Схема включения диода в электрическую цепь: Правильные схемы подключения светодиода

Содержание

Правильное подключение светодиода: схема включения, распиновка

СодержаниеПоказать

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

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

Немного теории

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

  1. Постоянными по направлению. Т. е. ток в цепи светодиода при приложении напряжения должен течь от «+» источника напряжения к его «–».
  2. Стабильными, т. е. постоянными по величине, в течение времени работы диода.
  3. Не пульсирующими – после выпрямления и стабилизации величины постоянных напряжения или тока не должны периодически изменяться.

    Схема формы напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя при фильтрации электролитическим конденсатором (на схеме черный и белый прямоугольники с маркировкой «+»). Пунктир – напряжение на выходе выпрямителя. Конденсатор заряжается до амплитуды полуволны и постепенно разряжается на сопротивлении нагрузки. «Ступеньки» – это пульсации. Отношение амплитуд ступеньки и полуволны в процентах – это коэффициент пульсации.

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

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

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

Распиновка светодиода

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

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

Катод у SMD светодиодов обозначен срезом на корпусе.

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

Более подробно про способы определения полярности светодиодов читайте в этой статье.

Схема включения светодиода

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

Последовательное соединение

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

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

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

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

12 В - 3×2,1 В = 12 - 6,3 = 5,7 В.

А уже 3 последовательные цепочки соединяют параллельно.

Таблица прямого напряжения на светодиоде от цвета его свечения.

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

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

Свойства последовательного соединения:

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

Читайте также

Подробно о напряжении светодиода

 

Параллельное соединение

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

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

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

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

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

Так может выглядеть реальная конструкция из шести параллельно соединенных светодиодов. 

На картинке:

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

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

Читайте также

Основы параллельного и последовательного подключения светодиодов

 

Смешанное

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

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

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

Подключение светоизлучающего диода к сети 220 В

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

Второй способ включения– через гасящий конденсатор.

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

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

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

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

Как запитать диоды от блока питания

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

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

Читайте также

Подключение светодиода к 12 вольтам

 

Особенности подключения RGB и COB светодиодов

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

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

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

Кристаллы могут быть соединены между собой по-разному:

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

Поэтому номиналы токоограничивающих резисторов будут разными.

Соединение кристаллов RGB-светодиода по схеме с общим катодом.

Соединение «с общим анодом».

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

В случае с независимыми светодиодами выводов будет 6.

В корпусе SMD 5050 кристаллы-светодиоды располагают так:

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

Подключение светодиодов типа COB

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

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

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

Цепочки с последовательным включением соединяют параллельно. Таким образом набирают требуемую мощность матрицы. Кристаллы синего свечения заливают желтым люминофором. Он переизлучает синий свет в желтый, получая белый.

Качество света, т. е. цветопередачу регулируют в процессе производства составом люминофора. Одно- и двухкомпонентный люминофор дает невысокое качество, т. к. имеет в спектре 2-3 линии излучения. Трех- и пятикомпонентный – вполне приемлемую цветопередачу. Она может быть до 85-90 Ra и даже выше.

Подключение этого вида излучателей света не вызывает проблем. Их включают как обычный мощный светодиод, питаемый источником тока стандартного номинала. Например, 150, 300, 700 мА. Производитель СОВ-матриц рекомендует выбирать источники тока с запасом. Он поможет при запуске светильника с COB-матрицей в эксплуатацию.

Как подключить светодиод к сети 220в : схема включения

СодержаниеПоказать

Светодиоды в качестве источников света получили широкое распространение. Но они рассчитаны на низкое напряжение питания, а зачастую возникает необходимость включить светодиод в бытовую сеть 220 вольт. При небольших познаниях в электротехнике и умении выполнять несложные расчеты это возможно.

Способы подключения

Стандартные условия работы большинства светодиодов – напряжение 1,5-3,5 В и ток 10-30 мА. При пряом включении прибора в бытовую электросеть время его жизни составит десятые доли секунды. Все проблемы подключения светодиодов в сеть повышенного, по сравнению со штатным рабочим, напряжения, сводятся к тому, чтобы погасить излишек напряжения и ограничить ток, протекающий через светоизлучающий элемент. С этой задачей справляются драйверы – электронные схемы, но они достаточно сложны и состоят из большого числа компонентов. Их применение имеет смысл при питании светодиодной матрицы со множеством светодиодов. Для подключения одного элемента есть более простые пути.

Подключение с помощью резистора

Самый очевидный способ – подключить последовательно со светодиодом резистор. На нем упадет лишнее напряжение, и он ограничит ток.

Схема включения светодиода с балластным резистором.

Расчет этого резистора ведется в такой последовательности:

  1. Пусть имеется светодиод с номинальным током 20 мА и падением напряжения 3 В (фактические параметры надо посмотреть в справочнике). За рабочий ток лучше принять 80% от номинала – LED в облегченных условиях проживет дольше. Iраб=0,8 Iном=16 мА.
  2. На добавочном сопротивлении упадет напряжение питающей сети за вычетом падения напряжения на светодиоде. Uраб=310-3=307 В. Очевидно, что практически все напряжение будет на резисторе.

Важно! При расчетах надо применять не действующее значение напряжения сети (220 В), а амплитудное (пиковое) – 310 В.

  1. Значение добавочного сопротивления находится по закону Ома: R=Uраб/ Iраб. Так как ток выбран в миллиамперах, то сопротивление будет в килоомах: R=307/16= 19,1875. Ближайшее значение из стандартного ряда – 20 кОм.
  2. Чтобы найти мощность резистора по формуле P=UI, надо рабочий ток умножить на падение напряжения на гасящем сопротивлении. При номинале в 20 кОм средний ток будет составлять 220 В/20 кОм=11 мА (здесь можно учитывать действующее напряжение!), и мощность составит 220В*11мА=2420 мВт или 2,42 Вт. Из стандартного ряда можно выбрать резистор мощностью 3 Вт.

Важно! Этот расчет упрощенный, в нем не везде учтено падение напряжения на светодиоде и его сопротивление в открытом состоянии, но для практических целей точность достаточная.

Резистор мощностью 3 Вт.

Так можно подключать цепочку из последовательно соединенных светодиодов. При расчетах надо умножить падение напряжения на одном элементе на их общее количество.

Последовательное подключение диода с высоким обратным напряжением (400 В и более)

У описанного способа есть существенный недостаток. Светодиод, как любой прибор на основе p-n перехода, пропускает ток (и светится) при прямой полуволне переменного тока. При обратной полуволне он заперт. Его сопротивление велико, намного выше балластного сопротивления. И сетевое напряжение амплитудой 310 В, приложенное к цепочке, упадет большей частью на светодиоде. А он не рассчитан на работу в качестве высоковольтного выпрямителя, и может довольно скоро выйти из строя. Для борьбы с этим явлением часто рекомендуют последовательно включать дополнительный диод, выдерживающий обратное напряжение.

Схема включения с дополнительным диодом.

На самом деле при таком включении приложенное обратное напряжение разделится примерно пополам между диодами, и LED будет чуть легче при падении на нем около 150 В или немного меньше, но судьба его будет все равно печальной.

Шунтирование светодиода обычным диодом

Намного более эффективна такая схема включения:

Схема с дополнительным диодом.

Здесь светоизлучающий элемент включен встречно и параллельно дополнительному диоду. При отрицательной полуволне дополнительный диод откроется, и все напряжение окажется приложенным к резистору. Если расчет, проведенный ранее, был верным, то сопротивление не будет перегреваться.

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов

При изучении предыдущей схемы не может не прийти мысль – зачем использовать бесполезный диод, когда его можно заменить таким же светоизлучателем? Это верное рассуждение. И логически схема перерождается в следующий вариант:

Схема с дополнительным светодиодом.

Здесь в качестве защитного элемента использован такой же светодиод. Он защищает первый элемент при обратной полуволне и при этом излучает. При прямой полуволне синусоиды светодиоды меняются ролями. Плюсом схемы является полное использование возможностей источника питания. Вместо одиночных элементов можно включать цепочки светодиодов в прямом и обратном направлениях. Для расчета можно использовать тот же принцип, но падение напряжения на светодиодах умножается на их количество, установленное в одном направлении.

С помощью конденсатора

Вместо резистора можно применить конденсатор. В цепи переменного тока он ведет себя в определенной мере как резистор. Его сопротивление зависит от частоты, но в бытовой сети этот параметр неизменен. Для расчета можно взять формулу Х=1/(2*3,14*f*C), где:

  • X – реактивное сопротивление конденсатора;
  • f – частота в герцах, в рассматриваемом случае равна 50;
  • С – емкость конденсатора в фарадах, для пересчета в мкФ использовать коэффициент 10-6.

На практике используют формулу:

С=4,45*Iраб/(U-Uд), где:

  • С – необходимая емкость в мкФ;
  • Iраб - рабочий ток светодиода;
  • U-Uд - разница между напряжением питания и падением напряжения на светоизлучающем элементе – имеет практическое значение при применении цепочки светодиодов. При использовании одного светодиода можно с достаточной точностью принять значение U равным 310 В.

Применять конденсаторы можно с рабочим напряжением не менее 400 В. Расчетные значения для токов, характерных для подобных схем, приведены в таблице:

Рабочий ток, мА 10 15 20 25
Емкость балластного конденсатора, мкФ 0,144 0,215 0,287 0,359

Получившиеся значения достаточно далеки от стандартного ряда емкостей. Так, для тока 20 мА отклонение от номинала 0,25 мкФ составит 13%, а от 0,33 мкФ – 14%. Резистор можно подобрать гораздо точнее. Это является первым недостатком схемы. Второй уже упоминался – конденсаторы на 400 и выше В имеют довольно крупные размеры. И это еще не все. При использовании балластной емкости схема обрастает дополнительными элементами:

Схема включения с балластным конденсатором.

Сопротивление R1 устанавливается в целях безопасности. Если схему запитать от 220 В, а потом отключить от сети, то конденсатор не разрядится – без этого резистора цепь разрядного тока будет отсутствовать. При случайном касании выводов емкости легко получить поражение электрическим током. Сопротивление этого резистора можно выбрать в несколько сотен килоом, в рабочем состоянии он зашунтирован емкостью и на работу схемы не влияет.

