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

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

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

Содержание

1. Основы подключения к 220 В
2. Способы подключения светодиода к сети 220 В
3. Последовательное подключение диода с высоким напряжением обратного пробоя (400 В и более).
4. Шунтирование светодиода обычным диодом.
5. Встречно-параллельное подключение двух светодиодов:
6. Нюансы подключения к сети 220 В
7. Безопасность при подключении
8. Заключение

Основы подключения к 220 В

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

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

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

Способы подключения светодиода к сети 220 В

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

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

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

Рассмотрим схему подключения более подробно.

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

Такой вариант подключения наглядно показан в этом ролике:

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

Шунтирование светодиода обычным диодом.

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

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов:

Схема подключения выглядит следующим образом:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Емкость конденсатора рассчитывается по эмпирической формуле:

где U – амплитудное напряжение сети (310 В),

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

Uд – падение напряжения на led в прямом направлении.

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

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

Нюансы подключения к сети 220 В

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

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

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

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

Можно заменить шунтирующий диод встречно-параллельным подключением светодиодов:

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

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

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

Здесь показано, почему нельзя:

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

Безопасность при подключении

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

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

Заключение

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

Простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт без драйвера (самое простое питание светодиода от сети напряжением 220В)

Главная

>

Схемы и чертежи

>

Почему так сложно сделать питание светодиодов от 220В своими руками?

Потому что нужно грамотно решить сразу две задачи:

1. Ограничить прямой ток через светодиод, чтобы он не сгорел.
2. Обеспечить защиту светодиода от пробоя обратным током.

Если проигнорировать любой из этих пунктов, светодиод моментально накроется медным тазом.

В самом простейшем случае ограничить ток через светодиод можно резистором и/или конденсатором. А предотвратить пробой от обратного напряжения можно с помощью обычного диода или еще одного светодиода.

Поэтому самая простая схема подключения светодиода к 220В состоит всего из нескольких элементов:

Защитный диод может быть практически любым, т.к. его обратное напряжение никогда не будет превышать прямого напряжения на светодиоде, а ток ограничен резистором.

Сопротивление и мощность ограничительного (балластного) резистора зависит от рабочего тока светодиода и рассчитывается по закону Ома:

R = (U_вх — U_LED) / I

А мощность рассеивания резистора рассчитывается так:

P = (U_вх — U_LED)² / R

где U_вх = 220 В,
U_LED — прямое (рабочее) напряжение светодиода. Обычно оно лежит в пределах 1.5-3.5 В. Для одного-двух светодиодов им можно пренебречь и, соответственно, упростить формулу до R=U_вх/I,
I — ток светодиода. Для обычных индикаторных светодиодов ток будет 5-20 мА.

Пример расчета балластного резистора

Допустим, нам нужно получить средний ток через светодиод = 20 мА, следовательно, резистор должен быть:

R = 220В/0. 020А = 11000 Ом (берем два резистора: 10 + 1 кОм)

P = (220В)²/11000 = 4.4 Вт (берём с запасом: 5 Вт)

Необходимое сопротивление резистора можно взять из таблицы ниже.

Таблица 1. Зависимость тока светодиода от сопротивления балластного резистора.

Сопротивление резистора, кОм	Амплитудное значение тока через светодиод, мА	Средний ток светодиода, мА	Средний ток резистора, мА	Мощность резистора, Вт
43	7.2	2.5	5	1.1
24	13	4.5	9	2
22	14	5	10	2.2
12	26	9	18	4
10	31	11	22	4.8
7.5	41	15	29	6. 5
4.3	72	25	51	11.3
2.2	141	50	100	22

Другие варианты подключения

В предыдущих схемах защитный диод был включен встречно-параллельно, однако его можно разместить и так:

Это вторая схема включения светодиодов на 220 вольт без драйвера. В этой схеме ток через резистор будет в 2 раза меньше, чем в первом варианте. А, следовательно, на нем будет выделяться в 4 раза меньше мощности. Это несомненный плюс.

Но есть и минус: к защитному диоду прикладывается полное (амплитудное) напряжение сети, поэтому любой диод здесь не прокатит. Придется подобрать что-нибудь с обратным напряжением 400 В и выше. Но в наши дни это вообще не проблема. Отлично подойдет, например, вездесущий диод на 1000 вольт — 1N4007 (КД258).

Не смотря на распространенное заблуждение, в отрицательные полупериоды сетевого напряжения, светодиод все-таки будет находиться в состоянии электрического пробоя. Но благодаря тому, что сопротивление обратносмещенного p-n-перехода защитного диода очень велико, ток пробоя будет недостаточен для вывода светодиода из строя.

Внимание! Все простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт имеют непосредственную гальваническую связь с сетью, поэтому прикосновение к ЛЮБОЙ точке схемы — ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО!

Для уменьшения величины тока прикосновения нужно располовинить резистор на две части, чтобы получилось как показано на картинках:

Благодаря такому решению, даже поменяв местами фазу и ноль, ток через человека на «землю» (при случайном прикосновении) никак не сможет превысить 220/12000=0.018А. А это уже не так опасно.

Как быть с пульсациями?

В обеих схемах светодиод будет светиться только в положительный полупериод сетевого напряжения. То есть он будет мерцать с частой 50 Гц или 50 раз в секунду, причём размах пульсаций будет равен 100% (10 мс горит, 10 мс не горит и так далее). Это будет заметно глазу.

К тому же, при подсветке мерцающими светодиодами каких-либо движущихся объектов, например, лопастей вентилятора, колес велосипеда и т. п., неизбежно будет возникать стробоскопический эффект. В некоторых случаях данный эффект может быть неприемлем или даже опасен. Например, при работе за станком может показаться, что фреза неподвижна, а на самом деле она вращается с бешенной скоростью и только и ждет, чтобы вы сунули туда пальцы.

Чтобы сделать пульсации менее заметными, можно удвоить частоту включения светодиода с помощью двухполупериодного выпрямителя (диодного моста):

Обратите внимание, что по сравнению со схемой #2 при том же самом сопротивлении резисторов, мы получили в два раза больший средний ток. И, соответственно, в четыре раза большую мощность рассеивания резисторов.

К диодному мосту при этом не предъявляется каких-либо особых требований, главное, чтобы диоды, из которых он состоит, выдерживали половину рабочего тока светодиода. Обратное напряжение на каждом из диодов будет совсем ничтожным.

Еще, как вариант, можно организовать встречно-параллельное включение двух светодиодов. Тогда один из них будет гореть во время положительной полуволны, а второй — во время отрицательной.

Фишка в том, что при таком включении максимальное обратное напряжение на каждом из светодиодов будет равно прямому напряжению другого светодиода (несколько вольт максимум), поэтому каждый из светодиодов будет надежно защищен от пробоя.

Светодиоды следует разместить как можно ближе друг к другу. В идеале — попытаться найти сдвоенный светодиод, где оба кристалла размещены в одном корпусе и у каждого свои выводы (хотя я таких ни разу не видел).

Вообще говоря, для светодиодов, выполняющих индикаторную функцию, величина пульсаций не очень-то и важна. Для них самое главное — это максимально заметная разница между включенным и выключенным состоянием (индикация вкл/выкл, воспроизведение/запись, заряд/разряд, норма/авария и т.п.)

А вот при создании светильников, всегда нужно стараться свести пульсации к минимуму. И не столько из-за опасностей стробоскопического эффекта, сколько из-за их вредного влияния на организм.

Какие пульсации считаются допустимыми?

Все зависит от частоты: чем она ниже, тем заметнее пульсации. На частотах выше 300 Гц пульсации становятся совершенно невидимыми и вообще никак не нормируются, то есть даже 100%-ные считаются нормой.

Не смотря на то, что пульсации освещенности на частотах 60-80 Гц и выше визуально не воспринимаются, тем не менее, они способны вызывать повышенную усталость глаз, общую утомляемость, тревожность, снижение производительности зрительной работы и даже головные боли.

Для предотвращения вышеперечисленных последствий, международный стандарт IEEE 1789-2015 рекомендует максимальный уровень пульсаций яркости для частоты 100 Гц — 8% (гарантированно безопасный уровень — 3%). Для частоты 50 Гц — это будут 1.25% и 0.5% соответственно. Но это для перфекционистов.

На самом деле, для того, чтобы пульсации яркости светодиода перестали хоть как-то досаждать, достаточно, чтобы они не превышали 15-20%. Именно таков уровень мерцания ламп накаливания средней мощности, а ведь на них никто и никогда не жаловался. Да и наш российский СНиП 23-05-95 допускает мерцание света в 20% (и только для особо кропотливых и ответственных работ требование повышено до 10%).

В соответствии с ГОСТ 33393-2015 «Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности» для оценки величины пульсаций вводится специальный показатель — коэффициент пульсаций (К_п).

Коэфф. пульсаций в общем рассчитывается по сложной формуле с применением интегральной функции, но для гармонических колебаний формула упрощается до следующей:

К_п = (Е_max — E_min) / (E_max + E_min) ⋅ 100%,

где Е_мах — максимальное значение освещенности (амплитудное), а Е_мин — минимальное.

Мы будем использовать эту формулу для расчета емкости сглаживающего конденсатора.

Очень точно определить пульсации любого источника света можно при помощи солнечной панели и осциллографа:

Как уменьшить пульсации?

Посмотрим, как включить светодиод в сеть 220 вольт, чтобы снизить пульсации. Для этого проще всего подпаять параллельно светодиоду накопительный (сглаживающий) конденсатор:

Из-за нелинейного сопротивления светодиодов, расчет емкости этого конденсатора является довольно нетривиальной задачей.

Однако, эту задачу можно упростить, если сделать несколько допущений. Во-первых, представить светодиод в виде эквивалентного постоянного резистора:

А во-вторых, сделать вид, что яркость светодиода (а, следовательно, и освещенность) имеет линейную зависимость от тока.

Давайте попробуем приблизительно рассчитать емкость конденсатора на конкретном примере.

Расчет емкости сглаживающего конденсатора

Допустим, мы хотим получить коэфф. пульсаций 2.5% при токе через светодиод 20 мА. И пусть в нашем распоряжении оказался светодиод, на котором при токе в 20 мА падает 2 В. Частота сети, как обычно, 50 Гц.

Так как мы решили, что яркость линейно зависит от тока через светодиод, а сам светодиод мы представили в виде простого резистора, то освещенность в формуле расчета коэффициента пульсаций можем спокойно заменить на напряжение на конденсаторе:

К_п = (U_max — U_min) / (U_max + U_min) ⋅ 100%

Подставляем исходные данные и вычисляем U_min:

2. 5% = (2В — U_min) / (2В + U_min) ⋅ 100% => U_min = 1.9В

Период колебаний напряжения в сети равен 0.02 с (1/50).

Таким образом, осциллограмма напряжения на конденсаторе (а значит и на нашем упрощенном светодиоде) будет выглядеть примерно вот так:

Вспоминаем тригонометрию и считаем время заряда конденсатора (для простоты не будем учитывать сопротивление балластного резистора):

t_зар = arccos(U_min/U_max) / 2πf = arccos(1.9/2) / (2⋅3.1415⋅50) = 0.0010108 с

Весь остальной остаток периода кондер будет разряжаться. Причем, период в данном случае нужно сократить в два раза, т.к. у нас используется двухполупериодный выпрямитель:

t_разр = Т — t_зар = 0.02/2 — 0.0010108 = 0.008989 с

Осталось вычислить емкость:

C = I_LED⋅ dt/dU = 0.02 ⋅ 0.008989/(2-1.9) = 0.0018 Ф (или 1800 мкФ)

На практике вряд ли кто-то будет ставить такой большой кондер ради одного маленького светодиодика. Хотя, если стоит задача получить пульсации в 10%, то нужно всего 440 мкФ.

Повышаем КПД

Обратили внимание, насколько большая мощность выделяется на гасящем резисторе? Мощность, которая тратится впустую. Нельзя ли ее как-нибудь уменьшить?

Оказывается, еще как можно! Достаточно вместо активного сопротивления (резистора) взять реактивное (конденсатор или дроссель).

Дроссель мы, пожалуй, сразу откинем из-за его громоздкости и возможных проблем с ЭДС самоиндукции. А насчет конденсаторов можно подумать.

Как известно, конденсатор любой емкости обладает бесконечным сопротивлением для постоянного тока. А вот сопротивление переменному току рассчитывается по этой формуле:

R_c = 1 / 2πfC

то есть, чем больше емкость C и чем выше частота тока f — тем ниже сопротивление.

Прелесть в том, что на реактивном сопротивлении и мощность тоже реактивная, то есть ненастоящая. Она как бы есть, но ее как бы и нет. На самом деле эта мощность не совершает никакой работы, а просто возвращается назад к источнику питания (в розетку). Бытовые счетчики ее не учитывают, поэтому платить за нее не придется. Да, она создает дополнительную нагрузку на сеть, но вас, как конечного потребителя, это вряд ли сильно обеспокоит =)

Таким образом, наша схема питания светодиодов от 220В своими руками приобретает следующий вид:

Но! Именно в таком виде ее лучше не использовать, так как в этой схеме светодиод уязвим для импульсных помех.

Включение или выключение распложенных на одной с вами линии мощной индуктивной нагрузки (двигатель кондиционера, компрессор холодильника, сварочный аппарат и т.п.) приводит к появлению в сети очень коротких выбросов напряжения. Конденсатор С1 представляет для них практически нулевое сопротивление, следовательно мощный импульс направится прямиком к С2 и VD5.

К сожалению, электролитические конденсаторы, из-за своей большой паразитной индуктивности, плохо справляются с ВЧ-помехами, поэтому большая часть энергии импульса пойдет через p-n-переход светодиода.

Еще один опасный момент возникает в случае включения схемы в момент пучности напряжения в сети (т.е. в тот самый момент, когда напряжение в розетке находится на пике своего значения). Т.к. С1 в этот момент полностью разряжен, то возникает слишком большой бросок тока через светодиод.

Все это со временем это приводит к прогрессирующей деградации кристалла и падению яркости свечения.

Во избежание таких печальных последствий, схему нужно дополнить небольшим гасящим резистором на 47-100 Ом и мощностью 1 Вт. Кроме того, резистор R1 будет выступать в роли предохранителя на случай пробоя конденсатора С1.

Получается, что схема включения светодиода в сеть 220 вольт должна быть такой:

И остается еще один маленький нюанс: если выдернуть эту схему из розетки, то на конденсаторе С1 останется какой-то заряд. Остаточное напряжение будет зависеть от того, в какой момент была разорвана цепь питания и в отдельных случаях может превышать 300 вольт.

А так как конденсатору некуда разряжаться, кроме как через свое внутреннее сопротивление, то заряд может сохраняться очень долго (сутки и более). И все это время кондер будет ждать вас или вашего ребенка, через которого можно будет как следует разрядиться. Причем, для того, чтобы получить удар током, не нужно лезть в недра схемы, достаточно просто прикоснуться к обоим контактам штепсельной вилки.

Чтобы помочь кондеру избавиться от ненужного заряда, подключим параллельно ему любой высокоомный резистор (например, на 1 МОм). Этот резистор не будет оказывать никакого влияния на расчетный режим работы схемы. Он даже греться не будет.

Таким образом, законченная схема подключения светодиода к сети 220В (с учетом всех нюансов и доработок) будет выглядеть так:

Значение емкости конденсатора C1 для получения нужного тока через светодиод можно сразу взять из Таблицы 2, а можно рассчитать самостоятельно.

Вот здесь можно посмотреть, как еще сильнее усовершенствовать данную схему, добавив в нее стабилизатор тока на одном транзисторе и стабилитроне. Это существенно понизит пульсации и продлит срок службы светодиодов.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Не буду приводить утомляющие математические выкладки, дам сразу готовую формулу емкости (в Фарадах):

C = I / (2πf√(U²_вх — U²_LED)) [Ф],

где I — ток через светодиод, f — частота тока (50 Гц), U_вх — действующее значение напряжения сети (220В), U_LED — напряжение на светодиоде.

Если расчет ведется для небольшого числа последовательно включенных светодиодов, то выражение √(U²_вх — U²_LED) приблизительно равно U_вх, следовательно формулу можно упростить:

C ≈ 3183 ⋅ I_LED / U_вх [мкФ]

а, раз уж мы делаем расчеты под U_вх = 220 вольт, то:

C ≈ 15 ⋅ I_LED [мкФ]

Таким образом, при включении светодиода на напряжение 220 В, на каждые 100 мА тока потребуется примерно 1.5 мкФ (1500 нФ) емкости.

Кто не в ладах с математикой, заранее посчитанные значения можно взять из таблицы ниже.

Таблица 2. Зависимость тока через светодиоды от емкости балластного конденсатора.

Немного о самих конденсаторах

В качестве гасящих рекомендуется применять помехоподавляющие конденсаторы класса Y1, Y2, X1 или X2 на напряжение не менее 250 В. Они имеют прямоугольный корпус с многочисленными обозначениями сертификатов на нем. Выглядят так:

Если вкратце, то:

• X1 – используются в промышленных устройствах, подключаемых к трехфазной сети. Эти конденсаторы гарантированно выдерживают всплеск напряжения в 4 кВ;
• X2 – самые распространенные. Используются в бытовых приборах с номинальным напряжением сети до 250 В, выдерживают скачек до 2.5 кВ;
• Y1 – работают при номинальном сетевом напряжении до 250 В и выдерживают импульсное напряжение до 8 кВ;
• Y2 – довольно-таки распространенный тип, может быть использован при сетевом напряжении до 250 В и выдерживает импульсы в 5 кВ.

Допустимо применять отечественные пленочные конденсаторы К73-17 на 400 В (а лучше — на 630 В).

Сегодня широкое распространение получили китайские «шоколадки» (CL21), но в виду их крайне низкой надежности, очень рекомендую удержаться от соблазна применять их в своих схемах. Особенно в качестве балластных конденсаторов.

Внимание! Полярные конденсаторы ни в коем случае нельзя использовать в качестве балластных!

Итак, мы рассмотрели, как подключать светодиод к 220В (схемы и их расчет). Все приведенные в данной статье примеры хорошо подходят для одного или нескольких маломощных светодиодов, но совершенно нецелесообразны для мощных светильников, например, ламп или прожекторов — для них лучше использовать полноценные схемы, которые называются драйверами.

Выпрямитель

— Можно ли подключить диодный мост к высокому входному напряжению?

\$\начало группы\$

Пытаюсь выпрямить переменный ток на 220В. Во многих письменных учебниках не упоминается какой-либо трансформатор перед диодным мостом, а во многих видеоуроках используются трансформаторы, обеспечивающие выходное напряжение 6 В или более.

Насколько я понимаю, диоды могут выдерживать только очень малые напряжения при прямом смещении, поскольку ток является экспоненциальной функцией напряжения. При одновременной работе только двух диодов в течение каждого полупериода каждый диод будет получать не менее 3 В в случае трансформатора на 6 В. Если трансформатора нет, на каждом диоде будет 110 В.

Знакомый электрик заявил, что во многих адаптерах питания (например, используемых в ноутбуках) после моста используется трансформатор, что означает, что диодный мост подключен к сети! Он также добавил, что некоторые диоды могут выдерживать 1000 В, например диод 1N4007 (я даже читал это на некоторых сайтах), но при чтении даташита на диод 1N4007 1000 В — это максимальное обратное напряжение, а не прямое, и при выпрямлении диод должен работать в обе стороны, поэтому он будет работать при обратном смещении, но обычно сгорает при прямом смещении.

Я что-то упустил или неправильно понял, или все уроки, которые мне попадались, неверны? А также какое напряжение может выдержать выпрямительный диод при прямом смещении, не близко ли оно к 0,7В?

• диоды
• выпрямитель
• мост-выпрямитель

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Редактировать: Как заметил Энди, я не совсем понял тот факт, что вы пытаетесь запитать первичную обмотку трансформатора постоянным током. Это на самом деле будет очень разрушительным для всех задействованных компонентов, а также потенциально опасным. пожалуйста, не делай это! Вы что-нибудь взорвете, с грузом или без груза! Единственная причина, по которой источники питания могут работать таким образом, заключается в том, что они быстро включают и выключают входящую мощность постоянного тока высокого напряжения в направлении трансформатора, чтобы имитировать какой-либо вид переменного тока. Диодный мост прямо в трансформатор не годится. Не обращайте внимания на все, что я сказал в комментариях о трансформаторе, так как это не применимо к вашей ситуации. Ответ @Andy, также известный как предоставленный, более подробно описывает, почему некоторые источники питания могут работать при наличии выпрямленного входа. Мои извинения!

Ваши рассуждения почти уместны. Диоды могут быть успешно подключены к сетевому напряжению в зависимости от того, как вы их используете. Как вы указали, с источниками питания это действительно очень распространено.
Если бы у вас было прямое напряжение 1000 В на диоде, это действительно было бы странно для описываемого вами сценария. Однако прямое напряжение диода определяется не только напряжением на одной из его «ножек», оно измеряется на устройстве. И это напряжение создается на основе тока, протекающего через него.
https://www.farnell.com/datasheets/639187.pdf

Это изображение взято непосредственно из таблицы данных 1N4007. Возможно, это облегчит понимание зависимости прямого тока и прямого напряжения. Остаток напряжения питания (сети?) Сбрасывается тем, что питает выпрямитель.

Как отмечают и другие люди, единственный способ создать такое высокое напряжение с помощью диода с прямым смещением (проводящего диода) — это заставить ток / напряжение проходить через него, закорачивая его, обходя нагрузку или по существу имея сам диод в качестве единственной нагрузки. Если вы подключите диод к сети таким образом, он выйдет из строя очень быстро и сильно.

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

Диоды в диодном мосту испытывают большое прямое смещение только в том случае, если они закорочены без нагрузки.

Сравните две схемы ниже:

^{смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab}

нагрузки, где он может выполнять полезную работу. Во второй схеме полное переменное напряжение подается (при прямом смещении) либо на D8/D6, либо на D5/D7, в зависимости от того, находимся ли мы в положительном или отрицательном полупериоде.

Вот ссылка на симуляцию. Как вы можете видеть на третьем графике внизу, напряжение на диоде никогда не превышает 0,7 В или около того при прямом смещении.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Я что-то упустил или неправильно понял или все
учебники, с которыми я столкнулся неправильно? А также какое напряжение может
диод выпрямителя выдерживает в прямом смещении, не очень ли близко к 0,7В
?

Вы упускаете тот факт, что выход мостового выпрямителя подключен к нагрузке. Эта нагрузка определяет ток, протекающий через диоды мостового выпрямителя. Диоды выбираются таким образом, чтобы они могли выдерживать пиковый ток нагрузки. Хорошо, они могут падать примерно на вольт для каждого диода, но это нормально и явно не должно вызывать беспокойства.

При одновременной работе только 2 диодов в течение каждого полупериода,
каждый диод будет получать не менее 3В в случае трансформатора на 6В. Если
трансформатора нет, на каждом диоде будет 110В.

Нет, это неправильно. Если входное пиковое напряжение составляет 8,5 вольт (как от 6-вольтового среднеквадратичного трансформатора), то 1,4 вольта будут падать на двух диодах, оставляя около 7,1 вольт пикового напряжения на нагрузке.

Если среднеквадратичное напряжение питания составляет 110 В, то пиковое напряжение будет около 155,6 В, а пиковое напряжение на нагрузке (после выпрямления мостом) будет около 154,2 В.

Во всех случаях около 1,4 В будет номинально падать на два диода мостового выпрямителя.

Но если после диодного моста стоит трансформатор (например,
сказал техник), и в случае, когда к сети не подключена нагрузка.
цепь (как и любое зарядное устройство, не подключенное к устройству), не будет
первичная обмотка трансформатора замыкает цепь и вызывает высокий
ток через диоды?

Я вижу ваше непонимание и, пожалуйста, поправьте меня, если я ошибаюсь. Трансформатор не подключен напрямую к выходу мостового выпрямителя; он подключается к схеме переключения, которая преобразует выходное напряжение моста постоянного тока в высокочастотное напряжение переменного тока, подходящее для питания первичной обмотки трансформатора: —

Картинка (выделена мной) отсюда.

\$\конечная группа\$

8

\$\начало группы\$

Это не полный ответ, потому что у вас уже есть несколько таких ответов. Но…

Насколько я понимаю, диоды могут выдерживать только очень малые напряжения при прямом смещении, поскольку ток является экспоненциальной функцией напряжения.

…»выдерживать… прямое напряжение» здесь не совсем правильное мышление. Диод с прямым смещением имеет очень низкий импеданс, поэтому в большинстве практических случаев имеет больше смысла думать о прямом напряжении как о функции тока, а не наоборот. Вы, вероятно, должны спросить, какой ток может выдержать диод.

С другой стороны, если вы планируете строить мост для подачи питания на цепь, имеющую даже более низкое импеданс, чем у диода (т. . (для типичного кремниевого выпрямительного диода ответ будет чуть больше 0,7 В.)

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Да, диодные мосты можно подключать к «высоким» напряжениям. Это на самом деле распространено.

