Полярность диода на схеме: Полярность диода на схеме

Полярность диода на схеме

Вспомните, как вы накачивали колесо велосипеда или автомобиля. Почему, когда вы убирали шланг насоса, воздух не выходил из колеса? Потому что на камере, в пипочке, куда вы вставляете шланг насоса, есть такая интересная штучка — ниппель. Вот он как раз пропускает воздух только в одном направлении, а в другом направлении блокирует его прохождение.


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.
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ЛЮБОЙ SMD КОМПОНЕНТ

Обозначение разных типов диодов на схеме. Диод на схеме где анод и где катод


Известно, что светодиод в рабочем состоянии пропускает ток только в одном направлении. Если его подключить инверсионно, то постоянный ток через цепь не пройдет, и прибор не засветится. Происходит это потому, что по своей сущности прибор является диодом, просто не каждый диод способен светиться. Получается, что существует полярность светодиода, то есть он чувствует направление движения тока и работает только при определенном его направлении.

Определить полярность прибора по схеме не составит труда. Светодиод обозначают треугольником в кружке. Но как определить полярность, если вы держите в руках сам прибор?

Вот перед вами маленькая лампочка с двумя выводами-проводками. К какому проводку подключать плюс источника, а к какому минус, чтобы схема заработала? Как правильно установить сопротивление где плюс? Первый способ — визуальный. Предположим, вам необходимо определить полярность абсолютно нового светодиода с двумя выводами. Посмотрите на его ножки, то есть выводы. Один из них будет короче другого. Это и есть катод. Плюс будет соответствовать тому выводу, который длиннее.

Иногда, правда, на глаз определить полярность сложновато, особенно когда ножки согнуты или поменяли свои размеры в результате предыдущего монтажа. Глядя в прозрачный корпус, можно увидеть сам кристаллик.

Он расположен как будто в маленькой чашечке на подставке. Вывод этой подставки и будет катодом. Со стороны катода также можно увидеть небольшую засечку, как бы срез.

Но не всегда эти особенности заметны у светодиода, поскольку некоторые производители отходят от стандартов. К тому же есть много моделей, изготовленных по другому принципу. Но если таких отметок нет по каким-то причинам, то на помощь приходит электрическое тестирование.

Более эффективный способ определить полярность — подключить светодиод к источнику питания. Выбирать надо источник, напряжение которого не превышает допустимое напряжение светодиода.

Можно соорудить самодельный тестер, используя обычную батарейку и резистор. Это требование связано с тем, что при обратном подключении светодиод может перегореть или ухудшить свои световые характеристики.

Некоторые говорят, что подключали светодиод и так и сяк, и он от этого не портился. Но все дело в предельном значении обратного напряжения. К тому же, лампочка может сразу и не погаснуть, но срок ее работы уменьшится, и тогда ваш светодиод проработает не тысяч часов, как указано в его характеристиках, а в несколько раз меньше.

Если мощности элемента питания для светодиода не хватает, и прибор не светится, как вы его не подключаете, то можно соединить несколько элементов в батарею. Напоминаем, сто элементы соединяются последовательно плюс к минусу, а минус к плюсу.

Существуют прибор, который называется мультиметром. Его с успехом можно использовать, чтобы узнать, куда подключать плюс, а куда минус. На это уходит ровным счетом одна минута. В мультиметре выбирают режим измерения сопротивления и прикасаются щупами к контактам светодиода.

Красный провод указывает на подключение к плюсу, а черный — к минусу. Желательно, чтобы касание было кратковременным. При обратном включении прибор ничего не покажет, а при прямом включении плюс к плюсу, а минус к минусу прибор покажет значение в районе 1,7 кОм. Можно также включать мультиметр на режим проверки диода.

В этом случае при прямом включении светодиодная лампочка будет светиться. Диод вставляют в пазы специальной колодки для транзисторов, которая обычно расположена в нижней части прибора. Используется часть PNP как для транзисторов соответствующей структуры. Одну ножку светодиода засовывают в разъем С, который соответствует коллектору, вторую ножку — в разъем Е, соответствующий эмиттеру.

Лампочка засветится, если катод минус , будет подключен к коллектору. Таким образом, полярность определена. Расчет резистора для светодиода онлайн калькулятор. Виды светодиодов Использование в авто Подключение, установка Практическое применение Своими руками Работа светодиодов.

Мы в соцсетях:. Определяем зрительно Первый способ — визуальный. Применяем источник питания Более эффективный способ определить полярность — подключить светодиод к источнику питания. Применение мультиметра Существуют прибор, который называется мультиметром. Данный способ самый эффективный для лампочек, излучающих красный и зеленый свет. Светодиод, дающий синий или белый свет рассчитан на напряжение, большее 3 вольт, поэтому не всегда при подключении к мультиметру он будет светиться даже при правильной полярности.

Из этой ситуации можно легко выйти, если использовать режим определения характеристик транзисторов. На современных моделях, таких как DT или , он присутствует. Похожие статьи. Как правильно подключить светодиодную ленту Содержание статьи1 О светодиодных лентах Профиль для светодиодной ленты угловой Светодиоды часто используются для освещения Светодиодный прожектор на Вт Light Emitting Diode — известны Как выбрать светодиодную лампу для своего дома?

Все большее количество потребителей отдают Трансформатор для светодиодной ленты Использование трансформаторов просто необходимо для Светодиодная RGB лента В настоящее время, светодиодные ленты Как подключить светодиодную ленту Процесс подключения светодиодной ленты совсем Блок питания для светодиодной ленты Вы решили установить дома красивое Шим для светодиодов Светодиоды используются практически во всех Диммер для экономии и не только… Необходимость экономии электроэнергии привела многих Какое оно — правильное подключение светодиода на 12В?

Правильное подключение светодиода на 12В гарантирует длительную службу собранного устройства. Основные моменты, которые нужно знать о драйверах светодиодов Драйвера — устройства, которые обеспечивают стабилизацию электрического тока.

Они незаменимы в Простой преобразователь для светодиодной лампочки Чтобы создать для светодиода преобразователь, увеличивающий напряжение, надо помнить, что светодиод Блок питания для светодиодов своими руками Как сделать блок питания для светодиодов на 3 вольта своими руками Особенности параллельного подключения светодиодов Несмотря на то, что последовательное соединение более простое и рекомендуемое, в Как включить светодиод в сеть в?

Чтобы запитать светодиод от сети вольт, необходимо собрать схему с Размещение рекламы на сайте Обратная связь Карта сайта.


Урок 2.4 — Диоды и светодиоды

Назначение диода — проводить электрический ток только в одном направлении. Когда-то давно применялись ламповые диоды. Но сейчас используются в основном полупроводниковые диоды. В отличие от ламповых они значительно меньше по размеру, не требуют цепей накала и их очень просто соединять различным образом. На рисунке показано условное обозначение диода на схеме. Буквами А и К соответственно обозначены анод диода и катод диода.

Их нельзя подключать как-нибудь. На схеме могут быть обозначения А или + для анода и К или — для катода. Но обычно, полярность диода в схеме.

Что такое диод | характеристики диода, его виды.

Светодиод — полупроводниковый оптический прибор, пропускающий электрический ток в прямом направлении. При подключении инверсионно тока в цепи не будет, и, естественно, не произойдет свечения. Чтобы этого не случилось, нужно соблюдать полярность светодиода. В монтажных схемах должна присутствовать цоколевка или распиновка выводов для идентификации всех контактов соединения. Как определить полярность диода, держа в руках крохотную лампочку? Ведь для правильного подключения нужно знать, где у него минус, а где плюс. Если распайка выводов будет попутана, схема не заработает. Первый способ определения — визуальный. У диода два вывода. Короткая ножка будет катодом, анод у светодиода всегда длиннее.

Условное обозначение диодов, варикапов, светодиодов на схемах

В предлагаемой статье рассматриваются преимущества диодов класса LowVf, производимых компанией Diotec для защиты от обратной полярности. Большинство электронных устройств нуждается в защите от перемены полярности питающего напряжения. Диоды, предназначенные для выполнения этой функции, защищают печатные платы от неправильного подключения к источнику питающего напряжения или батарее. Неправильная полярность подключения питания может привести к выходу из строя расположенных на плате дорогостоящих электронных компонентов, ошибка в подключении также может представлять опасность для персонала. Аналогичная ситуация наблюдается в том случае, когда электронный модуль получает питание от двух источников, например батареи и сетевого источника питания.

Мы очень часто применяем в своих схемах диоды, а знаете ли вы как он работает и что из себя представляет?

Где плюс и минус у smd диодов. Блог › Методы определения полярности у светодиодов

Электроды диода носят названия анод и катод. Если к диоду приложено прямое напряжение то есть анод имеет положительный потенциал относительно катода , то диод открыт через диод течёт прямой ток , диод имеет малое сопротивление. Напротив, если к диоду приложено обратное напряжение катод имеет положительный потенциал относительно анода , то диод закрыт сопротивление диода велико, обратный ток мал, и может считаться равным нулю во многих случаях. Развитие диодов началось в третьей четверти XIX века сразу по двум направлениям: в году болгарский учёный Фредерик Гутри открыл принцип действия термионных диодов вакуумных ламповых с прямым накалом , в году немецкий учёный Карл Фердинанд Браун открыл принцип действия кристаллических твёрдотельных диодов. Однако дальнейшего развития в работах Эдисона идея не получила. В году немецкий учёный Карл Фердинанд Браун запатентовал выпрямитель на кристалле [4].

Защита от обратной полярности: как защитить ваши схемы, используя только диод

Диоды — простейшие полупроводниковые приборы, основой которых является электронно-дырочный переход p-n-переход. Как известно, основное свойство p-n-перехода — односторонняя проводимость: от области p анод к области n катод. Это наглядно передает и условное графическое обозначение полупроводникового диода : треугольник символ анода вместе с пересекающей его линией электрической связи образуют подобие стрелки, указывающей направление проводимости. Перпендикулярная этой стрелке черточка символизирует катод рис. Буквенный код диодов — VD. Этим кодом обозначают не только отдельные диоды, но и целые группы, например, выпрямительные столбы см. Исключение составляет однофазный выпрямительный мост, изображаемый в виде квадрата с соответствующим числом выводов и символом диода внутри рис. Полярность выпрямленного моста напряжения на схемах не указывают, так как ее однозначно определяет символ диода.

Діод і його позначення на схемі і полярність. Диод и его обозначение на схеме и полярность. Струм іде так +, анод (+). + підключаєм до.

Как узнать, где у светодиода плюс, а где минус?

Светодиодом принято называть полупроводниковый прибор, при подаче напряжения на который, происходит излучение света — как видимой, так и не видимой части светового диапазона. Для правильного определения светодиодов на электрических схемах, приняты единые графические и буквенные символы, которые позволяют унифицировать техническую работу со светодиодами и источниками света на их основе. Традиционным обозначением светодиодов, требования к графическому изображению которого устанавливает еще советский ГОСТ 2. В отличие от фотодиода, который воспринимает излучение света, стрелки в обозначении светодиода на схемах направлены наружу, что указывает на его излучающую способность.

Как включить светодиод

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: sxematube — как определить анод и катод диода-стабилитрона

Главная О сайте BEAM-робототехника BEAM-роботы Искусственная жизнь BEAM-философия Технологии и устройство Робототехника для начинающих Как сделать первого робота Несколько увлекательных экспериментов с первым самодельным роботом Основы Электроника для начинающих Электронные компонеты Резистор Конденсатор Диод Транзистор Светодиод Фототранзистор Основы электроники Алгебра логики Логическое сложение Логическое умножение Логическое отрицание Законы алгебры логики Логические элементы Логические микросхемы Схемы роботов Разработка схем роботов Математические методы Основы схемотехники Схема робота, ищущего свет Схема робота, избегающего препятствия Технологии Платформы Макетирование Монтаж BEAM-роботов Как сделать робота Как сделать простейшего робота в домашних условиях Как сделать простого робота на одной микросхеме Как создать робота с логической схемой Создание робота для поиска света с элементами логики Робот своими руками, избегающий препятствия Самодельный рисующий робот. Основы Диод. Полупроводниковый диод. Подключение диода.

Диодами называют двухэлектродные приборы, обладающие односторонней проводимостью электрического тока.

Диод и его обозначение на схеме и полярность

Подключение питание с неправильной полярностью — эту ошибку совершить легко. К счастью, защита вашего устройства от обратной полярности также довольно проста. Когда вы меняете полярность питания вашего устройства, могут произойти плохие вещи. Обратная полярность также может возникать после фазы тестирования и разработки. Устройство, как правило, разработано так, чтобы предотвращать неправильное подключение кабеля конечным пользователем, но даже самые лучшие из нас могут иногда вставлять аккумулятор, не глядя на полярность Я предпочитаю использовать все доступные средства, чтобы сделать обратную полярность физически невозможной, но суть в том, что устройство никогда не является действительно безопасным, если сама схема не сможет выдержать напряжение питания обратной полярности.

Диод и его обозначение на схеме и полярность

Диод — это электронный компонент, обладающий односторонней проводимостью. Идеальный диод является проводником в одном направлении и изолятором — в другом направлении. Максимально допустимый прямой ток и максимально допустимое напряжение — это такие значения тока и напряжения, которые диод может выдержать в течение длительного времени.


