Типы полупроводниковых диодов

Полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом, работа которого заключается в преобразования одних электрических значений в другие, называют диодом. В конструкции данного изделия предусматривается два вывода для монтажа.

Диоды полупроводниковые

На принципиальных электрических схемах полупроводниковые диоды изображаются в виде треугольника и отрезка, расположенного на одной из его вершин и находящегося параллельно противолежащей стороне.

В зависимости от разработки диода его обозначение может включать дополнительные символы. В любом случае вершина треугольника, примыкающая к осевой линии диода, указывает на направление протекания тока.

 

В той части обозначения, где располагается треугольник, находится p-область, которую ещё называют анодом или эмиттером, а со стороны, где к треугольнику примыкает отрезок, находится n-область, которую соответственно называют катодом, или базой.

Полупроводниковые диоды, назначение которых заключается в преобразовании переменного тока в постоянный ток, называются выпрямительными. Выпрямление переменного тока с использованием полупроводникового диода построено на основе его односторонней электропроводности, которая заключается в том, что диод создаёт очень малое сопротивление току, текущему в прямом направлении, и достаточно большое сопротивление обратному току.

Для того чтобы выпрямить ток большой силы не опасаясь теплового пробоя, конструкция диодов должна предусматривать значительную площадь p—n-перехода. В связи, с чем в выпрямительных полупроводниковых диодах задействуют специальные p—n

-переходы соответствующие последнему слову науки и техники.

Технология создания p—n-перехода получается, за счёт ввода в полупроводник p-или n-типа примеси, которая создаёт в нем область с противоположным значением электропроводности. Примеси можно добавлять методом сплавления или диффузии.

Диоды, получаемые методом сплавления, называют «сплавными», а изготавливаемые методом диффузии «диффузионными».

Простейший выпрямитель

 

 

В ходе положительного полупериода входного напряжения U1 диод V

работает в прямом направлении, его сопротивление маленькое и на нагрузке RH напряжение U2 практически равно входящему напряжению.

График напряжения на входе и выходе простейшего однополупериодного выпрямителя

При отрицательном полупериоде данного входного напряжения диод включен в направлении обратно, где его сопротивление формируется значительно больше, чем сопротивление на нагрузке, и почти все входящее напряжение падает на диоде, а напряжение на нагрузке приближается к нулю. В такой схеме для получения выпрямленного напряжения используется всего лишь один полупериод входящего напряжения, поэтому такой тип выпрямителей называется однополупериодным.

Полупроводниковые диоды, которые используются для стабилизации постоянного напряжения на нагрузке, называют стабилитронами. В стабилитронах задействован участок обратной участка вольтамперной характеристики в поле электрического пробоя.

Схема простейшего стабилизатора напряжения

 

 

В данном случае при изменении тока, проходящего через стабилитрон, от Iст. мин. до Iст. макс. напряжение на нем практически не изменяется. Если нагрузка RH включена параллельно стабилитрону, уровень напряжения на ней также будет оставаться неизменным в указанных пределах изменения тока, проходящего через стабилитрон.

График стабилитрона

 

 

Такими диодами стабилизируют уровень напряжения примерно от 3,5 В и выше. Для стабилизации постоянного напряжения до 1 вольта применяют стабисторы. У стабисторов работает не обратная, а прямая часть вольтамперной характеристики. Поэтому их подсоединяют не в обратном, как делают со стабилитронами, а в прямом направлении. Электронные компоненты, такие как стабисторы и стабилитроны, как правило, изготовляются, из кремния.

Вольтамперная характеристика стабистора

 

Плоскостные диоды обладают с высокими ёмкостными характеристиками. С увеличением частоты емкостное сопротивление понижается, что приводит к нарастанию его обратного тока. На больших частотах вследствие того в диоде есть ёмкость, величина его обратного тока может достичь значения прямого тока, и этот диод, таким образом, утратит свое основное свойство односторонней электропроводности. Для сохранения своих функциональных качеств необходимо снизить емкость диода. Это достигается с помощью всевозможных технологических и конструктивных методов, направленных на сокращения площади p—n-перехода.

В диодах, используемых в схемах, работающих с высокочастотным током, применяют изделия с точечными и микросплавными

p—n-переходами. Нужный точечный p—n-переход, получается в месте контакта заостренного окончания специальной металлической иглы с полупроводником. При этом применяют способ электроформования, заключающемся в том, что через соединение проволоки и кристалла полупроводники протекают импульсы электрического тока, формирующие в месте их контакта p—n-переход. Микросплавными называются такие диоды, у которых p—n-переход создаётся при электроформовании контакта между пластинкой полупроводника и металлическим предметом с плоским торцом.

Ответы на вопрос «Диоды в электронных схемах. Функции и работа …»

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

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

Полупроводниковые диоды

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

Ламповые диоды

Ламповые диоды представляют собой радиолампу с двумя рабочими электродами, один из которых подогревается нитью накала. Благодаря этому, часть электронов покидает поверхность разогретого электрода (катода) и под действием электрического поля движется к другому электроду — аноду. Если же поле направлено в противоположную сторону, электрическое поле препятствует этим электронам и тока (практически) нет.

Специальные типы диодов

• Стабилитроны (диод Зенера). Используют обратную ветвь характеристики диода с обратимым пробоем для стабилизации напряжения.
• Туннельные диоды (диоды Лео Эсаки). Диоды, существенно использующие квантовомеханические эффекты. Имеют область т. н. «отрицательного сопротивления» на вольт-амперной характеристике. Применяются как усилители, генераторы и пр.
• Варикапы(диоды Джона Джеумма). Используется то, что запертый p—n-переход обладает большой ёмкостью, причём ёмкость зависит от приложенного обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов переменной ёмкости.
• Светодиоды (диоды Генри Раунда). В отличие от обычных диодов, при рекомбинации электронов и дырок в переходе излучают свет в видимом диапазоне, а не в инфракрасном. Однако, выпускаются светодиоды и с излучением в ИК диапазоне, а с недавних пор — и в УФ.
• Полупроводниковые лазеры. По устройству близки к светодиодам, однако имеют оптический резонатор, излучают когерентный свет.
• Фотодиоды. Запертый фотодиод открывается под действием света.
• Солнечный элемент. Подобен фотодиоду, но работает без смещения. Падающий на p-n переход свет вызывает движение электронов и генерацию тока.
• Диоды Ганна. Используются для генерации и преобразования частоты в СВЧ диапазоне.
• Диод Шоттки. Диод с малым падением напряжения при прямом включении.
• Лавинный диод — диод, основанный на лавинном пробое обратного участка вольт-амперной характеристики. Применяется для защиты цепей от перенапряжений
• Лавинно-пролётный диод — диод, основанный на лавинном умножении носителей заряда. Применяется для генерации колебаний в СВЧ-технике.
• Магнитодиод. Диод, вольт-амперная характеристика которого существенно зависит от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p-n-перехода.
• Стабисторы. При работе используется участок ветви вольт-амперной характеристики, соответствующий «прямому напряжению» на диоде.
• Смесительный диод — предназначен для перемножения двух высокочастотных сигналов.
• pin диод — содержит область собственной проводимости между сильнолегированными областями. Используется в СВЧ-технике, силовой электронике, как фотодетектор.

Применение диодов

 Диодные выпрямители

Диоды широко используются для преобразования переменного тока в постоянный. Диодный выпрямитель или диодный мост (То есть 4 диода для однофазной схемы, 6 для трёхфазной полумостовой схемы или 12 для трёхфазной полномостовой схемы, соединённых между собой по схеме) — основной компонент блоков питания практически всех электронных устройств. Диодный трёхфазный выпрямитель по схеме Ларионова А. Н. на трёх параллельных полумостах применяется в автомобильных генераторах, он преобразует переменный трёхфазный ток генератора в постоянный ток бортовой сети автомобиля. Применение генератора переменного тока в сочетании с диодным выпрямителем вместо генератора постоянного тока с щёточно-коллекторным узлом позволило значительно уменьшить размеры автомобильного генератора и повысить его надёжность.

В некоторых выпрямительных устройствах до сих пор применяются селеновые выпрямители. Это вызвано той особенностью данных выпрямителей, что при превышении предельно допустимого тока, происходит выгорание селена (участками), не приводящее (до определенной степени) ни к потере выпрямительных свойств, ни к короткому замыканию — пробою

Диодные детекторы

Диоды в сочетании с конденсаторами применяются для выделения низкочастотной модуляции из амплитудно-модулированного радиосигнала или других модулированных сигналов. Диодные детекторы применяются в радиоприёмных устройствах: радиоприёмниках, телевизорах и т.п. Используется квадратичный участок вольт-амперной характеристики диода.

Диодная защита

Диоды применяются также для защиты разных устройств от неправильной полярности включения и т. п.Известна схема диодной защиты схем постоянного тока с индуктивностями от скачков при выключении питания. Диод включается параллельно катушке так, что в «рабочем» состоянии диод закрыт. В таком случае, если резко выключить сборку, возникнет ток через диод и сила тока будет уменьшаться медленно (ЭДС индукции будет равна падению напряжения на диоде), и не возникнет мощного скачка напряжения, приводящего к искрящим контактам и выгорающим полупроводникам.

Диодные переключатели

Применяются для коммутации высокочастотных сигналов. Управление осуществляется постоянным током, разделение ВЧ и управляющего сигнала с помощью конденсаторов и индуктивностей.

Диодная искрозащита

Этим не исчерпывается применение диодов в электронике, однако другие схемы, как правило, весьма узкоспециальны. Совершенно другую область применимости имеют специальные диоды, поэтому они будут рассмотрены в отдельных статьях.

Условные графические обозначения диодов (ГОСТ 2.730-73)
http://radiospravka.narod.ru/diod/vd0004.htm
 

 

Супрессор. Защитный диод.

Обозначение, параметры и применение защитных диодов

Среди всего многообразия полупроводниковых приборов, наверное, самая большая семья у диодов. Диоды Шоттки, диоды Ганна, стабилитроны, светодиоды, фотодиоды, туннельные диоды и ещё много разных типов и областей применения.

Один из классов полупроводниковых диодов в нашей литературе называется ПОН (полупроводниковый ограничитель напряжения) или супрессор. В зарубежной технической литературе используется название TVS-диод (Transient Voltage Suppressor). Очень часто TVS-диоды называют по маркам производителей: TRANSIL, INSEL.

В технической литературе и среди радиолюбителей супрессор могут называть по-разному: защитный диод, ограничительный стабилитрон, TVS-диод, трансил, ограничитель напряжения, ограничительный диод. Супрессоры можно частенько встретить в импульсных блоках питания – там они служат защитой от перенапряжения питаемой схемы при неисправностях импульсного блока питания.

Рассмотрим, что же такое TVS-диод, его принцип действия, в каких схемах и для каких целей используется.

TVS-диоды были созданы в 1968 году в США для защиты промышленной аппаратуры от разрядов атмосферного электричества. В условиях эксплуатации электронных приборов как промышленного, так и бытового назначения большое значение придаётся защите этих приборов именно от природных электрических импульсов.

Очень часто возникают броски напряжения и на силовых трансформаторных подстанциях. В таких случаях бытовая техника выходит из строя сотнями. Поскольку на промышленных предприятиях комплексная защита имеется, а жилые дома в этом случае совершенно не защищены.

По некоторым данным потери связанные с выходом из строя и последующим ремонтом всей электронной аппаратуры в США составляют около $12 млрд. в год. Специалисты посчитали, что и в нашей стране потери соответствуют этой сумме.

Для защиты аппаратуры от воздействия электрических перенапряжений и был разработан класс полупроводниковых приборов называемых TVS-диоды или “супрессоры”. Иногда в разговоре можно услышать: диодный предохранитель.

Обозначение на схеме.

На принципиальных схемах супрессор (ака защитный диод) обозначается так (VD1, VD2 — симметричные; VD3 — однонаправленные).

Принцип работы супрессора (защитного диода).

У TVS-диодов ярко выраженная нелинейная вольт-амперная характеристика. Если амплитуда электрического импульса превысит паспортное напряжение для конкретного типа диода, то он перейдёт в режим лавинного пробоя. То есть TVS-диод ограничит импульс напряжения до нормальной величины, а “излишки” уходят на корпус (землю) через диод. Более наглядно процесс выглядит на рисунке.

До тех пор пока не возникает угроза выхода из строя электронного прибора, TVS-диод не оказывает никакого влияния на работу техники. У этого полупроводникового прибора более высокое быстродействие по сравнению с ограничителями, которые использовались раньше.

Предохранительные диоды выпускаются как несимметричные (однонаправленные), так и симметричные (двунаправленные). Симметричные могут работать в цепях с двуполярными напряжениями, а несимметричные только с напряжением одной полярности. Ещё одна типовая схема подключения (для двунаправленного диода).

