Подключение светодиодов к бортовой сети автомобиля
Применение светодиодов в автомобиле является сегодня привлекательным, популярным, и достаточно выгодным тюнингом. Они ярко светят и потребляют, при этом, очень мало энергии. Но чтобы светодиоды нормально работали в бортовой сети автомобиля, быстро не перегорали и не мерцали, их необходимо корректно подключать.
Характеристики светодиодов
Для начала следует твердо усвоить, как работает светодиод и какими ключевыми характеристиками обладает. Это упростит понимание нижеизложенного материала и исключит часто допускаемые автолюбителями ошибки.
Стандартный светодиод имеет всего два важных параметра:
1. Падение напряжения (В).
2. Ток питания (мА).
Первая характеристика указывает на то, какое напряжение будет падать на работающем светодиоде. Этот параметр никак не означает, что для его питания необходимо точно столько же вольт. Стандартный светодиод с падением напряжения 3,2 В вполне можно подключить и к 12 В и даже к 220 В, но не ниже, чем к 3,2 В. Светодиод напряжением не питается, а его параметр 3,2 В означает, что после него напряжение в сети понизится на 3,2 В.
Светится светодиод как раз благодаря тому, что через него протекает ток. И его сила обязательно должна быть в пределах указанного для конкретного изделия значения. Например, все тот же стандартный маломощный светодиод потребляет 20 мА. Это значит, что если ток, который через него проходит, будет значительно большим, то он выйдет из строя.
Следовательно, для нормальной работы светодиода необходимо обеспечить стабильный ток в известных пределах. А вот чтобы его свечение не было мерцающим, необходимо стабилизировать имеющееся в сети напряжение.
Стабилизаторы напряжения
Стабилизаторы напряжения предназначены для поддержки одного и того же напряжения в сети. Они бывают линейные и импульсные. Линейные стабилизаторы способны только понижать имеющееся напряжение и удерживать его на каком-то одном значении. Если на них подавать меньшее напряжение, чем то, на которое они рассчитаны, то и на выходе будем получать пропорционально меньше.
Импульсные стабилизаторы способны как понижать имеющееся в сети напряжение, так и повышать его до требуемого на выходе значения. Например, в бортовой сети автомобиля напряжение «скачет» от 12 В до 14,5 В. Соответственно, если нам нужно на выходе получать стабильные 13 В, то необходим именно импульсный стабилизатор.
Стабилизаторы и ограничители тока
Стабилизатор стабилизирует проходящий в цепи ток до одного нужного значения, ограничитель, соответственно, ограничивает его. Простейший ограничитель тока, который можно использовать для подключения светодиодов в автомобиле – это резистор. Его номинал рассчитывается индивидуально, исходя из характеристик и количества светодиодов и имеющегося в сети напряжения.
Стабилизатор работает автоматически. Он рассчитан на какое-то определенное значение стабилизации силы тока, которое он поддерживает независимо от скачков напряжения в сети. В отношении светодиодов такие приборы еще называются драйверами.
Порядок подключения светодиодов к бортовой сети автомобиля
Самый простой способ подключить светодиод к сети автомобиля – применение токоограничивающего резистора. Его номинал рассчитывается по приведенному ниже алгоритму с наглядным примером.
Допустим, необходимо подключить светодиод с падением напряжения 3,2 В и током питания 20 мА. Максимальное напряжение в сети автомобиля 14,5 В. Нам нужно получить ток 20 мА из разницы напряжений сети автомобиля и падения на светодиоде, что в примере соответствует 14,5-3,2=11,3 В. Согласно закону Ома необходимое сопротивление равно R=11,3/0,02=565 Ом. Где 0,02 – это ток 20 мА выраженный в амперах.
Для подключения двух или трех светодиодов последовательно падение напряжения на них суммируется и расчет выполняется аналогично. Более трех светодиодов последовательно в одну цепочку подключить не получится, так как не хватит напряжения бортовой сети.