Резистор R2 нужен для ограничения броска зарядного тока конденсатора. Пока емкость не заряжена, она не будет служить ограничителем тока, и за это время светодиод может успеть выйти из строя. Здесь надо выбрать номинал в несколько десятков Ом, на работу схемы он также не будет иметь влияния, хотя его можно учесть при расчете.

Пример включения светодиода в выключатель света

Один из распространенных примеров практического использования светодиода в цепи 220 В – индикация выключенного состояния бытового выключателя и облегчения поиска его местоположения в темноте. Светодиод здесь работает при токе около 1 мА – свечение будет неярким, но заметным в темноте.

Схема индикации состояния выключателя.

Здесь лампа служит дополнительным ограничителем тока при разомкнутом положении выключателя, и возьмет на себя небольшую долю обратного напряжения. Но основная часть обратного напряжения приложена к резистору, поэтому светодиод здесь относительно защищен.

Видео: ПОЧЕМУ НЕ НАДО СТАВИТЬ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С ПОДСВЕТКОЙ

Техника безопасности

Технику безопасности при работе в действующих установках регламентируют Правила охраны труда при эксплуатации электроустановок. На домашнюю мастерскую они не распространяются, но их основные принципы при подключении светодиода к сети 220 В надо учесть. Главное правило безопасности при работе с любой электроустановкой – все работы надо выполнять при снятом напряжении, исключив ошибочное или непроизвольное, несанкционированное включение. После отключения выключателя отсутствие напряжения надо проверить тестером. Все остальное – применение диэлектрических перчаток, ковриков, наложение временных заземлений и т.п. трудновыполнимо в домашних условиях, но надо помнить, что мер безопасности мало не бывает.

Принцип работы полупроводникового диода

Полупроводниковые диоды: виды,  характеристики, принцип работы

Для контроля направления электрического тока необходимо применять разные радио и электро детали.

В частности, современная электроника использует с такой целью полупроводниковый диод, его применение обеспечивает ровный ток.

Устройство

Полупроводниковый электрический диод или диодный вентиль – это устройство, которое выполнено из полупроводниковых материалов (как правило, из кремния) и работает только с односторонним потоком заряженных частиц.

Основным компонентом является кристаллическая часть, с p-n переходом, которая подключена к двум электрическими контактами.

Трубки вакуумного диода имеют два электрода: пластину (анод) и нагретый катод.

Принцип работы диодов

Диод является одной из разновидностей приборов, сконструированных на полупроводниковой основе. Обладает одним p-n переходом, а также анодным и катодным выводом. В большинстве случаев он предназначен для модуляции, выпрямления, преобразования и иных действий с поступающими электрическими сигналами.

Принцип работы:

  1. Электрический ток воздействует на катод, подогреватель начинает накаливаться, а электрод испускать электроны.
  2. Между двумя электродами происходит образование электрического поля.
  3. Если анод обладает положительным потенциалом, то он начинает притягивать электроны к себе, а возникшее поле является катализатором данного процесса. При этом, происходит образование эмиссионного тока.
  4. Между электродами происходит образование пространственного отрицательного заряда, способного помешать движению электронов. Это происходит, если потенциал анода оказывается слишком слабым. В таком случае, частям электронов не удается преодолеть воздействие отрицательного заряда, и они начинают двигаться в обратном направлении, снова возвращаясь к катоду.
  5. Все электроны, которые достигли анода и не вернулись к катоду, определяют параметры катодного тока. Поэтому данный показатель напрямую зависит от положительного анодного потенциала.
  6. Поток всех электронов, которые смогли попасть на анод, имеет название анодный ток, показатели которого в диоде всегда соответствуют параметрам катодного тока. Иногда оба показателя могут быть нулевыми, это происходит в ситуациях, когда анод обладает отрицательным зарядом. В таком случае, возникшее между электродами поле не ускоряет частицы, а, наоборот, тормозит их и возвращает на катод. Диод в таком случае остается в запертом состоянии, что приводит к размыканию цепи.

//www.youtube.com/embed/NqCaJhS0HGU?feature=oembed&wmode=opaque

Устройство

Ниже приводится подробное описание устройства диода, изучение этих сведений необходимо для дальнейшего понимания принципов действия этих элементов:

  1. Корпус представляет собой вакуумный баллон, который может быть изготовлен из стекла, металла или прочных керамических разновидностей материала.
  2. Внутри баллона имеется 2 электрода. Первый является накаленным катодом, который предназначен для обеспечения процесса эмиссии электронов. Самый простейший по конструкции катод представляет собой нить с небольшим диаметром, которая накаливается в процессе функционирования, но на сегодняшний день более распространены электроды косвенного накала. Они представляют собой цилиндры, изготовленные из металла, и обладающие особым активным слоем, способным испускать электроны.
  3. Внутри катода косвенного накала имеется специфический элемент – проволока, которая накаливается под воздействием электрического тока, она называется подогреватель.
  4. Второй электрод является анодом, он необходим для приема электронов, которые были выпущены катодом. Для этого он должен обладать положительным относительно второго электрода потенциалом. В большинстве случаев анод также имеет цилиндрическую форму.
  5. Оба электрода вакуумных приборов полностью идентичны эмиттеру и базе полупроводниковой разновидности элементов.
  6. Для изготовления диодного кристалла чаще всего используется кремний или германий. Одна из его частей является электропроводимой по p-типу и имеет недостаток электронов, который образован искусственным методом. Противоположная сторона кристалла также имеет проводимость, но n-типа и обладает избытком электронов. Между двумя областями имеется граница, которая и называется p-n переходом.

Такие особенности внутреннего устройства наделяют диоды их главным свойством – возможностью проведения электрического тока только в одном направлении.

Назначение

Ниже приводятся основные области применения диодов, на примере которых становится понятно их основное назначение:

  1. Диодные мосты представляют собой 4, 6 или 12 диодов, соединенных между собой, их количество зависит от типа схемы, которая может быть однофазной, трехфазной полумостовой или трехфазной полномостовой. Они выполняют функции выпрямителей, такой вариант чаще всего используется в автомобильных генераторах, поскольку внедрение подобных мостов, а также использование вместе с ними щеточно-коллекторных узлов, позволило в значительной степени сократить размеры данного устройства и увеличить степень его надежности. Если соединение выполнено последовательно и в одну сторону, то это повышает минимальные показатели напряжения, которое потребуется для отпирания всего диодного моста.
  2. Диодные детекторы получаются при комбинированном использовании данных приборов с конденсаторами. Это необходимо для того, чтобы было можно выделить модуляцию с низкими частотами из различных модулированных сигналов, в том числе амплитудно-модулированной разновидности радиосигнала. Такие детекторы являются частью конструкции многих бытовых потребителей, например, телевизоров или радиоприемников.
  3. Обеспечение защиты потребителей от неверной полярности при включении схемных входов от возникающих перегрузок или ключей от пробоя электродвижущей силой, возникающей при самоиндукции, которая происходит при отключении индуктивной нагрузки. Для обеспечения безопасности схем от возникающих перегрузок, применяется цепочка, состоящая из нескольких диодов, имеющих подключение к питающим шинам в обратном направлении. При этом, вход, которому обеспечивается защита, должен подключаться к середине этой цепочки. Во время обычного функционирования схемы, все диоды находятся в закрытом состоянии, но если ими было зафиксировано, что потенциал входа ушел за допустимые пределы напряжения, происходит активация одного из защитных элементов. Благодаря этому, данный допустимый потенциал получает ограничение в рамках допустимого питающего напряжения в сумме с прямым падением показателей напряжение на защитном приборе.
  4. Переключатели, созданные на основе диодов, используются для осуществления коммутации сигналов с высокими частотами. Управление такой системой осуществляется при помощи постоянного электрического тока, разделения высоких частот и подачи управляющего сигнала, которое происходит благодаря индуктивности и конденсаторам.
  5. Создание диодной искрозащиты. Используются шунт-диодные барьеры, которые обеспечивают безопасность путем ограничения напряжения в соответствующей электрической цепи. В совокупности с ними применяются токоограничительные резисторы, которые необходимы для ограничения показателей электрического тока, проходящего через сеть, и увеличения степени защиты.

Использование диодов в электронике на сегодняшний день весьма широко, поскольку фактически ни одна современная разновидность электронного оборудования не обходится без этих элементов.

Прямое включение диода

На p-n-переход диода может оказывать воздействие напряжение, подаваемое с внешних источников. Такие показатели, как величина и полярность, будут сказываться на его поведении и проводимом через него электрическом токе.

Ниже подробно рассмотрен вариант, при котором происходит подключение плюса к области p-типа, а отрицательного полюса к области n-типа. В этом случае произойдет прямое включение:

  1. Под воздействием напряжения от внешнего источника, в p-n-переходе сформируется электрическое поле, при этом его направление будет противоположным относительно внутреннего диффузионного поля.
  2. Напряжение поля значительно снизится, что вызовет резкое сужение запирающего слоя.
  3. Под воздействием этих процессов значительное количество электронов обретет возможность свободно переходить из p-области в n-область, а также в обратном направлении.
  4. Показатели тока дрейфа во время этого процесса остаются прежними, поскольку они напрямую зависят только от числа неосновных заряженных носителей, находящихся в области p-n-перехода.
  5. Электроны обладают повышенным уровнем диффузии, что приводит к инжекции неосновных носителей. Иными словами, в n-области произойдет повышение количества дырок, а в p-области будет зафиксирована повышенная концентрация электронов.
  6. Отсутствие равновесия и повышенное число неосновных носителей заставляет их уходить вглубь полупроводника и смешиваться с его структурой, что в итоге приводит к разрушению его свойств электронейтральности.
  7. Полупроводник при этом способен восстановить свое нейтральное состояние, это происходит благодаря получению зарядов от подключенного внешнего источника, что способствует появлению прямого тока во внешней электрической цепи.

Обратное включение диода

Теперь будет рассмотрен другой способ включения, во время которого изменяется полярность внешнего источника, от которого происходит передача напряжения:

  1. Главное отличие от прямого включения заключается в том, что создаваемое электрическое поле будет обладать направлением, полностью совпадающим с направлением внутреннего диффузионного поля. Соответственно, запирающий слой будет уже не сужаться, а, наоборот, расширяться.
  2. Поле, находящееся в p-n-переходе, будет оказывать ускоряющий эффект на целый ряд неосновных носителей заряда, по этой причине, показатели дрейфового тока останутся без изменений. Он будет определять параметры результирующего тока, который проходит через p-n-переход.
  3. По мере роста обратного напряжения, электрический ток, протекающий через переход, будет стремиться достичь максимальных показателей. Он имеет специальное название – ток насыщения.
  4. В соответствии с экспоненциальным законом, с постепенным увеличением температуры будут увеличиваться и показатели тока насыщения.