Полярность — диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Полярность — диод

Cтраница 3


В рассматриваемой схеме обе катушки реле Р1 ( I и / 7) питаются через диоды Д1 и Д2, что исключает возможность протекания токов в обоих направлениях. Якорь поляризованного реле предварительно устанавливается в такое положение, при котором протекание тока через любую из обмоток в направлении, допускаемом полярностью диодов Д1 и Д2, приводит к его перебрасыванию.  [32]

Предназначены для визуальной индикации. Выпускаются в пластмассовом корпусе с гибкими выводами Маркируются цветовыми точками на корпусе: АЛ336А — одной красной; АЛ336Б — двумя красными; АЛ336В — одной зеленой; АЛЗЗбГ — двумя зелеными; АЛ336Д — одной желтой; АЛ 336 Е — двумя желтыми; АЛ336Ж — тремя желтыми; АЛ336И — одной белой; АЛ336К — одной черной. Полярность диодов АЛ336 ( А, Б) и АЛ336К указывается на чертеже. Диоды АЛ336В — АЛ336И имеют обратную полярность.  [33]

Предназначена яяя, применения в импульсных устройствах. Выпускаются в стеклянной Корпусе с гибкими выводами. Полярность диода обозначается желтой точкой на корпусе вблизи положительного ( анодного) вывода. Тип диода приводится на дополнительной таре.  [34]

Предназначены для визуальной индикации. Выпускаются в пластмассовом корпусе с гибкими выводами Маркируются цветовыми точками на корпусе: АЛ336А — одной красной; АЛ336Б — двумя красными; АЛ336В — одной зеленой; АЛЗЗбГ — двумя зелеными; АЛ336Д — одной желтой; АЛ 336 Е — двумя желтыми; АЛ336Ж — тремя желтыми; АЛ336И — одной белой; АЛ336К — одной черной. Полярность диодов АЛ336 ( А, Б) и АЛ336К указывается на чертеже. Диоды АЛ336В — АЛ336И имеют обратную полярность.  [35]

Выпрямительные диоды малой мощности типа Д9 выполнены в стеклянном корпусе с гибкими выводами и применяются в ЭКВМ Элка-22 и в ряде моделей типа Искра. Маркируются диоды цветными точками на средней части корпуса. Полярность диодов обозначается красной точкой со стороны плюсового вывода.  [36]

Бескорпусной с жесткими выводами. Тип диода указывается на упаковке. Полярность диода определяется тестером.  [37]

Предназначена яяя, применения в импульсных устройствах. Выпускаются в стеклянной Корпусе с гибкими выводами. Полярность диода обозначается желтой точкой на корпусе вблизи положительного ( анодного) вывода. Тип диода приводится на дополнительной таре.  [38]

Выводы диодов бывают ленточные и проволочные. У мощных диодов один из выводов представляет собой зинт с гайкой для крепления диода к шасси или к радиатору охлаждения. Определение полярности диода предусматривается маркировкой. У соответствующего вывода ставится знак или на корпусе диода стрелка, указывающая направление прохождения тока. Если выводы ленточные, то на одном из них штампуется схема диода также с указанием направления тока.  [39]

Предназначены для применения в импульсных устройствах. Выпускаются в стеклянном корпусе с гибкими выводами. Для обозначения типа и полярности диодов используются условная маркировка черными кольцевыми полосами на корпусе со стороны положительного ( анодного) вывода: 2Д522Б — одной полосой; КД522А — двумя; КД522В — тремя.  [40]

Предназначены для применения в импульсных устройствах. Выпускаются в стеклянном корпусе с гибкими выводами. Для обозначения типа и полярности диодов используется условная маркировка — одна широкая и две узкие цветные полоски па корпусе со стороны положительного ( анодного) вывода: КД521А — полосы синие; КД521Б — серые; КД521В — желтые; КД521Г — белые; КД521Д — зеленые.  [41]

Предназначены для применения в импульсных устройствах. Выпускаются в стеклянном корпусе с гибкими выводами. Для обозначения типа и полярности диодов используются условная маркировка черными кольцевыми полосами на корпусе со стороны положительного ( анодного) вывода: 2Д522Б — одной полосой; КД522А — двумя; КД522В — тремя.  [42]

Предназначены для применения в импульсных устройствах. Выпускаются в стеклянном корпусе с гибкими выводами. Для обозначения типа и полярности диодов используется условная маркировка — одна широкая и две узкие цветные полоски на корпусе со стороны положительного ( анодного) вывода: КД521А — полосы синие, КД521Б — серые, КД521В — желтые, КД521Г — белые, КД521Д — зеленые.  [43]

Предназначены для применения в импульсных устройствах. Выпускаются в стеклянном корпусе с гибкими выводами. Для обозначения типа и полярности диодов используются условная маркировка черными кольцевыми полосами на корпусе со стороны положительного ( анодного) вывода: 2Д522Б — одной полосой, КД522А — двумя, КД522В — тремя.  [44]

Предназначены для применения в импульсных устройствах. Выпускаются в стеклянном корпусе с гибкими выводами. Для обозначения типа и полярности диодов используется условная маркировка — одна широкая и две узкие цветные полоски па корпусе со стороны положительного ( анодного) вывода: КД521А — полосы синие; КД521Б — серые; КД521В — желтые; КД521Г — белые; КД521Д — зеленые.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

Урок 2.4 — Диоды и светодиоды

Диод

Диод – это электронный компонент, обладающий односторонней проводимостью.
Идеальный диод является проводником в одном направлении и изолятором — в другом направлении.

Основные характеристики диода

Максимально допустимый прямой ток и максимально допустимое напряжение – это такие значения тока и напряжения, которые диод может выдержать в течение длительного времени. Если превысить ток и/или напряжение, приложенные к диоду, он может выйти из строя.

В наборы Мастер Кит входят два типа диодов:
— диод малой мощности 1N4148. Максимально допустимый ток через этот диод составляет 0,15А, напряжение – до 75В
— диод средней мощности типа 1N4001…1N4007. Максимально допустимый ток через этот диод составляет 1А, напряжение (в зависимости от последней цифры) – от 50 до 1000В.


Взаимозаменяемость диодов

Если под рукой нет нужного диода, его можно заменить аналогичным. Конечно, нужно следить за тем, чтобы предельно допустимые ток и напряжения нового диода были выше таковых параметров схемы. Кроме того, новый диод должен иметь такой же или похожий тип корпуса (иначе диод может физически не поместиться на печатную плату).

Например, в схеме рекомендуется установить диод типа 1N4005. Его параметры: максимально допустимый ток – 1А, максимально допустимое обратное напряжение – 600В. Допустим, у вас нет диода 1N4005, но есть диод 1N4001 в таком же типе корпуса с параметрами, соответственно, 1А/50В. Но если в вашей схеме рабочие напряжения не превышают 12В, вы смело можете произвести замену рекомендованного диода 1N4005 на 1N4001.
Такая же ситуация бывает и на складе Мастер Кит, когда мы производим замену временно отсутствующего компонента на аналогичный.

 

Установка диода на печатную плату

Диод имеет полярность, то есть должен устанавливаться на печатную плату строго в определённом положении. Если установить диод неправильно, он не только не заработает, но и может выйти из строя.

На диоде обязательно имеется маркировка полярности. В диодах, входящих в набор Мастер Кит, полосой на корпусе маркируется вывод катода.


На печатной плате также имеется маркировка полярности диода – полоса. При установке диода на плату нужно совмещать «ключи»: полосу на компоненте и на печатной плате.

 

Светодиоды

 
Светодиод – это разновидность обычного диода, но этот диод обладает важным свойством: он излучает свет при пропускании через него тока в прямом направлении. В зависимости от типа, светодиоды могут иметь разную яркость и цвет свечения: красный, зелёный, синий, жёлтый. Существуют светодиоды невидимого спектра излучения: инфракрасные (широко применяемые в системах дистанционного управления), ультрафиолетовые.

Как и обычный диод, светодиод корректно работает (излучает свет) только при условии правильной полярности приложенного к нему напряжения. Поэтому очень важно при установке светодиода на плату соблюдать «ключи».

У светодиодов, входящих в наборы Мастер Кит, вывод анода (он же «+») – длиннее.

На печатной плате также имеется маркировка полярности.

 

 

Скачать урок в формате PDF

Как видно на схеме, это практически предыдущий вариант, но уже задействован синий провод REM магнитолы и пара диодов. Для тех, кто не в теме поясню: Диод это такая деталька, которая пропускает электрический ток только в одну сторону. Если допустим через диод подключить к батарейке лампочку, то при одной полярности лампочка будет гореть, а если полярность сменить то лампочка потухнет. Объяснение очень грубое, нюансов там своя гора, но тонкости все нам и нафиг не упали. Этого достаточно) Для схемы подойдут любые малогабаритные диоды способные работать с напряжением 15 вольт и более и током до 0.1 ампер. На схеме диоды обозначаются как стрелочка с чертой. Стрелочка обозначает в какую сторону диод пропустит ток. На самом диоде носик стрелки подкрашивается полоской, либо прям на диоде нарисована стрелка. На схеме рядом с символом диода пририсовал фотки диодов с соответствующим схеме расположением для удобства. Пара слов о том, как работает схемка: При повороте ключа в замке, ток потечет от замка через диод на конаткт АСС магнитолы. Соответственно она запустится и подаст напряжение на свой провод REM, с помощью которого мы обычно управляем усилителями. С REM провода ток потечет через второй диод снова на контакт АСС магнитолы. Таким образом магнитола сама себя будет поддерживать во включенном состоянии и ей уже будет без разницы есть напряжение от замка зажигания или нет. Диоды в схеме служат для того, чтобы ток не пошел от замка в REM контакт и от REM в замок. Данная схема уже позволит слушать магнитолу с заглушенным движком. Достаточно будет всего лишь запустить ее с повернутым ключом. Минус такого подключения в том, что вы можете просто забыть магнитолу включенной и она сожрет аккум. Ну и магнитола не сможет запуститься автоматически при повороте ключа. Каждый раз придется ее тыкать руками. Следующие три схемы это разные вариации исполнения одной и той же идеи. Во всех трех схемах мы задействуем блок управления центральным замком сигнализации.

Password recovery

Восстановите свой пароль

Ваш адрес электронной почты

Пароль будет выслан Вам по электронной почте.

Супрессор. Защитный диод.

Обозначение, параметры и применение защитных диодов

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

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

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

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

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

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

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

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

Обозначение на схеме.

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

Принцип работы супрессора (защитного диода).

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

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

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

Для однонаправленного супрессора схема выглядит чуть по-другому.

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

Основные электрические параметры супрессоров.

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

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

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

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

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

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

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

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


ВАХ однонаправленного защитного диода (супрессора)


ВАХ двунаправленного супрессора

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

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

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

Диоды выпускаются в корпусе DO-201.

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

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

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

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

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Защита от напряжений обратной полярности с помощью «идеальных диодов»

При разработке электронных устройств с батарейным питанием крайне важно предусмотреть защиту от неправильной установки батареек, чтобы обезопасить электронные компоненты от напряжения обратной полярности. Чаще всего батарейный отсек и контакты выполняют таким образом, чтобы физически было невозможно вставить элемент питания неправильно. Например, в литиевых аккумуляторах, используемых в смартфонах, а так же в стандартных пальчиковых и мизинчиковых батарейках контакты имеют особую форму. Однако в случае с дисковыми элементами питания такой подход не возможен, как и в автомобильных приложениях, где обратная полярность возникает при неверном подключении клемм аккумулятора. В таких случаях для защиты приходится использовать дополнительные электронные компоненты.

Для защиты от обратного напряжения может быть использован простой диод, включенный последовательно с нагрузкой (рис. 1). Однако главным недостатком такого решения становится рост потерь мощности, что является крайне нежелательным для устройств с батарейным питанием. Кроме того, если речь идет о низких напряжениях, то даже незначительное падение напряжения 0,3…0,4 В при использовании диодов Шоттки может быть неприемлемым. Впрочем, для многих автомобильных приложений этот недостаток является не очень критичным.

Рис. 1. Последовательный диод является самым простым решением для защиты от напряжений обратной полярности

Для устранения озвученных недостатков используются различные варианты «идеальных диодов». Например, компания Linear Technology предлагает интегральные решения на базе МОП-транзисторов, которые, в отличие от обычных диодов, обеспечивают минимальный уровень потерь и низкое падение напряжения. Но если вы решите применять подобные микросхемы для защиты от напряжений обратной полярности, в обязательном порядке ознакомьтесь с документацией. Дело в том, что многие из них для этого не предназначены. Например, микросхема LTC4412 обеспечивает такую функцию, а LTC4411 – нет (рис. 2). При этом LTC4412 требует внешнего МОП-транзистора, а LTC4411 имеет встроенный ключ.

Рис. Микросхема LTC4412 является альтернативой для обычных диодов

В соответствии с устоявшимися правилами именования продуктов Linear Technology, если в описании микросхемы содержится слово «контроллер», то для ее работы требуется внешний МОП-транзистор. LTC4359 представляет собой специализированный контроллер, предназначенный для защиты от напряжений обратной полярности при неверном подключении аккумулятора автомобиля (рис. 3). Эта микросхема способна выдерживать обратное напряжение до 40 В.

Рис. 3. Микросхема LTC4359 предназначена для защиты от напряжений обратной полярности при неверном подключении аккумулятора автомобиля

К сожалению, сейчас сложно найти специализированную ИС для защиты от напряжений обратной полярности. Впрочем, даже в продвинутых микросхемах питания, например, в зарядных устройствах, защита от обратной полярности также не всегда присутствует. В итоге, эту проблему зачастую приходится решать с помощью схем на дискретных компонентах. Например, схема на базе простого P-канального МОП-транзистора и стабилитрона позволяет отказаться от защитного диода (рис. 4).