Для подключения нескольких светодиодов или их групп параллельно необходимо рассчитывать и устанавливать токоограничивающие резисторы на каждую ветку.
Более простой способ – применение стабилизаторов тока или так называемых драйверов. Они подбираются в соответствии с напряжением бортовой сети и требуемой силы тока на выходе. При этом, не стоит использовать драйверы для мощных светодиодов, подключая к ним в параллель несколько веток маломощных светодиодов. Это вскоре приведет к выходу из строя одной из веток, и ток с нее добавится к другим веткам. Последствие – выход из строя остальных светодиодов.
В завершение стоит отметить, что даже при использовании драйвера для светодиодов последние будут постоянно изменять яркость свечения в зависимости от оборотов двигателя и от того, работает он или нет. Чтобы добиться одновременно и долговечной работы светодиодов, и равномерности их свечения, перед драйвером в цепь добавляется стабилизатор напряжения, желательно импульсный.
Диод. Часть 1
Как то я не особо расписывал эту незатейливую детальку. Ну диод и диод. Система ниппель. Пропускает в одну сторону, не пропускает в другую, чего уж проще. В принципе да, но есть нюансы. О них, да немного о прикидочном выборе данной детальки и будет эта статья.
▌Клапан
В двух словах, в нашей канализационной электрике для сантехников диод это клапан. Вот типа вот такого:
И да, будет большим допущением считать, что клапан пропускает в одну сторону, а не пропускает в другую. На самом деле все несколько сложней. На самом деле у клапана же есть некая упругость пружины, так вот пока прямое давление не преодолеет эту пружину никакого потока не будет, даже в прямом направлении.
Для диода это справедливо в той же мере. Есть у диода такой параметр как падение напряжения. Оно для диодов Шоттки составляет около 0.2…0.4вольт, а для обычных диодов порядка 0.6…0.8 вольт.
Из этого знания следует три простых вывода.
1) Чтобы ток шел через диод напряжение на диоде должно быть выше его падения напряжения.
2) Какой бы ток через диод не шел, на нем всегда будет напряжение примерно равное его падению напряжения (собственно потому его таки зовут). Т.е. сопротивление диода нелинейно и падает с ростом тока.
3) Включая в цепь диод последовательно с нагрузкой, мы потеряем на нагрузке напряжение равное падению напряжения диода. Т.е. если вы в батарейное питание на 4.5 вольт для защиты от переполюсовки поставите диод, то потеряете от батареек 0.7 вольт, что довольно существенно. Ваше устройство перестанет работать гораздо раньше чем реально сядут батарейки. А батареи не будут высажены до конца. В этом случае лучше ставить диод Шоттки. У него падение ниже чем у простого (но есть свои приколы). А лучше вообще полевой транзистор.
До кучи пусть будет еще и график:
Это вольт-амперная характеристика диода. По которой наглядно видно, что открывается он примерно от 0.7 вольт. До этого ток практически нулевой. А потом растет по параболе вверх с ростом напряжения. У резистора ВАХ была бы прямолинейной в прямом соответствии с законом Ома. А в обратку диод не то чтобы не пропускает, но ток там совсем незначительный, доли миллиампера. Но после определенного напряжения диод резко пробивает и он начинает открываться, падение напряжения устанавливается где-то на уровне предела по обратному напряжению, а после и вовсе сгорает. Ведь рост тока, да большое падение напряжения на диоде означают большие тепловые потери (P=U*I). А диод на них не рассчитан. Вот и сгорает обычно он после пробоя. Но если ограничить ток или время воздействия, чтобы тепловая мощность не превышала расчетную, то электрический пробой является обратимым. Но это касается только обычных диодов, не Шоттки. Тех пробивает сразу и окончательно.
