000250154 00000 н. 0000250195 00000 н. 0000280054 00000 н. 0000280095 00000 н. 0000310374 00000 п. 0000310415 00000 н. 0000340673 00000 н. 0000340714 00000 н. 0000370549 00000 н. 0000370590 00000 н. 0000370822 00000 н. 0000370906 00000 н. 0000370963 00000 н. 0000371029 00000 н. 0000371058 00000 н. 0000371399 00000 н. 0000371540 00000 н. 0000371709 00000 н. 0000371954 00000 н. 0000372201 00000 н. 0000372554 00000 н. 0000409514 00000 н. 0000409555 00000 н. 0000441207 00000 н. 0000441248 00000 н. 0000441924 00000 н. 0000441965 00000 н. 0000473613 00000 н. 0000473654 00000 н. 0000509664 00000 н. 0000509705 00000 н. 0000541353 00000 н. 0000541394 00000 н. 0000548462 00000 н. 0000548541 00000 н. 0000548861 00000 н. 0000548918 00000 н. 0000549036 00000 н. 0000549472 00000 н. 0000549893 00000 н. 0000550249 00000 н. 0000550556 00000 н. 0000550635 00000 н. 0000550931 00000 н. 0000551697 00000 н. 0000551775 00000 н. 0000552200 00000 н. 0000552278 00000 н. 0000552726 00000 н. 0000552804 00000 н. 0000553141 00000 п. 0000553219 00000 н. 0000553554 00000 н. 0000553632 00000 н. 0000554067 00000 н. 0000554145 00000 н. 0000554507 00000 н. 0000554585 00000 н. 0000554913 00000 н. 0000554991 00000 н. 0000555448 00000 н. 0000555526 00000 н. 0000555972 00000 н. 0000556050 00000 н. 0000556470 00000 н. 0000556548 00000 н. 0000557062 00000 н. 0000557140 00000 н. 0000557558 00000 н. 0000557636 00000 н. 0000557974 00000 н. 0000558052 00000 н. 0000558493 00000 п. 0000558571 00000 н. 0000558910 00000 н. 0000559538 00000 п. 0000004510 00000 н. 0000003103 00000 п. трейлер ] / Назад 4381899 / XRefStm 4510 >> startxref 0 %% EOF 2371 0 объект > поток h ޔ TUǟeXœL ~ I9A! D «b & Sd $ pcԆ’Sb # z: FF (? 0ű>} ؀` o # toC-Pλ% {U * ӄk ̬-8 넊 l4yWO ܐ o (slKx ~ j ט 6 j; $ Jvov % ~

Блокирующие и байпасные диоды, используемые в солнечных панелях

Это два разных типа диодов, которые могут играть важную роль в функционировании солнечных панелей (на самом деле сами диоды могут быть идентичными, это способ их использования имеет две возможности).Сначала давайте выясним, что такое диод и для чего он нужен —

Что такое диод

В диоде используется полупроводниковый материал, обычно кремний, с двумя присоединенными выводами. Его функция в самом простом виде — позволить электричеству проходить в одном направлении, но не в другом.

Блокирующие диоды

На схеме справа показана простая установка с двумя панелями, заряжающими аккумулятор (для простоты контроллер не показан) с блокирующим диодом последовательно с двумя панелями, которые также подключены последовательно.Когда светит солнце, пока напряжение, создаваемое двумя панелями, больше, чем напряжение аккумулятора, происходит зарядка.
Однако в темноте, когда панели не вырабатывают напряжение, напряжение батареи могло бы вызвать протекание тока в противоположном направлении через панели, разряжая батарею, если бы не блокирующий диод в схема.
Блокирующие диоды пригодятся в любой системе, использующей солнечные батареи для зарядки аккумулятора. Блокирующие диоды обычно входят в конструкцию солнечных панелей, поэтому дополнительные блокирующие диоды не требуются.

Байпасные диоды

Теперь давайте посмотрим, что произойдет, если одна из панелей на приведенной выше схеме будет закрашена. Эта панель не только не будет производить значительную мощность, но также будет иметь высокое сопротивление, блокируя поток энергии, производимый незатененной панелью.