Прямое и обратное напряжение

Напряжение, которое оказывает воздействие на диод, разделяют по двум критериям:

  1. Прямое напряжение – это то, при котором происходит открытие диода и начинается прохождение через него прямого тока, при этом показатели сопротивления прибора являются крайне низкими.
  2. Обратное напряжение – это то, которое обладает обратной полярностью и обеспечивает закрытие диода с прохождением через него обратного тока. Показатели сопротивления прибора при этом начинают резко и значительно расти.

Сопротивление p-n-перехода является постоянно меняющимся показателем, в первую очередь на него оказывает влияние прямое напряжение, подающееся непосредственно на диод. Если напряжение увеличивается, то показатели сопротивления перехода будут пропорционально уменьшаться.

Это приводит к росту параметров прямого тока, проходящего через диод. Когда данный прибор закрыт, то на него воздействует фактически все напряжение, по этой причине показатели проходящего через диод обратного тока являются незначительными, а сопротивление перехода при этом достигает пиковых параметров.

Работа диода и его вольт-амперная характеристика

Под вольт-амперной характеристикой данных приборов понимается кривая линия, которая показывает то, в какой зависимости находится электрический ток, протекающий через p-n-переход, от объемов и полярности напряжения, воздействующего на него.

Подобный график можно описать следующим образом:

  1. Ось, расположенная по вертикали: верхняя область соответствует значениям прямого тока, нижняя область параметрам обратного тока.
  2. Ось, расположенная по горизонтали: область, находящаяся справа, предназначена для значений прямого напряжения; область слева для параметров обратного напряжения.
  3. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики отражает пропускной электрический ток через диод. Она направлена вверх и проходит в непосредственной близости от вертикальной оси, поскольку отображает увеличение прямого электрического тока, которое происходит при увеличении соответствующего напряжения.
  4. Вторая (обратная) ветвь соответствует и отображает состояние закрытого электрического тока, который также проходит через прибор. Положение у нее такое, что она проходит фактически параллельно относительно горизонтальной оси. Чем круче эта ветвь подходит к вертикали, тем выше выпрямительные возможности конкретного диода.
  5. По графику можно наблюдать, что после роста прямого напряжения, протекающего через p-n-переход, происходит медленное увеличение показателей электрического тока. Однако постепенно, кривая достигает области, в которой заметен скачок, после которого происходит ускоренное нарастание его показателей. Это объясняется открытием диода и проведением тока при прямом напряжении. Для приборов, изготовленных из германия, это происходит при напряжении равном от 0,1В до 0,2В (максимальное значение 1В), а для кремниевых элементов требуется более высокий показатель от 0,5В до 0,6В (максимальное значение 1,5В).
  6. Показанное увеличение показателей тока может привести к перегреву полупроводниковых молекул. Если отведение тепла, происходящее благодаря естественным процессам и работе радиаторов, будет меньше уровня его выделения, то структура молекул может быть разрушена, и этот процесс будет иметь уже необратимый характер. По этой причине, необходимо ограничивать параметры прямого тока, чтобы не допустить перегрева полупроводникового материала. Для этого, в схему добавляются специальные резисторы, имеющие последовательное подключение с диодами.
  7. Исследуя обратную ветвь можно заметить, что если начинает увеличиваться обратное напряжение, которое приложено к p-n-переходу, то фактически незаметен рост параметров тока. Однако в случаях, когда напряжение достигает параметров, превосходящих допустимые нормы, может произойти внезапный скачок показателей обратного тока, что перегреет полупроводник и будет способствовать последующему пробою p-n-перехода.

Принцип работы

Понять принцип действия полупроводникового диода несложно. Все, что для этого понадобится — разбираться в базовых законах физики и знать, как происходят некоторые электрические процессы.

Изначально электроток действует на катод, что вызывает накаливание подогревательного элемента. В свою очередь, электродом испускаются электроны, а между двумя частями появляется электрическое поле.

Аноды с положительным зарядом воздействуют на электроны и притягивают их, а образованное поле выступает в качестве катализатора такой реакции. Также в этот момент формируется эмиссионный ток.

В двух электродах начинается формирование пространственно-отрицательного заряда, который может препятствовать протеканию электронов. Однако случается это лишь при снижении потенциала анода, в результате чего масса электронов не способна справиться с отрицательными элементами, что заставляет их перемещаться в обратном порядке, то есть электроны снова возвращаются к катоду.

Нередко показатели катодного тока держатся нулевой отметки — происходит это при воздействии частиц с зарядом минус. В результате образованное поле не заставляет электроны двигаться быстрее, а вызывает обратную реакцию — притормаживает их и заставляет вернуться обратно к катоду. В конечном итоге цепь размыкается, так как диод остается в запертом состоянии.

Конструкция диода

Одна из возможных конструкций диода показана ниже:

Рассмотрим одну из возможных конструкций прибора. Кристалл полупроводника 1 (например, с электронной проводимостью) размещен на металлической основе 3. На верхней части кристалла размещена примесь 2 (например индий), который обеспечивает наличие дырочной проводимости. Кристалл закрыт корпусом 4 во избежание различных механических повреждений p-n перехода.

С индиевой наплавки сделан изолированный вывод через стеклянный изолятор 5 – это анод прибора. Выводом же катода будет металлический корпус 3, которая также обеспечивает отвод тепла при работе устройства, чем защищает его от теплового пробоя и перегрева.

В свою очередь полупроводниковые элементы делят на:

  • Малая мощность – ток до 0,3 А;
  • Средняя – от 0,3 до 10 А;
  • Мощные – от 10 А;

Схемы включения диодов

Если возникнет необходимость пропускать через полупроводники токи, которые больше их номинальных, соединяют их параллельно, что позволит пропустить больший ток, но возникает необходимость использовать индуктивные делители, для выравнивания токов элементов, схема ниже:

При больших напряжениях – соединяют последовательно. Но для таких соединений необходимо применять специальных схемы коммутации, чтоб не допустить выход элементов из строя, они показаны ниже:

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

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

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

Основы подключения к 220 В

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

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

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

Способы подключения светодиода к сети 220 В

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

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

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

Рассмотрим схему подключения более подробно.

 

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

Такой вариант подключения наглядно показан в этом ролике:

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

Шунтирование светодиода обычным диодом.

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

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов:

Схема подключения выглядит следующим образом:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Емкость конденсатора рассчитывается по эмпирической формуле:

 

где U – амплитудное напряжение сети (310 В),

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

Uд – падение напряжения на led в прямом направлении.

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

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

Нюансы подключения к сети 220 В

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

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

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

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

Можно заменить шунтирующий диод встречно-параллельным подключением светодиодов:

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

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

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

Здесь показано, почему нельзя:

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

Безопасность при подключении

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

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

Заключение

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

Диод. Часть 1 | Электроника для всех

Как то я не особо расписывал эту незатейливую детальку. Ну диод и диод. Система ниппель. Пропускает в одну сторону, не пропускает в другую, чего уж проще. В принципе да, но есть нюансы. О них, да немного о прикидочном выборе данной детальки и будет эта статья.

▌Клапан
В двух словах, в нашей канализационной электрике для сантехников диод это клапан. Вот типа вот такого:

И да, будет большим допущением считать, что клапан пропускает в одну сторону, а не пропускает в другую. На самом деле все несколько сложней. На самом деле у клапана же есть некая упругость пружины, так вот пока прямое давление не преодолеет эту пружину никакого потока не будет, даже в прямом направлении.

Для диода это справедливо в той же мере. Есть у диода такой параметр как падение напряжения. Оно для диодов Шоттки составляет около 0.2…0.4вольт, а для обычных диодов порядка 0.6…0.8 вольт.

Из этого знания следует три простых вывода.

1) Чтобы ток шел через диод напряжение на диоде должно быть выше его падения напряжения.

2) Какой бы ток через диод не шел, на нем всегда будет напряжение примерно равное его падению напряжения (собственно потому его таки зовут). Т.е. сопротивление диода нелинейно и падает с ростом тока.

3) Включая в цепь диод последовательно с нагрузкой, мы потеряем на нагрузке напряжение равное падению напряжения диода. Т.е. если вы в батарейное питание на 4.5 вольт для защиты от переполюсовки поставите диод, то потеряете от батареек 0.7 вольт, что довольно существенно. Ваше устройство перестанет работать гораздо раньше чем реально сядут батарейки. А батареи не будут высажены до конца. В этом случае лучше ставить диод Шоттки. У него падение ниже чем у простого (но есть свои приколы). А лучше вообще полевой транзистор.

До кучи пусть будет еще и график:

Это вольт-амперная характеристика диода. По которой наглядно видно, что открывается он примерно от 0.7 вольт. До этого ток практически нулевой. А потом растет по параболе вверх с ростом напряжения. У резистора ВАХ была бы прямолинейной в прямом соответствии с законом Ома. А в обратку диод не то чтобы не пропускает, но ток там совсем незначительный, доли миллиампера. Но после определенного напряжения диод резко пробивает и он начинает открываться, падение напряжения устанавливается где-то на уровне предела по обратному напряжению, а после и вовсе сгорает. Ведь рост тока, да большое падение напряжения на диоде означают большие тепловые потери (P=U*I). А диод на них не рассчитан. Вот и сгорает обычно он после пробоя. Но если ограничить ток или время воздействия, чтобы тепловая мощность не превышала расчетную, то электрический пробой является обратимым. Но это касается только обычных диодов, не Шоттки. Тех пробивает сразу и окончательно.

А вот и реальная характеристика диода Vishay 1N4001

Прямая ВАХ, показан один квадрант, рабочий. Начинается гдето с 0.6 вольт. При этом ток там мизерный. А дальше, с ростом напряжения, диод начинает резко открываться. На 0.8 вольтах ток уже 0.2А, на 1 вольте уже под 2.5А и так далее, пока не сгорит 🙂

Вот вам и ответ на вопрос почему нельзя светодиоды втыкать последовательно на источник напряжения без токоограничения. Вроде бы падения скомпенсированы, ну что им будет то? А малейшее изменение напряжения вызывает резкое изменение тока. А источники питания никогда не бывают идеальными и разброс по питанию там присутствует всегда. В том числе и от температуры и нагрузки.