Для однонаправленного супрессора схема выглядит чуть по-другому.

В случае повышения входного напряжения прибор за очень короткое время уменьшает своё сопротивление. Ток в цепи резко возрастает и происходит перегорание предохранителя. Поскольку супрессор срабатывает очень быстро, то оборудованию не наносится вреда. Отличительной чертой TVS-диодов является очень короткое время реакции на превышение напряжения. Это одна из «фишек» защитных диодов.

Основные электрические параметры супрессоров.

• U проб. (В) – значение напряжения пробоя. В зарубежной технической документации этот параметр обозначается как V_BR (Breakdown Voltage). Это значение напряжения, при котором диод резко открывается и отводит опасный импульс тока на общий провод («на землю»).

• I обр. (мкА) – значение постоянного обратного тока. Это значение максимального обратного тока утечки, который есть у всех диодов. Он очень мал и практически не оказывает никого влияния на работу схемы. Иное обозначение – I_R (Max. Reverse Leakage Current). Так же может обозначаться как I_RM.

• U обр. (В) – постоянное обратное напряжение. Соответствует англоязычной аббревиатуре V_RWM (Working Peak Reverse Voltage). Может обозначаться как V_RM.

• U огр. имп. (В) – максимальное импульсное напряжение ограничения. В даташитах обозначается как V_CL или V_C – Max. Clamping Voltage или просто Clamping Voltage.

• I огр. мах. (А) – максимальный пиковый импульсный ток. На английский манер обозначается как I_PP (Max. Peak Pulse Current). Данное значение показывает, какое максимальное значение импульса тока способен выдержать супрессор без разрушения. Для мощных супрессоров это значение может достигать нескольких сотен ампер!

• P имп. (Ватт) – максимальная допустимая импульсная мощность. Этот параметр показывает, какую мощность может подавить супрессор. Напомним, что слово супрессор произошло от английского слова Suppressor, что в переводе означает «подавитель». Зарубежное название параметра Peak Pulse Power (P_PP).

  Значение максимальной импульсной мощности можно найти перемножением значений U огр. имп. (V_CL) и I огр. мах. (I_PP).

Вольт-амперные характеристики симметричного и несимметричного TVS-диода выглядят следующим образом.

ВАХ однонаправленного защитного диода (супрессора)

ВАХ двунаправленного супрессора

Большим минусом этих диодов можно считать большую зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно рассматривается работа TVS-диода при подаче на него импульса с минимальным временем нарастания порядка 10 микросекунд и малой длительностью.

Например, при длительности импульса 50 микросекунд диод типа SMBJ 12A выдерживает импульсный ток, превышающий номинальный почти в четыре раза.

Очень хорошо зарекомендовали себя малогабаритные диоды TRANSZORB^TM серии 1.5КЕ6.8 – 1.5КЕ440 (С)A. Они выпускаются как в симметричном, так и в несимметричном исполнении. Для симметричного диода к обозначению добавляется буква С или СА. У этой серии большой диапазон рабочих напряжений от 5,0 до 376 вольт, малое время срабатывания 1*10-9 сек, способность к подавлению импульсов большой мощности до 1500 Вт. Они прекрасно зарекомендовали себя в схемах защиты телевизионного, цифрового и другого современного оборудования.

Диоды выпускаются в корпусе DO-201.

Размеры указаны в дюймах и миллиметрах (в скобках). Несимметричные супрессоры имеют на корпусе цветное маркировочное кольцо, которое расположено ближе к катодному выводу.

На корпусе указана маркировка защитного диода, в которой зашифрованы его основные параметры.

Диоды TRANSIL^TM фирмы THOMSON широко используются для защиты автомобильной электроники от перенапряжений. Самым сильным источником электрических импульсов является система зажигания. Для защиты автомобильного музыкального центра достаточно одного диода TRANSIL^TM.

Двунаправленные диоды TRANSIL^TM 1.5КЕ440СА с успехом применяются для защиты бытовой электронной аппаратуры в сетях 220 вольт. Их применение наиболее эффективно для защиты объектов, которые подключены к воздушным линиям. В этом случае будет защита и от атмосферных электрических импульсов и от импульсных перенапряжений по цепям питания.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Диодные ключи — Club155.ru

 

Для переключения (коммутации) напряжений и токов служат т.н. диодные ключи. Эти схемы позволяют при подаче определенного управляющего напряжения замыкать/размыкать электрическую цепь, по которой передается полезный сигнал (ток, напряжение). В простейших ключевых схемах в качестве управляющего может использоваться сам входной сигнал.

На рис. 3.1-6, 3.1-7, 3.1-8 приведено несколько примеров схем коммутации на диодах.

 

Рис. 3.1-6. Диодный ключ на двух диодах

 

Рис. 3.1-7. Мостовой диодный ключ

 

Рис. 3.1-8. Мостовой диодный ключ без развязки коммутируемого сигнала и управляющего напряжения

 

Схема на рис. 3.1-6 предназначена для использования при малых сопротивлениях источника сигнала и сопротивления нагрузки \(R_н\) Положительное управляющее напряжение подается на аноды диодов \(VD1\), \(VD2\). При правильно подобранных диодах напряжение смещения входного и выходного сигналов лежит в пределах 1…5 мВ.

Дифференциальное сопротивление такого диодного ключа равно сумме дифференциальных сопротивлений используемых в нем диодов и может составлять 1…50 Ом в открытом состоянии.

Основным недостатком схемы на рис. 3.1-6 является прохождение тока управляющего сигнала через нагрузку \(R_н\) и источник сигнала. От такого недостатка свободна схема на рис. 3.1-7. В этой схеме цепь управления имеет развязку с цепью передачи сигнала. Если напряжение управления \(U_{упр}\) равно нулю или имеет полярность, запирающую диодный мост, то ключ разомкнут. При положительной полярности источника управляющего сигнала ключ замыкается. Ток управления в такой схеме проходит только через диоды \(VD1-VD4\) и сопротивление \(R_{упр}\). Учитывая, что для цепи передачи сигнала диодные пары \(VD1\), \(VD2\) и \(VD3\), \(VD4\) включены встречно, напряжение смещения также будет равно разности прямых падений напряжения на диодах (1…5 мВ при правильном подборе диодов).

Отсутствие общей точки у коммутируемого сигнала и источника управления делает использование схемы на рис. 3.1-7 достаточно неудобным. Схема на рис. 3.1-8 лишена этого недостатка. В ней используется два симметричных источника сигналов управления \(+U_{упр}\), \(–U_{упр}\). Эти сигналы подводятся к диодному мосту через разделительные диоды \(VD5\), \(VD6\). Для поддержания диодного моста в запертом состоянии при отсутствии сигналов управления на него через резисторы \(R_{01}\), \(R_{02}\) подаются запирающие напряжения \(+U_0\), \(–U_0\).

Время коммутации у диодных ключей определяется быстродействием применяемых диодов. Обычно используются импульсные или универсальные диоды Шоттки или диоды с накоплением заряда. Существуют интегральные диодные коммутаторы, содержащие в своем составе описанные диодные ключи. Например, микросхемы 265ПП1, 265ПП2, 265КН1, 252КТ1 и др. Однако в настоящее время диодные коммутаторы все более вытесняются коммутаторами на МДП-ключах, которые обладают лучшими показателями. Диодные же схемы могут оказаться полезными только в простейших устройствах и при высоких частотах сигналов (вплоть до диапазона СВЧ). Пример использования диодных ключей в составе переключаемых фильтров основной селекции связного приемника приведен на рис. 3.1-9.

 

Рис. 3.1-9. Переключаемые фильтры основной селекции для связного приемника

 

 

< Предыдущая		Следующая >

Задачи и примеры диоды и выпрямители Электроника, Микроэлект…

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про задачи диод, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое задачи диод,задачи выпрямитель,задачи электротехника , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

1. Дано: схема (рис.1), U1 = 10 B, U2 = 13 B, U3 = 15 В, U4 = 22 B, R1 = R2 =1 кОм.

Определить Uвых

Решение:
При U1 = U2 = U3 = 0 диоды закрыты и напряжение
Uвых = U4•R2 / (R1 + R2) = 11 В.
Если подключим U1, Uвых не изменится – диоды закрыты.
При подключении U2 напряжение Uвых станет равным 13 В ( диод в ветви с U2 будет открыт).
При подключении U3 откроется диод в этой ветви, напряжение Uвых станет равным 15 В. Остальные диоды закроются.

Задача 2.

Считая диоды идеальными, найти величину тока и напряжения для цепей, показанных на схеме.

Решение:
Для цепи на схеме не является очевидным, находятся ли оба диода в проводящем состоянии. В этом случае сделаем предположение о нахождении диодов в проводящем состоянии, проделаем вычисления и проверим правильность нашего предположения.
Для цепи схемы из предположения о проводимости обоих диодов следует, что
UB = 0; U = 0
Ток через диод VD2 может быть определен из выражения

Записывая уравнение для токов в узле В, имеем

Таким образом, диод VD1 находится в проводящем состоянии, как мы изначально предположили, и окончательные результаты
I = 1 мА и U = 0 В.

Задача 3.

Определить ток в цепи и напряжение на диодах вольтамперные характеристики которых представлены, если Uвх = 2,5 В, Rн = 25 Ом

Решение:
построим суммарную ВАХ диодов и «опрокинутую» ВАХ нагрузочного резистора.

Ответ: U1 = 0,6 В, U2 = 0,7 В, Uн = 1,2 В, I = 45 мА

В электрокехнике часто диоды используются в выпрмителях
Задача 4.

В однополупериодном выпрямителе (без фильтра) напряжение на нагрузке Uнср = 40 В.
С каким Uобрмакс нужно выбрать полупроводниковый диод ?

Решение:

Задача 5.

В однополупериодном выпрямителе напряжение на вторичной обмотке трансформатора U2 = 150 В . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Частота напряжения сети 50 Гц,
Rн = 2 кОм.
Определить Uнср, Iпрд, Iнср,Uобрмакс, коэффициент пульсаций р.

Решение:
Uнср =√2•U2/π = 67,36 В
Iнср = Uнср/ Rн = 67,36 / 2000 = 0,034 А
Iпрд = Iнср = 0,034 А
Uобр макс = √2•U2 = 212 В
р = 1,57
.
Задача 6.

В однополупериодном выпрямителе с емкостным фильтром рис 21, рассчитать Uнср и Uобрмакс, если Сф = ∞, U2 = 150 В, частота напряжения сети 50 Гц,
Rн = 2 кОм, построить временную диаграмму выпрямителя.

Решение:
Сф = ∞, следовательно р = 0
Uнср =√2•U2 / (1 + р) = 212 В
Iнср = Uнср/ Rн = 212 / 2000 = 0,106 А
Iпрд = Iнср = 0,106 А
Uобр макс = 2√2•U2 = 424 В

Временная диаграмма выпрямителя .

Задача 7.

В двухполупериодной мостовой схеме выпрямителя с фильтром, напряжение на вторичной обмотке трансформатора U2 = 150 В. Частота напряжения сети 50 Гц, Rн = 2 кОм, при условии, что емкость фильтра равна ∞. Определить среднее значение выпрямленного напряжения Uнср, значение прямого тока через диод Iпрд , Iнср, Uобрмакс, коэффициент пульсаций?

Решение:
Сф = ∞, следовательно, р = 0
Uнср =√2•U2 / (1 + р) = 212 В
Iнср = Uнср/ Rн = 212 / 2000 = 0,106 А
Uобр макс = √2•U2 = 212 В

Задача 8.

Для однополупериодной схемы выпрямления без фильтра рис, определить коэффициент трансформации трансформатора, максимальное обратное напряжение на диоде, если выпрямленное напряжение на нагрузке 30 В и напряжение на первичной обмотке трансформатора 220 В (50 Гц).

Решение:
Uнср =√2•U2/π = 30 В
U2 = 2,22 Uнср = 66 В
Uобр макс = √2•U2 = 94 В
N= U1/ U2 = 220/66 = 3,33

Задача 9.

Определите емкость конденсатора фильтра Сф в мостовом выпрямителе, если выпрямленное напряжение Uнср = 12 В, ток Iнср = 10 мА, а коэффициент пульсаций не должен превышать 0.05.

Решение:

Задача 10. В однополупериодном выпрямителе, работающем на Rн = 250 Ом, действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора
U2 = 10 В.
Нарисовать схему однополупериодного выпрямителя.
Определить, с каким допустимым прямым током надо выбрать полупроводниковый диод,
Нарисовать временные диаграммы входного и выходного напряжений выпрямителя.