А вот и реальная характеристика диода Vishay 1N4001
Прямая ВАХ, показан один квадрант, рабочий. Начинается гдето с 0.6 вольт. При этом ток там мизерный. А дальше, с ростом напряжения, диод начинает резко открываться. На 0.8 вольтах ток уже 0.2А, на 1 вольте уже под 2.5А и так далее, пока не сгорит 🙂
Вот вам и ответ на вопрос почему нельзя светодиоды втыкать последовательно на источник напряжения без токоограничения. Вроде бы падения скомпенсированы, ну что им будет то? А малейшее изменение напряжения вызывает резкое изменение тока. А источники питания никогда не бывают идеальными и разброс по питанию там присутствует всегда. В том числе и от температуры и нагрузки.
И обратная ВАХ, напряжение в процентах от максимального (т.к. даташит на все семейство диодов, от 4001 до 4007 и у них разное обратное напряжение). Тут токи уже в микроамперах и ощутимо зависят от температуры.
▌Выбор диодов. Быстрые прикидки.
В первом приближении у диода нам интересные три параметра — обратное напряжение, предельный ток и падение напряжения.
Т.е. если вы делаете выпрямитель в сетевое устройство, то диод вам хорошо бы вольт на 400, а лучше на 600 пробивного обратного напряжения. Чтобы с хорошим запасом было.
С предельным током все тоже просто. Он должен быть не меньше, чем через него потечет. Лучше чтобы был запас процентов в 30.
Ну, а падение обычно нужно учитывать для малых напряжений, батарейного питания.
Открываем даташит на … пусть это будет 1N4007 (обычный рядовой диод) и ищем искомые параметры. И сразу же видим искомое, табличку предельных значений Maximum Rating или как то так:
IF(AV) прямой ток. Обозначается всегда как то так. Тут 1А. Предельный ток который этот диод тащит и не дохнет. Импульсно он протаскивает до 30А в течении 8.3мс (IFSM), скажем заряд конденсаторов через себя переживет.
Предельное обратное напряжение определяется параметрами:
VRRM — повторяющееся пиковое значение.
VRMS — действующее значение синусоидального переменного напряжения. На западе принято называть его среднеквадратичным. У нас постепенно тоже приходят к такому обозначению.
VDC — и просто обратное постоянное напряжение.
Ну, а падение смотрим по графикам в том же даташите под конкретный ток.
Есть еще диоды Шоттки, у них меньше внутренняя емкость и поэтому они во первых гораздо быстрей закрываются, что важно для импульсных преобразователей, работающих на большой частоте. А во вторых, имеют втрое ниже падение напряжение. Но, у них мало обратное пробивное напряжение. Классический диод Шоттки выглядит по даташитам примерно так:
Это 1N5819 стоящий в Pinboard II в преобразователе:
Падение напряжения можно измерить мультиметром, в режиме проверки диодов.
Он показывает падение в вольтах. И это падение обязательно надо учитывать, особенно в слаботочных цепях. Например, развязываете вы диодом какой-нибудь вывод микроконтроллера, с уходящим от него сигналом. Например, чтобы при подключении устройства в контроллер не потекло чего лишнего.
А сам контроллер (МК) должен подавать в устройство ХЗ логическую единицу. И, скажем, дает ее как 3.3 вольта. А если падение диода 0.6 вольт и у вас до Х.З. дойдет не 3.3 вольта, а меньше. А тут возникает вопрос, а воспримет ли Х.З. это как логическую единицу? Корректно ли это будет? Ну и, соответственно, решать проблемы если нет.
Светодиодов все это касается в той же мере. Только у них падение напряжения гораздо выше и зависит от цвета. Также, если хотите правильно вычислить ограничение резистора для светодиода, то измеряете его падение напряжения. Вычитаете из питания падение напряжения светодиода (или светодиодной цепи), а потом по полученному напряжению считаете по закону Ома сопротивление.
Например, имеем светодиод на с падением в 3 вольта. Его номинальный ток 10мА, а источник питания у нас 5 вольт. Итак, 5-3 = 2 вольта. Теперь на эти два вольта надо подобрать резистор, чтобы ток был 10мА. 2 / 0,01=200 ом.