Рис. 4. Схема защиты от обратной полярности питающего напряжения на базе дискретных компонентов

В предложенной схеме транзистор и стабилитрон выбираются исходя из требований конкретного приложения. Резистор R2 выступает в качестве нагрузки. Стабилитрон D1 защищает транзистор M1 от превышения допустимого значения напряжения затвор-исток. При этом D1 может отсутствовать, если значения допустимых напряжений МОП-ключа превосходят уровни возможных напряжений схемы. Конденсатор С1 гарантирует правильную работу схемы при быстром изменении полярности входного напряжения. Если конденсатор отсутствует, то это может привести к плачевным последствиям (рис. 5).

Рис. 5. Если конденсатор С1 отсутствует, то при смене полярности входного напряжения от +5 В до -5 В на выходе наблюдается отрицательный выброс напряжения

Если напряжение на входе не изменяется, то схема защищает от обратной полярности, даже в том случае, когда конденсатор С1 отсутствует. Однако в момент переключения полярности на выходе наблюдается отрицательный выброс напряжения. Это может привести к повреждению используемых электронных компонентов. Подключение конденсатора С1 решает эту проблему (рис. 6).

Рис. 6. При наличии конденсатора С1 схема защищает нагрузку даже при резком изменении полярности входного напряжения

Таким образом, при наличии конденсатора С1 схема защищает от обратной полярности даже при быстром изменении входного напряжения. Оставшийся небольшой отрицательный импульс 80 мВ, наблюдаемый на выходе (см. рис. 6), может быть дополнительно уменьшен за счет увеличения емкости конденсатора. Наблюдаемые на осциллограмме выбросы тока связаны с перезарядкой С1 при переключениях. Стоит отметить, что при смене модели транзистора может потребоваться корректировка номиналов пассивных компонентов. Например, для более мощного транзистора скорее всего будет необходимо увеличение емкости конденсатора С1.

При подключении P-канального МОП-транзистора следует быть очень внимательным. Если перепутать сток и исток, то при возникновении обратной полярности встроенный диод окажется открытым, и отрицательное напряжение будет приложено прямо к нагрузке. Это же замечание касается и рассмотренных выше микросхем от Linear Technology. В приведенных схемах (рис. 2, рис. 3) встроенный диод открывается при положительном входном напряжении и остается открытым до тех пор, пока не включится МОП-транзистор. Если же пороговое напряжение затвор-исток для ключа достаточно мало, то встроенный диод и МОП-транзистор могут включаться практически одновременно.

Использование специализированной ИС, такой, например, как LTC4349, позволяет сократить время разработки, однако стоимость подобного решения будет выше по сравнению со схемой на дискретных компонентах. Кроме того, при создании автомобильных приложений важно помнить, что устройство должно соответствовать требованиям устойчивости к кондуктивным помехам в цепях питания в соответствии со стандартом ISO7637-2.

как определить где плюс, а где минус? Блог › Методы определения полярности у светодиодов

Известно, что светодиод в рабочем состоянии пропускает ток только в одном направлении. Если его подключить инверсионно, то постоянный ток через цепь не пройдет, и прибор не засветится. Происходит это потому, что по своей сущности прибор является диодом, просто не каждый диод способен светиться. Получается, что существует полярность светодиода, то есть он чувствует направление движения тока и работает только при определенном его направлении.
Определить полярность прибора по схеме не составит труда. Светодиод обозначают треугольником в кружке. Треугольник упирается всегда в катод (знак «−», поперечная черточка, минус), положительный анод находится с противоположной стороны.
Но как определить полярность, если вы держите в руках сам прибор? Вот перед вами маленькая лампочка с двумя выводами-проводками. К какому проводку подключать плюс источника, а к какому минус, чтобы схема заработала? Как правильно установить сопротивление где плюс?

Определяем зрительно

Первый способ – визуальный. Предположим, вам необходимо определить полярность абсолютно нового светодиода с двумя выводами. Посмотрите на его ножки, то есть выводы. Один из них будет короче другого. Это и есть катод. Запомнить, что это катод можно по слову «короткий», поскольку оба слова начинаются на буквы «к». Плюс будет соответствовать тому выводу, который длиннее. Иногда, правда, на глаз определить полярность сложновато, особенно когда ножки согнуты или поменяли свои размеры в результате предыдущего монтажа.

Глядя в прозрачный корпус, можно увидеть сам кристаллик. Он расположен как будто в маленькой чашечке на подставке. Вывод этой подставки и будет катодом. Со стороны катода также можно увидеть небольшую засечку, как бы срез.

Но не всегда эти особенности заметны у светодиода, поскольку некоторые производители отходят от стандартов. К тому же есть много моделей, изготовленных по другому принципу. На сложных конструкциях сегодня производитель ставит значки «+» и «−», делают отметку катода точкой или зеленой линией, чтобы все было предельно понятно. Но если таких отметок нет по каким-то причинам, то на помощь приходит электрическое тестирование.

Применяем источник питания

Более эффективный способ определить полярность – подключить светодиод к источнику питания. Внимание! Выбирать надо источник, напряжение которого не превышает допустимое напряжение светодиода. Можно соорудить самодельный тестер, используя обычную батарейку и резистор. Это требование связано с тем, что при обратном подключении светодиод может перегореть или ухудшить свои световые характеристики.

Некоторые говорят, что подключали светодиод и так и сяк, и он от этого не портился. Но все дело в предельном значении обратного напряжения. К тому же, лампочка может сразу и не погаснуть, но срок ее работы уменьшится, и тогда ваш светодиод проработает не 30-50 тысяч часов, как указано в его характеристиках, а в несколько раз меньше.

Если мощности элемента питания для светодиода не хватает, и прибор не светится, как вы его не подключаете, то можно соединить несколько элементов в батарею. Напоминаем, сто элементы соединяются последовательно плюс к минусу, а минус к плюсу.

Применение мультиметра

Существуют прибор, который называется мультиметром. Его с успехом можно использовать, чтобы узнать, куда подключать плюс, а куда минус. На это уходит ровным счетом одна минута. В мультиметре выбирают режим измерения сопротивления и прикасаются щупами к контактам светодиода. Красный провод указывает на подключение к плюсу, а черный – к минусу. Желательно, чтобы касание было кратковременным. При обратном включении прибор ничего не покажет, а при прямом включении (плюс к плюсу, а минус к минусу) прибор покажет значение в районе 1,7 кОм.

Можно также включать мультиметр на режим проверки диода. В этом случае при прямом включении светодиодная лампочка будет светиться.

Данный способ самый эффективный для лампочек, излучающих красный и зеленый свет. Светодиод, дающий синий или белый свет рассчитан на напряжение, большее 3 вольт, поэтому не всегда при подключении к мультиметру он будет светиться даже при правильной полярности. Из этой ситуации можно легко выйти, если использовать режим определения характеристик транзисторов. На современных моделях, таких как DT830 или 831, он присутствует.

Диод вставляют в пазы специальной колодки для транзисторов, которая обычно расположена в нижней части прибора. Используется часть PNP (как для транзисторов соответствующей структуры). Одну ножку светодиода засовывают в разъем С, который соответствует коллектору, вторую ножку – в разъем Е, соответствующий эмиттеру. Лампочка засветится, если катод (минус), будет подключен к коллектору. Таким образом, полярность определена.

Упирается одним из своих углов. На диода х, маркированных по новому стандарту, это обозначение дополнительно как бы перечеркнуто — суть от этого не меняется. Посмотрите, как именно ориентировано обозначение относительно выводов диода : тому из них, который расположен ближе к треугольнику, соответствует анод, а тому, который расположен ближе к отрезку прямой — катод .

Если точно известен тип диода , а под рукой имеется справочник или даташит, определить полярность можно так. Посмотрите, около какого из выводов должна быть расположена точка (или несколько точек) либо окружность. Иногда по количеству или цвету точек можно дополнительно определить буквенный индекс диода пределах серии, а по нему, в свою очередь — максимальное обратное напряжение .

Если на диоде нет вообще никаких обозначений и все, что вам о нем известно — это прямой ток и обратное напряжение, определите его полярность следующим образом. Возьмите омметр (или многофункциональный прибор, обладающий такой функцией). Определите полярность напряжения на его щупах в режиме измерения сопротивления , используя в качестве образцового другой диод, цоколевка которого известна. Затем, подключая щупы к испытуемому диоду различными способами, определите расположение его электродов по аналогии.

Очень удобно использовать для определения цоколевки диодов использовать специальный пробник. Возьмите две пальчиковые батарейки , светодиод, резистор на 1 килоом и два щупа. Все детали соедините последовательно, а полярность включения диода определите экспериментально, чтобы при замыкании щупов он светился. Испытуемый диод подключите к щупам сначала в одной полярности, затем в другой. Когда светодиод светится, вывод диода , обращенный к минусу источника питания, является катод ным.

Любой диод меняет свою проводимость в зависимости от полярности приложенного к нему напряжения. Расположение же электродов на его корпусе указано не всегда. Если соответствующая маркировка отсутствует, определить, какой электрод подключен к какому выводу, можно и самостоятельно.

Инструкция

Первым делом, определите полярность напряжения на щупах того измерительного прибора, которым вы пользуетесь. Если он многофункциональный, переведите его в режим омметра. Возьмите любой диод, на корпусе которого обозначено расположение электродов. На этом обозначении «треугольник » соответствует аноду , а «полосочка» — катоду. Попробуйте подключать щупы к диоду в различных полярностях. Если он проводит ток, значит , щуп с положительным потенциалом подключен к аноду, а с отрицательным — к катоду. Помните, что полярность в режиме измерения сопротивления на стрелочных приборах может отличаться от той, которая указана для режимов измерения напряжения и тока. А вот на цифровых приборах она обычно одинакова во всех режимах, но осуществить проверку все равно не помешает.

Если проверяется вакуумный диод с прямым накалом, прежде всего, найдите у него сочетание штырьков, между которыми ток проходит независимо от полярности подключения измерительного прибора. Это — нить накала , она же является и катодом. По справочнику найдите номинальное напряжение накала диода . Подайте на нить накала постоянное напряжение соответствующей величины. Щуп прибора, на котором находится отрицательный потенциал , подключите к одному из штырьков нити накала, а положительным щупом прикасайтесь по очереди к остальным выводам лампы. Обнаружив штырек, при прикосновении щупа к которому отображается сопротивление, меньшее бесконечности, сделайте вывод, что это — анод. Мощные вакуумные диоды с прямым накалом (кенотроны) могут иметь два анода.

У вакуумного диода с косвенным накалом подогреватель изолирован от катода. Найдя его, подайте на него переменное напряжение, действующее значение которого равно указанному в справочнике. Затем среди остальных выводов найдите два таких, между которыми при определенной полярности проходит ток. Тот из них, к которому подключен щуп с положительным потенциалом, является анодом, противоположный — катодом. Помните, что многие вакуумные диоды с косвенным накалом имеют по два анода, а некоторые — и два катода.

Полупроводниковый диод имеет всего два вывода. Соответственно, прибор к нему можно подключить всего двумя способами. Найдите такое положение элемента , при котором ток через него проходит. Щуп с положительным потенциалом при этом окажется подключенным к аноду, а с отрицательным — к катоду.

Светоизлучающий диод, в отличие от лампочки, работает только при соблюдении полярности. Но на самом приборе она обычно не указана. Определить расположение выводов светодиода можно опытным путем.

Инструкция

Изготовьте прибор для проверки полярности светодиодов . Для этого возьмите батарейный отсек на три элемента AA, резистор сопротивлением в 1000 Ом и два щупа: красный и черный. Отрицательный вывод батарейного отсека соедините напрямую с черным щупом, а положительный — через резистор с красным щупом. Поместите прибор в подходящий корпус. Вставьте в отсек батарейки.

Чтобы проверить светодиод, подключите к нему щупы сначала в одной полярности, а затем, если он не засветится, в другой. Когда диод светится , черный щуп подключен к его катоду, а красный — к его аноду. Резистор в приборе выбран таким, чтобы свечение было неярким, зато можно было проверять даже самые маломощные светодиоды.

Изготовьте для хранения изготовленного вами прибора чехол. В нем предусмотрите места для раздельного хранения щупов. Это необходимо для того, чтобы они при переноске не замкнулись между собой. Замыкание не повредит прибору, но если держать щупы замкнутыми долго, элементы питания постепенно разрядятся через резистор.

Определив полярность светодиода, в дальнейшем не подавайте на него обратное напряжение. Вероятность выхода его из строя при этом невелика, но она имеется.

Если вы приобрели большое количество светодиодов одного типа, определите полярность лишь нескольких из них. Убедитесь, что у всех них цоколевка одинакова. В дальнейшем для экономии времени определяйте полярность светодиодов перед впайкой по форме и длине выводов. Но так поступайте лишь в том случае, если вы точно уверены, что все диоды относятся к одному типу.

Никогда не используйте светодиоды без резисторов . Даже превышение тока через такой прибор всего в два раза способно сократить его срок службы почти в сто раз. Десятикратное превышение выведет его из строя мгновенно.