Решение:
Uнср =√2•U2 / π = 4,5 В
Iнср = Uнср/ Rн = 4,5 / 250 = 0,018 А
Iпрд = Iнср = 0,018 А
Iпрдоп = 1,3• Iпрд = 0,0234 А

Временная диаграмма выпрямителя.

Задача 11. В однополупериодном выпрямителе с емкостным фильтром рис, напряжение на вторичной обмотке трансформатора U2 = 10 В. Частота напряжения сети 50 Гц, Rн = 1 кОм, Сф = 80 мкФ.
Определить среднее значение выпрямленного напряжения Uнср, Iнср, Uобр макс, коэффициент пульсаций р, построить временные диаграммы.

Решение:
Uнср =√2•U2 / (1 + р) = 14,1/(1 + 0,2) = 11,75 В
Uобр макс = 2√2•U2 = 28,2 В
τразр = С•Rн = 0,05 с

Строим временные диаграммы:

Задача 12.

В однополупериодном выпрямителе с емкостным фильтром, напряжение на нагрузке Uнср = 40, В, коэффициент пульсаций не должен превышать 0.05.
С каким Uобрмакс нужно выбрать полупроводниковый диод?

Решение:

См. также

А как ты думаешь, при улучшении задачи диод, будет лучше нам? Надеюсь, что теперь ты понял что такое задачи диод,задачи выпрямитель,задачи электротехника и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Подключение светодиода к питанию 5 и 12 Вольт: схемы с описанием

С тех пор, как сверхъяркие светодиоды (LED) стали доступны широкому кругу потребителей, к ним сразу проявился большой интерес. На основе LED можно создавать множество интересных светотехнических конструкций. Однако, подключение светодиода к 12 вольтам, принципиально отличается от подключения к 12 вольтам той же лампы накаливания. В этом материале будет подробно рассказано о подключении светоизлучающих диодов к источникам питания, имеющим различное напряжение.

Какие светодиоды подключают к 12 вольтам?

Если коротко ответить на вопрос, вынесенный в качестве подзаголовка, то ответ будет звучать так: никакие! Неспециалисту такой ответ покажется парадоксальным, ведь в продаже имеются светодиоды, которые, как заявляют продавцы, рассчитаны на питание от источника 12 вольт.

Возьмемся утверждать, что на конкретное напряжение могут быть рассчитаны только изделия на основе светодиодов. Говорить о конкретном рабочем напряжении LED не корректно. Это связанно с физическими процессами, протекающими в нем при испускании света.

Главными характеристиками этих процессов являются рабочий ток и максимально допустимый ток прибора. В справочниках и даташитах указывают напряжения на светодиодах при протекании рабочего тока. Эти величины используют для расчетов LED конструкций, а не для выбора источника питания.

Кстати, напряжение в рабочем режиме лежит всего лишь в пределах от 1.5 В до 3.5 В. Величина зависит, в основном, от цвета испускаемого LED. Меньшие напряжения падают на красных светодиодах, большие значения относятся к сверхъярким. Имеющиеся в продаже светоизлучающие диоды на 12 вольт не являются единичными приборами.

Двенадцативольтовые LED это матрицы, состоящие из нескольких светоизлучающих диодов. Матрицы представляют собой светодиодные сборки, собранные из цепочек последовательно подключенных приборов.

В каждой матрице имеется несколько цепочек, которые подключены параллельно между собой. Когда говорят, что светодиод рассчитан на двенадцать вольт, то подразумевают, что падение напряжения на последовательной цепочке из них при протекании рабочего тока составляет примерно 12 В.

Подключение сверхярких и мощных LED к 12В

Сначала рассмотрим способ подключения одного мощного сверхъяркого светодиода к 12 Вольтам. Допустим, в нашем распоряжении имеется прибор, рабочий ток которого 350 мА. При этом падение напряжения на нем в рабочем режиме составляет примерно 3.4 Вольта. Нетрудно подсчитать, что потребляемая мощность такого прибора составляет 1 W.

Понятно, что подключать его напрямую к 12 Вольтам нельзя. Нам придется, каким-то образом, «погасить» часть напряжения. В простейших случаях для этих целей применяются гасящие (токоограничивающие) резисторы. Его соединяют со светодиодом последовательно. Схема питания одного LED показана на фото.

Чтобы рассчитать номинал токоограничивающего резистора пользуются формулой:

R=(U_пит – U_раб)/I_раб.

Вооружившись калькулятором легко подсчитать, что сопротивление будет составлять около 25 Ом. На нем будет рассеиваться мощность, которую рассчитывают по формуле:

P=I²*R.

В нашем примере мощность составит около 3 ватт. Найти сопротивление такой мощности довольно трудно, поэтому в качестве гасящего резистора можно применить два резистора по 100 Ом мощностью 2 Вт, соединенные параллельно.

В принципе на основе этих расчетов уже можно создавать практическую конструкцию. Выполнив подключение светодиода к 12В через выключатель, можно организовать дополнительную подсветку подкапотного пространства автомобиля, багажника или перчаточного бокса.

Мы показали, что создание такой схемы возможно, но применение ее нерационально. Нетрудно заметить, что две трети мощности потребляемой конструкцией приходится на гасящий резистор и, следовательно, тратится впустую. Ниже мы расскажем, как избежать ненужных потерь.

Сколько LED можно подключить к 12В?

Очевидно, что по простейшей схеме к источнику 12 Вольт можно подключить сколько угодно. Главное, чтобы у подключаемого источника питания хватало мощности. Однако мы видели, что при такой схеме подключения много энергии расходуется бесполезно.

Простейшим выходом из этой ситуации является снижение мощности рассеиваемой на токоограничивающем резисторе. Для снижения бесполезно рассеиваемой мощности, несколько светодиодов подключают последовательно и питают через один гасящий резистор. В этом случае падение напряжения на сопротивлении оказывается значительно меньше. Следовательно, существенно снижаются потери энергии. Расчет сопротивления для последовательного подключения светоизлучающих диодов выполняют по формуле:

R=(U_пит – nU_раб)/I_раб.

Где n – количество последовательно подключенных LED.

В случае источника 12 Вольт разумно подключать последовательно три светодиода и один гасящий резистор. Падение напряжения на светодиодах не превысит 10.5 Вольта и на долю резистора останется всего 1,5 Вольт.

Такое техническое решение широко применяют, когда количество подключаемых к 12 Вольтам светодиодов кратно трем. Т. е. так можно подключить 6, 9, 12, …, 3N LED. Например, так поступают производители светодиодных лент. В них светодиоды сгруппированы по три и питаются через одно общее сопротивление.

Если нужно подключить 4 светодиода к 12 Вольтам, то целесообразно сгруппировать их по 2, и каждую пару питать через токоограничивающий резистор.

Последовательно следует подключать светодиоды с одинаковым рабочим током. Иначе разные приборы будут светить с различной яркостью или будет превышен ток какого-либо LED, и он выйдет из строя.

Что касается подключения светодиодов «рассчитанных на 12 В» то лучше установить их «рабочее напряжение» опытным путем. Для этого их надо подключить к лабораторному блоку питания и, постепенно поднимая напряжение, контролировать потребляемый ток. Напряжение, при котором рабочий ток будет достигнут, можно использовать для расчета токоограничивающего резистора.

Как подключить LED к 3 или 5 вольтам

Большинство маломощных светодиодов нормально работают и от 3 и тем более от 5 вольт. Выполнить для них расчет токоограничивающих сопротивлений можно по приведенной выше формуле.

При изготовлении конструкций с автономными источниками питания, особенно если в них используются сверхъяркие «мощные» LED, такой подход не приемлем. Мощность, рассеиваемая на гасящем резисторе, значительно сокращает время работы устройства.

Поэтому в современных ручных фонарях, работающих от низковольтных батарей применяют электронные преобразователи напряжения – драйверы. Потери в драйверах намного ниже, чем на токоограничивающих резисторах. Сейчас драйверы доступны и их можно легко найти в магазинах.

Имея некоторые познания в электронике и навыки работы с паяльником, простой драйвер можно изготовить самостоятельно. Одна из простых схем преобразователя для мощного светодиода приведена ниже.

Как подключить к 12 вольтам автомобиля

Подключение светодиодов к бортовой сети автомобиля не имеет существенных отличий от подключения к другим источникам питания. Просто не нужно забывать, что аккумуляторная батарея автомобиля в нормальном состоянии выдает не 12 Вольт, а примерно 14 Вольт.

Еще при подключении надо помнить, что не в каждом автомобиле надежно работает система стабилизации напряжения бортовой сети. Поэтому при расчетах гасящих резисторов лучше принимать напряжение питания равным 15 – 17 вольт. Это несколько снизит яркость свечения, но зато значительно продлит срок службы, так как светодиод будут работать в «щадящем» режиме.

Видео о подключении

Перед подключением советуем посмотреть хорошее видео для закрепления полученных знаний. Автор подробно и доступным языком рассказывает, как подключить светодиод к 12 вольтам от блока питания компьютера, как рассчитать резистор и другие нюансы.

Итоги

В заключении можно сказать, что при подключении сверхъярких светодиодах нужно принимать во внимание следующие соображения:

• важнейшим параметром светодиода является его рабочий ток;
• на гасящих резисторах бесполезно рассеивается энергия;
• применяя последовательное подключение можно уменьшить потери, одновременно уменьшив количество и мощность применяемых резисторов;
• в бортовой сети автомобиля не 12 Вольт, а несколько больше, и для надежной работы подключаемых светоизлучающих диодов нужно обязательно учитывать этот фактор.

Запомнив все вышеперечисленные аспекты подключения, Вы с легкостью запитаете любой светодиод, в любом количестве, от любого источника питания постоянного тока 12 Вольт.

Двухполупериодные схемы выпрямления. Проверка исправности диодов.

Самая простая двух-полупериодная схема выпрямления переменного тока получается из двух однополупериодных схем.   

    Вторичная обмотка трансформатора состоит из двух одинаковых обмоток II и III, каждая из которых выдает нужное переменное напряжение Uвых.

Через диоды проходит только положительная полуволна синусоидального переменного тока.

   Работает поочередно или обмотка II и диод VD1, или обмотка III и диод VD2. Средняя величина тока проходящего через каждую обмотку и диод, в двухполупериодном выпрямителе, равна половине выходного тока выпрямителя. В этом случае обмотки можно мотать проводом с вдвое меньшим сечением и применять диоды с меньшим допустимым током.

   Такие схемы двухполупериодного выпрямления предпочтительны тогда, когда на выходе выпрямителя нужно получить большой ток (5 — 10 ампер и более) при небольших напряжениях (5 – 20 вольт).

    Желательно применять германиевые диоды (на них меньше падение напряжения, чем на кремниевых диодах) они меньше греются. Мощные диоды, при больших токах нагрузки, нужно обязательно ставить на радиатор.

    При таком способе включения, оба диода можно ставить на один радиатор, так как аноды (плюсы) их имеют вывод на корпус, под гайку. Конструктивно это очень удобно. Два диода и радиатор составляют одну конструкцию и ее ставят на одну изолирующую подставку.

    Форма выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя представляет собой пульсирующее напряжение: полусинусоиды положительной и, перевернутой вверх, полусинусоиды отрицательной.

   На рисунках приведены варианты таких схем получения, на выходе выпрямителя, выходного напряжения положительной (рис. 1) или отрицательной (рис. 2) полярности относительно корпуса.

   Достоинства такой схемы двухполупериодного выпрямления против одно полупериодной схемы:

— трансформатор работает без токов подмагничивания;

— частота пульсаций на выходе выпрямителя f = 100 герц;

 — коэффициент пульсаций существенно меньше.

Недостатки такой схемы:

   — обратное напряжение на каждом диоде превышает выходное напряжение выпрямителя Uвых. в два раза (напряжение обоих обмоток складывается).

   В случае, если нет возможности достать диоды на рассчитываемый ток, можно включать их параллельно по два, а то и по три в каждом плече, как на рисунке 3.

    В этой схеме все диоды можно ставить на один радиатор, без изоляционных прокладок. Резисторы ставятся для того, чтобы уравнять внутренние «тепловые» сопротивления диодов.

    Резисторы должны быть равны между собой и иметь величину соответствующую динамическому сопротивлению диода — от 0,2 до 1 Ом, и мощность 1 ватт и более.

    Недостаток схемы:  – большая потеря мощности на резисторах.

   Разберем на примере применение данных схем.

Пусть нам нужно построить выпрямитель на напряжение 12 вольт и номинальный ток до 15 ампер.

    Рассмотрим сначала схему на рис. 1. Каждая вторичная обмотка трансформатора (обмотки II и III) должна быть рассчитана на переменное напряжение 13 – 14 вольт, с учетом падения напряжения на самой обмотке и самом сопротивлении диода. 