Особенно важно правильно подбирать сопротивления для фонарей разных оптронов и прочих оптических датчиков. Иначе характеристики не предсказуемые.
Поэтому, кстати, нельзя включать светодиоды параллельно с общим токоограничивающим резистором. Т.к. диоды имеют разброс по характеристикам, даже если они из одной партии. А из-за малейшего отличия от соседей разница тока через один диод может быть весьма существенная. В результате один из диодов будет работать с перекалом, перегреется и сгорит. Токоограничивающий резистор ставят на каждый диод.
Во второй части этой статьи, которая уже написана, будет более детально расписаны остальные параметры и почему они образуются, исходя из полупроводниковой конструкции диода. А я пока картинки нарисую…
Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!
А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.
Какое прямое падение напряжения на диоде?
Выделенное описание из ИнтернетаПри протекании хоть какого-либо тока, на диоде образуется падение напряжения, примерно равное 0,65 В и выше. Напряжение 0,65 В – называют прямым падением напряжения на pn-переходе. Это лишь примерная средняя величина, она зависит от тока, температуры кристалла и технологии изготовления диода.
Какое прямое падение напряжения на диоде?
Выделенное описание из ИнтернетаПри протекании хоть какого-либо тока, на диоде образуется падение напряжения, примерно равное 0,65 В и выше. Напряжение 0,65 В – называют прямым падением напряжения на pn-переходе. Это лишь примерная средняя величина, она зависит от тока, температуры кристалла и технологии изготовления диода.
Как определить прямое падение напряжения на диоде?
Падение напряжения можно измерить мультиметром, в режиме проверки диодов. Он показывает падение в вольтах. И это падение обязательно надо учитывать, особенно в слаботочных цепях. Например, развязываете вы диодом какой-нибудь вывод микроконтроллера, с уходящим от него сигналом.
Какое падение напряжения на кремниевом диоде?
Падение напряжения на диоде Шоттки при его прямом включении составляет 0,2—0,4 вольта, в то время как для обычных, например, кремниевых диодов, это значение порядка 0,6—0,7 вольта.
Что такое постоянное прямое напряжение диода?
Это то напряжение, которое оказывается приложено непосредственно к p-n-переходу диода при прохождении через него постоянного тока указанной в документации величины. Обычно не более долей, максимум — единиц вольт.
Что такое прямое напряжение светодиода?
Согласно Википедии : Как правило, прямое напряжение светодиода составляет около 1,8–3,3 вольт; это зависит от цвета светодиода. Красный светодиод обычно падает на 1,8 Вольт, но падение напряжения обычно возрастает при увеличении частоты света, поэтому синий светодиод может падать примерно на 3,3 Вольт.
Как узнать на сколько вольт светодиоды?
Если рабочее напряжение на светодиоде установилось около 1,9 вольт, но при этом свечение отсутствует, то возможно тестируется инфракрасный диод. Чтобы убедиться в этом, нужно направить поток излучения на включенную фотокамеру телефона. На экране должно появиться белое пятно.
Сколько вольт нужно для светодиода?
Оно обычно имеет параметры 5-6 вольт, 0,2-0,5 А. Зачастую его очень удобно использовать для питания светодиодов, потому что зарядное устройство стабилизирует ток. Но об этом позже, в следующих статьях. Нам важны два параметра — рабочее напряжение светодиода и ток.
Что нужно для подключения светодиодов?
0:453:39Рекомендуемый клип · 30 сек.Начало рекомендуемого клипаКонец рекомендуемого клипа
Какое напряжение подается на светодиоды в лампе?
Большинство современных светодиодных ламп, которые предназначены для домашнего использования и промышленности предназначены для напряжения питания 110-220 Вольт.
Какие бывают типы светодиодов?
Виды светодиодов и их характеристикиИндикаторные светодиоды для выводного монтажаЯркие светодиоды выводного монтажаСветодиоды индикаторные и осветительные SMD (Surface Mounted Device)Светодиоды «Пиранья»Осветительные светодиоды COB (Chip On Board)Светодиоды filament (в форме нити накала)
Как определить тип SMD светодиода?