Видео по теме

Источники:

  • полярность светодиода

Диод имеет два электрода, называемые анодом и катодом. Он способен проводить ток от анода к катоду, но не наоборот. Маркировка, поясняющая назначение выводов, имеется не на всех диодах .

Инструкция

Если маркировка имеется, обратите внимание на ее внешний вид и . Она выглядит как стрелка, упирающаяся в пластину. Направление стрелки совпадает с прямым направлением тока, протекающего через диод. Иными словами, стрелке соответствует анодный вывод, а пластине — катодный.

Аналоговые многофункциональные измерительные приборы имеют различную полярность напряжения, приложенного к щупам в режиме омметра. У некоторых из них она такая же, как в режиме вольтметра или амперметра, у других — противоположная. Если она вам неизвестна, возьмите диод, имеющий маркировку, переключите прибор в режим омметра, после чего подключите к диоду сначала в одной, а потом в другой полярности. При варианте, в котором стрелка отклоняется, запомните, какой электрод диода был подключен к какому из щупов. Теперь, подключая щупы в различной полярности к другим диодам, вы сможете определять расположение их электродов.

У цифровых приборов в большинстве случаев полярность подключения щупов во всех режимах совпадает. Переключите мультиметр в режим проверки диодов — рядом с соответствующим положением переключателя имеется обозначение этой детали . Красный щуп соответствует аноду, черный — катоду. В правильной полярности будет показано прямое падение напряжения на диоде, в неправильной же индицируется бесконечность.

Если под рукой измерительного прибора нет, возьмите батарейку от материнской платы, светодиод и резистор на один килоом. Соедините их последовательно, подключив светодиод в такой полярности, чтобы светодиод светился. Теперь включите в разрыв этой цепи проверяемый диод, экспериментально подобрав такую полярность, чтобы светодиод засветился снова. Вывод диода, обращенный к плюсу батарейки — анодный.

Если при проверке обнаружится, что диод постоянно открыт или постоянно закрыт, и от полярности ничего не зависит , значит он неисправен. Замените его, предварительно убедившись в том, что его выход из строя не обусловлен неисправностью других деталей. В этом случае сначала замените и их.

Обратите внимание

Любой диод меняет свою проводимость в зависимости от полярности приложенного к нему напряжения. Расположение же электродов на его корпусе указано не всегда. Если соответствующая маркировка отсутствует, определить, какой электрод подключен к какому выводу, можно и самостоятельно.

Спонсор размещения P&G Статьи по теме «Как определить полярность диода» Как определить полярность светодиодов Как определить анод диода Как проверить полярность

Инструкция

Первым делом, определите полярность напряжения на щупах того измерительного прибора, которым вы пользуетесь. Если он многофункциональный, переведите его в режим омметра. Возьмите любой диод, на корпусе которого обозначено расположение электродов. На этом обозначении «треугольник» соответствует аноду, а «полосочка» — катоду. Попробуйте подключать щупы к диоду в различных полярностях. Если он проводит ток, значит, щуп с положительным потенциалом подключен к аноду, а с отрицательным — к катоду. Помните, что полярность в режиме измерения сопротивления на стрелочных приборах может отличаться от той, которая указана для режимов измерения напряжения и тока. А вот на цифровых приборах она обычно одинакова во всех режимах, но осуществить проверку все равно не помешает.

Если проверяется вакуумный диод с прямым накалом, прежде всего, найдите у него сочетание штырьков, между которыми ток проходит независимо от полярности подключения измерительного прибора. Это — нить накала, она же является и катодом. По справочнику найдите номинальное напряжение накала диода. Подайте на нить накала постоянное напряжение соответствующей величины. Щуп прибора, на котором находится отрицательный потенциал, подключите к одному из штырьков нити накала, а положительным щупом прикасайтесь по очереди к остальным выводам лампы. Обнаружив штырек, при прикосновении щупа к которому отображается сопротивление, меньшее бесконечности, сделайте вывод, что это — анод. Мощные вакуумные диоды с прямым накалом (кенотроны) могут иметь два анода.

У вакуумного диода с косвенным накалом подогреватель изолирован от катода. Найдя его, подайте на него переменное напряжение, действующее значение которого равно указанному в справочнике. Затем среди остальных выводов найдите два таких, между которыми при определенной полярности проходит ток. Тот из них, к которому подключен щуп с положительным потенциалом, является анодом, противоположный — катодом. Помните, что многие вакуумные диоды с косвенным накалом имеют по два анода, а некоторые — и два катода.

Полупроводниковый диод имеет всего два вывода. Соответственно, прибор к нему можно подключить всего двумя способами. Найдите такое положение элемента, при котором ток через него проходит. Щуп с положительным потенциалом при этом окажется подключенным к аноду, а с отрицательным — к катоду.

Как просто

Другие новости по теме:


Биполярный транзистор имеет три электрода: эмиттер, коллектор и базу. Если цоколевка прибора неизвестна, ее можно определить опытным путем. Для этого можно воспользоваться обычным омметром. Спонсор размещения P&G Статьи по теме «Как определить базу у транзистора» Как проверить биполярный транзистор


Светоизлучающий диод, в отличие от лампочки, работает только при соблюдении полярности. Но на самом приборе она обычно не указана. Определить расположение выводов светодиода можно опытным путем. Спонсор размещения P&G Статьи по теме «Как определить полярность светодиодов» Как подключать светодиоды


В блоке питания выпрямитель — это цепь, следующая сразу за трансформатором. Существуют различные конструкции выпрямителей, отличающиеся друг от друга сложностью и эффективностью. Спонсор размещения P&G Статьи по теме «Как собрать выпрямитель» Как сделать из переменного тока постоянный Как


Диод – простейшее полупроводниковое устройство. Используется для выпрямления переменного ток в постоянный, для блокировки и ограничения напряжений, а также для освещения и индикации. Проверяют работоспособность диода мультиметром с функцией проверки диодов. Спонсор размещения P&G Статьи по теме


Диоды – это электронные приборы, обладающие свойством односторонней проводимости. Ранее широко использовались электровакуумные и газоразрядные диоды. Теперь, если говорят о диодах, то, как правило, имеют в виду полупроводниковые. Свойство односторонней проводимости диодов широко используют для


Чтобы подключить диод, необходимо убедиться, что его параметры соответствуют электрической цепи. Кроме того, перед подключением диод следует проверить на исправность, чтобы устройство не вышло из строя. Вам понадобится Необходимое оборудование: паяльник, отвертка, провода, нож, мультиметр. Спонсор

Диод имеет два контакта, которые называют анодом и катодом. При включении диода в электрическую цепь ток протекает от анода к катоду. Умение проводить ток только в одну сторону — основное свойство диода.

Диоды относятся к классу полупроводников и считаются активными электронным компонентам (резисторы и конденсаторы — пассивными).

При подключении диода в цепь должна быть соблюдена правильная полярность. Чтобы было легко определить расположение катода и анода, на корпус или на один из выводов диода наносят специальные метки. Встречаются различные способы маркировки диодов, но чаще всего на сторону корпуса, соответствующую катоду, наносят кольцевую полоску.

Если маркировка диода отсутствует, то выводы полупроводниковых диодов можно определить с помощью измерительного прибора — как уже говорилось выше, диод пропускает ток только в одну сторону. Если измерительного прибора под рукой нет, можно использовать батарейку и маломощную лампочку так, как описано в приводящемся ниже эксперименте.

Работа диода

Работу диода можно наглядно представить при помощи простого эксперимента. Если к диоду через маломощную лампу накаливания подключить батарею так, чтобы положительный вывод батареи был соединен с анодом, а отрицательный — с катодом диода, то в получившейся электрической цепи потечет ток и лампочка загорится. Максимальная величина этого тока зависит от сопротивления полупроводникового перехода диода и поданного на него постоянного напряжения. Данное состояние диода назвается открытым, ток, текущий через него, — прямым током I пр , а поданное на него напряжение, из-за которого диод оказался в открытым, — прямым напряжением U пр .


Если выводы диода поменять местами, то лампа не будет светиться, так как диод будет находиться в закрытом состоянии и оказывать току в цепи сильное сопротивление. Стоит отметить, что небольшой ток через полупроводниковый переход диода в обратном направлении все же потечет, но в сравнении с прямым током будет настолько маленьким, что лампочка даже не среагирует. Такой ток называют обратым током I обр , а напряжение, создающее его,- обратным напряжением U обр .

В нейронных цепях BEAM-роботов диоды часто применяются при создании нейронов, моделирующих логическое сложение (элементы ИЛИ). Кроме того, в схемах BEAM-роботов иногда используются емкостные свойства диодов.

Защита от обратной полярности: как защитить свои цепи, используя только диод

Легко ошибиться при подключении питания с неправильной полярностью. К счастью, защитить свое устройство от обратной полярности также довольно просто.

Плохие вещи могут случиться, если вы перепутаете полярность источника питания вашего устройства. Замена положительных и отрицательных проводов питания, вероятно, является основным методом «выпустить дым» из новой блестящей печатной платы, и это на самом деле лучший сценарий, чем причинение какого-либо незаметного повреждения, которое приводит к недоумению или периодическим неисправностям.Обратная полярность также может возникнуть после фазы тестирования и разработки. Устройство, как правило, спроектировано таким образом, чтобы предотвратить неправильное подключение кабеля питания конечным пользователем, но даже лучшие из нас могут иногда вставлять батарею, не глядя на схему полярности….

Я предпочитаю использовать любые доступные средства, чтобы сделать обратную полярность физически невозможной, но суть в том, что устройство никогда не будет по-настоящему безопасным, если только сама схема не сможет выдержать обратное напряжение питания.В этой статье мы рассмотрим два простых, но очень эффективных способа сделать вашу схему устойчивой к сбоям полярности источника питания.

Что такое диод защиты от обратной полярности?

Вы действительно можете получить защиту от обратной полярности с помощью диода. Да, все, что вам нужно, это один диод. Это действительно работает, но, конечно, более сложное решение могло бы обеспечить более высокую производительность.

Идея состоит в том, чтобы включить диод последовательно с линией питания.

 

 

Если вы не знакомы с этой методикой, поначалу она может показаться немного странной: может ли диод изменить полярность приложенного напряжения? Может ли он действительно «изолировать» нижестоящие цепи от приложенного напряжения?

Он, конечно, не может «отменить» обратную полярность, но он может изолировать остальную часть цепи от этого состояния просто потому, что он не будет проводить ток, когда напряжение на катоде выше, чем напряжение на аноде.Таким образом, в ситуации с обратной полярностью не могут протекать повреждающие обратные токи, а напряжение на нагрузке не совпадает с обратным напряжением источника питания, поскольку диод работает как разомкнутая цепь.

Схема LTspice, показанная выше, позволяет нам исследовать переходное и установившееся поведение схемы защиты на основе диодов. Напряжение питания изначально равно 0 В, затем оно резко изменяется до -3 В. Моя идея здесь состоит в том, чтобы смоделировать эффект неправильной вставки двух единиц.Батареи 5 В (или одна батарея 3 В). Моделирование включает сопротивление нагрузки (соответствует цепи, потребляющей около 3 мА) и емкость нагрузки (соответствует развязывающим колпачкам для нескольких ИС).

 

 

Вы можете видеть, что через диод протекает некоторый обратный (т. е. катод-анодный) ток. Переходный ток очень мал, а долговременный ток ничтожен. Однако ток течет, и, следовательно, катодная сторона не полностью плавает; вместо этого на схеме нагрузки имеется очень небольшое обратное напряжение.Однако это не стационарное состояние. Если мы расширим симуляцию до 300 мс, мы увидим следующее:

 

 

Таким образом, когда емкость нагрузки заряжается и становится разомкнутой цепью, ток падает до нуля (точнее, до 0,001 фемтоампер, согласно LTspice), и, следовательно, обратное напряжение на нагрузке отсутствует. Вывод здесь состоит в том, что диод не идеален, но, насколько я понимаю, он достаточно близок, потому что я не могу себе представить, чтобы на любую реалистичную схему негативно повлияло ~ 100 мс нескольких микровольт обратной полярности.

Плюсы и минусы

К настоящему времени преимущества этой схемы должны быть очевидны: она дешева, чрезвычайно проста и очень эффективна. Однако есть определенные недостатки, которые необходимо учитывать:

  • Во время нормальной работы на диоде падает типичное значение ~0,6 В. Это может составлять значительную часть напряжения питания, и при снижении напряжения батареи устройство может преждевременно прекратить работу.
  • Любой компонент, имеющий падение напряжения и протекающий через него ток, потребляет энергию.Если эта рассеиваемая энергия исходит от батареи, диод сокращает срок службы батареи. Это может быть неприемлемым компромиссом для устройств с очень низким риском обратной полярности.

 

Защита от обратной полярности с помощью диода Шоттки

Простой способ смягчить оба вышеуказанных недостатка — использовать диод Шоттки вместо обычного диода. Такой подход снижает потери напряжения и рассеиваемую мощность. Я не уверен, насколько низкими могут быть диоды Шоттки, но в некоторых случаях прямое напряжение может быть ниже 300 мВ.

Вот новая схема моделирования:

 

 

Следующие характеристики дают вам пример характеристик прямого напряжения диода BAT54:

 

Таблица взята из этого описания Vishay.

 

Вот график переходного и установившегося режима работы схемы защиты от обратной полярности на основе Шоттки.