Эти обмотки включаются последовательно – конец обмотки II с началом обмотки III. Средняя точка – общий, минусовой вывод. Два диода соединенные анодами вместе – это плюсовой вывод.

    Выходной ток двухполупериодного выпрямителя состоит из двух полуволн. Каждая из полуволн, за один период проходит сначала по одной половинке и диоду, затем по второй и диоду и имеет величину по 15 ампер. После диодов они сливаются вместе и имеют во времени форму пульсирующего напряжения.

    В каждой паре (обмотка и диод) ток, в течении одного периода, половину периода идет, половину периода не идет. Электрическая мощность, проходящая по каждой паре (обмотка — диод) в течение периода, равна половине общей мощности за это время. А следовательно, средний ток через каждую пару (обмотка — диод) равен, как бы, половине общего тока.

    Сечение провода вторичных обмоток и максимально допустимый ток диодов так же подбирается из этого расчета.

    Из этого следует, что в нашем примере сечение провода вторичных обмоток может быть рассчитано на ток в 7,5 ампер, то есть в два раза меньше. Диоды подбираются на ток до 10 ампер (всегда берутся с запасом), а не 7,5 ампер.

    Те же самые рекомендации по сечению провода относятся к схеме на рис. 2 и рис.3.

   Пример на схеме рис.3 относится к случаю, когда у нас нет в наличии диодов рассчитанных на ток 10 ампер, а есть диоды на 5 ампер. В этом случае ставим 4 диода: в «плечо» по два диода в параллель.Через каждый диод будет протекать ток  15 : 4 = 3,75 ампера.

    Определим величину омического сопротивления резисторов R1 – R4. Падение напряжения на диоде, при протекании через него максимального тока, равно около Uд = 1,0 вольта. Его динамическое сопротивление при токе I = 3,75 ампер будет примерно равно:

R = Uд : I = 1,0 : 3,75 = 0,266 Ом.

 Сопротивление каждого из резисторов R1 – R4 должно быть 1 – 2 Uд = 0,26 – 0,5 Ома.R1 – R4 д

При резисторе R = (0,26 — 0,5) Ома падение напряжения на нем будет:

   U = R х I = (0,26 — 0,5) х 3,75 = от 0,975 до 1,875 вольта.

    Электрическая мощность выделяемая на каждом резисторе равна:

   P = I х U = 3,75 (0,95 – 1,875) = от 3,56 до 7,03 ватта.

Такие резисторы изготавливают из толстого высокоомного провода, рассчитанного на ток 3,75 ампер и сильное выделение тепла.

   Это довольно существенная потеря мощности на резисторах.

 Такова расплата за использование не соответствующих току диодов.

     Если же не ставить эти уравнительные резисторы, одни диоды будут работать с перегрузкой и сильно греться (тепловой пробой), другие будут работать с малыми токами.

Основным свойством диода является односторонняя проводимость тока. Ток через диод возникает только при положительном потенциале на аноде относительно катода. При обратной полярности ток через диод практически равен нулю.

    Приборы, имеющие одностороннюю проводимость, называются электрическими вентилями. Сопротивление вентиля зависит от величины и знака приложенного напряжения. У идеального вентиля при одном (прямом) знаке напряжения сопротивление равно нулю, а при другом (обратном) — бесконечности. 

Проверка исправности полупроводникового диода

     Для проверки исправности полупроводникового диода включаем цифровой мультиметр в режим измерения сопротивления на предел, отмеченный значком (). Данный режим предназначен для тестирования P-N переходов. Его особенностью является то, что индицируемое значение сопротивления на этом пределе численно равно прямому напряжению на переходе в милливольтах.

    Далее подключать щупы к выводам диода. 

 Рис.1

    При этом у исправного диода сопротивление в прямом смещении, когда плюсовой щуп омметра подключен к аноду диода (как на Рис.1), должно быть значительно меньше сопротивления в обратном смещении, когда плюсовой щуп омметра подключен к катоду диода.

    Если сопротивления диода в прямом и обратном смещениях близки к нулю, диод неис-правен , неисправность — пробой.

    Если сопротивления диода в прямом и обратном смещениях бесконечно большие, диод неисправен , неисправность — обрыв .

    Если при замере обратного сопротивления стрелка прибора не устанавливается твердо, а все время «плавает», диод неисправен, неисправность — увеличение тока утечки .

    Полярность щупов мультиметра, подключенного при измерениях в прямом направлении укажет положение анода и катода. Красный щуп («+») в этом случае будет подключен к аноду диода, чёрный («—») — к катоду. Численные значения прямого напряжения на переходе равны:

                               • 200 – 400 мВ для германиевых диодов.

                               • 500 – 800 мВ для кремниевых диодов;

    Во избежание прогрева при измерениях не следует держать диод за корпус.

 

    Если вы пытаетесь определить исправность диода не вапаивая его из схемы, следует учитывать, что результаты измерений будут искажены из-за шунтирующего действия других элементов схемы, включённых между анодом и катодом диода. Поэтому, для однозначного определения исправности диода (кстати, это справедливо и для других элементов), необходимо одну ножку диода от схемы таки отсоединить (отпаять).

      Если вы обнаружили неисправный диод в схеме, его нужо заменить. На корпусе неисправного диода необходимо считать его марку, и подобрать точно такой же. Если вы не смогли найти для замены вышедшего из строя такой же марки, можно подобрать его аналог — другой диод, по своим параметрам не хуже вышедшего из строя.

      Для принятия технически грамотного решения при подборе аналога необходимо воспользоваться справочной информацией (даташитом), который легко найти, вбив в любой поисковик марку диода. По каким же параметрам следует подбирать аналог? А вот по таким:

 Основные параметры диодов

      Для выпрямительных диодов наибольшее значение имеют следующие параметры:

Максимально допустимый прямой ток IПР.МАКС — определяет максимальный ток нагрузки, который диоды смогут выдержать. Превышение IПР.МАКС. приводит к тепловому пробою и повреждению диода;

Максимально допустимое обратное напряжение UОБР.МАКС. – это наибольшее обратное напряжение, которое в течение длительного времени может быть приложено к диоду, не вызывая изменение его параметров. Оно должно быть как минимум в два раза больше рабочего напряжения.

​     Для диодов, работающих на высоких частотах важен такой параметр как ёмкость PN перехода, так как с увеличением частоты сопротивление этой ёмкости уменьшается и диод теряет своё основное свойство — одностороннюю проводимость.  

Для стабилитронов помимо перечисленных важны: напряжение стабилизации UСТ. и максимально допустимый постоянный ток стабилизации IСТ. МАКС..

    Для варикапов важен диапазон изменения ёмкости и соответствующий ему диапазон изменения обратного напряжения. 

Анализ диодных цепей и потери

Диоды в цепях постоянного тока

Для анализа диодных цепей сначала необходимо определить состояние диода (включен или выключен). Затем диод можно заменить эквивалентной схемой переключателя. Однако в некоторых схемах может быть сложно определить, какой эквивалент переключателя использовать (например, в схемах с более чем одним источником или с более чем одним последовательно включенным диодом). В этих схемах полезно заменить диоды вручную на резистивный элемент и отметить результирующее направление тока из-за приложенного напряжения.Если результирующий ток направлен в том же направлении, что и стрелка на символе диода, диод включен.

Пример 1

Для схемы, показанной на рисунке 1, найдите ток диода ( I _D ), напряжение диода ( В _D ) и напряжение на резисторе ( В _R ).

Решение:

Поскольку ток, установленный источником, течет в направлении стрелки диода, диод включен и может быть заменен замкнутым переключателем.

Напряжение на диоде В _D = 0 В

Напряжение на резисторе В _R = В _S — В _D = 20 — 0 = 20 В

Рисунок 1

Пример 2

Поменяйте местами диод на Рисунке 1 и повторите Пример 1.

Решение:

Направление тока теперь противоположно стрелке. Диод не горит, его можно заменить на разомкнутый выключатель.

Ток через диод I _D = 0 A

Напряжение на резисторе В _R = I _D x R = 0 В

Напряжение на диоде В _D = E _S — В _R = 20-0 = 20 В

Пример 3

Для схемы, показанной на рисунке 2, найдите ток (I) и напряжения В ₀ , В ₁ и В ₂ .

Решение:

Два источника помогают друг другу в замкнутом контуре; диод горит и может быть заменен замкнутым переключателем.

Применение закона напряжения Кирхгофа (KVL)

E ₁ — V ₁ — V ₂ + = E2 = 0

E ₁ — I ( ₁ ) — I ( ₂ ) + E ₂ = 0

Решение для I,

I = (E ₁ + E ₂ ) / ( ₁ + ₂ рандов) = 25/7 = 3.5 мА

В ₁ = I x R ₁ = 17,5 В

V2 = I x R2 = 7,0 В

Рисунок 2

Диоды в цепях переменного тока

В цепях

переменного тока напряжение меняется со временем. Следовательно, могут быть моменты, когда напряжение переменного тока смещает диод в прямом направлении, и время, когда оно смещает в обратном направлении тот же диод. Анализ схемы может быть выполнен отдельно для положительных и отрицательных полупериодов. Следует отметить, когда полярность напряжения на диоде смещает его в прямом направлении, а когда — в обратном.Затем диод можно заменить его эквивалентной схемой переключателя

. Рисунок 3 Пример 4

Найдите эквивалентную схему переключателя диода с напряжением источника переменного тока В _S , как показано на рисунке 3.

Решение:

Во время положительного полупериода анод более положительный, чем его катод, и поэтому диод смещен в прямом направлении. Мы можем заменить диод на замкнутый переключатель.

Во время отрицательного полупериода анод более отрицательный, чем его катод, и поэтому диод имеет обратное смещение.Мы можем заменить диод открытым выключателем.

Пример 5

Для схемы, показанной на рисунке 4, изобразите формы волны напряжения на сопротивлении ( В _R ) и напряжения на диоде ( В _D ).

Решение:

Во время положительного полупериода диод смещен в прямом направлении и поэтому может быть заменен замкнутым переключателем. Напряжение на диоде равно нулю, а напряжение на резисторе такое же, как напряжение источника.Во время отрицательного полупериода диод смещен в обратном направлении и поэтому может быть заменен разомкнутым переключателем. Напряжение на резисторе равно нулю, а напряжение на диоде такое же, как напряжение источника.

Рисунок 4 Рисунок 5: Осциллограммы VR и VD

Диодные потери

Суммарные потери мощности, возникающие в диоде, складываются из потерь во включенном, выключенном состоянии и при переключении.

P _T = P _ВКЛ + P _ВЫКЛ + P _SW

Где

P _ON = V _F x I _F x (t _ON / T)

P _ВЫКЛ = V _R x I _R x (t _ВКЛ / T)

P _SW = P _{SW (ВКЛ)} x P _{SW (ВЫКЛ)}

P _{ПО (ВКЛ.)} = 1/6 В _{F (МАКС.)} x I _{F (МАКС)} x t _F x f

P _{SW (ВЫКЛ.)} = 1/6 В _{F (MAX)} x I _{F (MAX)} x t _R x f

В этих уравнениях

В _F = прямое напряжение

I _F = Прямой ток

В _R = обратное напряжение

I _R = обратный ток утечки

t _ВКЛ = время срабатывания диода

t _ВЫКЛ = время, в течение которого диод смещен в обратном направлении

I _F = Время переключения в прямом направлении

I _R = Время переключения в обратном направлении

---

Статьи по теме

Диод

Напряжение тока характеристика диода

Формирование обедненного слоя в диоде

Туннельный диод

4½ Практическое применение диода

Диод — это фундаментальный компонент, который вы должны понимать, если хотите повысить свое мастерство в области электроники.Итак, сегодня мы кратко рассмотрим, что такое диод, а затем рассмотрим четыре с половиной его использования в ваших конструкциях.

Примечание автора. Насколько мне известно, всего лишь половина диода бесполезна, так что не надейтесь.

Курс повышения квалификации по диодам

Если вы читаете это, вероятно, вы уже знакомы с диодами, поэтому я постараюсь, чтобы это было вам интересно. Диод, как правило, является первым нелинейным компонентом, о котором узнают. Резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности — это все линейных устройств , что означает, что их можно охарактеризовать с помощью дифференциального уравнения первого порядка.Как бы мне ни хотелось прямо сейчас увлечься математикой, я пощажу вас; для этого и нужна Википедия. Итак, что такое диоды?

Диоды — это нелинейных устройств . Они не подчиняются закону Ома, и для анализа цепей вы не можете заменить их эквивалентом Тевенина.

Диоды

— это пассивные устройства, поэтому для их работы не требуется питание.