И обратная ВАХ, напряжение в процентах от максимального (т.к. даташит на все семейство диодов, от 4001 до 4007 и у них разное обратное напряжение). Тут токи уже в микроамперах и ощутимо зависят от температуры.

▌Выбор диодов. Быстрые прикидки.
В первом приближении у диода нам интересные три параметра — обратное напряжение, предельный ток и падение напряжения.

Т.е. если вы делаете выпрямитель в сетевое устройство, то диод вам хорошо бы вольт на 400, а лучше на 600 пробивного обратного напряжения. Чтобы с хорошим запасом было.

С предельным током все тоже просто. Он должен быть не меньше, чем через него потечет. Лучше чтобы был запас процентов в 30.

Ну, а падение обычно нужно учитывать для малых напряжений, батарейного питания.

Открываем даташит на … пусть это будет 1N4007 (обычный рядовой диод) и ищем искомые параметры. И сразу же видим искомое, табличку предельных значений Maximum Rating или как то так:

IF(AV) прямой ток. Обозначается всегда как то так. Тут 1А. Предельный ток который этот диод тащит и не дохнет. Импульсно он протаскивает до 30А в течении 8.3мс (IFSM), скажем заряд конденсаторов через себя переживет.

Предельное обратное напряжение определяется параметрами:
VRRM — повторяющееся пиковое значение.
VRMS — действующее значение синусоидального переменного напряжения. На западе принято называть его среднеквадратичным. У нас постепенно тоже приходят к такому обозначению.
VDC — и просто обратное постоянное напряжение.

Ну, а падение смотрим по графикам в том же даташите под конкретный ток.

Есть еще диоды Шоттки, у них меньше внутренняя емкость и поэтому они во первых гораздо быстрей закрываются, что важно для импульсных преобразователей, работающих на большой частоте. А во вторых, имеют втрое ниже падение напряжение. Но, у них мало обратное пробивное напряжение. Классический диод Шоттки выглядит по даташитам примерно так:

Это 1N5819 стоящий в Pinboard II в преобразователе:

Падение напряжения можно измерить мультиметром, в режиме проверки диодов.

Он показывает падение в вольтах. И это падение обязательно надо учитывать, особенно в слаботочных цепях. Например, развязываете вы диодом какой-нибудь вывод микроконтроллера, с уходящим от него сигналом. Например, чтобы при подключении устройства в контроллер не потекло чего лишнего.

А сам контроллер (МК) должен подавать в устройство ХЗ логическую единицу. И, скажем, дает ее как 3.3 вольта. А если падение диода 0.6 вольт и у вас до Х.З. дойдет не 3.3 вольта, а меньше. А тут возникает вопрос, а воспримет ли Х.З. это как логическую единицу? Корректно ли это будет? Ну и, соответственно, решать проблемы если нет.

Светодиодов все это касается в той же мере. Только у них падение напряжения гораздо выше и зависит от цвета. Также, если хотите правильно вычислить ограничение резистора для светодиода, то измеряете его падение напряжения. Вычитаете из питания падение напряжения светодиода (или светодиодной цепи), а потом по полученному напряжению считаете по закону Ома сопротивление.

Например, имеем светодиод на с падением в 3 вольта. Его номинальный ток 10мА, а источник питания у нас 5 вольт. Итак, 5-3 = 2 вольта. Теперь на эти два вольта надо подобрать резистор, чтобы ток был 10мА. 2 / 0,01=200 ом.

Особенно важно правильно подбирать сопротивления для фонарей разных оптронов и прочих оптических датчиков. Иначе характеристики не предсказуемые.

Поэтому, кстати, нельзя включать светодиоды параллельно с общим токоограничивающим резистором. Т.к. диоды имеют разброс по характеристикам, даже если они из одной партии. А из-за малейшего отличия от соседей разница тока через один диод может быть весьма существенная. В результате один из диодов будет работать с перекалом, перегреется и сгорит. Токоограничивающий резистор ставят на каждый диод.

Во второй части этой статьи, которая уже написана, будет более детально расписаны остальные параметры и почему они образуются, исходя из полупроводниковой конструкции диода. А я пока картинки нарисую…

Схема Подключения Диодного - tokzamer.ru

Падение напряжения — это уровень напряжения, которое светоизлучающий диод преобразует в световую энергию свечение. Для этого выполняются следующие действия: Мультиметр переключается в режим позвонки диодов или сопротивления.


Поэтому оно не используется в светодиодных лентах и лампах.

В итоге на выходе получится постоянный сигнал, но его частота пульсации будет увеличена в два раза.
ВЫПРЯМИТЕЛЬ Особенности простых схем . ПАРАДОКС — Откуда лишние вольты ?

Слои обедняются и сопротивление барьера прохождению тока возрастает. Выглядеть она может по разному, принцип действия одинаков, думаю из рисунка все ясно.

Параллельное подключение При параллельном подключении светодиодов, напряжение на них будет одинаковым.

При прямом подключении в сеть вольт, он мгновенно выйдет из строя.

Контакты на участках подсоединения излучающих свет диодов надежно запаиваются, а после штатной проверки работоспособности — изолируются специальной лентой. Рисунок 3.

А вот так светодиоды прослужат очень долго. Но для этого придётся собрать небольшую электрическую схему, которая позволит повысить напряжение питания до нужного уровня.

Просто легко Диодный мост

Принцип работы диода

Подключение светодиодной ленты к В Надежным самодельным драйвером для диодных источников света на В, может выступать элементарный импульсный блок питания, не обладающий гальванической развязкой. Он подразумевает комбинацию параллельного и последовательного подключения. Чтобы исправить это положение, продлить срок службы светодиода, схему следовало бы чуточку изменить.

Самый простой низковольтный драйвер Простейшая схема стабилизатора тока для светодиодов состоит из линейной микросхемы LM или его аналогов.

Обозначение светодиодов на схеме Светодиод на схеме обозначается в виде обычного диода с двумя стрелками, направленными в сторону, обозначающее излучение света.

Но наибольшего качества сигнала возможно достичь, если использовать для выпрямления одновременно две полуволны. В этом случае к аноду прикладывается положительный потенциал, а к катоду отрицательный.

Падение напряжения на белом светодиоде находится в пределах 3…3,7В. Такая ситуация может возникнуть, например, в грузовом автомобиле с напряжением бортовой сети 24В.

Однако, у светодиодов на основе SiC оказался слишком мал КПД и низок квантовый выход излучения то есть число излученных квантов на одну рекомбинировавшую пару. Это могут быть: источники переменного напряжения, внутри которых есть только понижающий трансформатор; нестабилизированные источники постоянного напряжения ИПН ; стабилизированные ИПН; стабилизированные источники постоянного тока светодиодные драйверы.

А короткая — катодом.
Конденсатор. Как работает.

См. также: Сроки проведения энергоаудита и экспресс аудита

Последовательное подключение

Но не надо забывать, что какая-то часть напряжения должна остаться для гасящего резистора, хотя бы вольта 2.

В выпадающем меню Type выбирается тип стабилизатора, в строке Iн задается требуемый ток и нажимается кнопочка Calculate.

Он указан в технических характеристиках светодиода datasheet.

Будем считать, что падение напряжения на светодиоде 2В, ток 20мА, напряжение питания 3В обусловлено применением двух пальчиковых батареек. Исходя из этого, необходимо рассчитать номинал токоограничивающего резистора по следующей формуле: где: U пит — это напряжения источника питания; U пад — напряжение, которое падает на светоизлучающем диоде и создает световой поток; I — номинальный ток, проходящий через него; R — номинал сопротивления для регулирования проходящего тока. Последнему светодиоду также не остается ничего иного, как последовать примеру своих товарищей.

У светодиодов на основе твердых растворов селенида цинка ZnSe квантовый выход был выше, но они перегревались из-за большого сопротивления и оказались недолговечны. Резистор сопротивление не требуется. Минус на первую ногу, плюс на вторую.

Простейшая схема подключения светодиода


Падение напряжения на светодиодах разных цветов. Представляется эта характеристика в виде графика, на котором указывается прямой и обратный ток. Прямым потенциалом называется такой сигнал, когда плюсовой полюс источника питания подключён к области p-типа полупроводника, другими словами, полярность внешнего напряжения совпадает с полярностью основных носителей. Так как узнать падение напряжения на светодиоде?

Один из вариантов комбинированного подключения светодиодов показан на рисунке. Голубые светодиоды удалось изготовить на основе полупроводников с большой шириной запрещенной зоны — карбида кремния, соединений элементов II и IV группы или нитридов элементов III группы. А значит, чем больше значение ёмкости конденсатора, тем ток на нагрузке будет более сглажен. Источниками светодиодного питания в условиях токовой стабилизации обеспечиваются постоянные показатели выходного тока в широком диапазоне.

Ограничение тока происходит по простой схеме: повышение тока через светодиод приводит к повышению тока и через резистор тоже так как они включены последовательно. К числу самых распространенных вариантов определения полярности светоизлучающих диодов относятся первые три способа, которые должны выполняться с соблюдением стандартной технологии.
Выпрямительные диоды. Диоды шотки. Приблизительный расчет выпрямителя

Применение диодных мостов

А короткая — катодом.

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 Ом. В данном случае стоит помнить, что падение напряжения на светодиоде будет обратным для обычного диода — VD1. При параллельном подключении однотипных светодиодов достаточно рассчитать параметры одного резистора, а остальные — будут такого же номинала.

Применяется для упрощения обозначения двух предыдущих схем.

Это самое основное, про что надо помнить. В связи с этим прискорбным событием весь возможный ток пойдет через два оставшихся в живых светодиода, естественно, превышая номинальный.

Для расчета следует взять максимальное значение 3,7В. Максимальное количество используется в китайских лампочках кукурузах, от 30 до штук LED.

При этом на его старом месте также образовывается дырка. Он подразумевает комбинацию параллельного и последовательного подключения. Схема подключения светодиодов к вольт Ограничение уровня тока в условиях переменного напряжения осуществляется резисторами, конденсаторами или катушками индуктивности.