 

 

Вы можете видеть, что обратный ток и обратное напряжение на нагрузке намного больше, чем мы наблюдали с диодом без Шоттки.Этот более высокий обратный ток утечки является известным недостатком диодов Шоттки, хотя в этом конкретном приложении обратный ток все еще намного ниже, чем что-либо, что могло бы вызвать серьезную озабоченность. Поэтому, когда дело доходит до защиты от обратной полярности, диоды Шоттки определенно предпочтительнее.

Заключение

Мы видели, что один диод является удивительно эффективным способом включения защиты от обратной полярности в схему питания устройства. Диоды Шоттки имеют более низкое прямое напряжение и, следовательно, обычно являются лучшим выбором, чем обычные диоды.Участник AAC, имеющий опыт работы с этими схемами, рекомендует номер детали 1N4001 (если по какой-то причине вы хотите использовать обычный диод) или номер детали MBRA130 (это диод Шоттки).

Что такое полярность и почему нас это волнует? [Вики аналоговых устройств]

Фон:

При изучении электричества и электроники полярность указывает, является ли компонент симметричным или нет. Для компонента всего с двумя клеммами это означает, что две клеммы взаимозаменяемы.Для неполяризованного компонента, детали без полярности, клеммы могут быть подключены в любом направлении, и он все равно будет функционировать так, как предполагается. Симметричный компонент обычно имеет только две клеммы, и каждая клемма на компоненте эквивалентна. Сеть из множества симметричных двухтерминальных компонентов также может быть симметричной. Вы можете подключить неполяризованный компонент в любом направлении, и он будет работать точно так же.

Поляризованный компонент, деталь с полярностью, может быть подключен к цепи только в одном направлении.То есть более положительное напряжение на клеммах и более отрицательное напряжение на клеммах могут быть подключены только к соответствующим клеммам. Кроме того, ток в терминале будет течь только в одном направлении. Полярность обычно обозначается положительными (+) и отрицательными (-) знаками на схемах и маркировкой на самих компонентах. Также можно использовать другие маркировки и обозначения выводов, чтобы различать, какой вывод или клемма является чем.

Поляризованный компонент может иметь два, двадцать или даже двести контактов, и каждый из них имеет уникальную функцию и/или положение.Когда поляризованный компонент подключен к цепи неправильно, в лучшем случае он не будет работать должным образом. В худшем случае неправильно подключенный поляризованный компонент будет поврежден и больше не будет работать даже при правильном подключении.

Полярность — очень важное понятие в электронике, особенно при физическом построении схем. Независимо от того, вставляете ли вы детали в макетную плату или припаиваете их к печатной плате, очень важно иметь возможность идентифицировать поляризованные компоненты и подключать их в правильном направлении.Это цель этой лабораторной деятельности. Мы обсудим, какие компоненты имеют полярность, а какие нет, как определить полярность компонентов и как проверить некоторые компоненты на полярность.

Несколько простых неполяризованных примеров

Так называемые пассивные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, обычно не поляризованы. Конечно, есть исключения из этого правила.

Специальный корпус Конденсаторы

Не все конденсаторы поляризованы, но когда они есть, очень важно не перепутать их полярность.

Керамические конденсаторы — маленькие (обычно 1 мкФ и меньше), обычно керамические корпуса синего или желтого цвета — неполяризованы. Вы можете подключить их любым способом в цепи.

Керамические колпачки НЕ поляризованы.

Сквозные и SMD керамические конденсаторы 0,1 мкФ. Они НЕ поляризованы.

Электролитические и танталовые конденсаторы

Электролитические конденсаторы (они содержат электролиты), имеющие вид маленьких жестяных баночек, поляризованы.Отрицательный контакт конденсатора обычно обозначается маркировкой (-) и/или цветной полосой вдоль корпуса. У них также может быть более длинная положительная ветвь. Ниже представлен электролитический конденсатор с символом тире, обозначающий отрицательную ветвь, а также более длинная положительная ветвь и танталовый конденсатор.

Поляризованные электролитические и танталовые конденсаторы

Приложение отрицательного напряжения в течение длительного периода к поляризованному электролитическому или танталовому конденсатору приведет к кратковременному возбуждению, но катастрофическому отказу.Они будут хлопать, и верхушка крышки либо набухнет, либо лопнет. Танталовые конденсаторы могут даже загореться. С этого момента крышка будет практически мертва, действуя как короткое замыкание.

Поляризованные компоненты

Батареи и блоки питания

Соблюдение полярности в вашей цепи начинается и заканчивается правильным подключением источника питания. Независимо от того, получает ли ваш проект питание от настенного источника питания, аккумулятора или даже от ADALM1000, очень важно убедиться, что вы случайно не подключите положительные и отрицательные клеммы в обратном направлении и эффективно случайно не подали -9 В или -5 В в вашу цепь.

Любой, кто когда-либо заменял батарейки, знает, как определить их полярность. Большинство аккумуляторов обозначают положительные и отрицательные клеммы символом «+» или «-». Другими индикаторами полярности могут быть цвета проводов: красный для плюса и черный для минуса.

Все батареи должны иметь способ определения полярности.

Все батареи. Литий-полимерный, батарейка типа «таблетка», щелочной аккумулятор 9 В, щелочной аккумулятор AA и никель-металлогидридный аккумулятор AA каким-то образом обозначают положительные и отрицательные клеммы.

Блоки питания обычно имеют стандартный разъем, который обычно должен иметь полярность. Бочковой домкрат, например, имеет два проводника: внешний и внутренний; внутренний / центральный проводник обычно является положительным полюсом. Другие разъемы имеют ключи, поэтому их нельзя вставить задом наперед.

Для дополнительной защиты от обратной полярности источника питания вы можете добавить защиту от обратной полярности с помощью диода или полевого МОП-транзистора.

Полярность диодов и светодиодов

Диоды — это два терминальных компонента, которые позволяют току течь только в одном направлении, и они всегда поляризованы.Положительная клемма (+) называется анодом, а отрицательная клемма называется катодом.

Символы схемы диода с маркировкой анод/катод

Ток через диод может течь только от анода к катоду, что объясняет, почему важно, чтобы диод был подключен в правильном направлении. Физически каждый диод должен иметь какую-то индикацию для контакта анода или катода. Обычно диод имеет линию рядом с выводом катода, которая совпадает с вертикальной линией на символе схемы диода.

Ниже приведены несколько примеров диодов. Диод с черным пластиковым корпусом представляет собой выпрямитель 1N4001 и имеет серое кольцо возле катода. Диод со стеклянным корпусом представляет собой сигнальный диод 1N914 с черным кольцом для обозначения катода.

Диодные индикаторы полярности

Светодиоды, светодиоды

Светодиод означает светоизлучающий диод, что означает, что, как и другие обычные диоды, они поляризованы. Существует несколько идентификаторов для различения положительных и отрицательных контактов светодиода.Один из них — определить более длинную ногу, которая должна указывать на положительный штырь анода. Иногда выводы были обрезаны, попробуйте найти плоский край на внешнем корпусе светодиода. Контакт, ближайший к плоскому краю, будет отрицательным катодным контактом.

Могут быть и другие индикаторы. SMD-диоды имеют ряд идентификаторов анода/катода. Иногда проще всего просто использовать мультиметр для проверки полярности. Поверните мультиметр на настройку диода (обычно обозначается символом диода) и прикоснитесь каждым щупом к одной из клемм светодиода.Если светодиод горит, положительный щуп касается анода, а отрицательный щуп касается катода. Если он не загорается, попробуйте поменять местами датчики. Некоторые светодиоды, такие как синие или белые светодиоды с более высоким прямым напряжением, не будут светиться ни в одном направлении при использовании функции проверки диодов на мультиметре.

Проверка полярности светодиодов с помощью ALM1000

Полярность светодиода можно проверить цифровым мультиметром. Если положительный провод касается анода, а отрицательный — катода, светодиод должен загореться.Инструмент ALICE Desktop Ohmmeter можно использовать для проверки диодов и светодиодов, а также для измерения резисторов. Подсоедините положительный конец диода к каналу А, а отрицательный конец к каналу В.

Инструмент ALICE Ohmmeter (с внутренним резистором 50 Ом)

Диоды, конечно, не единственный поляризованный компонент. Есть множество деталей, которые не будут работать при неправильном подключении. Далее мы обсудим некоторые другие распространенные поляризованные компоненты, начиная с интегральных схем.

Транзисторы, МОП-транзисторы и регуляторы напряжения

Эти (традиционно) трехконтактные поляризованные компоненты объединены вместе, потому что они имеют одинаковые типы корпусов. Транзисторы со сквозным отверстием, полевые МОП-транзисторы и регуляторы напряжения обычно поставляются в корпусе TO-92 или TO-220, как показано ниже. Чтобы определить, какой контакт какой, найдите плоскую кромку на корпусе TO-92 или металлический радиатор на корпусе TO-220 и сопоставьте их с выводами в техническом описании.

Транзистор ТО-92, ТО-220 NMOS и Vreg

Вверху транзистор 2N3904 в корпусе ТО-92, обратите внимание на изогнутые и прямые края.Устройства в корпусе ТО-220 могут иметь два, три и более вывода. Регулируемый регулятор в корпусе ТО-220, обратите внимание на металлический радиатор TAB сзади.

Это только верхушка айсберга поляризованных компонентов. Даже неполяризованные компоненты, такие как резисторы, могут поставляться в многовыводных корпусах. Блок резисторов — группа из пяти или около того предварительно расположенных резисторов — является одним из таких примеров.

Массивы резисторов

Блок резисторов SIP представляет собой массив из пяти резисторов 330 Ом, соединенных вместе на одном конце.Точка представляет собой первый общий штифт. Боковые резисторы не «поляризованы» по отдельности, но общее соединение делает всю матрицу несимметричной.

К счастью, у каждого поляризованного компонента должен быть какой-то способ сообщить вам, какой контакт какой. Обязательно всегда читайте таблицы данных и проверяйте упаковку или футляр на наличие точек или других маркеров.

Ресурсы и дальнейшее продвижение

Теперь, когда вы знаете, что такое полярность и как ее идентифицировать, почему бы не ознакомиться с некоторыми из следующих учебных пособий:

Для дальнейшего чтения:

Вернуться к разделу «Введение в лабораторную работу по электротехнике» Содержание

аналог — Использование диодов для защиты от обратной полярности

Я хочу защитить свою схему от обратной полярности, просто подключив два диода параллельно между входными кабелями + и -.Таким образом, если полярность изменена, ток будет проходить через эти диоды при большом токе и перегорит предохранитель. Поменяй предохранитель, поменяй полярность и все будет хорошо.

Такого рода защита от обратной полярности (т.е. основанная на перегорании/замене предохранителя) следует использовать, если это «действительно» необходимо (Например, за 8 лет моего опыта проектирования автомобильной электроники меня попросили конструировать такую ​​защиту только один раз, и это был «специальный запрос» заказчика) .

Как бы то ни было, вы заметили, что замены только предохранителя может быть недостаточно. Диоды могут закоротиться еще до того, как перегорит предохранитель. Для защиты также диодов можно использовать PTC-основание R с возможностью установки F . Самовосстанавливающиеся предохранители нагреваются, когда через них протекает большой ток, и становятся элементом с высоким сопротивлением, чтобы блокировать протекание тока. Они также помогают уменьшить пусковой ток, потребляемый аккумулятором. RF можно «сбросить», дав им остыть, отключив питание.В зависимости от компонента, их можно легко охладить перед повторным изменением полярности и повторным применением.

имитация этой схемы — схема создана с помощью CircuitLab

Поскольку ток, потребляемый от остальной цепи, будет протекать через ТС во время нормальной работы, его следует выбирать тщательно. Окружающая среда важна, потому что ток срабатывания RF будет уменьшаться в высокотемпературных средах. Вы же не хотите, чтобы он блокировал текущий поток во время нормальной работы, верно?

Или…

Вы можете использовать более простое и лучшее решение, как указано в ответе Voltage Spike. Эта схема также может быть построена с помощью NMOSFET. NMOSFET легче найти и они дешевле.

имитация этой схемы

При первой подаче напряжения питания с правильной полярностью полевой МОП-транзистор выключен, напряжения затвора и истока МОП-транзистора не определены. Но поскольку ток сначала будет течь через внутренний диод сток-исток полевого МОП-транзистора (стабилитрон), смещенный в прямом направлении, напряжение на выводе истока полевого МОП-транзистора будет почти нулевым.После этого первого цикла протекания тока напряжение затвора полевого МОП-транзистора будет выше, чем напряжение его истока. Таким образом, MOSFET включится и закоротит внутренний диод, после чего схема будет работать нормально. Вот как MOSFET позволяет току течь при правильной полярности питания. Если вы подаете напряжение питания в обратной полярности, внутренний диод сток-исток блокирует протекание тока, поэтому схема никогда не сработает. Обратите внимание, что напряжение пробоя MOSFET (VBRDSS) должно быть выше, чем напряжение батареи (т.грамм. MOSFET на 40 В может быть достаточно для ваших нужд).

Защита от обратной полярности | DevXplained

Обратное напряжение может легко повредить электронные схемы. Давайте рассмотрим простые схемы защиты от переполюсовки с использованием диодов.

Защита от обратной полярности

Правильная полярность имеет значение. Почти все полупроводниковые компоненты и электролитические конденсаторы чувствительны к обратному напряжению. Такие устройства, как Arduino Uno, можно легко вывести из строя, подав обратное напряжение.В этом уроке мы рассмотрим, как защитить цепь от обратного напряжения с помощью диодов.