Диоды — это двухпортовые устройства. Есть только один вход, анод, и один выход, катод (рис. 1) .

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f7f6d5f267ee214a3f» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Files Bog Diode Fig1 «data-embed-src =» https://base.imgix.net/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Bog_Diode_Fig1.max&wto 1440 «data-embed-caption =» «]}%

1. Условное обозначение диода с анодом слева и катодом справа.

Принципиально диоды довольно просты. Но они чрезвычайно полезны из-за их кривой V-I, показанной на рис. 2 . По оси X отложено напряжение, а по оси Y показано, сколько тока может протекать через устройство при воздействии соответствующего уровня напряжения.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f7f6d5f267ee214a41» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Веб-сайты www Electronicdesign Electronicdesign com Файлы Bog Diode Fig2 «data-embed-src =» https: // base.imgix.net/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Bog_Diode_Fig2.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» «]}%

2. ВАХ диода.

Диоды с положительным смещением

Вы должны заметить несколько интересных вещей на рис. 2. Начнем с правой стороны оси Y. При умеренных положительных напряжениях диод действует как короткозамкнутый, но с небольшим падением напряжения.Обычно это называется «прямое падение напряжения», но я уверен, что у его мамы есть симпатичное прозвище. Может быть, «напряжение включения» или просто «напряжение».

Вы можете увидеть прямое падение напряжения на кривой V-I на рис. 2, около 0,6–0,7 В, где ток начинает нарастать. Падение 0,6 / 0,7 В является стандартным для кремниевых диодов, но для других типов диодов и материалов прямое падение напряжения может отличаться.

Это прямое напряжение для конкретного диода можно измерить с помощью мультиметра с возможностью тестирования диодов.Вы можете видеть, что этот диод имеет прямое напряжение примерно 0,62 В (рис. 3) .

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f7f6d5f267ee214a43» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Files Bog Diode Fig3 «data-embed-src =» https://base.imgix.net/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Bog_Diode_Fig3.png&wto 1440 «data-embed-caption =» «]}%

3.Измерение прямого напряжения диода с помощью мультиметра Keysight U1282A.

Но вам нужно помнить, что при воздействии умеренного напряжения, скажем 5 В, диод проходит через 5 В минус прямое напряжение. Итак, 4,3 В для стандартного кремниевого диода. Есть несколько способов компенсации этого падения, но это выходит за рамки данной статьи.

Диоды с отрицательным смещением

Теперь перейдем к левой стороне оси Y на рис. 2. При воздействии отрицательного напряжения будет иметь место обратный ток наноампер.Как правило, в большинстве ситуаций его можно приблизить к 0 А. То есть до тех пор, пока вы не дойдете до другого большого колебания на кривой VI, известного как напряжение пробоя.

Если ваш диод подвергается сильному обратному смещению, вы его взорвали. Часто буквально. Диоды по существу не могут выдерживать этот уровень отрицательного напряжения, и устройство физически выходит из строя, позволяя течь отрицательному току.

Короче говоря, вы можете представить диод как односторонний проводник с падением напряжения.Достаточно предисловия, давайте рассмотрим несколько различных способов использования диодов в ваших схемах.

Применение # 1: Выпрямители

Ректификаторы были до тошноты освещены другими источниками, поэтому я буду краток. Суть в том, что вы можете пропускать положительные напряжения от источника переменного тока, блокируя или инвертируя отрицательные напряжения.

Можно собрать полуволновой выпрямитель с одним диодом (рис. 4) .

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f7f6d5f267ee214a45» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Файлы Bog Diode Fig4 «data-embed-src =» https: // base.imgix.net/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Bog_Diode_Fig4.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» «]}%

4. Схема однополупериодного выпрямителя, подключенная к источнику переменного тока. Обратите внимание на характерный полуволновой сигнал на экране осциллографа.

Или можно создать полный мостовой выпрямитель с четырьмя диодами (рис. 5) . Стоит отметить, что вам следует использовать дифференциальный пробник при измерении полного мостового выпрямителя с помощью осциллографа.В противном случае вы заземлите половину выпрямителя.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f7f6d5f267ee214a47» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Files Bog Diode Fig5 «data-embed-src =» https://base.imgix.net/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Bog_Diode_Fig5=mat=mat&wto=mat&wto=mat&wto=mat&wto=mat&who=ru&whot 1440 «data-embed-caption =» «]}%

5.Тестирование полномостового выпрямителя с помощью осциллографа и дифференциального пробника.

Добавьте к этому конденсатор, и вы сможете сделать пару вещей.

Сначала можно сгладить выпрямитель (рис. 6) . Однако, как правило, лучше использовать активную микросхему выпрямителя напряжения.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5f0c7612f53ddd611b8b4640» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «Рис. 6 Конденсаторный переключатель In770 «data-embed-src =» https: // base.imgix.net/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/07/Fig_6_Capacitor_switch_in770.5f0c76105723b.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» «]}%

6. Здесь конденсатор включается и выключается из схемы полумостового выпрямителя.

Во-вторых, можно построить умножитель напряжения (рис. 7) . По сути, это серия однополупериодных выпрямителей. Они используются для устройств, требующих высокого напряжения, но с минимальным током, например для устройств защиты от насекомых и ускорителей частиц, или для ускорителей ошибок.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f7f6d5f267ee214a4b» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Files Bog Diode Fig7 «data-embed-src =» https://base.imgix.net/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Bog_Diode_Fig7.max&wto 1440 «data-embed-caption =» «]}%

7. Примерный умножитель напряжения.

Использование # 2: Диодные логические вентили

С помощью диодов можно построить простые логические вентили.

Вы можете создать логический элемент ИЛИ с n входами или логический элемент И, используя 1 диод на вход (рис. 8) .

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f7f6d5f267ee214a4d» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Files Bog Diode Fig8 «data-embed-src =» https://base.imgix.net/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Bog_Diode_Fig8.max&wto 1440 «data-embed-caption =» «]}%

8.Трехвходовой логический элемент ИЛИ с использованием диодов.

Для более практичных сценариев вы можете использовать менее стандартную «логику». Возьмем, к примеру, систему резервного питания от батарей (рис. 9) . Используя два диода, вы можете передать либо предполагаемое входное напряжение (если оно есть), либо источник батареи.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f7f6d5f267ee214a4f» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Файлы Bog Diode Fig9 «data-embed-src =» https: // base.imgix.net/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Bog_Diode_Fig9.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» «]}%

9. Грубая система резервного питания от батарей с использованием двух диодов.

В этой ситуации диод смещен в обратном направлении при нормальных условиях, поэтому батарея находится в спящем режиме. Когда напряжение источника снимается, диод становится смещенным в прямом направлении и обеспечивает питание устройства.

Применение # 3: диодные зажимы

Вы можете использовать диоды для ограничения диапазона сигнала.По существу, вы можете предварительно обрезать сигнал, подключив диод с опорным напряжением или делителя напряжения, как показано на рисунке 10 .

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f7f6d5f267ee214a51» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Files Bog Diode Fig10 «data-embed-src =» https://base.imgix.net/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Bog_Diode_Fig10.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}%

10. Простые клещи для измерения напряжения. Регулируя напряжение смещения, вы можете изменять уровни ограничения.

В рис. 11 мы начинаем со стандартной треугольной волны, и сигнал на осциллографе выглядит нормально. Но когда мы увеличиваем амплитуду сигнала до уровня выше нашего порога, верхняя часть сигнала начинает сжиматься. Вы можете установить порог фиксации, используя напряжение смещения, и отрегулировать силу фиксации, изменяя номинал резистора.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5f0c765ab4c8f539068b471b» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «Рисунок 11. Меньший зажим Новые данные «data-embed-src =» https://base.imgix.net/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020/07/Figure_11_smaller_clampNEW.5f0c76570b578.png?auto=format&fit=max&w=1440 » -embed-caption = «»]}%

11. Фиксированная треугольная волна, показанная на осциллографе DSOX1102G.

Для лучшего зажима можно добавить байпасный конденсатор.Или вы можете перейти к схеме активного фиксатора, используя схему операционного усилителя или транзистора, но простой диод обеспечивает простой и дешевый фиксатор. Они часто используются с чувствительными входами, такими как логические схемы CMOS, для предотвращения повреждения статическим разрядом.

Применение № 3.5: Диодные ограничители

Я считаю это только половиной использования, потому что технически он подпадает под зажим. Но этого достаточно, чтобы оправдать дополнительные 0,5.

Ограничители

, иногда называемые ограничителями, представляют собой особый тип зажимов, которые ограничивают выходной сигнал положительным или отрицательным прямым напряжением с настройкой, подобной , рис. 12, .Это можно использовать для защиты усилителей с высоким коэффициентом усиления или других чувствительных схем от насыщения.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f7f6d5f267ee214a55» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Files Bog Diode Fig12 «data-embed-src =» https://base.imgix.net/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Bog_Diode_figto=form12.pdf max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}%

12.Диодный ограничитель, также известный как диодный ограничитель.

На рис. 13 амплитуда синусоиды будет колебаться между 0 и 5 В.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5f0c7678d37d80

b4667″ data-embed-element = «span «data-embed-size =» 640w «data-embed-alt =» Рис. 13 Ограничитель Новый «data-embed-src =» https://base.imgix.net/files/base/ebm/electronicdesign/image/2020 /07/Fig_13_LimiterNEW.5f0c7676c406b.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» «]}%

13.Синусоидальная волна со свипированием по амплитуде проходит через диодный ограничитель.

Использование # 4: обратные диоды

Обратные диоды — это клапаны сброса давления в мире электроники. Потому что индукторы сопротивляются изменению тока. вы не можете просто мгновенно выключить их — они будут сопротивляться схемам управления, которые повредят их. Это известно как «индуктивный удар».

Итак, можно добавить обратноходовой диод параллельно катушке индуктивности (рис.14) . Как я уже упоминал в видеоролике о постоянной времени на YouTube-канале Keysight Labs, это может вызвать более медленное затухание тока, чем хотелось бы. Таким образом, вы также можете использовать демпфер RC.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275f7f6d5f267ee214a59» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Www Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Files Bog Diode Fig14 «data-embed-src =» https://base.imgix.net/files/base/ebm/electronicdesign/image/2018/06/www_electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Bog_Diode_Fig14.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}%

14. Индуктор, индуктор с обратным диодом и индуктор с RC-демпфером.

Стоит отметить, что этот метод не будет работать, если катушка индуктивности приводится в действие источником переменного тока (например, трансформатором), потому что диод будет проводить полупериоды. В этой ситуации вам следует использовать RC-демпфер или что-то вроде металлооксидного варистора.

Диоды Rock

Это лишь верхушка айсберга, когда речь идет о диодах.Используете ли вы эти или какие-либо другие диодные уловки в своих проектах? Дайте мне знать в комментариях, на канале Keysight Labs на YouTube или в Twitter!

идеальных диодов в CircuitLab — Блог

10 августа 2020 г., 9:30 PDT · 0 комментариев »

Мы представляем новый компонент инструментария CircuitLab: идеальный диод .

С момента запуска у нас были полупроводниковые диоды с PN переходом, которые показывают экспоненциальную зависимость тока от напряжения и точно моделируют реальные диоды.

Напротив, идеальный диод больше похож на имитацию двухпозиционного переключателя: кривая ВАХ будет кусочно-линейной. Он действует как разомкнутый контур при обратном смещении и короткое замыкание при прямом смещении. Вы можете просто перетащить идеальный диод из панели инструментов в свою схему и, при желании, дважды щелкнуть, чтобы настроить его параметры.

Вот пример использования четырех идеальных диодов для создания двухполупериодного выпрямителя:

Щелкните, чтобы открыть и смоделировать схему выше.Посмотрите, как 4 диода включаются и выключаются в разное время цикла переменного тока.

Вот симуляция, сравнивающая обычный диод с PN переходом и идеальный диод:

Щелкните, чтобы открыть и смоделировать схему выше.

Обратите внимание, что D2 (диод с PN-переходом) дает нам легкое изгибание при переходе от выключенного состояния к включенному, как это делают настоящие диоды. Кривая D2 гладкая в математическом смысле: ее производная непрерывна.

Напротив, идеальные диоды D1 и D3 показывают резкое (кусочно-линейное) перегиб при переходе от выключенного состояния к включенному.Они не являются гладкими в математическом смысле: их производные разрывны.

Используйте диод PN перехода, когда:

• Для точного моделирования реальных устройств
• Время выполнения моделирования не является ограничением

Используйте идеальный диод, когда:

• Получение информации о выпрямлении сигнала (когда сложность PN-перехода не требуется)
• Моделирование поведения зажима сигнала (где допустимо жесткое зажимание)
• Моделирование импульсных источников питания: понижающие, повышающие преобразователи и т. Д.(где производительность моделирования является ограничением)
• Другие случаи, когда более быстрое моделирование предпочтительнее точного моделирования диодов

Обе модели диодов, а также стабилитроны, фотодиоды и светодиоды теперь доступны в наборе инструментов CircuitLab:

Пока комментариев нет. Будь первым!