Как расшифровать маркировку SMD? Цифрами обозначены горизонтальные размеры корпуса smd светодиодов – длина и ширина в сотых миллиметра. Например, светодиод smd 5050 имеет размеры 5.0х5. 0 мм, а 3528 – 3.5х2.
В чем разница светодиодов?
Наиболее существенное различие между светодиодом (Light-emitting diode или сокращенно LED) и диодом состоит в том, что светодиод излучает свет, в то время как обычный диод всего лишь пропускает ток только в одном направлении и противодействует току в обратном направлении.
Какие светодиоды самые мощные?
К категории мощных светодиодов эксперты относят образцы, которые способны функционировать при силе тока в 350 мА и выше. Сверхъяркие же модели работают на более низкой подаче тока – номинальное значение для таких образцов колеблется в рамках 30-50 мА. Диоды XLamp производятся в 3 вариативных исполнениях:XR;XР;МС.14 дек. 2019 г.
Какой чип лучше для светодиодных ламп?
Рекомендуем использовать светодиод Seoul CSP или Custom Flip Chip. Они сделаны по технологии Phillips и применяются в их лампах. На основе этого диода сделан чип – Luxeon MZ Chip (или просто MZ Chip).
Какие бывают Смд светодиоды?
Виды SMD светодиодовМонохромные SMD светодиоды. В таких светодиодах установлен кристалл, который генерирует только один цвет свечения.Многоцветные (RGB) SMD светодиоды. Данные светодиоды имеют три кристалла (R – красный, G – зеленый, B – синий), которые генерируют многоцветковую гамму.
Что лучше SMD или COB?
Если вам нужен направленный пучок света, то выбирайте SMD, а если вам требуется равномерный и красивый световой поток, то обратите ваше внимание на COB. В любом случае, приемник устоявшихся LED технологий активно вытесняет SMD с рынка и в ближайшее десятилетия займет доминирующую позицию в мире.
Чем отличается SMD от COB?
Но разница между технологиями COB и SMD заключается в том, что у чипов COB больше диодов на единицу площади. Кроме этого, они покрыты общим слоем люминофора. Чипы COB обычно имеют 9 или более диодов. . В отличие от SMD, светодиодные чипы COB не могут быть использованы для создания ламп, меняющих цвет.
Чем отличается LED от COB?
Принцип работы SMD-светодиодов (и отличие их от COB) состоит в том, что чипы крепятся на плате на расстоянии друг от друга. Это является недостатком матрицы и причиной низкой ремонтоспособности, если один из диодов вышел из строя.
Что такое COB диод?
В 2014 году в продаже появились светодиодные лампы на COB. Выполнены по новой технологии, позволяющей в теле одного светодиода размещать и питать множество кристаллов. . Матрица COB покрывается слоем люминофора, благодаря ему он светится единым целым, а не точечно.
Что значит СOB?
COB – это аббревиатура, т. е. сокращение до первых букв английского словосочетания chip-on-board. На русский язык переводится как кристалл или элемент на плате.
Чем хорош светодиод?
5. Чем хорош светодиод? . Светодиод механически прочен и исключительно надежен, его срок службы достигает 100 тысяч часов, что в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Наконец, светодиод — низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.
Что такое светодиодный чип?
Светодиодный чип — самый важный элемент прожектора или светильника. Производители постоянно повышают их качество и улучшают параметры. Главными из них являются долговечность и световая отдача (лм/Вт). Причем чем выше светоотдача, тем более долговечным является чип.
Падение напряжения на диоде (объяснение для начинающих): что, почему, как
В этой статье мы обсудим падение напряжения на диоде, почему оно возникает и как его рассчитать. Диод — это полупроводниковый прибор, который позволяет протекать току в одном направлении и ограничивает протекание тока с другой стороны.