Здесь вступают в игру байпасные диоды, как показано на диаграмме справа. Теперь, если одна панель затенена, ток, производимый незатененной панелью, может протекать через обходной диод, чтобы избежать высокого сопротивления затененной панели.
Перепускные диоды не будут использоваться, если панели не будут подключены последовательно для получения более высокого напряжения. Скорее всего, они будут полезны, если в контроллере MPPT или строковом инверторе используются панели, соединенные последовательно для создания напряжений, значительно превышающих минимальное входное напряжение.
Некоторые солнечные панели состоят из элементов, разделенных на группы, каждая из которых имеет встроенный обходной диод.
Затенение части панели может быть вызвано веткой дерева, мусором или снегом.

двунаправленный диод | LawnSite ™ — это крупнейший и наиболее активный онлайн-форум профессионалов зеленой индустрии.

Диод подавления переходных напряжений (TVS) — это электронный компонент, используемый для защиты чувствительной электроники от скачков напряжения, наведенных на подключенные провода. Его также обычно называют transorb, по названию торговой марки TransZorb, зарегистрированной General Semiconductor (теперь часть Vishay). STMicroelectronics продает их под названием Transil. Также можно увидеть имя Транзил.

Устройство работает путем шунтирования избыточного тока, когда индуцированное напряжение превышает потенциал лавинного пробоя.Это зажимное устройство, подавляющее все перенапряжения, превышающие его напряжение пробоя. Как и все зажимные устройства, он автоматически сбрасывается при исчезновении перенапряжения, но поглощает внутри гораздо больше переходной энергии, чем ломовое устройство аналогичного номинала.

Диод подавления переходных напряжений может быть однонаправленным или двунаправленным. Однонаправленное устройство работает как выпрямитель в прямом направлении, как и любой другой лавинный диод, но создано и испытано для работы с очень большими пиковыми токами.(Популярная серия 1.5KE обеспечивает пиковую мощность 1500 Вт на короткое время.)

Двунаправленный диод подавления переходных напряжений может быть представлен двумя взаимно противоположными лавинными диодами, включенными последовательно друг с другом и подключенными параллельно цепи, которую необходимо включить. защищен. Хотя это представление схематически точное, физически устройства теперь производятся как единый компонент.

Диод подавления переходных напряжений может реагировать на перенапряжения быстрее, чем другие распространенные компоненты защиты от перенапряжения, такие как варисторы или газоразрядные трубки.Фактическое зажатие происходит примерно за одну пикосекунду, но в практической схеме индуктивность проводов, ведущих к устройству, накладывает более высокий предел. Это делает диоды подавления переходных напряжений полезными для защиты от очень быстрых и часто разрушающих переходных процессов напряжения. Эти быстрые переходные процессы перенапряжения присутствуют во всех распределительных сетях и могут быть вызваны как внутренними, так и внешними событиями, такими как молния или дуга двигателя.

Я скопировал это из вики. Я правильно прочитал.

Что такое диод? — Учебники

Мы используем множество различных компонентов в наших электронных устройствах, но диоды обычно являются первым нелинейным компонентом, который люди используют в схеме. Будь то потому, что они превращают сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока или потому, что они используют светоизлучающий диод, чтобы что-то показать, диоды появляются довольно часто, и их нелинейные характеристики могут поначалу усложнять задачу. Мы подробно рассмотрим эти проблемы и способы их преодоления позже.А пока давайте просто сделаем обзор диода, определим некоторые важные характеристики и получим хорошее интуитивное понимание того, как они работают.

Проще говоря, диод — это устройство, которое позволяет току течь в одном направлении, а не в другом. В идеале он позволяет току течь в одном направлении без какого-либо импеданса или влияния на что-либо, при этом полностью останавливая весь ток в другом направлении, с четкой линией между двумя состояниями. Если есть обратное напряжение, может течь нулевой ток, независимо от того, насколько велико отрицательное падение напряжения.Если есть прямое напряжение, бесконечный ток может течь без падения напряжения.

Рис. 1. Кривая идеального диода IV

Очевидно, что это не так, но мы иногда используем эту «модель идеального диода», потому что она упрощает нашу жизнь, и кому не нравится, когда все становится проще? Реальность такова, что диоды не начинают проводить ток до тех пор, пока не будет достигнуто определенное прямое напряжение, обычно, но не всегда, 0,7 вольт. А затем ток быстро нарастает, но не сразу уходит в бесконечность.