Напряжение — Неисправность в цепи диодов

Диод с наименьшим прямым падением напряжения будет проводить и включаться, в то время как другой диод выключится и не будет проводить ток.

Нет, один диод, вероятно, будет проводить на больше тока на , чем другой, но они оба будут проводить ток.

Предполагая, что 2 диода имеют одинаковое падение напряжения, R1 можно рассматривать как параллельный R2

Нет, если два диода имеют одинаковое падение напряжения, резисторы также будут иметь одинаковое падение напряжения. Однако тот факт, что резисторы имеют одинаковое падение напряжения, не делает их «параллельными».

Но что, если в одном и том же случае прямые падения напряжения на двух диодах различаются? Скажите Vd1> Vd2, какое предположение я должен принять во внимание?

Если бы диоды имели фиксированное падение напряжения (их нет — это только приблизительное значение), то для каждого пути вы должны вычесть это падение напряжения из общего напряжения на диодах и резисторах и использовать закон Ома для расчета тока. на каждом пути.

В действительности, ток через диод, смещенный в прямом направлении, почти точно экспоненциально связан с напряжением на диоде. Можно использовать компьютер, чтобы найти сквозной ток и напряжение на каждом диоде в цепи. Однако метод решения обычно включает в себя поиск последовательных приближений, поэтому человеку трудно вычислить точный ответ вручную.

---

Приложение:

Почему нельзя рассматривать резисторы R1 и R2 на второй схеме как параллельные.

Предположим, что

• D1 и D2 идентичны и имеют прямое падение напряжения 0,7 В
• R1 имеет значение 100 \ $ \ Omega \ $
• R2 имеет значение 1k \ $ \ Omega \ $

Если бы R1 и R2 были параллельны, их можно было бы заменить одним резистором \ $ R_p \ $ со значением $$ R_p = \ frac {R_1R_2} {R_1 + R_2} = \ frac {100 000} {1,100} = 90,91 \ Omega $$

и схема будет выглядеть как

^{смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab}

При таком расположении ток в каждом диоде D1 и D2 будет одинаковым.

Однако в реальной схеме, опять же, предполагая, что каждый диод идентичен и имеет падение напряжения 0,7 В, мы можем заменить диоды источниками напряжения, например:

^{смоделировать эту схему}

При таком расположении через D1 проходит 2,048 мА, а через D2 — 20,48 мА.

Заключение, R1 и R2 не могут быть заменены параллельным эквивалентным резистором, потому что это изменяет поведение схемы.

Симуляторы / Примеры

Стабилизатор напряжения серии Схема защиты от снятия светодиода

Управление питанием
TL431 PI6C20400	Компаратор окна напряжения с TL431	AN62	AN62-11-WinComp.sxsch
ZR431	Суммирующий усилитель с ZR431	AN66	AN67-Ref-Add-Mx.sxsch
ZR431	с ограничением тока с использованием ZR431 и ZXTN25020	AN59	AN59-02-SeR.sxsch
ZXTN25020DZ
ZXTN2040F	Прецизионный источник или приемник тока с ZXTN2040	AN62	AN62-12-CSo-CSi.sxsch
AP393	Контроль тока и защита с AP393 и ZRC250		Cooler_failure_protection.sxsch
ZXCT1009
ZTX653	Обратный преобразователь с 12 В на 20 В для зарядного устройства Ni-Cd с ZTX653	AN39	AN2_12_to_20V_Flyback_Convertor.sxsch
ZXCT1009	Двунаправленный датчик тока с ZXCT1009	AN39	AN39-1-Fig-14-1009.sxsch
ZXCT1009	Токовый монитор с защитой от перенапряжения с ZXCT1009	AN39	AN39-1-Fig-10A-1009.sxsch
ZXCT1009	Защита от переходных напряжений до 400 В с ZXCT1009	AN39	AN39-1-Fig-10B-1009.sxsch
ZXCT1009	Базовый монитор тока с ZXCT1009	AN39	AN39-1-Fig-6-1009.sxsch
ZXCT1009	Монитор высокого бокового тока с ZXCT1009	AN39	AN39-1-Fig-12-1010.sxsch
ZXCT1010	Монитор тока для источника питания 1 кВ с ZXCT1010		СМ-1кВ-1010.sxsch
ZXCT1010	Источник постоянного тока с ZXCT1010		CM-LED-Драйвер-1010.sxsch
ZXCT1012	ZXCT1012 лист данных схемы		ZXCT1012_basic_circuit.sxsch
ZXCT1020	ZXCT1020 лист данных схемы		ZXCT1020_basic_configuration.sxsch
ZXCT1021	Усилитель переменного тока с коэффициентом усиления 10 (20 дБ) с ZXCT1021		АС-Усилитель-1021.sxsch
ZXCT1022	Усилитель переменного тока с коэффициентом усиления 100 (40 дБ) с ZXCT1021		AC-Amp-x100-1022.sxsch
ZXCT1030	Прецизионный электронный предохранитель (e-предохранитель) / фиксирующий датчик перегрузки по току с ZXCT1030	AN39	AN39-1-Fig-22-1030.sxsch
ZXCT1032	ZXCT1032 лист данных схемы		ZXCT1032_datasheet_circuit.sxsch
ZXCT1041	Двунаправленный датчик тока с ZXCT1041	AN39	AN39-1-Фиг-14-1041.sxsch
ZXCT1041	Двухполупериодный прецизионный выпрямитель с ZXCT1041	AN55	Прецизионный выпрямитель-1041-0810.sxsch
ZXCT1050	Монитор тока для питания от 20 В до 30 В с широким синфазным диапазоном с ZXCT1050	AN39	AN39-1-Fig-29-1050.sxsch
ZXCT1050	Монитор нижнего уровня ZXCT1050		ZXCT1050_as_low_side_monitor_on_a_-ve рейка.sxsch
ZXCT1050	Защита от перегрузки по току для усилителей звука с ZXCT1009		Over_Current_Protection_in_Audio.sxsch
ZXCT1009
ZXCT1080	ZXCT1080 лист данных схемы		ZXCT1080_basic_configuration.sxsch
ZXSC400	Повышающий преобразователь с 3 В на 12 В с ZXSC400 и ZXTN25012		ZXSC400_5V_to_12V_Boost.sxsch
ZXSC400	Повышающий преобразователь с 5 В на 300 В с ZXSC440 и ZXMN6A07Z		ZXSC440_5V_to_300V_boost.sxsch
Освещение
AL8400	AL8400 EV1 Схема управления 3 светодиодами при 150 мА от 6-18 В постоянного тока		AL8400_EV1.sxsch
AL8400	AL8400 EV1 Схема управления 7 светодиодами при 150 мА от 22-33 В постоянного тока		AL8400_EV1_ext_VIN.sxcsh
AL8400	AL8400, управляющий 2 цепочками по 3 светодиода при 150 мА от 12-18 В постоянного тока		AL8400_2LED_strings.sxsch
AL8805	AL8805 EV1 Цепь управляет 1 светодиодом при 680 мА от 6-30 В постоянного тока		AL8805_EV1.sxsch
AL8805	AL8805 EV2 Цепь управляет 1 светодиодом при 680 мА от 12 В переменного тока		AL8805_EV2.sxcsh
AL8806	AL8806 EV4 Схема, управляющая 2 светодиодами на 1,5 А от 9-30 В постоянного тока		AL8806_EV4.sxsch
AL8806	AL8806 EV6 Цепь управляет 2 светодиодами при 1,1 А от 12 В переменного тока		AL8806_EV6.sxsch
AL8807	AL8807 EV1 Схема управления 1 светодиодом при 680 мА от 6-30 В постоянного тока		AL8807_EV1.sxsch
AL8807	AL8807 EV2 Схема управления 1 светодиодом при 680 мА от 12 В переменного тока		AL8807_EV2.sxsch
AL8807	AL8807 EV3 Схема управления 1 светодиодом на 1 А от 6-36 В постоянного тока		AL8807_EV3.sxsch
AL8807	AL8807 EV4 Схема управления 2 светодиодами на 1,1 А от 12 В переменного тока		AL8807_EV4.sxsch
AL8807A	AL8807A EV1 Схема управления 1 светодиодом при 680 мА от 6-30 В постоянного тока		AL8807A_EV1.sxsch
AL8807A	AL8807A EV3 Схема управления 1 светодиодом на 1 А от 6-36 В постоянного тока		AL8807A_EV3.sxsch
AL8807A	AL8807A EV3 Схема управления 1 светодиодом от 12 В до 1 А с CTRL от 0,25 В до 2,5 В		AL8807A_EV3_DCDim.sxsch
AP8802H	AP8802H EV2 Схема управления 3 светодиодами на 1 А от 20-60 В постоянного тока		AP8802H_EV2.sxsch
AP8803	AP8803 EV1 Схема управления 1 светодиодом при 680 мА от 8-30 В постоянного тока		AP8803_EV1.sxsch
ZXGD3002E6	Сильноточный неинвертирующий привод затвора для IGBT в балласте средней мощности с ZXGD3002		AN52_ZXGD3002.sxsch
ZXLD1320	Управление одним светодиодом на 1,5 А от 6 В до 18 В постоянного тока		ZXLD1320_Common_Anode.sxsch
ZXLD1320	ZXLD1320 EV1 Цепь управляет 1 светодиодом при 1500 мА от 6-18 В постоянного тока		ZXLD1320_EV1.sxsch
ZXLD1320	ZXLD1320 EV3 с внешним переключателем Mosfet, управляющим 1 светодиод при 2800 мА от 6-18 В постоянного тока		ZXLD1320_EV3_2.8A_with_ext_switch.sxsch
ZXLD1321	ZXLD1321 EV1 Цепь управляет 1 светодиодом при 1000 мА от 2–3 В постоянного тока		ZXLD1321_EV1.sxsch
ZXLD1321	ZXLD1321 SEPIC Circiut управляет 1 светодиодом при 500 мА от 2-6 В постоянного тока		ZXLD1321_500mA_SEPIC_LED_driver.sxsch
ZXLD1322	ZXLD1322 EV1 Цепь управляет 1 светодиодом при 500 мА от 2-6 В постоянного тока		ZXLD1322_EV1.sxsch
ZXLD1350	ZXLD1350 Лист данных Схема управления 1 светодиодом при 350 мА от 30 В постоянного тока		ZXLD1350_datasheet_circuit.sxsch
ZXLD1350	Управление 6 светодиодами при 350 мА от 30 В постоянного тока с диммированием постоянного тока с помощью		ZXLD1350_DC_димминг .sxsch
ZXLD1350	Управление 6 светодиодами при 350 мА от 30 В постоянного тока с ШИМ-регулировкой яркости с помощью		ZXLD1350_PWM_dimming.sxsch
ZXLD1350	Управление 3 светодиодами при 300 мА от 12 В переменного тока или 12 В постоянного тока с		DN83.sxsch
ZXLD1350	Подключение до 6 светодиодов последовательно на 1 А от 30 В постоянного тока с ZXLD1350, ZXTN250252 и ZLL52000	AN48	AN48_1A.sxsch
ZXLD1350	Управление 3 светодиодами при 350 мА от 12 В постоянного тока с ZXSBMR16 и ZXLD1350	DN89	DN89_MR6_with_Caps_and_EMC_filter.sxsch
ZXSBMR16PT8
ZXLD1356	Подключение до 10 светодиодов при 550 мА от 60 В постоянного тока с		ZXLD1356_Common_Anode.sxsch
ZXLD1356	ZXLD1356 Техническое описание схемы, управляющей до 15 светодиодов при 550 мА от 60 В постоянного тока		ZXLD1356_Datasheet_circuit.sxsch
ZXLD1356	Управление 15 светодиодами при 550 мА при 60 В постоянного тока с использованием диммирования постоянным током		ZXLD1356_DC_Dimming.sxsch
ZXLD1356	Управление 15 светодиодами при 550 мА от 60 В постоянного тока с ШИМ-регулировкой яркости		ZXLD1356_PWM_Dimming.sxsch
ZXLD1356	Управление 15 светодиодами при 550 мА от 60 В постоянного тока с плавным пуском		ZXLD1356_Soft_Start.sxsch
ZXLD1360	ZXLD1360 Datasheet Схема, управляющая 1 светодиодом на 1 А от 12 В постоянного тока		ZXLD1360_Datasheet_Circuit.sxsch
ZXLD1360	Управление 6 светодиодами на 1 А от 30 В постоянного тока с затемнением по постоянному току		ZXLD1360_DC_dimming.sxsch
ZXLD1360	Управление 6 светодиодами на 1 А от 30 В постоянного тока с ШИМ-регулированием яркости		ZXLD1360_PWM_dimming.sxsch
ZXLD1360	Управление 6 светодиодами на 1 А от 30 В постоянного тока с плавным пуском		ZXLD1360_Soft_Start.sxsch
ZXLD1360	Управление 3 светодиодами на 700 мА от 12 В переменного тока, без сглаживающих конденсаторов, с	AN56	ZXLD1360_from_12Vac_no_caps.sxsch
ZXLD1362	Питание одного светодиода при 350 мА от 12 В постоянного тока для соответствия требованиям ЭМС	AN57	AN57_1362_emc_compliant_at_350mA.sxsch
ZXLD1362	ZXLD1362 Лист данных, схема, управляющая 12 светодиодами при 1 А от 60 В постоянного тока		ZXLD1362_Datasheet_circuit.sxsch
ZXLD1362	Управление 12 светодиодами на 1 А от 60 В постоянного тока с ШИМ-регулировкой яркости		ZXLD1362_PWM_Dimming.sxsch
ZXLD1362	Управление 12 светодиодами на 1 А от 60 В постоянного тока с затемнением по постоянному току		ZXLD1362_DC_Dimming.sxsch
ZXLD1362	Управление 12 светодиодами на 1 А от 60 В постоянного тока с плавным пуском		ZXLD1362_SoftStart.sxsch
ZXLD1362	Управление 10 светодиодами на 1 А от 60 В постоянного тока в конфигурации с общим анодом		ZXLD1362_Common_Anode.sxsch
ZXLD1366	Подключение до 10 светодиодов на 1 А от 60 В постоянного тока в конфигурации с общим анодом		ZXLD1366_Common_Anode.sxsch
ZXLD1366	ZXLD1366 Техническое описание схемы, управляющей до 15 светодиодов при 1 А от 60 В постоянного тока		ZXLD1366_Datasheet_circuit.sxsch
ZXLD1366	Управление 15 светодиодами на 1 А от 60 В постоянного тока с затемнением по постоянному току		ZXLD1366_DC_Dimming.sxsch
ZXLD1366	Управление 15 светодиодами при 1 А от 60 В постоянного тока с плавным пуском		ZXLD1366_Soft_Start.sxsch
ZXLD136x	Двухпроводное линейное диммирование одиночного светодиода до 14 В пост. Тока		ZXLD1360_2_wire_linear_dimming.sxsch
ZXSC300	AN50: ZXSC300 с компенсацией прямой связи	AN50	AN50_ZXSC300_with_feed_forward_compensation.sxsch
ZXSC310	с помощью		ZXSC310_no_LED_protection.sxsch
ZXSC310	ZXSC310EV4, управляющий светодиодом с ШИМ-регулировкой яркости		ZXSC310_PWM_dimming.sxsch
ZXSC310	Простой диод с блокировкой при пониженном напряжении с	AN65	Диод_UVLO_310_AN65_10nov08.sxsch
ZXSC310	Гистерезисная блокировка при пониженном напряжении с	AN65	Hysteretic_UVLO_310_AN65_10nov08.sxsch
ZXSC310	Повышающий преобразователь с	AN65	ZXSC310_AN65_Basic.sxsch
ZXSC310	Управление 3 светодиодами при 300 мА от 12 В постоянного тока с помощью	AN44	AN44.sxsch
ZXSC310	Управляющий на 1.1A от 3.От 8 В до 6,2 В постоянного тока с	DN73	DN73.sxsch
ZXSC310	Питание одного светодиода при 45 мА при 1 В постоянного тока для садового светильника на солнечной энергии с помощью	DN75	DN75.sxsch
ZXSC310	Защита от обратного напряжения с	DN78	DN78.sxsch
ZXSC310	Управление 4 светодиодами параллельно при 160 мА от 1,7 В до 2,5 В с	DN69	DN69.sxsch
ZXSC310	Drviing один светодиод на 350 мА от 1.От 7 В до 2,5 В постоянного тока с	DN61	DN61.sxsch
ZXSC310	Управление 3 светодиодами от 8 мА до 15 мА от 3 В до 4,3 В постоянного тока с	DN62	DN62.sxsch
ZXSC310	Управление 8 светодиодами при 25 мА от 2,5 В до 4 В постоянного тока с	DN63	DN63.sxsch
ZXSC310	Управление 4 светодиодами при 20 мА от 1,7 В до 2,5 В постоянного тока с	DN64	DN64.sxsch
ZXSC310	Управление 8 светодиодами при 20 мА от 3.От 5 В до 6 В постоянного тока с	AN65	DN65.sxsch
ZXSC400	Питание одного светодиода при 350 мА от 3 В постоянного тока с помощью	DN67	DN67.sxsch
ZXSC400	Управление 2 светодиодами при 700 мА от 3 В постоянного тока с контролем тока с помощью	DN71	DN71.sxsch
ZXTN19020CFF	Резонансный двухтактный инвертор для низкого постоянного тока и высокого переменного тока с ZXTN19020	AN17	AN17_Royer_driving_Flourescent.sxsch