Мы будем использовать примерную схему со светодиодом и батареей 9 В. Светодиоды также являются диодами и не будут проводить ток, если они смещены в обратном направлении. Однако светодиоды не предназначены для использования в качестве выпрямителей. Типичное обратное напряжение пробоя, указанное во многих таблицах данных, составляет 5 В с допустимым обратным током всего в несколько микроампер. По сути, это означает: «Никогда не применяйте более высокое обратное напряжение к нашим светодиодам».Если мы подключим батарею неправильно, обратное напряжение 9 В может разрушить светодиод. На практике пробой при 5 В маловероятен. Реальное напряжение пробоя обычно составляет около 30 В и выше. Важным моментом является то, что для этого не предусмотрено никаких гарантий. Если мы превышаем 5 В, мы работаем вне спецификации. Светодиод может выйти из строя быстрее, и в зависимости от возраста, конструкции или температуры выход из строя может произойти раньше. В любом случае, светодиод — это просто пример. Если вы замените его микроконтроллером, вы можете быть уверены, что он сгорит при подаче обратного напряжения 9 В.Итак, рассмотрим некоторые схемы защиты от обратной полярности.

Диод в серии

Самый простой способ защитить цепь от неправильной полярности — последовательно подключить диод. Диод с обратным смещением не позволяет току течь через него, и, таким образом, подключенная цепь обесточена, если приложено обратное напряжение, и не будет повреждена. Это простое решение показано на принципиальной схеме ниже.

Эта схема, вероятно, является наиболее распространенной схемой защиты от обратной полярности и используется во многих продуктах.Одним из примеров этого является штекерный разъем Arduino Uno. Как показано на рисунке ниже, рядом с разъемом находится диод для защиты Arduino от случайно приложенного обратного напряжения. Обратите внимание, что эта защита распространяется только на цилиндрический домкрат. Если вы напрямую подадите обратное напряжение на контакт VIN , вы все равно можете разрушить свой Arduino Uno.

Использование диода для защиты от обратной полярности, включенного последовательно в цепь, впечатляет своей простотой и тем фактом, что при приложении обратного напряжения ток не течет.Однако у этого решения есть некоторые недостатки. Падение напряжения на диоде составляет около 0,7 В для обычного кремниевого диода. Особенно это касается низкого напряжения питания.

Если вы хотите питать микроконтроллер 3,3 В от литий-полимерной батареи, вы столкнетесь с проблемами, если добавите защитный диод. Как правило, вам нужно напряжение около 3,5 В, если вы используете хороший стабилизатор напряжения с малым падением напряжения для создания напряжения питания 3,3 В. Литий-полимерный элемент достигает напряжения 4.2 В при полной зарядке. При падении напряжения 0,7 В на защитном диоде вы уже находитесь на минимальном рабочем напряжении 3,5 В для вашего регулятора напряжения даже для полностью заряженной батареи. Диод Шоттки является улучшением этого, но падение напряжения все еще проблематично. На практике решение состоит в том, чтобы просто использовать разъем с безопасной полярностью для батареи. Это эффективно предотвращает обратное напряжение без необходимости использования каких-либо дополнительных схем.

Если напряжение питания не является проблемой, необходимо учитывать еще один момент: мощность, рассеиваемая диодом.Поскольку диод включен последовательно, весь ток должен проходить через диод. Следовательно, диод должен выдерживать ток, потребляемый схемой. Кроме того, диод может вызвать дополнительное потребление энергии.

Для нашей простой светодиодной схемы это не проблема. Предположим, что светодиод питается постоянным током 20 мА. Мы предполагаем это для простоты, ток в цепи, показанной выше, составляет около 13,4 мА. Далее предположим, что постоянное прямое падение напряжения равно 2.0 В на светодиоде и 0,7 В на диоде. Без диода оставшиеся 7 В необходимо сбросить через резистор. Если мы посмотрим на рассеиваемую мощность, около 40 мВт потребляется светодиодом, а 140 мВт рассеивается на резисторе. Если мы добавляем диод и хотим сохранить ту же яркость светодиода, нам нужно поддерживать ток 20 мА. Для этого нам нужно отрегулировать номинал резистора. Общая потребляемая мощность остается прежней, общая рассеиваемая мощность по-прежнему составляет \(P_{tot} = 9 В \cdot 20 мА = 180 мВт\).140 мВт, которые были рассеяны на резисторе, теперь разделены: 14 мВт рассеиваются на диоде и 126 мВт на резисторе.

Как видите диод никак не влияет на энергопотребление. Однако это происходит только из-за того, как в этой схеме работает токоограничивающий резистор. Резистор буквально превращает оставшуюся мощность в тепло. Это отличается для других цепей. Если бы мы использовали правильный драйвер светодиода, диод вызвал бы дополнительное энергопотребление.

Подводя итог, можно сказать, что последовательный диод является неоптимальным решением для случаев, когда напряжение питания или потребляемая мощность являются критическими.К счастью, это не относится ко многим распространенным приложениям, и поэтому последовательно включенный диод по-прежнему является одним из наиболее распространенных механизмов защиты от обратной полярности.

Диод как шунт

Давайте рассмотрим другое решение, которое не оказывает негативного влияния при нормальных условиях эксплуатации. В качестве шунта можно использовать диод. Шунт представляет собой альтернативный низкоомный путь тока. На этом пути ток может проходить по защищаемой цепи в случае обратной полярности.

Для диодов и светодиодов типичным примером является использование встречно-параллельного диода.Как вы можете видеть на принципиальной схеме ниже, диод добавлен в направлении, противоположном светодиоду.

В нормальных условиях защитный диод смещен в обратном направлении, и ток полностью протекает через светодиод. В случае обратного напряжения диод становится проводящим и ограничивает обратное напряжение на светодиоде до 0,7 В. Светодиод защищен. Этот метод требует, чтобы цепь не повреждалась обратными напряжениями ниже прямого напряжения диода. Это касается не всех компонентов.Примером может служить микроконтроллер ATMega328P, используемый в Arduino Uno, который может поддерживать только обратное напряжение 0,5 В. Однако использование диода Шоттки должно решить эту проблему почти во всех случаях.

Преимущество этого решения заключается в том, что добавленный диод не влияет на нормальную работу и по-прежнему обеспечивает защиту в случае обратной полярности. Недостатком является то, что ток все еще течет, даже если приложено обратное напряжение. Диод должен рассеивать достаточную мощность.Поскольку диод имеет меньшее падение напряжения, чем светодиод, ток в случае обратного напряжения выше, чем в нормальных условиях. В нашей схеме это не большая проблема, так как резистор ограничивает ток. Но если цепи нужен большой ток, нам нужно другое решение.

Ниже представлена ​​схема цепи, в которой дополнительно используется предохранитель. Если подается обратное напряжение, диод становится проводящим, и через диод может протекать большой ток.В течение длительного времени это разрушит диод, но если предохранитель правильно подобран, он перегорит раньше, чем это произойдет. Цепь теперь отключена от источника питания, и ток больше не течет.

Преимущество в том, что после перегорания предохранителя цепь обесточивается. Недостатком является то, что предохранитель безвозвратно разрушается и требует замены. Кроме того, диод, а также блок питания должны выдерживать большой ток, который течет до тех пор, пока не перегорит предохранитель.

Другим решением является самовосстанавливающийся предохранитель PPTC.PPTC ограничивает ток, когда он нагревается из-за сильного тока, вызванного обратной полярностью и проводящим защитным диодом. Как только напряжение падает ниже 0,7 В, диод блокирует ток, и PPTC снова остывает. В конце концов, равновесие достигается при относительно низком токе. Однако текущий поток не будет полностью заблокирован. Я попробовал это с предохранителем PPTC на 0,5 А, и ток ограничен примерно 45 мА. Диод с этим легко справится, но потери мощности все же есть.Важно отметить, что предохранителю PPTC требуется больше времени, чем обычному предохранителю, прежде чем он нагреется, и ток будет ограничен. Следовательно, диод должен быть в состоянии выдерживать изначально высокий ток в течение более длительного времени и должен иметь для этого правильные размеры.

AN013 — Защита от обратной полярности

AN013 — Защита от обратной полярности
Продукция Elliott Sound АН-013
Род Эллиотт (ESP)
Основной индекс Приложение.Примечания Алфавитный указатель
Обзор защиты от обратной полярности

Большинство электронных схем будут серьезно раздражены, если источник питания подключен с обратной полярностью. Об этом часто свидетельствует немедленная потеря «волшебного дыма», на который полагаются все электронные детали. А если серьезно, то часто возникает непоправимый ущерб, особенно при напряжении питания 5 В и выше. Традиционная схема защиты от обратной полярности состоит из диода, включенного последовательно с входящим питанием или параллельно с предохранителем или другим защитным устройством, которое может перегореть.

Последовательный диод снижает напряжение, доступное для питаемой цепи. Если он работает от батарей, снижение напряжения может легко означать, что значительная часть емкости батареи недоступна для схемы. 0,7 В — это немного, но это реальная проблема, если схема рассчитана на напряжение не менее 5 В, а 4 элемента по 1,5 В обеспечивают только номинальные 6 В. Последовательный диод также может рассеивать много ватт в цепи, которая потребляет большой ток — постоянно или периодически.

Параллельный диод должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать полный ток короткого замыкания от источника до срабатывания предохранителя. Обычно это означает очень большой и дорогой диод. Меньший можно использовать, но в «жертвенном» режиме. Это означает, что он, скорее всего, выйдет из строя (отказ диода всегда является коротким замыканием), но он должен быть достаточно прочным, чтобы гарантировать, что он не станет разомкнутой цепью в течение периода неисправности из-за соединения или предохранителя провода.

Можно также использовать реле, преимущество которого заключается в практически нулевом падении напряжения на контактах.Однако катушки реле потребляют значительный ток, который может легко превысить ток, потребляемый защищаемой цепью. Если источник питания представляет собой большую батарею с возможностью зарядки по требованию, это не проблема, за исключением небольших затрат на эксплуатацию реле. Однако во многих случаях это нежизнеспособный вариант.

Альтернативой является использование МОП-транзистора. Во многих случаях речь идет только о полевом МОП-транзисторе, и никаких других деталей не требуется. Это работает, если напряжение питания ниже максимального напряжения затвор-исток, но необходимы дополнительные детали с напряжением более 12 В или около того.Преимущество полевого МОП-транзистора состоит в том, что падение напряжения исчезающе мало, если выбрано правильное устройство.

Часто также можно использовать BJT (биполярный транзистор) для защиты от обратной полярности, но они не работают так же хорошо, как MOSFET, и имеют несколько присущих недостатков, которые делают их гораздо менее подходящими. Для начала на базу нужно подать ток, чтобы транзистор включился, а это зря потраченная мощность. BJT не может включаться так же сильно, как MOSFET, поэтому падение напряжения на транзисторе больше.Хотя он обычно лучше диода (даже Шоттки), реального преимущества нет, потому что МОП-транзистор — гораздо лучший вариант.

На следующих рисунках есть раздел, помеченный просто как «Электроника». На нем показаны электролитический конденсатор и операционный усилитель, но это может быть что угодно, от простой звуковой схемы, логических элементов (и т. д.) до микропроцессора. Потребляемый ток может составлять от нескольких миллиампер до многих ампер, и вам нужно выбрать схему, которая лучше всего подходит для вашего приложения. Это , а не руководство по дизайну, а скорее набор идей, которые можно расширять и адаптировать по мере необходимости.


Диодная защита

Последовательный диод является самой простой и дешевой формой защиты. В низковольтных цепях диод Шоттки означает, что падение напряжения снижается с типичных 0,7 В до примерно 200 мВ. Однако это очень сильно зависит от тока, и при максимальном номинальном токе падение напряжения может превышать 1 В для стандартного кремниевого диода или около 500 мВ для диода Шоттки. Нужен только диод — никаких других деталей не нужно, так что он самый простой и дешевый.


Рис. 1. Защита диодов, последовательная (слева), параллельная (справа)

Несмотря на то, что последовательный диод чрезвычайно прост в реализации, как отмечалось выше, потери напряжения составляют не менее 650 мВ или около того при малом токе и увеличиваются с увеличением тока нагрузки. С диодом 1 А потеря напряжения будет близка к 900 мВ при 1 А, что почти на вольт ниже напряжения питания. Если схема питается от батарей, это представляет собой серьезную потерю мощности, поскольку около 900 мВт доступной мощности тратится впустую без уважительной причины.Если у вас много резервной мощности или при высоком напряжении (25 В и более), потери на диоде незначительны.

Диод Шоттки лучше, но обычно он дороже и не подходит для высоких напряжений. Для диода Шоттки на 1 А вы можете ожидать потери около 400 мВ при 1 А. Диоды Шоттки имеют прямое напряжение в диапазоне от 150 мВ до 450 мВ, в зависимости от производственного процесса, допустимого тока и фактического тока. Максимальное обратное напряжение составляет около 50 В, но обратная утечка выше, чем у стандартных кремниевых диодов.Это может вызвать проблемы с чувствительными устройствами, но обычно это не так. В скобках указано (более или менее) типичное напряжение с диодом Шоттки. Последовательному диоду может «помочь» параллельный диод на стороне оборудования, если утечка диода может вызвать проблемы. Это редко требуется или используется на практике.