Рисунок 2.Типичная кривая диодной IV

Это немного сложнее для выполнения расчетов, поэтому иногда бывает компромисс между идеальной моделью и «идеально» реалистичной моделью, то, что мы называем моделью постоянного падения напряжения или моделью CVD. В данном случае, как я всегда себе это представляю, вы берете идеальную модель, но меняете точку, в которой она начинает действовать. Итак, в модели CVD, если у вас прямое напряжение меньше 0,7 В, ничего не проводит, но все, что больше 0,7 В, у вас есть бесконечный ток через модель.

Рис. 3. График IV постоянного падения напряжения

Несмотря на то, что работа с диодами с использованием модели идеального диода или даже модели CVD проще, чем настоящая, на самом деле она все еще нелинейна. Резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности имеют линейную ВАХ, что означает, что ток через них имеет прямолинейную зависимость от напряжения на них.

Рис. 4. Линейный или омический график IV

Очевидно, что это не относится к диоду, и поэтому, когда вы решаете схему с диодом, вам нужно сделать некоторые предположения, провести вычисления и затем проверьте свои предположения.У нас есть руководство, в котором это подробно рассматривается — если вы действительно готовы приступить к решению некоторых схем, проверьте это сейчас.

Рис. 5. Условное обозначение диода

Возможно, вы уже знакомы со схематическим обозначением обычного диода, но это просто стрелка с плоской полосой на одной стороне. Сторона с перемычкой является катодом и на уровне полупроводников легирована n-примесью. Другая сторона является анодом и на полупроводниковом уровне легирована p-примесью. У нас есть несколько руководств, в которых рассказывается, как это работает и почему это важно, и хотя не обязательно знать, как использовать диод, в конечном итоге вам нужно будет это понять, если ваша конечная цель — стать инженером-электриком или электронщиком.

Есть несколько важных терминов, которые вам нужно знать, если вы хотите поговорить о диодах или понять их техническое описание.

Прямое смещение — когда напряжение на аноде выше, чем на катоде, и если напряжение больше, чем прямое напряжение, будет течь ток. За исключением стабилитронов, это типичный режим работы диода.
Обратное смещение — когда напряжение на катоде выше, чем на аноде. Когда диод смещен в обратном направлении, в идеале ток не будет течь.
Прямое напряжение (В _F) — напряжение, при котором диод начинает проводить. Это довольно мало для диодов Шоттки, но становится довольно большим для диодов большой мощности.
Обратное напряжение (В _R) — напряжение, при котором при обратном смещении диод начинает проводить. Обычно это нежелательно, поэтому обычно не рекомендуется превышать это напряжение.
Пробой — что произойдет, если обратное смещение диода выше его обратного напряжения. Не проблема с стабилитронами, но может привести к необратимому повреждению других диодов.
Прямой ток — величина прямого тока, который ваш диод может безопасно проводить. Обычно существует связь между прямым напряжением и прямым током.
Обратный ток или ток утечки — сколько тока проводит ваш диод, когда он смещен в обратном направлении и предположительно не проводит. Вы хотите, чтобы это число было как можно меньше, но всегда есть компромиссы.

И есть несколько различных типов диодов, о которых вы услышите, краткое изложение здесь:

Диоды Шоттки — имеют более низкое прямое напряжение и более чувствительны, но имеют более низкое обратное напряжение пробоя.
Стабилитроны — предназначены для обратного смещения и имеют очень специфическое напряжение пробоя.
Светоизлучающие диоды — создают свет при прямом токе.
Фотодиоды — вырабатывают электрическую энергию при воздействии света.
Сигнальные диоды — обычные диоды для устройств с низким током (менее 1 А).
Силовые диоды — обычные диоды для более высоких токов (1 А или больше). Обычно они имеют немного более высокое прямое напряжение, чем сигнальные диоды.Линия между сигнальными и силовыми диодами нечеткая и нечеткая.