# 4: Диодные схемы — веб-страница мистера Бриджера

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

Дополнительный Необходимое оборудование : диоды, резисторы и соединители.

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

914 Диоды, показывающие полосы направления.

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

Схема однополупериодного выпрямителя
( Art. электроники , Horowitz & Hill)

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

Выходной сигнал однополупериодного выпрямителя

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

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

( Art of Electronics , Horowitz & Hill)

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

Моделирование протекания тока для полноволнового выпрямителя

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

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

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

Упражнение # 5:

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

Форма выходного синусоидального сигнала «с ограничением»

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

БПФ ограниченной синусоидальной волны

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

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

Форма выходного сигнала таинственной схемы

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

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

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

Руководство по использованию и приложениям — Gadgetronicx

Диоды

очень универсальны по своей природе и считаются одним из ключевых компонентов в электронике.Это в основном используется в цепях питания, схемах защиты, модификаторах формы волны, формирователях сигналов и т. Д. Это часть II руководства по диодам, в которой объясняется « , как использовать диод », « . Каковы общие применения диода », « . Объяснение того, как он работает в практических схемах » .

Это руководство будет очень эффективным, если вы знаете, как работает диод, и лежащие в его основе принципы. Если вы новичок в диоде, я настоятельно рекомендую вам ознакомиться с частью I этого руководства по диодам, где работа и конструкция диодов подробно объясняются с учетом потребностей студентов, энтузиастов электроники или всех, кто интересуется базовой электроникой.Для упрощения навигации я добавил ссылки ниже, чтобы перейти к нужному разделу.

ЧАСТЬ I

1. Что такое диод?
2. Как это работает?
3. VI Характеристики диода
4. Обзор диода

ЧАСТЬ II

1. Руководство по использованию диодов
2. Применение диодов

РУКОВОДСТВО ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ДИОДОВ:

Диоды действуют как односторонний клапан, позволяя току течь только в одном направлении.Учитывая это, будет справедливо сказать, что диод следует использовать, когда вы хотите заблокировать обратный ток. Помимо направления тока есть и другие факторы, которые следует учитывать при использовании диодов в ваших цепях.

• Приложенное прямое напряжение смещения должно превышать прямое напряжение диода, чтобы пропустить через него прямой ток (0,7 В для кремниевых и 0,3 для германиевых диодов)
• Напряжение обратного смещения не должно превышать максимальное обратное напряжение диода, иначе вы можете повредить диод.
• Не следует пытаться заставить ток больше номинального максимального прямого тока в диоде
• Если схема, которую вы создаете, чувствительна ко времени, при проектировании учитывайте время переключения / переходное время диода, поскольку каждый диод демонстрирует некоторую емкость при подаче сигнала переменного тока.

ПРИМЕНЕНИЕ ДИОДА:

Диоды — это универсальное электронное устройство, которое широко используется в электронных схемах. Я перечислил наиболее важные и широко используемые области, в которых диоды играют жизненно важную роль в функциональности схемы.

1. Выпрямители
2. Диод маховика
3. Схема отсечения
4. Цепь зажима
5. Обходные и блокирующие диоды

ВЫПРЯМИТЕЛЬ:

Диоды являются основным компонентом выпрямителя. Функция выпрямителя заключается в преобразовании входящего сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока . Полупериодный, двухполупериодный и мостовой выпрямители — три важных типа выпрямителей. Однако мостовой выпрямитель широко используется, поскольку он имеет преимущество перед другими типами.

Выше показана схема мостового выпрямителя. Он использует 4 диода, подключенных друг к другу. Это широко используется в источниках питания, где он преобразует входящий сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока. Из всех выпрямителей мостовой выпрямитель имеет больше преимуществ, чем другие, поэтому мы рассмотрим его работу здесь. Работа этой схемы начинается с источника питания переменного тока, который поступает на понижающий трансформатор для преобразования сигнала переменного тока высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения.Затем пониженный сигнал переменного тока проходит через диоды D1, D2, D3 и D4, расположенные в виде моста.

Вот что здесь происходит: сигнал переменного тока состоит из положительного полупериода и отрицательного цикла. Во время положительного полупериода диоды D1 проводят ток, поскольку он смещен в прямом направлении и протекает через нагрузочный резистор R и обратно к отрицательному выводу источника питания переменного тока через диод D2. Аналогично, когда отрицательный полупериод переменного тока проходит через мостовой выпрямитель, ток протекает через диод D4 и нагрузочный резистор R.Затем он возвращается на диод D3 к положительной клемме источника питания. Результирующий выходной сигнал показан выше. Для дальнейшего преобразования этого чистого сигнала постоянного тока используется сглаживающий конденсатор. Конденсатор предназначен для сглаживания этого выходного сигнала, чтобы на выходе был устойчивый сигнал постоянного тока.

Мостовой выпрямитель обладает заметными преимуществами по сравнению с двухполупериодным и полуволновым.

• Выходное напряжение от мостового выпрямителя будет около 0,67 В _макс. входного напряжения.
• Частота пульсаций выходного сигнала будет вдвое больше входной частоты, что упрощает устранение пульсаций с помощью небольших сглаживающих конденсаторов вместо громоздких.

ДИОД МАХОВИКА:

Судя по всему, диод экономит в вашем доме гораздо больше бытовой техники, чем вы думаете. Индуктивные компоненты, такие как двигатель, реле, при выключении генерируют обратный ток. Этот ток протекает в цепи в обратном направлении, что может привести к повреждению цепи, а также прибора.

Если вам известно о работе индуктора, вы должны знать, что индуктор вырабатывает обратный ток, когда на него падает напряжение. Когда переменный ток или переменный ток протекает через индуктор, вокруг него создается магнитный поток. Этот магнитный поток пытается поддерживать постоянный ток и противодействовать любому изменению тока, создавая отрицательную ЭДС на индукторе. Это свойство индуктора проявляется при использовании диода маховика с индуктивными компонентами.

В приведенной выше схеме двигатель представляет собой индуктивное устройство, к которому подключен диод маховика.Этот диод ничего не делает, пока на наш двигатель не будет подано напряжение. Когда напряжение отключается, ток перестает течь, и, как мы знаем, индуктор ненавидит изменение тока, и в результате на его выводах будет развиваться противоположная ЭДС. В отсутствие подаваемого напряжения эта наведенная ЭДС начинает заставлять значительный ток течь в цепь в обратном направлении. Этот ток, если он попадает в цепь, повредит другие компоненты в нашей цепи.