Физические свойства p-n перехода

Минус на первую ногу, плюс на вторую. Падение напряжения на светодиодах разных цветов. Казалось бы, исправить положение может схема, показанная на рисунке 5. Первая схема выпрямительного прибора собиралась на радиолампах и считалась сложным и дорогим решением. Комментарии к статье: 26 Хорошие и плохие схемы включения светодиодов В предыдущих статьях были описаны различные вопросы подключения светодиодов.

Появляющиеся пульсации нужно обязательно убрать, иначе электронная схема не сможет нормально работать. Но не надо забывать, что какая-то часть напряжения должна остаться для гасящего резистора, хотя бы вольта 2. На рисунке 12 показана схема включения SSC для питания светодиодов, соединенных параллельно. Диод имеет очень малое внутреннее сопротивление, если его включить без ограничения Ампер, то он сгорит. У светодиодов на основе твердых растворов селенида цинка ZnSe квантовый выход был выше, но они перегревались из-за большого сопротивления и оказались недолговечны.
Выпрямительные схемы

Что такое цепь серии RLC? - Фазорная диаграмма и треугольник импеданса

Когда чистое сопротивление R Ом, чистая индуктивность L Генри и чистая емкость C фарад соединены вместе в последовательной комбинации друг с другом, образуется RLC Series Circuit . Поскольку все три элемента соединены последовательно, ток, протекающий через каждый элемент цепи, будет таким же, как полный ток I, протекающий в цепи.

В комплекте:


Цепь RLC показана ниже:

В цепи серии RLC

X L = 2πfL и X C = 1 / 2πfC

Когда переменное напряжение подается через последовательную цепь RLC, результирующий ток I течет по цепи, и, таким образом, напряжение на каждом элементе будет:

  • В R = IR, то есть напряжение на сопротивлении R, синфазное с током I.
  • V L = IX L , то есть напряжение на индуктивности L, опережающее ток I под углом 90 градусов.
  • В C = IX C , то есть напряжение на конденсаторе C, которое отстает от тока I на угол 90 градусов.

Фазорная диаграмма последовательной цепи RLC

Векторная диаграмма последовательной цепи RLC, когда цепь действует как индуктивная цепь, что означает (V L > V C ), показана ниже, и если (V L C ) цепь будет ведут себя как емкостная цепь.


Шаги по построению фазорной диаграммы цепи серии RLC

  • Возьмите ток I в качестве эталона, как показано на рисунке выше
  • Напряжение на катушке индуктивности L, которое составляет V L , опережает ток I под углом 90 градусов.
  • Напряжение на конденсаторе c, которое составляет V c , подается с отставанием от тока I на угол 90 градусов, потому что при емкостной нагрузке ток опережает напряжение на угол 90 градусов.
  • Два вектора V L и V C противоположны друг другу.

Где,

Это полная оппозиция протеканию тока цепью RLC, известная как Импеданс цепи .

Фазовый угол

На векторной диаграмме значение фазового угла будет

Питание в последовательной цепи RLC

Произведение напряжения и тока определяется как мощность.
Где cosϕ - коэффициент мощности цепи и выражается как:

Три случая последовательной цепи RLC

  • Когда X L > X C , фазовый угол ϕ положителен. Схема ведет себя как последовательная цепь RL, в которой ток отстает от приложенного напряжения, а коэффициент мощности отстает.
  • Когда X L C , фазовый угол ϕ отрицательный, и схема действует как последовательная RC-цепь, в которой ток опережает напряжение на 90 градусов.
  • Когда X L = X C , фазовый угол ϕ равен нулю, в результате схема ведет себя как чисто резистивная схема. В схеме этого типа ток и напряжение находятся в фазе друг с другом. Значение коэффициента мощности ед. .

Треугольник импеданса цепи серии RLC

Когда величины векторной диаграммы делятся на общий множитель I, получается прямоугольный треугольник, известный как треугольник импеданса.Треугольник полного сопротивления последовательной цепи RL, когда (X L > X C ) показан ниже:

Если индуктивное реактивное сопротивление больше емкостного реактивного сопротивления, тогда реактивное сопротивление цепи является индуктивным, что дает угол запаздывания .

Треугольник импеданса показан ниже, когда цепь действует как последовательная цепь RC (X L C )

Когда емкостное реактивное сопротивление больше индуктивного реактивного сопротивления, общее реактивное сопротивление цепи действует как емкостное, и фазовый угол будет опережающим.

Приложения цепи серии RLC

Ниже приведены приложения цепи RLC:

  • Он действует как регулируемая схема
  • Он действует как фильтр нижних и верхних частот, полосовой или заграждающий фильтр в зависимости от типа частоты.
  • Схема также работает как генератор
  • Умножитель напряжения и схема импульсного разряда

Это все о цепи RLC.

310a90_generalts.fm

% PDF-1.4 % 1 0 obj > endobj 9 0 объект > endobj 2 0 obj > поток application / pdf

  • 310a90_generalts.fm
  • СИСТЕМА
  • 2007-01-16T18: 55: 32ZFrameMaker 7.22012-08-30T04: 56: 09ZAcrobat Distiller 9.0.0 (Windows) uuid: c2503cce-4925-4c41-abf5-14db23e5d840uuid: aaaf5213-56e7-4644-aca0-6df62a5e конечный поток endobj 3 0 obj > endobj 4 0 obj > endobj 5 0 obj > endobj 6 0 obj > endobj 7 0 obj > endobj 8 0 объект > endobj 10 0 obj 3566 endobj 11 0 объект > endobj 12 0 объект > endobj 13 0 объект > endobj 14 0 объект > endobj 15 0 объект > endobj 16 0 объект > endobj 17 0 объект > endobj 18 0 объект > endobj 19 0 объект > endobj 20 0 объект > endobj 21 0 объект > endobj 22 0 объект > поток HTnAWўrmu

    Установка и обновление схем | Предотвращение перегрузки цепи

    По мере того, как электронные устройства становятся более технологически продвинутыми, а новые устройства открывают новые возможности, стареющие электрические системы в домах по всей Северной Америке с трудом справляются с этим.Сейчас, как никогда, настало время обновить вашу электрическую схему, чтобы обеспечить ее способность безопасно удовлетворить ваши текущие и будущие потребности в электричестве.

    Соответствует ли ваш дом или бизнес современным требованиям? Свяжитесь с вашим местным компанией Mr. Electric®, чтобы обновить свои схемы сегодня. Действуйте сейчас и будьте на пути к безопасному, беззаботному и непрерывному электричеству.

    Что такое перегрузка электрической цепи и как ее предотвратить?

    Перегрузки электрической цепи случаются, когда по электрическому проводу передается больше силы тока, чем может выдержать цепь.Например, если вы подключите лазерный принтер к той же розетке, что и компьютерная башня, а сила тока в цепи недостаточна для поддержки обоих устройств, сработает автоматический выключатель. Сработавший автоматический выключатель отключает питание всех устройств, использующих эту цепь, и снижает производительность.

    Чтобы избежать перегрузки ваших цепей и возможности возгорания, розетки и проводку следует модернизировать, чтобы они имели достаточную электрическую емкость. Пусть лицензированные профессионалы Mr.Обновите электрооборудование и установите правильные электрические цепи в своем доме или офисе уже сегодня.

    12 причин обновить схемы

    1. Перегруженные розетки
      Часто ли срабатывают автоматические выключатели? Вы используете слишком много удлинителей и удлинителей? Хотели бы вы, чтобы у вас было больше торговых точек для поддержки вашей электроники?
    2. Системы безопасности
      Вы хотите установить систему безопасности, чтобы отразить злоумышленников и обезопасить свою семью? Панель управления необходимо подключить к домашней электросети.
    3. Специальное освещение
      Хотите добавить в свой дом рабочее освещение, встроенное освещение, дорожное освещение, акцентное освещение, декоративное освещение, настенные бра или другие специальные светильники?
    4. Приборы
      Вам нужно больше розеток для подключения ваших приборов? Хотите поставить морозильный ларь в подвале или второй холодильник в гараже?
    5. Дополнительное внешнее электричество
      Вы добавляете охранное или ландшафтное освещение, бассейн, сауну, парную, джакузи или новую спринклерную систему? Вам нужно место для розетки специально для праздничных огней?
    6. Потолочные вентиляторы
      Вы хотите иметь возможность выключать вентилятор, оставляя свет включенным, щелчком переключателя?
    7. Установка аварийного генератора
      Хотите, чтобы в вашем доме было постоянное электричество во время отключений электроэнергии? Аварийному генератору требуется отдельная отдельная подпанель.
    8. Домашние развлекательные центры
      Есть ли у вас в гостиной телевизор, DVD-плеер, динамики объемного звука, CD-плеер и игровые системы, потребляющие много энергии? Вы бы хотели, чтобы у вас была возможность подключить все это сразу?
    9. Оборудование для домашнего офиса
      Вам нужны дополнительные розетки для поддержки оборудования домашнего офиса? Вы хотите сделать комнаты ваших детей доступными для компьютеров?
    10. Кабельное или спутниковое телевидение
      Хотите добавить кабельное или спутниковое телевидение в свои спальни?
    11. Гараж или мастерская
      Вы устали отключать и снова включать устройства в гараже, чтобы вы могли использовать свои электроинструменты? Вам нужны дополнительные розетки, чтобы сделать вашу мастерскую более функциональной?
    12. Повышение эффективности дома
      Планируете ли вы установить у себя дома солнечные батареи, солнечный водонагреватель или зарядную станцию ​​для электромобилей?

    Кому вы можете доверять при установке новых схем?

    г.Компания Electric готова сделать ваш дом или офис более безопасным и функциональным с помощью лицензированных услуг по установке электрических цепей, на которые вы можете рассчитывать. Получите повышенную электрическую мощность, необходимую для удовлетворения всех ваших потребностей в электричестве, записавшись на прием онлайн или позвонив по телефону (844) 866-1367 сегодня.

    Пошаговая процедура создания электронных схем / Проектирование схем

    Что такое схема и зачем нам ее создавать?

    Прежде чем я подробно расскажу о том, как устроена схема, позвольте нам сначала узнать, что такое схема и зачем нам ее создавать.