Итак, мы закончили с основами диодов, и я надеюсь, что это руководство поможет вам понять, как работают диоды. Если вы нашли этот урок интересным или полезным, поставьте ему лайк, а если у вас есть вопросы, оставьте его в комментариях ниже. Увидимся в нашем следующем уроке!

# 4: Диодные схемы — веб-страница мистера Бриджера

Введение : цель этой лабораторной работы — изучить фундаментальные свойства диодов и затем примените их к построению множества полезных схем.А диод — это направленное устройство, которое нелинейно реагирует на приложенные напряжение (в отличие от предыдущих компонентов, которые мы рассматривали). Оно может можно рассматривать как «одностороннее» устройство, позволяющее току течь только Одно направление.

Дополнительный Необходимое оборудование : диоды, резисторы и соединители.

Упражнение # 1: Чтобы проверить свойства направленности диодов, подключите диод 914 и резистор 1кВт в серии , подключенный к источнику 5 В (прямо с макета).Обязательно заземлите конец схема. Вы заметите, что на диоде есть полоса (см. Изображение ниже). Если полоса справа, то ток может течь вправо. (и наоборот слева). Выровняйте диод так, чтобы ток мог течь в схема. Используйте цифровой мультиметр для Измерьте падение напряжения на резисторе и диоде. Как большая часть 5 Вольт теряется на диоде? Теперь измените направление диод и убедитесь, что напряжение на резисторе теперь равно нулю.

914 Диоды, показывающие полосы направления.

Упражнение # 2: Следующая диодная схема называется однополупериодным выпрямителем. В Схема показана ниже. Игнорировать 110 В _{переменного тока} до 6,3 В _{переменного тока} преобразователь — вы просто будете управлять своей схемой от Pasco синусоидой 6,3 В.

Схема однополупериодного выпрямителя
( Art. of Electronics , Horowitz & Hill)

Build эту схему, обращая особое внимание на заземленные сигналы (подключите заземление от усилителя мощности до земли макета) и направление диода.Настройте Data Studio для измерения входного сигнала и выходной сигнал по отдельным прицелам. Выходное напряжение от выход разомкнутого круга на землю. Управляйте схемой сигналом 6,3 В 60 Гц. (вы будете использовать синусоидальную волну 60 Гц для всех упражнений в этом разделе ). Сохраните отдельные трассировки входных и выходных сигналов. Ваш результат должен выглядят примерно так:

Выходной сигнал однополупериодного выпрямителя

Вы Теперь следует понять, почему это называется схемой полуволнового выпрямителя. Объясните, как работает схема — что происходит с отрицательной частью синуса волна?

Упражнение №3: Следующим шагом будет создание двухполупериодного выпрямителя. Схема показано ниже. Как только схема построена, подключите сигналы + и — от усилителя к цепи (в верхнем и нижние темные точки на ромбе). Это убережет землю от сигнал отдельно от общего заземления в цепи. Выходное напряжение измеряется от А до В через мостовой резистор. Схема двухполупериодного выпрямителя

( Art of Electronics , Horowitz & Hill)

Соблюдать входные и выходные сигналы (включая изображения обоих) — почему это называется двухполупериодный выпрямитель? Как работает эта схема? См. Видео ниже, чтобы понять, как меняется протекание тока в цепи:

Моделирование протекания тока для полноволнового выпрямителя

Если у вас проблемы с тем, чтобы схема заработала, обратитесь за помощью к своему инструктору.если ты обратите внимание, что любые диоды в лаборатории либо очень теплые, либо дымятся, отключите вашу цепь. Эти диоды «зажарены». Наверняка, у вас проблема с заземлением или проблема с полярностью (диоды указывают на неправильное направление). Тщательно перенастройте схему перед подключением. больше диодов. Жареные диоды нужно выбросить — и не волнуйтесь, диоды стоят недорого.

Схема зажима диода
( Art of Electronics , Horowitz & Hill)

Упражнение №4: В этом упражнении вы создадите диодный зажим.Схема показана выше. Постройте эту схему и проверьте вход и выход. Ты нужно будет использовать источник 5 вольт от вашей макетной платы — подключите его напрямую к одному из удлинителей на макетной плате, чтобы его было легко доступ. Убедитесь, что вы меняете амплитуду от 1 до 10 вольт. Сохранить ваши выходные сигналы и используйте их, чтобы объяснить, как эта схема работает и что это относится к входному сигналу. Почему этот сорт был назван «5 Вольт зажим «?