С параллельным диодом (иногда называемым защитой «лома») он должен быть рассчитан на более высокий ток, чем может обеспечить источник. Если источником напряжения являются батареи (любая химия), они могут выдавать чрезвычайно большой ток, поэтому необходимы какие-то средства для отключения цепи — желательно до того, как диод перегреется и выйдет из строя.Хотя диоды выходят из строя из-за короткого замыкания в 99% случаев, это не то, на что стоит полагаться для защиты дорогой электроники. Некоторые блоки питания могут возражать против короткого замыкания на выходе и могут ограничивать ток или выходить из строя.

Предохранитель — это самый простой и дешевый способ отключить питание, если он подключен в обратном направлении, и предохранитель должен быть рассчитан на максимальный ток, ожидаемый схемой. В этой схеме нет потери напряжения на диоде, но там есть небольшая потеря напряжения на предохранителе.Это падение напряжения обычно незначительно. Естественно, если питание подключить наоборот, предохранитель сгорит (должен) и диод может выжить, а может и не выжить. Это означает, что система должна быть проверена и отремонтирована, если это необходимо, в случае изменения направления питания в любое время, включая замену предохранителей и/или диодов. Возможно, вы сможете использовать термисторный переключатель PolySwitch PTC (с положительным температурным коэффициентом) — это зависит от многих факторов, которые необходимо изучить в первую очередь.


Релейная защита

Хотя на первый взгляд это может показаться глупой идеей, реле — отличный способ обеспечить защиту от обратной полярности.Это при условии, что источник напряжения может питать реле без снижения его мощности. В оборудовании с батарейным питанием это обычно не вариант, но может быть полезен для оборудования в легковых или грузовых автомобилях, где аккумулятор имеет большую емкость и постоянно заряжается при работающем двигателе. Реле не следует использовать для какого-либо оборудования, которое постоянно подключено, так как в конечном итоге это приведет к разрядке аккумулятора.

Как вы можете видеть ниже, катушка реле может получать ток только при правильной полярности.При положительном сигнале на (положительном) входе D1 смещен в прямом направлении, и катушка получает около 11,3 В, что более чем достаточно для ее включения. Когда Н.О. (нормально разомкнутые) контакты замыкаются, на электронику подается питание. При обратной полярности ток в катушке не течет, и электроника полностью изолирована от источника питания, поскольку реле не может активироваться.


Рис. 2. Релейная защита

Преимущество реле в том, что оно может выдерживать очень большой ток практически без падения напряжения на контактах.Реле прочны и могут прослужить много-много лет без какого-либо вмешательства. Им не нужен радиатор (независимо от потребляемого тока), и они легко доступны в бесчисленных конфигурациях и практически для любых известных требований. Автомобильные реле также уже прошли все необходимые обязательные испытания, что может снизить стоимость испытаний на соответствие там, где это требуется.

Прочность, присущая реле, является огромным преимуществом в автомобильных приложениях, где обычны события «нагрузка-сброс».Это происходит, когда большая нагрузка отключается от электрической системы, и генератор не может достаточно быстро скорректировать напряжение, чтобы предотвратить перенапряжение. Есть и другие причины, и все автомобильное оборудование должно быть рассчитано на то, чтобы безотказно выдерживать значительные перенапряжения. Реле может легко справиться с этим.

Реле

доступны с различными напряжениями катушки (например, 5, 12, 24, 36, 48 В), и есть модели для любых мыслимых требований к контактному току. Если входное напряжение слишком велико для катушки, можно использовать резистор для снижения напряжения до безопасного значения.Также может быть включена схема «эффективности» (последовательный резистор с параллельным электролитическим конденсатором), которая подает на реле более высокое, чем обычно, напряжение, чтобы втянуть его, а затем снижает ток по мере зарядки крышки до значения, немного превышающего значение гарантированный ток удержания (определяется резистором). Ток удержания может составлять всего 1/3 от номинального тока катушки, иногда меньше.


Защита МОП-транзистора

МОП-транзисторы имеют очень желательную особенность. Все они имеют обратный диод, который определяет полярность напряжения, но когда MOSFET включен, он проводит одинаково в любом направлении.Таким образом, когда диод смещен в прямом направлении и МОП-транзистор включен, напряжение на МОП-транзисторе определяется R DS на (сопротивление сток-исток «включено») и током, а , а не , прямым напряжением диод. Это полезное свойство сделало МОП-транзисторы предпочтительным устройством для схем защиты от обратной полярности.

Однако вы должны учитывать тот факт, что МОП-транзисторы требуют некоторого напряжения между затвором и истоком для проведения, а в цепи с очень низким напряжением (менее 5 В) у вас может не хватить напряжения для включения МОП-транзистора.МОП-транзисторы логического уровня могут включаться при более низком напряжении, чем стандартные типы, но они также более ограничены с точки зрения R DS на , и доступно меньшее количество устройств, особенно типов с P-каналом.

На чертеже показаны резистор и стабилитрон. Они обеспечивают защиту затвора полевого МОП-транзистора, если существует вероятность превышения максимального напряжения затвор-исток. Хотя их можно опустить, делать это, как правило, неразумно. Если переходный выброс превышает напряжение пробоя затвора (обычно около ± 20 В), полевой МОП-транзистор будет поврежден и почти наверняка будет проводить ток в обоих направлениях. Это полностью отключает схему защиты !

Для оборудования, питающегося от батарей, маловероятно, что произойдет «разрушительное событие», но затвор MOSFET все же может быть поврежден при некоторых обстоятельствах. Маловероятно, но высокое обратное напряжение (например, статическое) может вызвать пробой, если не использовать защиту. Некоторые полевые МОП-транзисторы имеют встроенный стабилитрон затвора, и в этом случае резистор необходим для предотвращения разрушительного тока при напряжениях, превышающих напряжение стабилитрона.


Рис. 3. Защита MOSFET — N-канал (слева), P-канал (справа)

Вы можете использовать устройства N-Channel или P-Channel, в зависимости от полярности цепи и от того, можете ли вы разорвать соединение «земля/земля», не вызывая неправильного поведения цепи. В автомобильной среде шасси является отрицательным источником питания, и его трудно или невозможно прервать. Это означает, что схема защиты должна располагаться на положительной шине питания, что несколько менее удобно, поскольку обычно требует P-канального полевого МОП-транзистора.Обычно они имеют меньшую мощность и ток, чем их N-канальные аналоги. Вы по-прежнему можете использовать N-канальное устройство, но это более утомительно и требует дополнительных схем (показано ниже).

Если вы используете МОП-транзистор с каналом P, соединение «земля/земля» (минус) не прерывается. Это полезно, в частности, для автомобильной электроники. Однако есть некоторые ограничения, о которых вы должны знать. Наиболее важным (и наиболее вероятным источником проблем) является требуемое напряжение затвор-исток.Это не проблема для автомобильных приложений, поскольку доступно 12 В, но это проблема более низких напряжений.

Logic level (5V) P-Channel MOSFET, безусловно, доступны, но, как уже отмечалось, они очень ограничены по сравнению с N-Channel типами. Они также обычно дороже для эквивалентных номинальных токов, и многие из них доступны только в корпусах для поверхностного монтажа (SMD). Это ограничивает их полезность в цепях низкого напряжения и сильного тока, где невозможно или нецелесообразно прерывать отрицательную шину (что позволяет использовать устройства N-Channel).

Если в противном случае напряжение слишком низкое для включения МОП-транзистора, можно использовать схему подкачки заряда для смещения N-канального устройства. Это увеличивает сложность и стоимость, но является жизнеспособным вариантом, когда другие методы по какой-либо причине не подходят. Зарядный насос используется для создания напряжения, превышающего входное напряжение (обычно примерно на 10-12 В или около того), и это напряжение включает полевой МОП-транзистор. Общая идея показана ниже, но детали зарядового насоса не приводятся — это скорее «концептуальная» схема, чем законченное решение.Показанные защитные диоды могут быть необходимы или не нужны, в зависимости от схемы.


Рис. 4. N-канальный МОП-транзистор с подкачивающим насосом

Существует множество различных вариантов конструкции нагнетательного насоса, и эта схема выходит за рамки этой статьи. Однако он должен быть устроен так, чтобы сам зарядовый насос не мог подвергаться обратной полярности. Когда подается питание правильной полярности, собственный диод в Q1 проводит ток и обеспечивает питание зарядового насоса и остальной части схемы.В течение нескольких миллисекунд генератор заряда вырабатывает достаточное напряжение, чтобы открыть Q1, а MOSFET включается и шунтирует собственный диод. Потеря напряжения определяется исключительно сопротивлением MOSFET во включенном состоянии и током, потребляемым схемой. Инкапсулированный преобразователь постоянного тока (с плавающим выходом) может при желании заменить зарядный насос.


Биполярный транзистор

Использование BJT подходит для слаботочных нагрузок, но там, где напряжение может быть слишком низким для MOSFET из-за недостаточного напряжения затвора для его правильного включения.В приведенных ниже примерах падение напряжения на транзисторе составляет около 125–150 мВ при токе нагрузки 40 мА. Падение напряжения намного меньше при более низких токах. R1 должен быть выбран так, чтобы обеспечить достаточный базовый ток для насыщения транзистора. Обычно это означает, что вам необходимо обеспечить как минимум в три-пять раз больший базовый ток, чем вы могли бы рассчитать из бета-версии транзистора.

Например, транзистор с коэффициентом усиления (Beta или h FE ) 100 требует 400 мкА для тока нагрузки 40 мА, но вы должны подавать не менее 5 мА, иначе падение напряжения на транзисторе будет чрезмерным.На чертеже предполагается, что транзистор имеет коэффициент усиления не менее 65 (из таблицы данных), а резистор 2,2 кОм обеспечивает базовый ток около 2 мА — это удерживает потери ниже 50 мВ при 40 мА. Нереально ожидать большего, чем это, без чрезмерного тока базы. Транзистор будет рассеивать менее 10 мВт с показанными схемами. Вы можете использовать маломощный транзистор (например, BC549 или BC559) для слаботочных нагрузок.


Рис. 5. Транзистор PNP (слева), NPN (справа)

Существует неотъемлемое ограничение использования биполярных транзисторов, а именно обратное напряжение пробоя между эмиттером и базой.В большинстве случаев напряжение пробоя составляет около 5 В, хотя в некоторых случаях оно может быть больше. Это означает, что иметь входное напряжение более 5 В, вероятно, неразумно, потому что переход эмиттер-база будет смещен в обратном направлении. Это приводит к ухудшению характеристик транзистора и может передавать некоторое обратное напряжение на электронику. Полная поломка может передать полное обратное напряжение на электронику, что приведет к выходу из строя. Эта проблема, по-видимому, не была обнаружена в большинстве схем, которые я видел.

Транзистор NPN предположительно лучше, потому что он обычно имеет более высокий коэффициент усиления и, следовательно, меньшие потери из-за более высокого сопротивления, используемого для питания базы. На практике разница будет в лучшем случае незначительной. Как и N-канальный МОП-транзистор, транзисторы NPN должны использоваться в отрицательном выводе и требуют, чтобы отрицательный вход и шасси могли быть изолированы. Применяется та же проблема обратного пробоя перехода эмиттер-база.


Заключение

Как всегда в электронике, каждая из этих схем имеет свои преимущества и недостатки.Вам необходимо выбрать вариант, наиболее подходящий для вашего приложения, исходя из требуемого тока, доступного напряжения и допустимого падения напряжения. В коммерческих продуктах стоимость может быть решающим фактором, часто за счет лучшей производительности.

В некоторых случаях продукту может потребоваться выживание при воздействии импульса высокой энергии в рамках процесса испытаний и/или утверждения. Этого может быть трудно достичь с помощью некоторых обязательных испытаний импульсов высокой энергии, используемых различными агентствами по всему миру, и это также то, что всегда следует учитывать в автомобильных приложениях, где пики «нагрузки-сброса» могут вызывать скачки высокого напряжения во всем транспортном средстве. электрическая система.Следовательно, информация здесь будет не более чем отправной точкой для некоторых приложений. Тщательное тестирование необходимо для любого продукта, предназначенного для агрессивной среды.

Вы также должны учитывать вероятность (или отсутствие) подачи обратного напряжения. Во многих случаях это может произойти только тогда, когда продукт собран, и если это сделано таким образом, чтобы исключить все ошибки, обратной полярности никогда не произойдет. Большинство продуктов не имеют внутренней защиты от полярности, если они питаются от сети.Это связано с тем, что после сборки оборудования нет возможности изменить полярность, за исключением случаев, когда кто-то неопытный пытается его обслужить. Немногие продукты (если они вообще есть) допускают ошибки, допущенные во время обслуживания.

Если ваша схема может справиться с падением напряжения на диоде и потребляет малый ток, вероятно, достаточно простого блокировочного диода (стандартного или Шоттки). Не думайте, что, поскольку схема MOSFET имеет наилучшие характеристики, она автоматически является лучшим выбором.Эта производительность связана с увеличением стоимости и имеет свои особые ограничения. Качественный инжиниринг должен минимизировать стоимость и сложность, а также обеспечивать подход, наилучшим образом отвечающий требованиям вашего проекта.

Наконец, никогда не стоит недооценивать использование реле. Это один из старейших известных «электронных» компонентов (на самом деле они электромеханические, но это не относится к делу). миллионы тому подтверждение.Недостатком является их ток катушки, но это часто имеет второстепенное значение.