    Цепь - это любая петля, через которую проходит материя. Для электронной схемы переносимое вещество является зарядом электроники, а источником этих электронов является положительный полюс источника напряжения. Когда этот заряд течет от положительного вывода через контур и достигает отрицательного вывода, цепь считается завершенной. Однако эта схема состоит из нескольких компонентов, которые по-разному влияют на поток заряда. Некоторые могут препятствовать прохождению заряда, некоторые просто накапливать или рассеивать заряд.Некоторым требуется внешний источник энергии, некоторым - энергия.

    Может быть много причин, по которым нам нужно построить схему. Иногда нам может потребоваться зажечь лампу, запустить двигатель и т.д. Все эти устройства - лампы, двигатель, светодиоды - это то, что мы называем нагрузками. Каждая нагрузка требует определенного тока или напряжения для начала своей работы. Это напряжение может быть постоянным напряжением постоянного или переменного тока. Однако невозможно построить схему только с источником и нагрузкой. Нам нужно еще несколько компонентов, которые помогают в правильном потоке заряда и обрабатывают заряд, подаваемый источником, так что соответствующее количество заряда течет к нагрузке.

    Базовый пример - регулируемый источник питания постоянного тока для работы светодиода

    Давайте рассмотрим базовый пример и пошаговые правила построения схемы.

    Постановка проблемы : Разработайте регулируемый источник питания постоянного тока 5 В, который можно использовать для работы светодиода, используя переменное напряжение в качестве входа.

    Решение : Вы все должны знать о регулируемом источнике питания постоянного тока. Если нет, позвольте мне дать краткое представление. Большинству схем или электронных устройств для работы требуется постоянное напряжение.Мы можем использовать простые батареи для обеспечения напряжения, но основная проблема с батареями - их ограниченный срок службы. По этой причине единственный способ, который у нас есть, - это преобразовать напряжение переменного тока в наших домах в требуемое напряжение постоянного тока.

    Все, что нам нужно, это преобразовать это переменное напряжение в постоянное. Но все не так просто, как кажется. Итак, позвольте нам иметь краткое теоретическое представление о том, как напряжение переменного тока преобразуется в регулируемое напряжение постоянного тока. Блок-схема

    от ElProCus

    Теория, лежащая в основе схемы

    1. Напряжение переменного тока от источника 230 В сначала понижается до низкого напряжения переменного тока с помощью понижающего трансформатора.Трансформатор - это устройство с двумя обмотками - первичной и вторичной, в котором напряжение, приложенное к первичной обмотке, появляется на вторичной обмотке за счет индуктивной связи. Поскольку вторичная обмотка имеет меньшее количество витков, напряжение на вторичной обмотке меньше, чем напряжение на первичной обмотке понижающего трансформатора.
    2. Это низкое переменное напряжение преобразуется в пульсирующее постоянное напряжение с помощью мостового выпрямителя. Мостовой выпрямитель представляет собой схему из 4 диодов, расположенных в виде моста, так что анод одного диода и катод другого диода подключены к положительному выводу источника напряжения, и таким же образом анод и катод двух других диодов соединены. подключен к отрицательной клемме источника напряжения.Также катоды двух диодов подключены к положительной полярности напряжения, а анод двух диодов подключен к отрицательной полярности выходного напряжения. Для каждого полупериода противоположная пара диодов проводит, и на мостовых выпрямителях получается пульсирующее напряжение постоянного тока.
    3. Полученное таким образом пульсирующее напряжение постоянного тока содержит пульсации в форме переменного напряжения. Чтобы удалить эти колебания, необходим фильтр, который отфильтровывает пульсации постоянного напряжения. Конденсатор размещается параллельно выходу, так что конденсатор (из-за его полного сопротивления) позволяет пропускать высокочастотные сигналы переменного тока, обходя их землю, а низкочастотный сигнал или сигнал постоянного тока блокируется.Таким образом, конденсатор действует как фильтр нижних частот.
    4. Выходной сигнал конденсаторного фильтра представляет собой нерегулируемое постоянное напряжение. Для создания регулируемого постоянного напряжения используется регулятор, который вырабатывает постоянное постоянное напряжение.

    Итак, давайте теперь приступим к разработке простой схемы источника питания постоянного и переменного тока для управления светодиодами.

    Этапы построения схемы

    Этап 1: Проектирование схемы

    Чтобы разработать схему, нам нужно иметь представление о значениях каждого компонента, необходимого в схеме.Давайте теперь посмотрим, как мы разрабатываем схему стабилизированного источника постоянного тока.

    1. Выберите регулятор, который будет использоваться, и его входное напряжение.

    Здесь нам необходимо иметь постоянное напряжение 5 В при 20 мА с положительной полярностью выходного напряжения. По этой причине нам нужен стабилизатор, обеспечивающий выход 5 В. Идеальным и эффективным выбором будет регулятор IC LM7805. Наше следующее требование - рассчитать необходимое входное напряжение для регулятора. Для регулятора минимальное входное напряжение должно равняться выходному напряжению, добавленному на три единицы.В этом случае, чтобы иметь напряжение 5 В, нам нужно минимальное входное напряжение 8 В. Приступим к вводу 12 В.

    7805 регулятор от Flickr

    2. Выберите трансформатор, который будет использоваться

    Теперь нерегулируемое напряжение составляет 12 В. Это действующее значение вторичного напряжения, необходимого для трансформатора. Поскольку первичное напряжение составляет 230 В (среднеквадратичное значение), при вычислении коэффициента трансформации мы получаем значение 19. Следовательно, мы должны получить трансформатор на 230 В / 12 В, т.е.трансформатор 12 В, 20 мА.

    Понижающий трансформатор по Wiki

    3. Определите значение конденсатора фильтра.

    Значение конденсатора фильтра зависит от величины тока, потребляемого нагрузкой, тока покоя (идеального тока) регулятора, величины допустимой пульсации на выходе постоянного тока и периода.

    Чтобы пиковое напряжение на первичной обмотке трансформатора составляло 17 В (12 * sqrt2), а полное падение на диодах составляло (2 * 0,7 В) 1,4 В, пиковое напряжение на конденсаторе составляет примерно 15 В.Мы можем рассчитать допустимую пульсацию по следующей формуле:

    ∆V = VpeakCap- Vmin

    По расчетам, Vpeakcap = 15V, а Vmin - минимальное входное напряжение для регулятора. Таким образом, ∆V равно (15-7) = 8V.

    Теперь, емкость, C = (I * ∆t) / ∆V,

    Теперь я представляю собой сумму тока нагрузки плюс ток покоя регулятора и I = 24 мА (ток покоя составляет около 4 мА и ток нагрузки составляет 20 мА). Также ∆t = 1/100 Гц = 10 мс. Значение ∆t зависит от частоты входного сигнала, и здесь входная частота составляет 50 Гц.

    Таким образом, подставляя все значения, значение C составляет около 30 мкФарад. Итак, давайте выберем значение 20 мкФарад.

    Электролитный конденсатор от Wiki

    4. Определите PIV (пиковое обратное напряжение) диодов.

    Поскольку пиковое напряжение на вторичной обмотке трансформатора составляет 17 В, общий PIV диодного моста составляет около (4 * 17), то есть 68 В. Поэтому мы должны остановиться на диодах с рейтингом PIV 100 В. Помните, что PIV - это максимальное напряжение, которое может быть приложено к диоду в состоянии обратного смещения, не вызывая пробоя.

    PN Соединительный диод от Nojavanha

    Step2. Схема и моделирование

    Теперь, когда у вас есть представление о значениях для каждого компонента и всей принципиальной схемы, давайте приступим к рисованию схемы с помощью программного обеспечения для построения схем и ее моделированию.

    Здесь наш выбор программного обеспечения - Multisim.

    Окно Multisim

    Ниже приведены шаги для построения схемы с помощью Multisim и ее моделирования.

    1. На панели Windows щелкните следующую ссылку: Пуск >>> Программы -> National -> Инструменты -> Набор схем проектирования 11.0 -> multisim 11.0.
    2. Появится окно программы Multisim с полосой меню и пустым пространством, напоминающее макет, для рисования схемы.
    3. В строке меню выберите место -> компоненты
    4. Появится окно с заголовком «выберите компоненты»
    5. Под заголовком «База данных» выберите «Основная база данных» из раскрывающегося меню.
    6. В разделе «группа» выберите нужную группу. Если вы хотите использовать источник напряжения, тока или землю. Если вы хотите использовать какой-либо базовый компонент, такой как резистор, конденсатор и т. Д.Здесь сначала мы должны разместить входной источник питания переменного тока, поэтому выберите Source -> Power Sources -> AC_power. После размещения компонента (нажав кнопку «ОК») установите значение среднеквадратичного напряжения на 230 В и частоты на 50 Гц.
    7. Теперь снова в окне компонентов выберите базовый, затем трансформатор, затем выберите TS_ideal. Для идеального трансформатора индуктивность обеих катушек одинакова, поэтому для достижения выходной мощности необходимо изменить индуктивность вторичной катушки. Теперь мы знаем, что отношение индуктивностей катушек трансформатора равно квадрату отношения витков.Поскольку требуемое соотношение витков в этом случае равно 19, мы должны установить индуктивность вторичной катушки на 0,27 мГн. (Индуктивность первичной катушки составляет 100 мГн).
    8. В окне компонентов выберите «Базовый», затем «Диоды», а затем выберите диод IN4003. Выберите 4 таких диода и разместите их в виде мостового выпрямителя.
    9. В окнах компонентов выберите базовый, затем Cap _Electrolytic и выберите значение емкости конденсатора 20 мкФ.
    10. В окне компонентов выберите мощность, затем Voltage_ Regulator, а затем выберите «LM7805» из раскрывающегося меню.
    11. В окне компонентов выберите диоды, затем выберите LED и в раскрывающемся меню выберите LED_green.
    12. Используя ту же процедуру, выберите резистор номиналом 100 Ом.
    13. Теперь, когда у нас есть все компоненты и представление о принципиальной схеме, давайте приступим к рисованию принципиальной схемы на платформе multi sim.
    14. Чтобы нарисовать схему, мы должны правильно соединить компоненты с помощью проводов. Чтобы выбрать провода, перейдите в раздел «Место», затем «Подключите».Не забывайте соединять компоненты только тогда, когда появляется точка соединения. В multisim соединительные провода обозначены красным цветом.
    15. Чтобы получить индикацию напряжения на выходе, выполните следующие действия. Выберите «Место», затем «Компоненты», затем «Индикатор», затем «Вольтметр», затем выберите первый компонент.
    16. Теперь ваша схема готова к моделированию.
    17. Теперь нажмите «Simulate», затем выберите «Run».
    18. Теперь вы видите, что светодиод на выходе мигает, на что указывают стрелки зеленого цвета.
    19. Вы можете проверить, получаете ли вы правильное значение напряжения на каждом компоненте, подключив вольтметр параллельно.
    Полная смоделированная принципиальная схема от ElProCus

    Теперь у вас есть представление о разработке регулируемого источника питания для нагрузок, которым требуется постоянное напряжение постоянного тока, но как насчет нагрузок, требующих переменного напряжения постоянного тока. Я оставляю вас с этой задачей. Кроме того, любые вопросы, касающиеся этой концепции или проектов в области электрики и электроники, пожалуйста, поделитесь своими идеями в разделе комментариев ниже.