Падение напряжения на диоде в основном относится к падению напряжения прямого смещения. Это происходит в диоде, присутствующем в электрической цепи, когда через него проходит ток. Это прямое падение напряжения смещения является результатом действия обедненной области, образованной PN-переходом под действием приложенного напряжения.
Что такое падение напряжения на диоде?
Падение напряжения на диоде является результатом протекания тока от анода к катоду. Когда диод находится в прямом смещении, падение потенциала на нем известно как падение напряжения на диоде или прямое падение напряжения.
В идеале не должно быть никакого падения напряжения на диоде, когда он пропускает ток и работает, чтобы генерировать выходное напряжение постоянного тока. В реальной жизни небольшое падение напряжения происходит из-за прямого сопротивления и прямого напряжения пробоя. Для кремния падение напряжения на диоде составляет около 0.7 Вольт.
Сколько падает напряжение на диоде?
Любой диод падает определенное количество напряжения на своих клеммах. Падение напряжения на диоде 0.7 В означает, что напряжение через резистор или нагрузку, присутствующую в цепи, составляет (напряжение питания — 0.7) вольт.
Падение напряжения на разных диодах разное. Обычно оно колеблется от 0.6 до 0.7 вольт для небольшого кремниевого диода. Для диодов Шоттки значение падения напряжения составляет 0.2 Вольта. Для светоизлучающих диодов или светодиодов падение напряжения колеблется в пределах 1.4-4 Вольта. Германиевые диоды имеют падение напряжения 0.25-0.3 вольта.
Почему на диоде падает напряжение?
Диод в прямом смещении выбирает подходящий уровень напряжения, чтобы он мог подтолкнуть электронные заряды к PN-переходу. Это можно сказать аналогично «поднятию» каждого шара с пола на верхнюю часть стола.
Разница в уровне энергии, необходимой для перемещения электронных зарядов через PN-переход, вызывает падение напряжения. Кроме того, в диоде есть некоторое сопротивление, ответственное за определенное падение напряжения. Падение напряжения из-за сопротивления зависит от допустимой скорости тока на PN-переходе.
Как рассчитать падение напряжения на диоде?
Падение напряжения на разных диодах разное. Для кремниевого диода оно составляет примерно 0.7 Вольта, для германиевого диода — 0.3 Вольта, а для диод шоттки это около 0.2 вольта. Светодиоды имеют различные значения падения напряжения.
Теперь, если мы хотим рассчитать падение напряжения на любом другом элементе в цепи, нам нужно вычесть падение напряжения на диодах между этим элементом и источником из напряжения источника. Таким образом, падение напряжения на этом элементе равно (напряжение источника — сумма падений напряжения на диоде).
Как понизить напряжение с помощью диода?
Стабилитроны хороши для снижения напряжения. Тем не менее, тривиальный метод снижения напряжения с помощью диодов заключается в последовательном подключении нескольких диодов к источнику питания. Каждый диод вызывает падение напряжения почти на 0.7 Вольта.
Диоды допускают только однонаправленный поток электричества, но диод будет проводить электричество только тогда, когда питание достигает порога. Стандартный порог кремниевого диода составляет 0.6 вольта. … После последовательного включения каждого диода напряжение падает на 0.6 вольта. Используя эту технику, мы можем понизить напряжение в цепи с помощью диодов.
Падение напряжения на диоде Шоттки
Диоды Шоттки с переходом металл-полупроводник обычно имеют напряжение V_f от 0.15 до 0.45 В. Этот диапазон обусловлен различиями в используемом металле (например, платина, хром) и типе полупроводника (например, кремний n-типа). Более низкое значение V_f обусловлено отсутствием инжекции неосновных носителей, которая преобладает в диодах с PN-переходом.
Приложения: Низкое напряжение V_f делает их идеальными для высокочастотных приложений и выпрямления мощности, где энергоэффективность имеет решающее значение.