Каталожные номера
  1. Самый низкий прямой перепад напряжения среди настоящих диодов Шоттки всегда лучший выбор — IXYS
  2. Цепи защиты от обратного тока/батареи — Texas Instruments
  3. Автомобильные МОП-транзисторы: Защита от обратного тока батареи — Infineon
  4. Защита от обратного тока — Рекомендации по применению — Maxim


Основной индекс Приложение.Примечания Алфавитный указатель
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2017. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница создана и защищена авторскими правами © Rod Elliott, 09 января 2017 г.

Диод представляет собой электрическое устройство, позволяющее току проходить через него в одном направлении с гораздо большей легкостью, чем в другом. Наиболее распространенным типом диода в современных схемах является полупроводниковый диод , хотя существуют и другие диодные технологии.Полупроводниковые диоды обозначены на принципиальных схемах, таких как рисунок ниже. Термин «диод» обычно зарезервирован для малосигнальных устройств, I ≤ 1 А. Термин выпрямитель используется для силовых устройств, I > 1 А.

Схематическое обозначение полупроводникового диода: Стрелки указывают направление протекания электронного тока.

При включении в простую цепь батарея-лампа диод пропускает или предотвращает прохождение тока через лампу, в зависимости от полярности приложенного напряжения.(Рисунок ниже)

Работа диода: (a) допускается протекание тока; диод смещен в прямом направлении. (b) течение запрещено; диод имеет обратное смещение.

Когда полярность батареи такова, что электроны могут проходить через диод, говорят, что диод смещен в прямом направлении . И наоборот, когда батарея находится «в обратном направлении» и диод блокирует ток, говорят, что диод имеет обратное смещение . Диод можно рассматривать как переключатель: «замкнутый» при прямом смещении и «открытый» при обратном смещении.

Как ни странно, направление «стрелки» символа диода указывает против направления потока электронов. Это связано с тем, что символ диода был изобретен инженерами, которые в своих схемах преимущественно используют обычные обозначения потока , показывая ток как поток заряда от положительной (+) стороны источника напряжения к отрицательной (-). Это соглашение справедливо для всех полупроводниковых символов, имеющих «наконечники стрелок»: стрелки указывают в разрешенном направлении обычного потока и против разрешенного направления потока электронов.

Аналог гидравлического обратного клапана

Поведение диода аналогично поведению гидравлического устройства, называемого обратным клапаном . Обратный клапан пропускает через себя жидкость только в одном направлении, как показано на рисунке ниже.

Аналогия с гидравлическим обратным клапаном: (a) разрешен поток электронов. (b) Течение запрещено.

Обратные клапаны — это, по сути, устройства, работающие под давлением: они открываются и пропускают поток, если давление на них имеет правильную «полярность» для открытия затвора (в показанной аналогии большее давление жидкости справа, чем слева).Если давление имеет противоположную «полярность», перепад давления на обратном клапане закроет и удержит затвор, так что потока не будет.

Как и обратные клапаны, диоды по существу являются устройствами, работающими под давлением (напряжением). Существенная разница между прямым смещением и обратным смещением заключается в полярности напряжения, падающего на диод. Давайте подробнее рассмотрим показанную ранее простую схему батарея-диод-лампа, на этот раз изучив падение напряжения на различных компонентах на рисунке ниже.

Измерение напряжения цепи диода: (a) Прямое смещение. (b) Обратное смещение.

Диод с прямым смещением проводит ток и на нем падает небольшое напряжение, в результате чего большая часть напряжения батареи падает на лампу. Если полярность батареи изменена на обратную, диод смещается в обратном направлении и сбрасывает 90 353 все 90 354 напряжения батареи, не оставляя ничего для лампы. Если мы рассматриваем диод как автоматический переключатель (замкнутый в режиме прямого смещения и открытый в режиме обратного смещения), такое поведение имеет смысл.Наиболее существенная разница заключается в том, что на диоде падает намного больше напряжения при проведении, чем на среднем механическом переключателе (0,7 вольт против десятков милливольт).

Это падение напряжения прямого смещения, демонстрируемое диодом, связано с действием обедненной области, образованной PN-переходом под влиянием приложенного напряжения. Если на полупроводниковый диод не подается напряжение, вокруг области PN-перехода существует тонкая обедненная область, препятствующая протеканию тока. (Рисунок ниже (а)) Область истощения почти лишена доступных носителей заряда и действует как изолятор:

Изображения диода: модель PN-перехода, условное обозначение, физическая часть.

Схематическое обозначение диода показано на рисунке выше (b), так что анод (указывающий конец) соответствует полупроводнику P-типа в точке (a). Катодный стержень с незаостренным концом в точке (b) соответствует материалу N-типа в точке (a). Также обратите внимание, что катодная полоса на физической части (c) соответствует катоду на символе.

Если на PN-переход подается обратное смещающее напряжение, эта обедненная область расширяется, еще больше сопротивляясь протекающему через нее току.(Рисунок ниже)

Область истощения расширяется с обратным смещением.

И наоборот, если к PN-переходу приложено напряжение прямого смещения, обедненная область схлопывается и становится тоньше. Диод становится менее резистивным к току через него. Чтобы через диод шел постоянный ток; однако область обеднения должна быть полностью разрушена приложенным напряжением. Для этого требуется определенное минимальное напряжение, называемое прямым напряжением , как показано на рисунке ниже.

Увеличение прямого смещения от (а) до (б) уменьшает толщину обедненной области.

Для кремниевых диодов типичное прямое напряжение составляет 0,7 В, номинальное. Для германиевых диодов прямое напряжение составляет всего 0,3 вольта. Химический состав PN-перехода, входящего в состав диода, определяет его номинальное значение прямого напряжения, поэтому кремниевые и германиевые диоды имеют такие разные значения прямого напряжения. Прямое падение напряжения остается примерно постоянным для широкого диапазона токов диода, а это означает, что падение напряжения на диоде не такое, как на резисторе или даже на обычном (замкнутом) переключателе.Для наиболее упрощенного анализа схемы падение напряжения на проводящем диоде можно считать постоянным при номинальном значении и не связанным с величиной тока.

Уравнение диода

На самом деле прямое падение напряжения более сложное. Уравнение описывает точный ток через диод с учетом падения напряжения на переходе, температуры перехода и нескольких физических констант. Он широко известен как уравнение диода :

.

Термин kT/q описывает напряжение, создаваемое внутри PN-перехода под действием температуры, и называется тепловым напряжением или V t перехода.При комнатной температуре это около 26 милливольт. Зная это и принимая коэффициент «неидеальности» равным 1, мы можем упростить уравнение диода и переписать его так:

Вам не нужно знать «диодное уравнение», чтобы анализировать простые диодные схемы. Просто поймите, что падение напряжения на токопроводящем диоде меняет в зависимости от протекающего через него тока, но это изменение довольно мало в широком диапазоне токов.Вот почему во многих учебниках просто говорится, что падение напряжения на проводящем полупроводниковом диоде остается постоянным и составляет 0,7 вольта для кремния и 0,3 вольта для германия. Однако в некоторых схемах намеренно используется присущая P-N переходу экспоненциальная зависимость ток/напряжение, и поэтому их можно понять только в контексте этого уравнения. Кроме того, поскольку температура является фактором в уравнении диода, PN-переход с прямым смещением также можно использовать в качестве устройства для измерения температуры, и, таким образом, его можно понять, только если кто-то имеет концептуальное представление об этой математической зависимости.

Диод с обратным смещением предотвращает протекание тока через него из-за расширенной области обеднения. На самом деле через диод с обратным смещением может проходить и проходит очень небольшое количество тока, называемое током утечки , но в большинстве случаев им можно пренебречь. Способность диода выдерживать напряжения обратного смещения ограничена, как и для любого изолятора. Если приложенное обратное напряжение смещения станет слишком большим, диод испытает состояние, известное как пробой (рисунок ниже), которое обычно является разрушительным.Максимальное номинальное напряжение обратного смещения диода известно как пиковое обратное напряжение или PIV и может быть получено от производителя. Как и прямое напряжение, номинал PIV диода зависит от температуры, за исключением того, что PIV увеличивает с повышением температуры, а уменьшает по мере того, как диод становится холоднее, что прямо противоположно прямому напряжению.

Диодная кривая: показывает колено при прямом смещении 0,7 В для Si и обратном пробое.

Как правило, номинальное значение PIV стандартного «выпрямительного» диода составляет не менее 50 вольт при комнатной температуре. Диоды с номиналом PIV в несколько тысяч вольт доступны по скромной цене.

Обзор

  • Диод представляет собой электрический компонент, действующий как односторонний клапан для тока.
  • Когда на диод подается напряжение таким образом, что диод пропускает ток, говорят, что диод смещен в прямом направлении .
  • Когда на диод подается напряжение таким образом, что диод препятствует протеканию тока, говорят, что диод имеет обратное смещение .
  • Падение напряжения на проводящем диоде с прямым смещением называется прямым напряжением . Прямое напряжение для диода незначительно изменяется при изменении прямого тока и температуры и определяется химическим составом PN-перехода.
  • Кремниевые диоды
  • имеют прямое напряжение примерно 0,7 вольт.
  • Германиевые диоды
  • имеют прямое напряжение примерно 0,3 вольта.
  • Максимальное напряжение обратного смещения, которое диод может выдержать без «пробоя», называется пиковым обратным напряжением или рейтингом PIV .

Руководство по проектированию печатных плат для защиты от обратной полярности

Когда безопасность пользователя зависит от надежного функционирования оборудования — как, например, в случае со многими медицинскими устройствами и ручным майнинговым оборудованием — электронные компоненты должны быть надежными.

Вот почему защита от обратной полярности становится критически важной для печатных плат (PCB) во многих приложениях. Продолжайте читать небольшое руководство по проектированию печатных плат, чтобы обеспечить защиту вашего продукта.

Зачем нужна защита от обратной полярности?

Все, что подключено к источнику постоянного тока (постоянного тока) , является кандидатом на защиту от обратной полярности. Все, что работает от батареи, может быть связано с обратным подключением батареи, использованием настенного блока питания переменного/постоянного тока с разъемом другой полярности или другими потенциальными ошибками.

Если вы не являетесь постоянным гением в своем штате, полезно подумать об обратной полярности с точки зрения предметов повседневного использования, таких как автомобильные аккумуляторы.Перевернутые полюса возникают, когда вы соединяете отрицательный кабель с положительным и наоборот. Это может привести к повреждению аккумулятора и других электрических компонентов.

Любой продукт с батарейным питанием, который вы используете, пока он подключен к сети, будет находиться под напряжением по всей цепи и, таким образом, станет потенциальным источником поражения электрическим током.

Обратная полярность может привести к повреждению печатной платы и даже выходу из строя печатной платы, хотя повреждение может быть трудно увидеть. Если это произойдет, скажем, с портативным компьютером, результаты могут быть весьма печальными, но не фатальными.Если это произойдет с устройством жизнеобеспечения, , это может означать смерть .

Защита от обратной полярности не распространяется на соединения переменного тока (переменного тока).

Что вы можете сделать, чтобы предотвратить обратную полярность?

Цепь должна выдерживать натиск напряжения обратной полярности без повреждения. Тот факт, что большая часть современного оборудования разработана таким образом, чтобы пользователи не могли неправильно вставить вилку, не решает проблему полностью. Повреждение печатной платы может произойти во время разработки и тестирования платы.

Для защиты печатных плат от воздействия обратной полярности можно выбрать несколько подходов:

  • Вставить диод
  • Вставьте диод Шоттки

Ни один из вариантов не идеален, но оба могут свести к минимуму вред и дать пользователям душевное спокойствие.

Добавление защитного диода

Установка защитного диода от обратной полярности последовательно с линией электроснабжения обеспечивает механизм «отключения», который останавливает подачу напряжения. Это не исправляет обратную полярность, но предотвращает причинение большего вреда.

По сути, диод отделяет остатки схемы от обратной полярности. Когда напряжение анода ниже напряжения катода, диод не будет проводить ток.

Есть несколько минусов в подходе с диодом обратной полярности, хотя он эффективен и недорог. Например:

  • При падении напряжения диод может привести к остановке устройства раньше, чем должно.
  • Диод потребляет энергию и может сократить срок службы батарей.

Добавление диода Шоттки

Диод Шоттки не представляет проблем, связанных с диодом для защиты от обратной полярности, и поэтому является лучшим решением. Однако есть как минимум один недостаток.

Диод Шоттки позволяет значительно увеличить обратный ток и напряжение на нагрузке. С другой стороны, обратный ток достаточно низок, так что это не должно быть большой проблемой.

Безопасность превыше всего?

Диоды для защиты от полярности

весьма эффективны и являются очень экономичным решением.Но с медицинским устройством, например, вам не нужна преждевременная остановка. Последствия могут быть катастрофическими для пациента и для репутации вашей компании.

Для оборудования, столь важного для жизни и безопасности, как медицинские устройства и горнодобывающее оборудование, кажется очевидным, что диод Шоттки является правильным выбором. Однако также важно правильно установить диод, поэтому перед проектированием печатной платы следует проконсультироваться с поставщиком электроники. Ваша общая цель должна состоять в том, чтобы производить искробезопасное оборудование, когда этого требует работа.

Конечно, наилучшая стратегия защиты диодов — это в первую очередь избегать создания обратной полярности. Диоды для резерва и не следует воспринимать как должное как идеальное решение.

0 comments on “Полярность диода на схеме: Полярность диода на схеме

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.