Упражнение # 5:

Один Тип искажения, используемый в музыкальной индустрии, включает двойное ограничение звука вход, чтобы заставить синусоидальные волны стать прямоугольными.Как мы видели в В предыдущем блоке прямоугольные волны имеют более сложный спектр Фурье частоты, а значит, и звук более искаженный. Синусоидальная волна, примерно преобразованный в прямоугольную форму путем зажима, может выглядеть примерно так, как на выходе показано ниже:

Форма выходного синусоидального сигнала с ограничением

Изменить ваша схема зажима для создания этого типа двойного «клиппирования» вывод и сохраните формы выходных сигналов. Будет ли это работать для Triangle Wave Входы — попробовать и записать результаты? Подключите выходной сигнал к усилителя и слушайте искажения по мере увеличения амплитуды (и, следовательно, увеличить отсечение).Посмотрите на БПФ как для входа, так и для выхода сигналов и обратите внимание на дополнительные всплески в обрезанной версии — объясните, как это может привести к «желаемым» искажениям при игре на рок-гитаре. соло? Примеры БПФ показаны ниже. Сделайте свой собственный для разных количество клиппирования и обсудите результаты — для каждого покажите форму волны и БПФ бок о бок.

БПФ ограниченного синусоидального сигнала

In в дополнение к преобразованию переменного тока в постоянное, ограничению и искажению звуковых сигналов и выпрямление, какие еще применения могут служить диоды? Как они могут защитить тонкая электроника? Как они могут устранить небольшой шум в цепь?

Ниже представлена другая форма выходного сигнала.Входным сигналом был сигнал 10 В, 60 Гц.

Форма выходного сигнала таинственной схемы

Эта схема преобразует входной переменный ток в примерно постоянный выход — задача, которая чрезвычайно полезна в электронике (подумайте, сколько у вас приборов, которые требуют преобразования переменного тока в постоянный). Чтобы сделать эту схему, вам нужно будет объединить схемы, указанные выше. Сначала создайте схему на бумаге, а затем перенесите ее на макет. Запишите ваши выходные формы волны. Какие изменения можно сделать, чтобы этот сигнал больше походил на сигнал постоянного тока? Подсказка: отправьте выходной сигнал вашей схемы с двойным зажимом и отправьте его на вход вашей двухполупериодной схемы выпрямителя.

[Задача: если вы измените порядок предыдущей схемы и отправите выход схемы двухполупериодного выпрямителя в схему фиксации + 5 В, вы можете подумать, что получите тот же результат. Но вы этого не сделаете — вместо этого вы получите результат, показанный ниже:

Объясните, почему в этом случае ограничивается только половина сигнала.]

Драйвер лазерного диода с использованием регулятора напряжения LM317 IC

Драйвер лазерного диода — это конфигурация, используемая для управления лазерным диодом. Лазерный диод — это полупроводниковый прибор, сделанный из двух разных материалов.Один из P-материала, другой из N-материала, сэндвич вместе. Прямое электрическое смещение через P-N-переход заставляет соответствующие дырки и электроны с противоположных сторон перехода объединяться, испуская фотон в процессе каждой комбинации. Поверхности зоны стыка (полости) имеют зеркальный вид. Они являются важной частью современной оптики. В этом проекте мы собираемся разработать простую схему драйвера лазерного диода с использованием микросхемы стабилизатора напряжения LM317T.

LM317 — это трехконтактная микросхема стабилизатора напряжения с высоким значением выходного тока, равным 1.5А. Микросхема LM317 имеет множество функций, таких как ограничение тока, тепловая защита и безопасная защита рабочей зоны. Он также может обеспечивать плавающую функцию для использования с высоким напряжением. Если мы все же отключим регулируемую клемму, LM317 поможет в защите от перегрузки.

Компоненты оборудования

Для сборки этого проекта вам понадобятся следующие детали

[inaritcle_1]

Распиновка LM317

Принципиальная схема

Рабочее объяснение

Сердцем схемы является микросхема LM317, которая действует как ограничитель тока.