    , пожалуйста, перейдите по ссылке ниже, чтобы увидеть проекты без пайки 5 в 1

    Блок 45: Схемы и компоненты Dr

    Презентация на тему: «Блок 45: Схемы и компоненты Dr» - стенограмма презентации:

    1 Блок 45: Схемы и компоненты Dr
    Блок 45: Схемы и компоненты Dr.Фади Эль-Нахаль Технический английский Исламский университет Газы Апрель, 2017

    2 Контуры Простая схема Сети переменного тока и распределительные щиты
    Печатные и интегральные схемы Электрические и электронные компоненты

    3 A. Простая схема На схемах ниже показаны лампы, подключенные в параллельную и последовательную цепи.Электропитание имеет токопроводящие и нулевые провода. В источнике переменного тока (AC) разница между фазой и нейтралью состоит в том, что проводники на нейтральной стороне приборов заземлены, то есть соединены с землей (землей).

    4 B. Сетевые цепи переменного тока и распределительные щиты
    Если источник переменного тока входит в здание, он подключается к распределительному щиту. Он имеет ряд переключателей, позволяющих включать и выключать различные цепи в здании.Цепи включают силовые цепи. Они служат для питания розеток (или розеток) вилок бытовых приборов. Обычно в каждую цепь устанавливается автоматический выключатель. Это предохранительный выключатель, который автоматически отключается при возникновении проблемы.

    5 B. Сетевые цепи переменного тока и распределительные щиты
    Это может произойти, если человек коснется токоведущего проводника или при коротком замыкании. Короткое замыкание - это когда ток течет непосредственно от токоведущего проводника к нейтральному, например, из-за повреждения изоляции.Автоматические выключатели также позволяют отключать цепи вручную, чтобы изолировать их (безопасно отключить), например, перед работами по техническому обслуживанию. Примечание: оборудование в распределительных щитах часто называют распределительным устройством.


    6 C. Печатные и интегральные схемы
    Схемы в электрических приборах часто представляют собой печатные схемы на печатных платах (PCB). Они заполнены (снабжены) электрическими компонентами.Многие приборы также содержат небольшие сложные интегральные схемы, часто называемые микрочипами (или чипами), сделанные из кремниевых пластин (очень тонких кусочков кремния). Они действуют как полупроводники, которые могут быть положительно заряжены в определенных точках на своей поверхности и отрицательно заряжены в других точках. Этот принцип используется для создания очень маленьких схем.

    7 D. Электрические и электронные компоненты
    Есть много типов электрических и электронных компонентов.Их можно использовать по отдельности или в сочетании с другими компонентами для выполнения различных задач. Например: Датчики или детекторы могут определять или обнаруживать уровни или изменения таких значений, как температура, давление и свет. Системы управления автоматически используют обратную связь от датчиков для управления устройствами. Например, механические устройства, такие как водяные клапаны, могут перемещаться или регулироваться сервомеханизмами с электрическим приводом, которые автоматически управляются сигналами («сообщениями») от датчиков.

    8 Д.Электрические и электронные компоненты
    Логические вентили широко используются в системах управления. Они отправляют сигналы в виде низкого напряжения на другие устройства. Выходной сигнал логического элемента включается или выключается в зависимости от входных сигналов, которые он принимает.

    Схем - Урок - TeachEngineering

    Circuits - Урок - TeachEngineering

    Быстрый просмотр

    Уровень оценки: 9 (9-11)

    Требуемое время: 15 минут

    Зависимость уроков: Нет

    Тематические области: Физические науки, физика

    Подпишитесь на нашу рассылку новостей

    Резюме

    Студенты знакомятся с несколькими ключевыми понятиями электронных схем.Они используют сопутствующее практическое занятие, чтобы узнать о некоторых физических принципах, лежащих в основе схем, о ключевых компонентах схемы и их распространении в наших домах и повседневной жизни. Студенты узнают о законе Ома и о том, как он используется для анализа схем.

    Инженерное соединение

    Чтобы спроектировать и создать бесконечное количество устройств и процессов, использующих электричество и схемы, инженерам требуется базовое понимание электричества и физики, лежащей в основе схем.Инженеры-электрики проектируют схемы продуктов, которые мы используем каждый день. Они также проектируют компьютеры и телекоммуникационные устройства, освещение и электропроводку для зданий и действующих электростанций. Инженеры-электрики занимаются энергосбережением в наших домах и на предприятиях, разрабатывая более эффективные способы проектирования и реализации схем и электронных устройств для эффективного использования и, в конечном итоге, экономии энергии.

    Цели обучения

    После этого урока учащиеся должны уметь:

    • Определите электрический ток и напряжение.
    • Объясните взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением (закон Ома).
    • Перечислите несколько различных компонентов схемы.

    Образовательные стандарты

    Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты технологии, инженерии или математики (STEM).

    Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются Сетью стандартов достижений (ASN) , проект Д2Л (www.achievementstandards.org).

    В ASN стандарты имеют иерархическую структуру: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

    Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии - Технология
    ГОСТ
    Предложите выравнивание, не указанное выше

    Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

    Больше подобной программы

    Электроны в движении

    Студенты узнают о текущем электричестве и необходимых условиях существования электрического тока.Учащиеся конструируют простую электрическую схему и гальванический элемент, чтобы помочь им понять напряжение, ток и сопротивление.

    Цепи: один путь для электричества

    Студенты узнают, что движение заряда по цепи зависит от сопротивления и расположения компонентов схемы.В одном из связанных практических занятий студенты создают и исследуют характеристики последовательных цепей. В другом задании студенты конструируют и собирают фонарики.

    Идите по потоку

    Учащиеся понимают разницу между электрическими проводниками и изоляторами и приобретают опыт распознавания проводника по свойствам его материала.На практике студенты создают тестер проводимости, чтобы определить, являются ли различные объекты проводниками или изоляторами.

    Оба поля одновременно ?!

    В рамках продолжающегося исследования аппаратов МРТ студенты изучают последствия одновременного воздействия на заряд электрического и магнитного полей.С помощью нескольких примеров задач студенты вычисляют напряжение Холла, которое зависит от ширины пластины, скорости дрейфа и магнитного поля.

    Предварительные знания

    Базовое понимание электричества, включая замкнутые и разомкнутые цепи.

    Введение / Мотивация

    Знаете ли вы, почему в сотовом телефоне должна быть батарея или почему для работы компьютер должен быть подключен к сети? (Ответ: Этим устройствам для работы требуется электричество.) Знаете ли вы, что аккумулятор или источник питания из розетки в стене является частью электрической цепи? Когда аккумулятор вставляется в сотовый телефон или когда к нему подключен компьютер, цепь в устройстве замыкается или «замыкается», позволяя течь электрическому току.

    Электрические цепи можно найти повсюду вокруг нас - в наших домах, школах и на предприятиях. Инженеры-электрики чаще всего связаны с разработкой схем, но они не единственные инженеры, которые работают со схемами и знают о них.Большинство инженеров должны понимать электричество и физику электрических цепей, чтобы они могли проектировать любые устройства, использующие электричество. Инженеры-механики, например, используют схемы при проектировании двигателей. Аэрокосмические инженеры используют схемы при проектировании средств управления космическими кораблями. Сегодня мы собираемся узнать о некоторых физических принципах схем, а также о некоторых ключевых компонентах, которые используются для создания схем.

    Схема внутри вашего компьютера может выглядеть примерно так. Авторское право

    Copyright © 2008 Denise W.Карлсон, программа ITL, Университет Колорадо в Боулдере

    Чтобы начать разбираться в схемах и электричестве, давайте начнем с электрического тока. Электрический ток - это поток положительного заряда. По сути, это мера количества положительных зарядов, которые проходят через заданную границу (точку в пространстве, поперечное сечение провода и т. Д.) За единицу времени. (Примечание: в реальной цепи движущиеся заряды - это электроны, которые содержат отрицательный заряд. Поэтому электрический ток фактически определяется как движущийся против пути, по которому проходят электроны.)

    Единица электрического тока - это единица заряда ( кулонов, ) в секунду. Кулон в секунду также называется ампер, (А) или для краткости ампер. Ток в бытовых устройствах обычно составляет около 1 А. Однако в электронных устройствах, таких как стереосистемы и компьютеры, ток часто измеряется в миллиамперах (1 мА = 10 -3 А) или микроампер (1 мкА = 10 -6 А).

    Два типа тока: переменного тока и постоянного тока .Переменный ток выходит из обычных настенных розеток в домах, школах и на предприятиях. Он называется «переменным», потому что направление тока постоянно меняется. В США переменный ток от настенных розеток составляет 60 Гц (Герц). Это означает, что ток меняет направление 60 раз каждую секунду. Постоянный ток - это ток, вырабатываемый батареями. Он всегда движется в одном направлении. Сила тока важна, потому что движущиеся заряды несут энергию и могут выполнять работу.