В этом случае, когда вы добавляете диод маховика параллельно индуктивному компоненту.Обратно наведенная ЭДС смещает диод маховика в прямом направлении, и через диод начинает течь обратный ток. Обратный ток продолжает протекать через диод до тех пор, пока магнитный поток, развиваемый через катушку индуктивности, не схлопнется и наведенная ЭДС на нем не станет равной нулю. Таким образом, диод действует как предохранитель для других компонентов в цепи, обеспечивая безопасный путь для обратного тока

ЦЕПИ ЗАЖИМА:

Это схемы, которые используются для изменения формы входного сигнала и обеспечения защиты цепей по напряжению.Как следует из названия, эти схемы ограничивают форму входного сигнала до определенного уровня напряжения, тем самым создавая измененную форму волны на выходе. Эти схемы работают на основе характеристик обратного смещения диода , где он блокирует прохождение тока, и, следовательно, напряжение на его выводе будет неизменным . Помните об этом, и вы сможете без проблем разобраться в приведенных ниже схемах.

a) ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ ЗАЖИМА:

Показанная выше принципиальная схема является положительной схемой ограничения.Здесь источник сигнала переменного тока подключен к последовательно включенным резистору и диоду. Во время положительного полупериода диод проводит ток, и поэтому на выходе будет только 0,7 В, что является типичным прямым напряжением диода. Это связано с тем, что для того, чтобы диод проводил ток, входное напряжение должно превышать прямое напряжение. Другими словами, сигнал будет ограничен до +0,7 В. Между тем во время отрицательного полупериода диод будет смещен в обратном направлении, и через него будет протекать нулевой ток, не затрагивая напряжение на клеммах.Вот как он служит положительной схемой отсечения.

b) ЦЕПЬ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ОБРЕЗАНИЯ:

Показанная выше принципиальная схема представляет собой цепь отрицательного ограничения. Направление диода здесь обратное по сравнению с тем, что мы видели в положительном ограничителе. Таким образом, при прохождении положительного цикла сигнала переменного тока он будет смещен в обратном направлении, блокируя ток, и напряжение останется неизменным. Следовательно, на выходе будет отображаться положительный цикл. Тогда как во время отрицательного полупериода диод будет в прямом смещенном состоянии, и ток будет течь через него.Следовательно, отрицательный полупериод сигнала ограничивается до -0,7 В, что эквивалентно его прямому напряжению.

c) ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ И ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ ОБРЕЗКИ:

Показанная выше принципиальная схема представляет собой цепь с ограничением положительного и отрицательного полюсов. Это не что иное, как комбинация положительной и отрицательной схемы ограничения. Здесь вы можете увидеть два диода, размещенных параллельно друг другу, но в разном направлении. Когда подается сигнал переменного тока, диод D1 ограничивает положительный полупериод схемы, а диод D2 ограничивает отрицательный полупериод сигнала.Таким образом, на выходе вы увидите сигнал, который обрезается в обоих полупериодах при уровне напряжения 0,7 В и -0,7 В.

d) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ ЗАЖИМА:

Бывают случаи, когда нам нужно обрезать цепь при уровне напряжения, превышающем прямое напряжение диода. В этих случаях мы можем использовать источник напряжения, чтобы обеспечить необходимое смещение и заставить напряжение ограничения сдвинуться до желаемого уровня. В приведенной выше схеме, как вы можете видеть, пиковое напряжение сигнала переменного тока составляет V _p / -V _p , и при использовании источника напряжения VCC в цепи положительного ограничения напряжение, необходимое для сигнала переменного тока, чтобы протолкнуть ток через диод, будет увеличить с 0.От 7 В до 0,7 В + VCC. Например, использование источника 4 В в качестве VCC ограничит положительный полупериод при уровне напряжения 4,7 В. Это будет полезно, когда нам нужно ограничить сигнал до желаемого уровня напряжения. Мы также можем обрезать как положительные, так и отрицательные полупериоды на желаемом уровне и можем обрезать их на разных уровнях.

ЗАЖИМНЫЕ ЦЕПИ:

Это еще одна схема, использующая диод, которая работает с формой входного сигнала, но отличается от схемы ограничителя. Цепи ограничения используются для добавления уровня постоянного тока к входным сигналам переменного тока, а также для изменения пикового напряжения сигналов переменного тока (как положительного, так и отрицательного пика) до любого желаемого уровня.Уровень постоянного тока здесь относится к точке 0 В, где сигнал переменного тока переходит от положительного полупериода к отрицательному полупериоду и наоборот. Проще говоря, зажимные цепи могут сдвинуть весь сигнал в положительную или отрицательную сторону.

a) ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ ЗАЖИМА:

Это схема фиксатора, которая сдвигает входной сигнал в положительную сторону, где самый низкий пик входного сигнала будет равен нулю. Ознакомьтесь с приведенной выше формой волны, чтобы лучше понять, что цепь положительного фиксатора делает с типичным входным сигналом переменного тока.

Прежде чем приступить к работе, необходимо выполнить условие, которому должна соответствовать цепь фиксатора, чтобы она работала. Постоянная времени RC R и C в этой схеме должна быть очень большой по сравнению с периодом времени входного сигнала. В идеале постоянная времени RC должна быть в 10 раз больше, чем период входного сигнала.

Вот как это работает. Когда отрицательный полупериод сигнала переменного тока проходит через цепь, диод будет смещен в прямом направлении, и ток будет течь в обратном направлении, заряжая конденсатор до пикового напряжения сигнала переменного тока, но с обратной полярностью.Когда сигнал переключается на положительный полупериод, разряд конденсатора будет намного меньше, так как значение RC велико. Во время положительного цикла диод будет находиться в обратном смещенном состоянии, и через него протекает нулевой ток. Поскольку через диод не протекает ток, входной сигнал будет отображаться на RL без какого-либо падения напряжения. Но здесь конденсатор уже заряжен обратной полярностью.

Применение уравнения Кирхгофа к указанной выше схеме в этот момент даст уравнение выходного напряжения как

V _o = V _c + V _i

Где Vc — напряжение конденсатора, а Vi — входное напряжение.Приведенный ниже расчет соответствует одному полному циклу входного сигнала, поэтому конденсатор всегда будет в заряженном состоянии.

Используя это уравнение, вы можете получить выходное напряжение и построить график выходного сигнала.

• Когда входной сигнал равен 0 В / I, напряжение конденсатора равно Vm, выходное напряжение будет V _o = V _m
• Положение II / -V _м входного сигнала приведет к напряжению конденсатора V _м и, в свою очередь, даст выходное напряжение V _o = 0
• Когда вход находится в положении III / V _м , напряжение конденсатора будет на уровне V _м , следовательно, будет выдано выходное напряжение V _o = 2 В _м

Приведенные выше значения напряжения приведут к смещению всего сигнала в положительную сторону, как показано на графике выше.Уровень постоянного тока в этом сигнале сдвигается до пикового напряжения положительного пикового напряжения полупериода входного сигнала V _m . Тогда как пиковое напряжение выходного сигнала будет вдвое больше пика входного сигнала 2V _м , а самый низкий пик будет лежать на нуле.

b) ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ ЗАЖИМА:

Цепь положительного фиксатора сдвигает сигнал на положительную сторону, тогда как отрицательный фиксатор сдвигает весь сигнал на отрицательную сторону. Схема аналогична положительному фиксатору, за исключением диода, который здесь перевернут.Когда положительный полупериод сигнала переменного тока проходит через диод схемы, он находится в прямом смещенном состоянии и позволяет току течь через него. В этом случае конденсатор начинает заряжаться до максимального или пикового напряжения сигнала переменного тока. Конденсатор будет сохранять это напряжение до тех пор, пока диод не будет смещен в прямом направлении.

Как только сигнал переключается на отрицательную половину входящего сигнала, диод будет смещен в обратном направлении, и входное напряжение будет выставлено на выходе через резистор.

Подача напряжения Кирхгофа на схему даст выходное напряжение как

В _или = В _и — В _в

Где Vi — входное напряжение, а Vc — напряжение конденсатора.После первоначального полного цикла входного сигнала конденсатор всегда будет заряжаться, и на нем всегда будет появляться напряжение.

Используя это уравнение, вы можете получить выходное напряжение и построить график выходного сигнала.

• Когда входной сигнал равен 0 В / I, напряжение конденсатора будет _м В, выходное напряжение будет _o = -В _м
• Положение II / V _м входного сигнала приведет к напряжению конденсатора V _м и, в свою очередь, даст выходное напряжение V _o = 0
• Когда вход находится в положении III / -V _м , напряжение конденсатора будет _м В, следовательно, будет получено выходное напряжение В _o = -2 В _м

Приведенные выше значения напряжения означают, что весь сигнал на выходе смещен в отрицательную сторону.Здесь максимальное пиковое напряжение перемещается от V _m к нулю, а минимальное пиковое напряжение перемещается от -V _m до -2V _m .

БАЙПАС И БЛОКИРУЮЩИЙ ДИОД:

Растущие потребности в электроэнергии создали огромный спрос на солнечную энергию, и будет справедливо сказать, что диоды делают использование солнечных энергетических систем возможным и эффективным. Фактически, солнечный элемент — это не что иное, как фоточувствительный диод, который генерирует ток, когда на него падает солнечный свет. Но если оставить в стороне солнечные элементы, использование обычных диодов с солнечными элементами и панелями очень необходимо.

БАЙПАСНЫЕ ДИОДЫ:

Это обычный диод, который обычно подключается параллельно солнечным элементам, но в режиме обратного смещения. Солнечные элементы обычно генерируют около 0,58 В на элемент, и он соединен с другими солнечными элементами для создания более высокого напряжения и тока. Так устроена типичная солнечная панель. Итак, здесь происходит следующее: когда солнечный элемент в панели выходит из строя или тень отбрасывается на один элемент, напряжение на этом элементе падает. Это заставляет ток от правильно функционирующих солнечных элементов течь в этот неисправный или затененный элемент.Это заставляет неисправный элемент нагреваться и приводит к серьезным потерям мощности. Также есть вероятность, что этот солнечный элемент получит непоправимый ущерб.

Во избежание описанной выше ситуации диоды обратного смещения подключены параллельно солнечному элементу. Итак, что здесь происходит, когда солнечный свет падает на эти солнечные элементы, каждая из этих отдельных ячеек генерирует ток, и напряжение 0,58 В. Но когда одна ячейка в этой серии ячеек становится неисправной или затененной, напряжение на ячейке падает.Теперь вместо тока, протекающего в этот ослабленный солнечный элемент, диод, подключенный параллельно, образует путь с низким сопротивлением, по которому генерируемый ток течет через него. Это позволяет всему генерируемому току вытекать из солнечной панели, а не попадать в неисправный элемент, избегая огромных потерь мощности, вызванных всего одним солнечным элементом. И важно то, что «диод Шоттки», тип диода, следует использовать в качестве байпасного, поскольку он имеет падение напряжения только от 0,1 до 0,2 В, а не кремниевые диоды с падением напряжения около 0.7в

В практических солнечных системах использование одного диода на фотоэлемент нецелесообразно и дорого. Таким образом, вместо этого используется один байпасный диод на цепочку или серию солнечных элементов. Таким образом, если какая-либо конкретная цепочка солнечных элементов выходит из строя или затененный ток может течь через байпасные диоды, избегая больших потерь мощности.

БЛОКИРУЮЩИЕ ДИОДЫ:

Функционально он очень похож на байпасные диоды. Также он широко используется с солнечными батареями и проектами с батарейным питанием.В большинстве солнечных систем солнечные панели используются для генерации тока, а этот ток используется для зарядки аккумулятора. Ток от батареи позже используется при необходимости (см. Схему ниже). Проблема с такой настройкой заключается в том, что когда солнечный свет падает на панель, на ней вырабатывается напряжение, достаточное для зарядки аккумулятора. С другой стороны, когда падает тень или наступает ночь, напряжение на панели будет нулевым, и в этот момент батарея, подключенная к панели, имеет тенденцию иметь большее напряжение на ней.В результате это вызовет обратный ток в солнечную панель, что испортит солнечную панель и будет стоить серьезных денег.

Чтобы избежать описанного выше сценария, последовательно с солнечной панелью добавлен диод. Как вы знаете, диод пропускает ток только в прямом направлении, когда солнечная панель генерирует ток, он пропускает его без сопротивления. Когда тень отбрасывается на панель или наступает ночь, аккумулятор пытается вернуть ток обратно в панель. В этот момент диод заблокирует входящий ток и спасет солнечную панель.Это также предотвращает случайную разрядку аккумулятора. При выборе блокирующего диода всегда помните, что максимальное напряжение батареи не должно превышать номинальное обратное напряжение диода

.

Обратное напряжение диода> Максимальное напряжение батареи

ток батареи будет превышать диод, портя как солнечную панель, так и диод.

На этом завершается часть II данного руководства по диодам. Надеюсь, из этого урока вы узнали, как использовать диоды в цепи и как их применять на практике.Если вы хотите узнать об основах диода, его конструкции и работе, ознакомьтесь с этим учебным пособием «Диод: конструкция и эксплуатация»

Это руководство является частью нашей «серии руководств по электронным компонентам » , которую мы публикуем на нашем веб-сайте. Вот некоторые из других руководств, которые будут вам полезны.

Резисторы
1. : работа, использование и применение
Конденсаторы
2. : работа, использование и применение
3. Катушки индуктивности: работа, использование и применение
4. Диод: строительно-рабочий

Надеюсь, что приведенные выше руководства помогут вам стать лучше в электронике.Пожалуйста, подпишитесь на нас через наши каналы в социальных сетях Facebook, Instagram, Pinterest, Twitter и подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать все обновления, касающиеся схем, проектов и руководств, опубликованных на нашем веб-сайте. Счастливого обучения 🙂

.