Диод для гашения напряжения

Содержание

Электроника для всех
Блог о электронике
Диод. Часть 1
Диод для гашения напряжения
Кто сейчас на форуме

Электроника для всех

Блог о электронике

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:

I_F(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 (I_FSM), скажем заряд конденсаторов через себя переживет.

Предельное обратное напряжение определяется параметрами:
V_RRM — повторяющееся пиковое значение.
V_RMS — действующее значение синусоидального переменного напряжения. На западе принято называть его среднеквадратичным. У нас постепенно тоже приходят к такому обозначению.
V_DC — 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.

Источник

Диод для гашения напряжения

Короткий ответ: можно. Гугли делитель напряжения.

А вообще, маловато инфы о задаче

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Модератор

Карма: 157
Рейтинг сообщений: 1591
Зарегистрирован: Пт апр 28, 2006 15:26:07
Сообщений: 11945
Откуда: Россия.
Рейтинг сообщения: 0
Медали: 2

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Построение источников бесперебойного питания с двойным преобразованием, широко используемых в современных хранилищах данных, на базе карбид-кремниевых MOSFETs производства Wolfspeed позволяет уменьшить мощность потерь в них до 40%, а также значительно снизить занимаемый ими объем и стоимость комплектующих.

Модератор

Карма: 46
Рейтинг сообщений: 232
Зарегистрирован: Чт окт 27, 2005 18:50:07
Сообщений: 11174
Откуда: из мест не столь отдалённых
Рейтинг сообщения: 0
Медали: 2

Компэл объявляет о значительном расширении складского ассортимента продукции Connfly. Универсальные коммутирующие компоненты, соединители и держатели Connfly сочетают соответствие стандарту ISO9001:2008, высокую доступность и простоту использования. На текущий момент на складе Компэл – более 300 востребованных на рынке товарных наименований с гибкой ценовой политикой.

Поставщик валерьянки для Кота

Карма: 17
Рейтинг сообщений: 33
Зарегистрирован: Вс апр 20, 2008 23:34:26
Сообщений: 2243
Откуда: Москва
Рейтинг сообщения: 0

Ну я тоже типа новичок.
То, что я прочел пока, так это то, что на обычном диоде есть падение напряжение примерно 0.6В, а про нагрузку ничего не сказано.
Я так понимаю, что без нагрузки они просто могут погореть, так как ток будет очень большой.

А вот про описанный вариант, я ничего не читал. Почему без нагрузки напряжение будет 9В? Куда падение на диоде денется?

_________________
Д о л о й и д и о т и з м !
На вопросы по заказам на форуме и в личке НЕ отвечаю! Пишите письма.

Модератор

Поставщик валерьянки для Кота

А! Хитро. Спасибо, все понял.

_________________
Д о л о й и д и о т и з м !
На вопросы по заказам на форуме и в личке НЕ отвечаю! Пишите письма.

Вымогатель припоя

Карма: 5
Рейтинг сообщений: 68
Зарегистрирован: Пт май 23, 2008 16:49:28
Сообщений: 634
Откуда: Kyiv
Рейтинг сообщения: 0

Хммм.. Включил свой БП, выставил на нем 5 вольт до третьего знака.
Затем к одному из щупов присандалил два диода КД105 последовательно.
Вольтметр показал 4,35 вольт. Проверил несколько раз для чистоты эксперимента — все верно.
О каком токе может идти речь, если входное сопротивление вольтметра порядка 10МОм?

Модератор

Вымогатель припоя

Естественно, этого я вам не скажу..
Может вам ещё и рассказать, где водятся жирные мыши?

UT33D, фирмы UNI-T.
На пределе 20 вольт Rвх будет ..эээээ. 1000ком*20=20МОм.

Модератор

Можете меня тоже собакам бросать, но если есть падение напряжения, значит есть и ток. Пока сам не проверю.
Пока будем считать, что десятые доли микроампера.

А жирных мышей я не люблю.

Вымогатель припоя

А жирных мышей я не люблю.

Берем в руки мышеловку. тьфу, калькулятор.
И так на цепочке из двух в моем случае диодов падает 5-4,35=0,65 вольта.
допустим, что Rвх=1МОм, следовательно, ток не может быть больше прибл 5 мкА
Тогда чистое сопротивление цепи из двух диодов будет Rд=0,65/(5*10^-6)= приблизително 100 ком.
Хоть закройте меня один на один с питбулем, но как может прямое сопротивление двух диодов быть аж в 100кОм?
А если учесть, что ток все-таки меньше, чем 5 мкА, то.

Модератор

Вымогатель припоя

Хмммм.. снова пошел к своему БП, перевел вольтметр на просто чудовищное входное сопротивление, измеряя на пределе 200 вольт.
Заглянул в паспорт и оказалось, что у него аж 1Мом на вольт.
То есть у меня сопротивление цепи аж 200 МОм, что подтверждают искажения результатов, если каатья руками выводов диодов (наводки сети)
Думаю, при таком сопротивлении ток в цепи просто исчезающе мал и равен . страшно подумать.. 25 нА.
А сопротивление диодах при таком токе получается аж 25 МОм.
И тем не менее, на них все равно падение напряжения в 0, 6 вольта, хотя кривая ВАХ должна просто уже исчезнуть, имхо..
Я думаю, что при токе в 1 аттоАмпер тоже будет такая же картина.
Так что делать? Можно ли в этом случае говорить, что тока в цепи диодов фактицки нет?

Модератор

Карма: 10
Рейтинг сообщений: 7
Зарегистрирован: Пт июл 21, 2006 03:08:05
Сообщений: 3182
Откуда: Пенза
Рейтинг сообщения: 0

_________________
Если долго мучиться, что-нибудь. сломается.

Модератор

Карма: 13
Рейтинг сообщений: 14
Зарегистрирован: Вс июн 01, 2008 00:17:35
Сообщений: 4673
Откуда: Я всего лишь плод вашего воображения.
Рейтинг сообщения: 0
Медали: 1

Интересно, как он такое сопротивление измерит? У меня и на работе пожалуй ничем такое не измеришь. А уж дома — тем более. Думается мне, что сопротивление прибора все таки пониже. Кстати, надо бы для статистики другие диоды взять. КД202Р например. У них, если мне не изменяет память, до 1,2 вольта м.б. падение под нагрузкой. На ХХ понятно будет меньше, но все-таки.

Модератор

_________________
Если долго мучиться, что-нибудь. сломается.

Генеральный секретарь МЯУ

Карма: 63
Рейтинг сообщений: 22
Зарегистрирован: Пн сен 03, 2007 18:24:27
Сообщений: 17770
Откуда: Россия. Омск.
Рейтинг сообщения: 0

Фигасе. Не знал, спасибо.

Страница 1 из 4

[ Сообщений: 69 ]

На страницу 1 , 2 , 3 , 4 След.

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 12

Источник