Падение напряжения на стабилитроне
Стабилитроны предназначены для работы в обратном смещении со стабильным падением напряжения (V_z), которое может находиться в диапазоне от 2 В до более 200 В. V_z зависит от уровня допинга; сильнолегированные диоды имеют более низкое значение V_z. Стабилитроны следуют механизму стабилитронного пробоя примерно до 5.6 В, а далее доминирует лавинный пробой.
Приложения: Они широко используются в системах регулирования напряжения и опорных устройствах благодаря своей способности поддерживать постоянное напряжение в широком диапазоне токов.
Падение напряжения на германиевом диоде
Германиевые диоды с энергией запрещенной зоны около 0.66 эВ имеют V_f около 0.3 В. На их характеристики влияют более высокие температуры из-за увеличения собственной концентрации носителей, что приводит к более высоким токам утечки по сравнению с кремниевыми диодами.
Приложения: Хотя германиевые диоды менее распространены, они используются в низковольтных устройствах и при восстановлении старинного электронного оборудования.
Падение напряжения на кремниевом диоде
Кремниевые диоды с энергией запрещенной зоны около 1.1 эВ имеют V_f примерно 0.7 В. Это значение может незначительно меняться в зависимости от концентрации легирования и конструкции диода. Кремниевые диоды сохраняют свои характеристики в более широком диапазоне температур по сравнению с германиевыми диодами.
Приложения: Их надежность и стабильность делают их пригодными для широкого спектра применений: от выпрямления электроэнергии до обработки сигналов.
Диоды, включенные последовательно Падение напряжения
В последовательной конфигурации общее падение напряжения в прямом направлении представляет собой совокупную сумму падений на отдельных диодах. Например, три кремниевых диода, включенных последовательно при одинаковых уровнях тока, будут иметь общее напряжение V_f примерно 2.1 В. Ток, проходящий через каждый диод, должен быть одинаковым, поскольку разные токи могут привести к неравномерному падению напряжения и потенциальному выходу диода из строя.
Приложения: Последовательные диодные конфигурации используются в приложениях, требующих более высокого падения напряжения, чем может обеспечить один диод.
Диоды при параллельном падении напряжения
При параллельном соединении падение напряжения на каждом диоде такое же, как и на одиночном диоде. Однако согласование диодов имеет решающее значение, поскольку различия в характеристиках V_f и I/V могут привести к неравномерному распределению тока, что может привести к перегрузке одного диода и недостаточному использованию других.
Области применения: Параллельные конфигурации диодов используются для увеличения пропускной способности по току при сохранении определенного падения напряжения.
Часто задаваемые вопросы
Как понизить напряжение стабилитроном?
Диод Зенера — это особый случай диодов, который позволяет току течь в обратном направлении при определенном напряжении, известном как напряжение Зенера. Это также может уменьшить обратное напряжения и работать как эффективный регулятор напряжения.
Чтобы использовать стабилитрон для снижения напряжения, мы должны подключить его параллельно нагрузке в цепи. Напряжение питания должно быть выше напряжения стабилитрона, а диод должен иметь обратное смещение. Это соединение помогает снизить обратное напряжение до определенного значения и действует как регулятор напряжения.
Формула падения напряжения на диоде
Для простоты прямое падение напряжения на диоде принято равным 0.7 В. Теперь, если в цепи имеется только один диод вместе с нагрузкой, падение напряжения на нагрузке равно (напряжение питания — 0.7) Вольт.
В случае последовательного включения в цепь нескольких диодов падение напряжения на нагрузке равно (напряжение питания — количество диодов * 0.7). Например, на рисунке 1 падение напряжения на диоде D1= (5-0.7) = 4.3 В. Падение напряжения на диоде D2= (5-2 * 0.7) = 3.6 В. Падение напряжения на диоде D3 = (5-3 * 0.7) = 2.9 В.