    Напряжение - это мера разницы электрических потенциалов между любыми двумя точками. Единица измерения напряжения - джоули на кулон (энергия на заряд), получившая название вольт, (В). Электрический потенциал - это потенциальная энергия на единицу заряда (джоулей / кулон), связанная с электрическим полем. Напряжение похоже на разницу в гравитационной потенциальной энергии объекта из-за его высоты. Как и в случае с гравитационной потенциальной энергией, электрический потенциал полезен только тогда, когда мы анализируем разницу между двумя точками.Каждый раз, когда выполняется измерение напряжения, оно измеряется между двумя точками (поэтому мультиметр имеет два контакта). Напряжение также имеет так называемую полярность , или положительный и отрицательный полюсы (аналогично магниту с северным и южным полюсами). Полярность важна для определения того, поглощает ли элемент в цепи энергию или передает ее.

    В качестве наглядного примера напряжения давайте посмотрим, как работает аккумулятор. Каждой батарее соответствует номинальное напряжение, например 1.5 вольт для аккумулятора D, 9 вольт, автомобильные аккумуляторы 12 вольт. Это означает, что 9-вольтовая батарея, помещенная в электронное устройство, имеет 9 джоулей электрической потенциальной энергии между двумя своими выводами. Эта батарея обеспечивает устройство 9 джоулями энергии на каждый кулон заряда, который он перемещает по длине батареи.

    Теперь, когда мы определили и обсудили напряжение и электрический ток, давайте немного поговорим о схемах. Одно из основных физических соотношений, используемых для анализа всех цепей, известно как закон Ома .Закон Ома гласит, что напряжение на резисторе пропорционально току, протекающему через резистор. В форме уравнения это выглядит так:

    В = ИК

    , где V - напряжение на резисторе, I - ток, протекающий через резистор, а R - сопротивление резистора.

    Единица измерения сопротивления - Ом (Ом). Закон Ома дает нам определение резистора. Резистор - это объект, который вызывает падение напряжения на своих выводах, чтобы противодействовать прохождению через него электрического тока.Обратите внимание, что закон Ома работает только при постоянном сопротивлении компонента. Многие компоненты, такие как лампочка или диод, не имеют постоянного сопротивления. Компоненты с постоянным R называются омическими, а компоненты, в которых R меняется, считаются неомическими. Взаимосвязи, описываемые законом Ома, дают нам возможность вычислить такие переменные, как ток через резистор или напряжение на резисторе в цепи. Закон Ома важен при анализе цепей, когда ток или напряжение на резисторе неизвестны.

    В схему можно встроить несколько компонентов для различных целей. Некоторые из этих компонентов включают резисторы (любые два оконечных объекта, которые обеспечивают падение напряжения, чтобы противодействовать прохождению через него тока), конденсаторы (хранят энергию в электрическом поле), индукторы (хранят энергию внутри электрического поля) и транзисторы. (обычно используется как усилитель или переключатель). Интегральная схема - это схема, которая была разработана для выполнения данной задачи и часто состоит из нескольких других компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и транзисторы.Все отдельные компоненты интегральной схемы производятся на одном кристалле кремния (микросхеме) одновременно. И транзисторы, и интегральная схема являются неотъемлемой частью современной электронной революции, которая привела к появлению сотовых телефонов, компьютеров и многих электронных устройств, которые мы используем каждый день.

    Схемы выполняют множество функций при проектировании энергоэффективных домов. Они могут быть предназначены для включения света, когда человек входит в комнату, и выключения, если никого нет рядом.Они используются для регулирования температуры воздуха внутри зданий путем управления оборудованием для отопления и кондиционирования воздуха (обратитесь к упражнению «Проектирование термостата», чтобы студенты исследовали компоненты контура и спроектировали собственное применение термостата). Их даже можно использовать для контроля температуры воды, количества света, попадающего в комнату, и хранения энергии от фотоэлектрических систем для последующего использования.

    Предпосылки и концепции урока для учителей

    Как работают батареи

    Способ получения заряда батареями - это вопрос химии.В батарее электроны перемещаются от положительной клеммы к отрицательной через провода и схемы устройства и обратно в положительную клемму батареи. Это называется закрытой схемой . Когда электроны на один кулон заряда (-1,601 x 10 -19 кулонов заряда) перемещаются от положительной клеммы к отрицательной клемме батареи, происходит увеличение энергии, равное 9 джоулей. Расчет для этого показан ниже, где EP - электрический потенциал.

    (Примечание: значения для EP 1 и EP 2 могли быть любыми, если их разница равнялась 9, поскольку это напряжение батареи; подобно потенциальной энергии, необходимо установить данные, на которых все остальные измерения выполняются. В случае напряжения инженеры часто используют землю или 0 вольт в качестве исходной точки отсчета. Таким образом, на одном выводе есть 0 EP. Кроме того, заряд отрицательный, потому что электроны имеют отрицательный заряд.) На отрицательной клемме 1 кулон заряда электронов имеет определенную энергию; после перехода к положительному выводу энергия увеличилась на 9 джоулей из-за разницы в электрическом потенциале, обнаруженном в батарее.Этот процесс показан на Рисунке 1.

    Рис. 1. Как работает напряжение в батарее. Авторское право

    Copyright © 2008 Тайлер Малин, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

    Этот расчет также включает полярность. Каждое напряжение и, следовательно, каждая батарея имеет положительную и отрицательную клеммы; отрицательный вывод - это нижний (часто заземляющий или нулевой) электрический потенциал. Если электроны в цепи текут от положительной клеммы к отрицательной клемме любого источника напряжения (как показано на рисунке 1), источник напряжения подает энергию.Но если электроны движутся в противоположном направлении, в отрицательном направлении и выходят из положительного полюса, источник поглощает энергию. Это основная идея аккумуляторных батарей.

    Общие компоненты цепи

    Однако каждая цепь в мире состоит не только из источника напряжения (например, батареи) и одного или двух резисторов. Могут быть добавлены многочисленные компоненты схемы, позволяющие решать некоторые увлекательные задачи. Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных компонентов схемы.

    Конденсаторы - это компоненты, накапливающие энергию в электрическом поле. Это часто достигается за счет одинаковой, но противоположной зарядки двух параллельных пластин. В этом случае одна пластина имеет избыток протонов, а другая - электронов. Этот сценарий приводит к возникновению электрического поля между двумя пластинами из-за разницы в заряде. Это электрическое поле накапливает энергию для последующего высвобождения. Конденсаторы не могут создавать энергию, они просто накапливают энергию, полученную при протекании тока между пластинами.На рис. 2 показан весь процесс, от момента, когда конденсатор впервые накапливает заряд и, следовательно, энергию, до полного заряда.

    Рис. 2. Конденсатор с параллельными пластинами, заряжаемый батареей. Авторское право

    Copyright © 2008 Тайлер Малин, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

    Емкость (C) конденсатора является важной величиной, связанной с конденсаторами. Он определяется как соотношение заряда (Q) и напряжения конденсатора:

    Единица измерения емкости - фарад, определяемый как 1 кулон на вольт.Большинство конденсаторов никогда не имеют емкости в одну фараду, и часто большинство конденсаторов измеряется в микрофарадах (мкФ). Одно из классических применений конденсатора - вспышка камеры. Энергия для создания вспышки хранится в конденсаторе. Чтобы создать вспышку при фотографировании, конденсатор разряжается, высвобождая накопленную энергию в виде света.

    Катушки индуктивности - это обычные компоненты схемы, которые используют магнитное поле для хранения энергии. Индукторы чаще всего создаются путем наматывания катушки проволоки на какой-либо сердечник, называемый соленоидом.Они используются для создания индуктивности . Индуктивность аналогична конденсатору, а емкость - способ измерения количества энергии, запасенной в магнитном поле, возникающем, когда ток проходит через катушки соленоида. Единица индуктивности - генри (Гн). В отличие от резисторов и напряжения, уравнения, определяющие физику катушек индуктивности и конденсаторов, требуют знания исчисления одной переменной, что является более сложным, чем этот урок.

    Транзисторы представляют собой компоненты схемы, изготовленные из полупроводника (материала, который иногда действует как изолятор, а иногда как проводник) и часто используются в качестве усилителя или переключателя.Транзисторы считаются строительными блоками для всех современных электронных устройств, включая компьютеры и сотовые телефоны. Они часто встречаются в интегральных схемах; например, усовершенствованный микропроцессор в компьютере содержит более 1,7 миллиарда транзисторов. Они являются самой большой причиной развития электроники в 20, и веках.

    Интегральные схемы - распространенные компоненты электронных схем. Эти специализированные схемы предназначены для выполнения определенной задачи и часто состоят из нескольких других компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, транзисторы и диоды.Все отдельные компоненты интегральной схемы производятся на одном кристалле кремния (микросхеме) одновременно. Примеры интегральных схем включают операционные усилители, микропроцессоры и логические схемы. Все более эффективное и быстрое производство интегральных схем привело к низкой стоимости каждой микросхемы, что открыло путь для быстрого технического прогресса электронных устройств.

    Сопутствующие мероприятия

    Закрытие урока

    Сегодня мы начали изучение цепей с того, что сначала узнали об электрическом токе и напряжении.Какое важное математическое выражение в физике связывает напряжение и ток? Правильно - закон Ома, который описывает взаимосвязь между током и напряжением и дает нам определение резистора.

    Схемы - это основа электроники. Без схем у нас не было бы многих вещей, которые мы принимаем как должное в повседневной жизни. Цепи также подходят для автоматизации процессов и повышения энергоэффективности за счет управления многими рутинными задачами.Могут быть разработаны схемы для включения света, когда человек входит в комнату, и выключения его после того, как люди ушли. Они могут регулировать и контролировать системы отопления и охлаждения для создания желаемой температуры воздуха в домах и зданиях. Они могут сказать вашему компьютеру, когда выключить экран, если он не использовался какое-то время. Что еще вы знаете о схемах?

    Словарь / Определения

    переменный ток: ток, который постоянно меняет направление, например, электрический ток, доступный через настенные розетки в наших домах и на предприятиях.

    ампер: единица измерения электрического тока. Определяется как 1 кулон в секунду.

    емкость: способность электрического поля в конденсаторе накапливать энергию. Основное измерение конденсаторов. Определяется как соотношение заряда и напряжения конденсатора.

    конденсатор: компонент схемы, который хранит энергию внутри электрического поля.

    замкнутая цепь: цепь, по которой течет ток.

    кулон: единица измерения заряда.

    постоянный ток: ток, который движется только в одном направлении, например ток, поступающий от батареи.

    электрический ток: поток положительных зарядов через проводник (провод, пластину, электрическое поле).

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *