Включение диодов последовательное: Зачем соединяют диоды последовательно

Последовательное подключение диодов

Соединение светодиодов — несложная процедура даже для человека без профессиональных навыков. Соединение в LED цепочку компонентов может быть нескольких видов — последовательное и параллельное. Эти схемы могут выполняться в различных вариациях, каждая из которых имеет свои положительные и отрицательные стороны. Светоизлучающие диоды активно применяются в подсветке, индикации.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Последовательное или параллельное подключение светодиодов?
• Последовательное и параллельное подключение светодиодов
• LED calculator
• Последовательное и параллельное включение диодов
• ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ ДИОДОВ
• Подключение светодиодов параллельно или последовательно
• Зачем нужны резисторы в светодиодных линейках
• Последовательное или параллельное подключение светодиодов?
• Какая схема подключения светодиодов лучше — последовательная или параллельная

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Последовательное подключение светодиодов

Последовательное или параллельное подключение светодиодов?

При выпрямлении высоких напряжений приходится соединять диоды последовательно, чтобы обратное напряжение на каждом диоде не превышало предельного. Но вследствие разброса обратных сопротивлений у различных экземпляров диодов одного и того же типа на отдельных диодах обратное напряжение может оказаться выше предельного, что повлечёт пробой диодов.

Для того, чтобы обратное напряжение распределялось равномерно, между диодами, независимо от их обратных сопротивлений, применяют шунтирование резисторами.

Сопротивления R Ш резисторов должны быть одинаковы и значительно меньше наименьшего из обратных сопротивлений диодов. Но вместе с тем R Ш не должно быть слишком малым, чтобы чрезмерно не возрос ток при обратном напряжении, то есть чтобы не ухудшилось выпрямление. Параллельное соединение диодов применяют в том случае, когда нужно получить прямой ток, больший предельного тока одного диода. Но если диоды одного типа просто соединить параллельно, то вследствие неодинаковости вольт-амперных характеристик они окажутся различно нагруженными и в некоторых ток будет больше предельного.

Уравнительные резисторы R У подбирают экспериментально до получения в рабочем режиме одинаковых токов в диодах. Выпрямительными называют полупроводниковые диоды, предназначенные для преобразования переменного тока в постоянный. Выпрямление переменного тока с помощью полупроводникового диода основано на его односторонней электропроводности. Она заключается в том, что диод оказывает очень малое сопротивление току, протекающему в одном прямом направлении, и очень большое сопротивление току, протекающему в другом обратном направлении.

Чем больше площадь р-n-перехода, тем большей силы ток можно через него пропускать, не опасаясь теплового пробоя и порчи диода. Поэтому в выпрямительных полупроводниковых диодах используются плоскостные р-n-переходы. Плоскостной р-n-переход получают, вводя в полупроводник р- или n-типа примеси, создающие в нем область с противоположным типом электропроводности. Примеси можно вводить путем сплавления или диффузии.

Диоды с использованием р-n-переходов, полученных методом сплавления, называются сплавными, а методом диффузии — диффузионными. Выпрямление переменного напряжения тока с помощью диода иллюстрируется рис. В течение положительного полупериода входного напряжения U1 диод V включен в прямом направлении, сопротивление его мало и на нагрузке Rн напряжение U2 практически равно входному напряжению.

При отрицательном полупериоде входного напряжения диод включен в обратном направлении, его сопротивление оказывается значительно больше, чем сопротивление нагрузки, и почти все входное напряжение падает на диоде, а напряжение на нагрузке близко к нулю.

В данной схеме для получения выпрямленного напряжения используется лишь один полупериод входного напряжения, поэтому такой выпрямитель называется однополупериодным. Файловый архив студентов. Логин: Пароль: Забыли пароль? Email: Логин: Пароль: Принимаю пользовательское соглашение. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Добавил: Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам. Скачиваний: Классификация электронных устройств. Параллельное и последовательное соединение резисторов.

Делитель напряжения. Конденсаторы: назначение, классификация, осн. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов. Электронно-дырочный переход при обратном включении. Применение выпрямительных диодов. Варикапы: назнач, вольт-фарадная хар-ка, осн. Биполярный транзистор. Принцип работы биполярного транзистора. Полевой транзистор. Принцип работы полевого транзистора с управляющим p-n-переходом. Операцияонный уселитель. Логические констаны,пер еменные и операции белевой алгебры.

Принцип работы двоично счётчика. Запоминающие устройства : назначение, основные параметры, классификация. Аналогово-цифровое преобразование. Основные понятия и определения микропроцессорной техники. Микроконтроллеры: назначение и классификация. Параллельное и последовательное соединение диодов При выпрямлении высоких напряжений приходится соединять диоды последовательно, чтобы обратное напряжение на каждом диоде не превышало предельного.

Последовательное и параллельное подключение светодиодов

Светодиоды они же led на протяжении многих лет активно применяются как в производстве телевизоров, так и в качестве основного освещения дома или квартиры, однако вопрос о том, как правильно выполнить подключение светодиодов актуален и по сей день. На сегодняшний день их существует огромное количество, различной мощности сверхяркие Пиранья , работающих от постоянного напряжения, которые можно подключать тремя способами:. Давайте рассмотрим более детально все варианты подключения led, их преимущества и недостатки, а также как это выполнить своими руками. Как было сказано ранее, конструкция светоизлучающего диода подразумевает их подключение исключительно к источнику постоянного тока. Однако, поскольку рабочая часть светодиода — это полупроводниковый кристалл кремния, то очень важно соблюдать полярность, в противном случае светодиод не будет излучать световой поток.

Работа по теме: Шпоры ЭиМПТ. Глава: Параллельное и последовательное соединение диодов. ВУЗ: БелГУТ.

LED calculator

В светильниках и фонариках применяется две схемы — последовательное и параллельное соединение светодиодов. У этих схем есть масса вариаций и комбинированных вариантов, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Чтобы понять какая схема соединений лучше — нужно узнать, что такое вольт-амперная характеристика и какая она у LED. Вольт-амперная характеристика сокр. ВАХ — это график отображающий зависимость величины тока протекающего через любой прибор от напряжения, приложенного к нему. Простая и очень ёмкая характеристика для анализа нелинейных компонентов. С её помощью можно выбрать режимы работы, и определить характеристики источника питания для прибора. График под номером 1 на рисунке отображает линейную зависимость тока от напряжения, такую имеют все приборы резистивного характера, например:.

Последовательное и параллельное включение диодов

При выпрямлении высоких напряжений приходится соединять диоды последовательно, чтобы обратное напряжение на каждом диоде не превышало предельного. Но вследствие разброса обратных сопротивлений у различных экземпляров диодов одного и того же типа на отдельных диодах обратное напряжение может оказаться выше предельного, что повлечёт пробой диодов. Для того, чтобы обратное напряжение распределялось равномерно, между диодами, независимо от их обратных сопротивлений, применяют шунтирование резисторами. Сопротивления R Ш резисторов должны быть одинаковы и значительно меньше наименьшего из обратных сопротивлений диодов.

Порой возникает необходимость в подключении обычного, маломощного светодиода к переменному, сетевому напряжению вольт в роли светового индикатора.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ ДИОДОВ

В светильниках и фонариках применяется две схемы — последовательное и параллельное соединение светодиодов. У этих схем есть масса вариаций и комбинированных вариантов, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Чтобы понять какая схема соединений лучше — нужно узнать, что такое вольт-амперная характеристика и какая она у LED. Вольт-амперная характеристика сокр. ВАХ — это график отображающий зависимость величины тока протекающего через любой прибор от напряжения, приложенного к нему. Простая и очень ёмкая характеристика для анализа нелинейных компонентов.

Подключение светодиодов параллельно или последовательно

Рассмотрим принцип создания и сборки высоковольтного диода своими руками, с этой задачей справится даже начинающий радиолюбитель. Для того, чтобы сделать высоковольтный диод, возьмем два или три диода, которые подключим последовательно. Однако даже начинающий радиолюбитель знает, что в этом случае напряжение распределится между всеми диодами. Так же не все могут знать, что если берем совершенно одинаковые по маркировке диоды, как не странно, их параметры могут отличаться и при чем существенно. Это станет сильно заметно при увеличении температуры, что параметр обратного сопротивления диодов разное! Именно поэтому, каждый радиолюбитель должен знать: при последовательном подключении нескольких диодов приложенное напряжение будет падать на диоде, который обладает наибольшим обратным сопративлением т. Отдельно отметим, что самый слабый диод в этой цепочке будет находиться в наиболее щадящих условиях, так как имеет наименьшее значение обратного сопротивления, в то время как наиболее мощный диод будет находиться в обратных условиях- т. Они не будут зависеть от разных параметров обратного сопротивления диодов.

Последовательное подключение диодов. При такой схеме вы можете использовать.

Зачем нужны резисторы в светодиодных линейках

Зачем соединяют диоды параллельно? Затем,чтобы увеличить один из главных параметров — прямой ток диода. Существует множество диодов , которые рассчитаны на самые разные токи, от миллиампер до сотен и тысяч ампер.

Последовательное или параллельное подключение светодиодов?

Если внешнее поле имеет такое же направление, что и внутреннее поле PN-перехода, то происходит расширение запирающего слоя. Такое включение PN-перехода называется обратным. Если внешнее поле имеет направление, противоположное внутреннему полю PN-перехода, то происходит разрушение запирающего слоя и электроны и дырки преодолевают область перехода. Такое включение называют прямым.

Ранее мы рассказывали о параллельном соединении светодиодов.

Какая схема подключения светодиодов лучше — последовательная или параллельная

На практике нередко возникает необходимость параллельного или последовательного соединения однотипных ключей. При параллельном соединении рис. Причиной этому является неидентичность статических ВАХ параллельно соединенных диодов, находящихся в проводящем состоянии рис. Для выравнивания токов используются низкоомные резисторы R1 и R2 , включенные последовательно с диодами VD1 и VD2 рис. Кроме того, резисторы, подключенные параллельно диодам, увеличивают обратные токи и снижают блокирующую способность диодов. Неравномерность в распределении токов и напряжений возникает также в динамических режимах переключения диодов из одного состояния в другое.

Поясним это примером. Такой последовательный пробой диодов иногда происходит за доли секунды. Но вместе с тем R ш не должно быть слишком малым, чтобы чрезмерно не возрос ток при обратном напряжении, т.

Последовательное и параллельное подключение светодиодов

При проектировании различных электронных устройств часто возникает необходимость последовательного, параллельного или комбинированного соединения компонентов. Светодиоды не являются исключением. Учитывая их небольшой размер, для увеличения яркости в одном светильнике можно разместить несколько светодиодных чипов.

Как правильно собрать электрическую цепь, чтобы ее надежность была на высоком уровне? Что нужно знать о светодиодах при их параллельном или последовательном соединении?

Параллельное соединение

Необходимость в параллельном подключении возникает, когда напряжения питания недостаточно для питания нескольких светодиодов последовательно. Теоретически, в простейшем случае все аноды и все катоды излучающих диодов могут быть подключены отдельно. Затем подключите их к источнику напряжения, соблюдая полярность. Но такая схема неосуществима, поскольку дифференциальное сопротивление открытого диода слишком мало, что провоцирует режим короткого замыкания. В результате все диоды в цепи вспыхнут один раз, а затем погаснут навсегда.

Но, как говорится: «Нет правила без исключений». В китайских игрушках и зажигалках можно заметить, что светодиоды питаются непосредственно от батарейки без каких-либо промежуточных компонентов. Почему они не сгорают? Причина в том, что ток в цепи ограничен внутренним сопротивлением круглых батарей AG1. Их мощности недостаточно для повреждения светодиода.

Резкое увеличение тока в нагрузке можно ограничить с помощью резистора. Как правильно это сделать с одним светодиодом, подробно описано в этой статье. Для схемы с несколькими параллельно подключенными светодиодами и одним резистором схема будет выглядеть следующим образом. Однако это не очень надежная конструкция освещения. Почему? Ответ кроется в особенностях структуры полупроводников. В процессе производства невозможно изготовить два абсолютно одинаковых полупроводниковых прибора. Даже светодиоды из одной партии будут иметь разное дифференциальное (внутреннее) сопротивление, которое влияет на прямое напряжение. Это относится не только к светодиодам, но и к другим полупроводникам. Среди диодов, транзисторов и тиристоров вы также не найдете двух устройств с одинаковыми электрическими характеристиками.

Из второй диаграммы видно, что резистор R1 ограничивает только общий ток цепи, который затем распределяется по ветвям с помощью диодов в соответствии с их сопротивлением. Согласно закону Ома, диод с наименьшим сопротивлением p-n-перехода будет получать наибольшую порцию тока. И, скорее всего, он будет выше номинального значения, что ускорит деградацию кристалла. Работа диода в режиме перегрузки по току рано или поздно приведет к его выходу из строя. Оставшиеся в работе светодиоды будут распределять ток сгоревшего элемента между собой, что также приведет к резкой потере яркости.

Как и в первом варианте, китайцы без колебаний разрабатывают лампы на основе «полуработающих» схем. Схему с одним резистором часто можно встретить в недорогих фонарях и маломощных лампах на пальчиковых батарейках. А чтобы диоды проработали хотя бы год, сопротивление резистора было намеренно завышено, как бы исключая возможную перегрузку.

Ниже приведен единственно правильный вариант параллельного соединения светодиодов. Здесь ограничивающий резистор подключен последовательно с каждым светодиодом. Такое расположение схемы помогает выровнять токи в отдельных ветвях, не позволяя им превышать рабочее значение.

Рекомендуется подключать светодиоды только через резистор от стабилизированного источника постоянного напряжения.

Пример расчета

Для закрепления теоретических знаний мы рассмотрим параллельное подключение светодиодов на конкретном примере.

В этой схеме мы имеем два светодиода: красный с малым током и белый с большой мощностью в один ватт, которые можно включать и выключать для удобства.

Последовательное подключение светодиодов

• Источник напряжения U = +5 В;
• Светодиод LED1 горит красным при ULED1 = 1,8 В и ILED1 = 0,02 А;
• Светодиод LED2 имеет белый цвет при ULED2 = 3,2 В и ILED2 = 0,35 A.

Требуется расчет параметров и подбор резисторов R1 и R2.

При параллельном подключении на обе ветви (R1-LED1 и R2- LED2) подается одинаковое напряжение 5 В. Сопротивление каждого резистора определяется по формуле:

Округлите значение R2 до следующего наибольшего значения из стандартной серии E24 — 5,1 Ом. Подставив его обратно в формулу, мы получим фактический ток во второй ветви:

С учетом возможного отклонения сопротивления выбранного резистора, которое для серии E24 может составлять до 5%, оптимальным является ток 0,33 А. Уменьшение рабочего тока примерно на 4% не сильно повлияет на яркость и позволит диоду работать без перегрузки.

Мощность, рассеиваемая резисторами, определяется с учетом преобразования тока светодиода LED2 по формуле:

Резистор R1 будет соответствовать любому резистору, будь то планарный или шлейфовый резистор с сопротивлением 160 Ом и мощностью 0,125 Вт. Резистор R2 должен быть способен эффективно отводить тепло во время длительной работы светильника. Поэтому он выбран с двойным запасом хода, а именно: 5,1 Ом — 1 Вт.

Последовательное соединение

При последовательном подключении светодиодов необходимо соблюдать следующее правило: «Напряжение питания должно быть больше, чем сумма падений напряжения на светодиодах». Остаток дисбаланса напряжения подавляется одним резистором R, правильное включение которого показано на рисунке.

Как подключать светодиоды

Все диоды подключены поочередно от анода к катоду. Сопротивление резистора определяет ток в цепи. Это означает, что последовательно можно соединять только диоды с одинаковым рабочим током.

Пример расчета

Давайте рассчитаем сопротивление и емкость резистора, используя три белых светодиода из серии Cree XM-L, которые имеют ток ILED = 0,7 А и выходное напряжение ULED = 2,9 В. В зависимости от требуемой цветовой температуры и яркости, светодиоды из разных групп серии XM-L могут быть объединены последовательно. Например, одна лампа Cree XM-L-T6 с TC=5000°K и две лампы Cree XM-L-T2 с TC=2600°K для сильного, нейтрального светового потока.

Питание схемы осуществляется от стабилизированного напряжения питания U = +12 В. Сопротивление резистора определяется по закону Ома:

Ближайший стандартный номинал — 4,7 Ом, при котором ток теоретически составит 0,702 А. Это не критично, но необходимо убедиться, что сопротивление резистора не изменится под воздействием температуры во время работы. Поэтому либо установите прецизионный резистор с допуском менее 1%, либо припаяйте последовательно с R1 = 4,7 Ом еще один резистор 0,1-0,2 Ом той же мощности.

Найдите мощность резистора: По аналогии с расчетами для первой схемы, установите резистор с примерно вдвое большим запасом мощности, т.е. один на 5 Вт. Вы можете заменить его двумя резисторами мощностью 2 Вт, но тогда вам придется пересчитать сопротивление.

Два важных момента

При первом включении стоит измерить ток в цепи и падение напряжения на каждом диоде с помощью мультиметра. Если измеренные значения отличаются от рассчитанных, пересчитайте сопротивление резистора. В противном случае ток в цепи может быть слишком низким (с потерей яркости) или слишком высоким (с перегревом светодиодного чипа).

При последовательном и параллельном подключении светодиодов нельзя рассчитывать только на способность источника питания обеспечить требуемый ток или напряжение. Оба эти параметра важны, и их продуктом является мощность. КПД источника питания всегда должен быть больше потребляемой мощности, чтобы гарантировать стабильную и непрерывную работу всего устройства.

массивов сигнальных диодов | Сигнальные диоды серии

В предыдущем уроке мы рассмотрели малые импульсные сигнальные диоды. В этом руководстве мы продолжим работу с сигнальными диодами, разобравшись с массивами сигнальных диодов, их конфигурациями, т. е. общим анодом, общим катодом или изолированным, и, наконец, приложением в качестве диода свободного хода.

Краткое описание

Введение

Сегодня рынок оборудования для обработки сигналов цифровой связи и других портативных устройств нуждается в разработке большого количества электронных компонентов небольшого размера. Интеграция множества функций и миниатюризация электронных компонентов на платах из-за ограничений на площади платы обеспечивают требования других технологий упаковки.

[адсенс1]

Сигнальные диоды используются в операциях переключения, демпфирующих цепях, в которых концентрируются сигналы короткой длительности, высокоскоростных линиях передачи данных и других портах ввода-вывода, подключенных параллельно. Эти сигнальные диоды имеют огромное применение в обработке сигналов и цифровой связи.

На рынке имеется ряд сигнальных диодов. Из них сигнальный диод серии 1N4148 широко используется в большом количестве электронных схем благодаря своим небольшим размерам, требованиям к мощности и другим полезным параметрам. На следующей схеме контакт 5 используется для заземления.

Для решения проблемы нехватки места на цифровых печатных платах сигнальные диоды соединены параллельно, образуя матрицу, называемую массивом малых сигнальных диодов. Они заключены в пластиковый корпус или стеклянный корпус в однолинейных или двухлинейных корпусах, имеют от 4 до 14 диодов для обеспечения конфигураций с общим катодом или общим анодом.

Компактные конфигурации сигнальных диодов обеспечивают защиту от электростатического разряда, контроль нагрева и переходные процессы перенапряжения. Эти преимущества делают диодные матрицы идеальными для размещения в схемах на печатных платах.

Когда сигнальные диоды соединены последовательно с соответствующими клеммами источника питания, тогда линии данных, которые подключены на стыке между двумя сигнальными диодами, защищены от ненужных переходных процессов, и, таким образом, данные будут продолжать передаваться по линиям данных.

Если сигнальные диоды соединены 6-кратно, массив может защитить все 6 сигнальных линий данных в одном встроенном корпусе. Массивы сигнальных диодов можно использовать для регулирования напряжения, прикладываемого к цепи на печатных платах. Если приложенное напряжение превышает максимальное номинальное напряжение, то избыточная энергия будет выделяться в виде тепла, которое может повредить устройство.

НАВЕРХ

Массивы сигнальных диодов – последовательно

Лимит. Когда сигнальные диоды соединены последовательно, максимальный ток, требуемый диодами в массиве, одинаков, а максимальное падение напряжения в массиве будет суммой всех прямых падений напряжения в массиве сигнальных диодов.

[адсенс2]

В массиве сигнальных диодов в последовательной конфигурации выходное напряжение будет постоянным, несмотря на изменения тока в подключенной нагрузке или изменения приложенного входного напряжения. Следовательно, подача постоянного напряжения обеспечивается последовательной комбинацией сигнальных диодов.

Так как прямое падение напряжения на кремниевом диоде составляет 0,7 В, а ток через кремниевый диод меняется на довольно большую величину, сигнальный диод, включенный в прямом смещении, составит схему простого регулятора напряжения.

Таким образом, отдельное прямое падение напряжения на каждом последовательно соединенном сигнальном диоде вычитается из входного напряжения, приложенного для отклонения определенного значения напряжения на нагрузочном резисторе, подключенном в конце цепи. Это связано с сопротивлением каждого диода в открытом состоянии в дополнение к сопротивлению нагрузки R.

При последовательном включении нескольких сигнальных диодов будет иметь место значительное падение напряжения. Кроме того, сигнальные диоды, соединенные последовательно, параллельно нагрузочному резистору R, действуют как схема регулятора напряжения.

НАВЕРХ

Диоды свободного хода

Диоды свободного хода, также называемые обратными диодами, подавляющими диодами или фиксирующими диодами. Диоды свободного хода или диоды-подавители представляют собой комбинацию небольших сигнальных диодов, которые подключены параллельно к индуктивной нагрузке для подавления внезапных скачков напряжения, когда либо напряжение питания, либо подключенная индуктивная нагрузка отключены, тем самым диоды свободного хода предотвращают переключение. цепь от повреждений.

Эти типы диодов обеспечивают плавный ток на подключенную нагрузку, тем самым устраняя отрицательное напряжение на нагрузке. В основном это встречается в выпрямителях и, вероятно, полезно в силовой электронике. Одним из универсальных примеров обратного диода является 1N4007.

НАВЕРХ

Принцип работы

Всякий раз, когда источник напряжения подключается к переключателю и индукторной нагрузке, возможны два установившихся состояния. В первом случае, когда переключатель замкнут, катушка индуктивности, подключенная к концу, действующая как нагрузка, получит полную энергию от приложенного входного напряжения, и, таким образом, весь ток в цепи будет проходить от положительной клеммы к отрицательной клемме через катушку индуктивности. .

Во втором случае, когда выключатель разомкнут, индукторная нагрузка испытывает резкое падение тока и будет защищаться от него накопленной энергией магнитного поля.

При подаче положительного потенциала будет сконцентрирован большой отрицательный потенциал, а при подаче отрицательного потенциала будет сконцентрирован большой положительный потенциал. Поскольку для прохождения тока не создается физического соединения, носители заряда пересекают запрещенную зону переключателя или транзистора.

Обратный диод предотвращает проблему пересечения носителей заряда с нагрузкой индуктора, позволяя индуктору потреблять ток до тех пор, пока энергия не пройдет через диод и провод в виде непрерывного контура.

Диод свободного хода действует как смещенный в прямом направлении диод по отношению к индуктору, когда переключатель разомкнут, позволяя индуктору непрерывно проводить электрический ток от положительного вывода к отрицательному. Напряжение, присутствующее на нагрузке индуктора, будет определенной функцией прямого падения напряжения на диоде свободного хода, а общее время рассеивания мощности диода обычно будет составлять несколько миллисекунд.

НАВЕРХ

Выбор обратных диодов

В зависимости от требуемого применения можно выбрать идеальный обратный диод на основе таких параметров, как максимальная допустимая нагрузка по прямому току, наименьшее прямое падение напряжения и соответствующее обратное напряжение пробоя, которые лучше всего подходят для напряжения на индукторе.

Диоды Шоттки лучше всего подходят для диодов свободного хода в импульсных преобразователях. Диоды преобладающих серий 1N4001, 1M5400 лучше всего использовать для рассеивания энергии в индуктивной нагрузке.

НАВЕРХ

Применение диодов свободного хода

Диоды свободного хода используются для коммутации при отключении индуктивной нагрузки в цепях управления реле, цепях управления двигателями Н-моста.

В последние годы скорость работы многих полупроводниковых переключающих устройств, транзисторов или любых полевых транзисторов, была снижена за счет добавления обратного диода на индуктивной нагрузке вместо использования диодов Шоттки, Зенера и других типов в определенные приложения.

Но в последние годы чаще всего используются диоды свободного хода из-за их улучшенного времени обратного восстановления и использования сверхбыстрых полупроводниковых материалов, способных работать на более высоких частотах переключения.

ВЕРНУТЬСЯ В НАЧАЛО

НАЗАД – СИГНАЛЬНЫЙ ДИОД

СЛЕДУЮЩИЙ – ЗЕНЕР ДИОД PIN-диоды и
PIN-диодные переключатели работают

Как работают PIN-диоды и PIN-диодные переключатели

Примечание по технике безопасности. Работа или тестирование QSK-5 и связанных с ним устройств.
схема может включать в себя работу усилителя, содержащего QSK-5, с
прикрыть. Это чрезвычайно опасно, так как присутствует очень высокое напряжение.
при включенном усилителе, иногда в непосредственной близости от QSK-5. Если
по возможности все работы с усилителем выключен и отключен .
оператор берет на себя все риски и ответственность в таких вопросах! Никогда не используйте
усилитель со снятой крышкой, если вы не имеете опыта работы с
очень высокое напряжение!

Что такое PIN-диод:
Обычные диоды с PN-переходом, такие как диод 1N4005, часто используемые в силовых установках.
поставки состоят из области положительно легированной (P) и отрицательно легированной (N)
кремний соединен вместе, как показано ниже:

Структура PN-диода

PIN-диод представляет собой переходной диод с нелегированной областью (внутренний = I)
кремний, расположенный между обычным положительно легированным (P) и отрицательно легированным
легированных (N) областей, как видно на диаграмме ниже:

Структура PIN-диода

Добавление внутренней области сильно меняет поведение
диода на радиочастотах за счет снижения емкости между P и N
области и увеличивая время, необходимое диоду для переключения между
проводящие и непроводящие режимы.

Чем отличается поведение PIN-диода
от обычного PN-диода?
На более низких частотах, таких как частоты линий электропередач и звуковые частоты,
PIN-диод ведет себя так же, как обычный диод. Он пропускает ток только в одном
направление. Однако на частотах радио PIN-диод ведет себя очень
отличается от обычного диода.

На радиочастотах PIN-диод действует как конденсатор малой емкости или
как переменный резистор, в зависимости от смещения постоянного тока, подаваемого на диод. Если
диод обратный смещен при постоянном токе, при ВЧ ведет себя как очень маленькая величина
конденсатор емкостью примерно 1 пф. Хотя RF может пройти через
Конденсатор 1 пф, количество, которое проходит, довольно мало. Если утечка
через 1 пф проблема, несколько диодов можно накрутить последовательно, уменьшив тем самым
емкость и, следовательно, остаточную утечку. Таким образом, для ВЧ действует PIN-диод
как разомкнутый ключ, если он смещен в обратном направлении постоянным током. Хотя
переменный ВЧ-ток, наложенный на постоянный ток, может иногда смещать в прямом направлении
диод, медленное время отклика, вызванное дополнительным слоем «I»
препятствует его включению.

Если PIN-диод прямой смещен на постоянном токе, для ВЧ он ведет себя как
резистор. ВЧ-сопротивление обратно пропорционально прямому смещению постоянного тока.
Текущий. Сопротивление может достигать 10 000 Ом для очень малых передних
токов и всего 0,1 Ом, если прямой постоянный ток смещения составляет 100 мА. Каждый
Тип диода имеет различное сопротивление по сравнению с характеристикой прямого смещения. Если
прямой ток через диод близок к максимальному, на который рассчитан диод
поскольку обычно он имеет ВЧ-сопротивление всего 0,1 Ом и, таким образом, действует как
закрытый переключатель. Таким образом, для RF PIN-диод действует как замкнутый переключатель, если он
со смещением в прямом направлении с почти максимальным постоянным током смещения. Хотя
переменный ВЧ-ток, наложенный на постоянный ток, может иногда смещать в обратном направлении
диод, медленное время отклика, вызванное дополнительным слоем «I»
препятствует его выключению.

Если мы можем одновременно подавать на PIN-диод как постоянный, так и высокочастотный ток, мы можем использовать
PIN-диод в качестве ВЧ-переключателя. Обратное смещение диода при постоянном токе поворачивает ключ
выключается, и прямое смещение диода при постоянном токе включает ключ. Результирующий
«твердотельный переключатель» имеет время переключения намного быстрее, чем любой
механический переключатель или реле.

Как подавать на диод как постоянный, так и высокочастотный ток?
в то же время?
Это не так сложно, как может показаться. Поскольку конденсаторы блокируют постоянный ток при прохождении
РЧ и РЧ дроссели блокируют РЧ при прохождении постоянного тока, их комбинация должна
Покажи фокус. Взгляните на диаграмму ниже, которая является схемой
простой однополюсный/однонаправленный радиочастотный переключатель с использованием PIN-диода:

Одновременное применение ВЧ и постоянного смещения

Как видно на схеме, ВЧ подается на диод и выходит из него
через блокировочные конденсаторы 0,01 мкФ. Они позволяют РФ пройти через
диода, предотвращая попадание смещения постоянного тока в ВЧ-цепи.
Между тем, смещение постоянного тока подается на диод через пару 2,5 мГн RF.
душит. Они позволяют постоянному току достигать диода, предотвращая при этом любые радиочастотные помехи.
попасть в цепь смещения.