Да, 1N4007 рассчитан на максимальное обратное напряжение 1000 В. Это непроводящее состояние, поэтому на них по существу проходит -1000 В с почти нулевым током.

И да, при проводке падение на них всего несколько вольт.

Так что за недоразумение?

Если мост 1N4007 установить после трансформатора на 6 В переменного тока, то он выпрямит переменный ток до постоянного пикового значения 1,414 * 6 В переменного тока = 8,49 В постоянного тока, за вычетом падения напряжения на диоде. 1,414 является приближением для \$\sqrt{2}\$.

Если перемычку 1N4007 установить после сети 220 В переменного тока, то 1,414*220 В переменного тока = 311 В. Номинальное напряжение 1N4007 1000 В может легко поддерживать 220 В переменного тока. Пока ток, проходящий через диоды, не достигает действительно высоких уровней, это работает нормально.

Большинство «переключаемых» источников питания работают таким образом, чтобы преобразовывать входящий переменный ток в постоянный ток более высокого напряжения. Затем этот постоянный ток «обрезается» на очень высокой частоте в ферритовом трансформаторе. Феррит можно использовать на высоких частотах, что позволяет сделать этот трансформатор намного меньше, чем он мог бы работать напрямую от сети переменного тока частотой 50/60 Гц.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Диод VS Термистор — Новый проект электроники

Детали

Собираетесь ли вы сделать мини-схему датчика температуры в домашних условиях? Но у вас нет идей, как сделать дешевую и простую схему датчика температуры. Тогда этот проект только для вас

Сегодня мы будем использовать два электронных компонента для проверки цепи датчика температуры. Мы используем выпрямительный диод и термистор (TTC-103). Нам также понадобится любой другой электронный компонент, чтобы сделать эту схему.

Для изготовления схемы диодного датчика нам потребуется –

1. Транзистор – BC 547 *2

2. Резистор – 1 МОм

     220 Ом

3. Диод – 1N 4007

4. Зуммер

5. Аккумулятор – 3,7 В

Соединение цепи —

Для составления схемы диодного датчика 1 ^st соединяем 1 транзистор «Эмиттер» с другим транзистором «База». Затем подключаем оба транзистора «Коллектор» и подключаем резистор 220 Ом с «Коллектором». Теперь подключаем выпрямительный диод со схемой. Соедините отрицательную ветвь диода с пустой клеммой резистора 220 Ом, а положительную ветвь диода с «Базой».

Теперь подключаем зуммер к цепи. Соединяем плюсовую ногу зуммера с «Излучателем». Затем подключаем резистор 1 МОм к схеме. Соединяем резистор с положительной ногой диода и отрицательной ногой зуммера.

Теперь подключаем источник питания к схеме. Вы знаете, в качестве источника питания мы используем батарею постоянного тока — 3,7 вольта. Подключите положительный кабель постоянного тока к «коллектору» транзистора, а отрицательный кабель постоянного тока — к отрицательной ножке зуммера.

Теперь наша схема готова к использованию. Теперь мы просто нагреваем диод, если мы слышим звук зуммера, мы пытаемся охладить диод, и тогда звук зуммера отключится.

Следуя этому методу, мы можем легко сделать схему датчика температуры с диодным управлением в домашних условиях.

Для изготовления схемы термисторного датчика нам понадобится –

1. Транзистор – БК 547

2. Резистор – 1 кОм

3. Светодиод – 3,7 В

4. Термистор (ТТС) — 103

5. Аккумулятор – 3,7 В

Соединение цепи —

Для создания цепи термисторного датчика, 1 ^st мы соединяем резистор 1 кОм с «Базой» и «Эмиттером» транзистора. Теперь подключаем минусовую ножку светодиода к «Коллектору» транзистора. Теперь подключаем термистор к цепи. Соедините термистор с «базой» транзистора, а другую клемму с плюсовой ветвью светодиода.

Теперь подключаем источник питания к схеме. В качестве источника питания мы используем батарею постоянного тока 3,7 вольта. Подключите положительный кабель батареи к положительной ножке светодиода и соедините отрицательный кабель батареи с «эмиттером» транзистора.

Теперь наша схема готова к использованию. Теперь мы просто нагреваем термистор, если мы видим, что светодиод светится, мы пытаемся охладить термистор, и тогда светодиод погаснет.