График падения напряжения на диоде
В таблице ниже показаны пределы падения напряжения для различных типов диодов.
| Тип диода | Падение напряжения |
| Кремниевый диод | 0.6-0.7 Вольт |
| Германиевый диод | 0.25-0.3 Вольт |
| Диод шоттки | 0.15-0.45 Вольт |
| Красный светодиод | 1.7-2.2 Вольт |
| Синий светодиод | 3.5-4 Вольт |
| Желтый светодиод | 2.1-2.3 Вольт |
| Зеленый светодиод | 2.1-4 Вольт |
| Белый светодиод | 3.3-4 Вольт |
| Оранжевый светодиод | 2.03-2.20 Вольт |
| Фиолетовый светодиод | 2.76-4 Вольт |
Падение напряжения на диоде в зависимости от температуры
Кремниевые диоды имеют отрицательный температурный коэффициент около -2 мВ/°C. Такое уменьшение падения напряжения с увеличением температуры обусловлено повышенной подвижностью носителей тока. Диоды Шоттки с меньшей высотой барьера имеют меньший температурный коэффициент, обычно около -1 мВ/°C.
Аналитика приложений: Это свойство важно в устройствах, чувствительных к температуре, где диоды могут действовать как датчики температуры или компенсаторы в цепях.
Падение напряжения на диоде в зависимости от тока
Стратегия падение напряжения через диод увеличивается с током нелинейным образом. Но поскольку дифференциальное сопротивление меньше, увеличение происходит очень медленно. Мы можем рассмотреть характеристики прямого напряжения и тока.
В кремниевых диодах при увеличении тока от 1 мА до 1 А V_f (прямое падение напряжения) обычно изменяется от 0.7 В до 0.8 В из-за увеличения потока электронов. Германиевые диоды демонстрируют увеличение V_f от 0.3 В до 0.4 В в аналогичных условиях. Уравнение Шокли детализирует соотношение: V_f = nV_t ln(I/I_s + 1). Здесь n (коэффициент идеальности) варьируется от 1 (идеальный диод) до 2 (реальные условия), V_t (тепловое напряжение) составляет около 26 мВ при комнатной температуре, а I_s (ток насыщения) находится в диапазоне наноампер.
Из кривой ВАХ видно, что большое увеличение тока первоначально приводит к пренебрежимо малому увеличению напряжения. Затем напряжение повышается быстрее и, в конце концов, очень быстро возрастает. Кривая IV показывает экспоненциальный рост напряжения с током. К тому времени, когда Vd пересекает 0.6/0.7 В, оно быстро увеличивается.
При падении напряжения на диоде с PN-переходом?
Когда ток проходит через любой компонент, присутствующий в цепи, происходит падение напряжения. Точно так же, когда ток проходит через диод при прямом смещении, возникает падение напряжения, известное как прямое падение напряжения.
Диод с p-n переходом не может послать ток от перехода в обратное смещение из-за очень высокого сопротивления. P-n-переход действует как разомкнутая цепь, поэтому падение напряжения на этом идеальном диоде с p-n-переходом остается прежним. Оно равно напряжению аккумулятора.
Кроме того, пожалуйста, нажмите, чтобы узнать о Органические светодиоды.
Падение напряжения на МОП-транзисторах с диодным подключением
МОП-транзистор, подключенный к диоду, с закороченными затвором и истоком, демонстрирует падение напряжения, равное его пороговому напряжению (V_th), обычно в диапазоне от 0.7 В до 1 В. Это падение выше из-за требования V_gs (напряжение затвор-исток) МОП-транзистора. Конкретный V_th зависит от типа и конструкции MOSFET, причем в разных технологических узлах наблюдаются различия.
Области применения: МОП-транзисторы с диодным подключением используются в аналоговых схемах в качестве источников опорного напряжения и в цифровых схемах для сдвига логического уровня, благодаря высокому входному сопротивлению МОП-транзистора и контролируемому падению напряжения.
Привет……Я Каушики Банерджи получила степень магистра в области электроники и коммуникаций. Я энтузиаст электроники и в настоящее время занимаюсь электроникой и коммуникациями. Мой интерес заключается в изучении передовых технологий. Я с энтузиазмом учусь и возюсь с электроникой с открытым исходным кодом.