На приведенной выше схеме, если к клеммам смещения постоянного тока подключено напряжение около 200 В постоянного тока.
(отрицательное соединение идет вверх) диод будет смещен в обратном направлении и
переключатель будет выключен. Требуется очень небольшой ток от 200В.
питания, так как диод смещен в обратном направлении.

Если около 50 мА от источника гораздо более низкого напряжения пропускают через
диод в прямом направлении ( положительный соединение идущее к
вверху), тогда диод будет смещен в прямом направлении, и переключатель будет включен.

Кстати, пусть диодная стрелка не вводит вас в заблуждение. Что касается РФ
это не диод, а переключатель/резистор, и ВЧ отлично
счастлив пройти через диод в любом случае!

Переключатель выше рассчитан только на низкую мощность и предназначен для использования в качестве
переключиться в приемную или QRP-цепь.

Что делать, если мне нужна лучшая изоляция, когда
выключатель выключен?
Если утечка через один диод при выключении ключа слишком велика,
то первое, что вы должны сделать, это убедиться, что вы применяете
наибольшее возможное обратное смещение . Повышение обратного смещения понижает
емкость диода, уменьшающая утечку. Если повысить смещение до
максимум не обеспечивает достаточную изоляцию, тогда вам нужно использовать более одного
диод последовательно, как показано ниже:

Последовательное подключение диодов для обеспечения лучшей изоляции

Это та же схема, что и раньше, но теперь два диода включены последовательно с
Выравнивающий резистор 1 МОм, подключенный к каждому, чтобы убедиться, что обратный
смещение делится поровну между диодами. Обратите внимание, что теперь вы должны удвоить
напряжение обратного смещения, чтобы каждый диод получил максимум, на который он может
выдержать. Эффективная емкость двух последовательно соединенных диодов составляет половину
емкость одного диода. Вы можете использовать столько диодов, сколько необходимо.
Ameritron QSK-5 использует в общей сложности восемь диодов последовательно (в небольшом
другой конфигурации) в приемном коммутаторе, чтобы обеспечить достаточную изоляцию между
вход и выход усилителя.

Что делать, если мне нужно больше мощности?
способность?
Если коммутатор должен выдерживать большую мощность, одним из вариантов является использование большего PIN-кода.
диод. Однако существует практический предел размера диода, и если мощность не
обслуживается одним диодом, тогда диоды можно ставить параллельно
для обработки большей мощности. Обратите внимание, что смещение постоянного тока к диодам должно применяться
в серии , чтобы обеспечить одинаковое прямое смещение в каждом из них. Это также
снижает ток потребления источника питания смещения. Однако диоды должны
быть подключен в параллельно для РФ. См. схему ниже:

Параллельное подключение диодов для ВЧ и последовательное подключение для постоянного тока для увеличения мощности
Обработка

В приведенной выше схеме, которая используется в
Америтрон
QSK-5, прямой ток смещения постоянного тока течет сверху вниз последовательно
через диоды. Это гарантирует, что течет один и тот же ток смещения.
через каждый диод так, чтобы ВЧ-сопротивление было одинаковым для всех. Диоды
однако связаны в параллельно для РФ, а значения
разделительные конденсаторы выбираются таким образом, чтобы ВЧ-ток распределялся поровну между
четыре диода. Напомним, что RF не важно, в каком направлении он течет.
диоды, так как в РФ диоды действуют как переключатели/резисторы. В таком случае
ВЧ-сопротивление каждого диода составляет примерно от 0,1 Ом до 0,2 Ом, так что
эффективное параллельное ВЧ-сопротивление составляет от 0,025 Ом до 0,05 Ом, что, по сути,
короткое замыкание. Когда диоды смещены в обратном направлении, выравнивающее сопротивление 1 МОм
Сопротивления уверяют, что обратное смещение поровну распределяется между всеми
диоды. В приведенной выше схеме обратное смещение должно быть в четыре раза больше необходимого.
одним диодом, чтобы убедиться, что диоды полностью отключены.

ВЧ-дроссели, используемые в этой схеме, имеют номинал 100 мкГн вместо 2,5 мГн, как в
другие переключатели, показанные выше.