Паралельне з'єднання діодів у випрямлячі

Отже, дорогі мої, ми зібрали нашу схемку і настав час її перевірити, випробувати і натішитися цим щастям. На черзі у нас підключення схеми до джерела живлення. Приступимо. На батарейках, акумуляторах та інших прибамбасах живлення ми не зупинятимемося, перейдемо відразу до мережевих джерел живлення. Тут розглянемо існуючі схеми випрямлення, як вони працюють та що вміють. Для дослідів нам знадобиться однофазна (будинки з розетки) напруга та відповідні детальки. Трифазні випрямлячі використовуються у промисловості, ми їх розглядати також не будемо. Ось електриками виростете тоді пжалста.

Джерело живлення складається з декількох найважливіших деталей: Мережевий трансформатор - на схемі позначається схожим як на малюнку,

Випрямляч - його позначення може бути різним. Випрямляч складається з одного, двох або чотирьох діодів, дивлячись який випрямляч. Зараз розбиратимемося.

а) - Простий діод.
б) - Діодний міст. Складається із чотирьох діодів, включених як на малюнку.
в) - той же діодний міст, тільки для стислості намальований простіше. Призначення контактів такі самі, як біля моста під літерою б).

Конденсатор фільтра Ця штука незмінна і в часі, і в просторі позначається так:

Позначень у конденсатора багато, стільки ж, скільки у світі систем позначень. Але загалом вони всі схожі. Не заплутаємось. І для зрозумілості намалюємо навантаження, позначимо її як Rl - опір навантаження. Це наша схема. Також будемо описувати контакти джерела живлення, до яких це навантаження ми підключатимемо.

Далі – пара-трійка постулатів.
— Вихідна напруга визначається як Uпост = U*1.41.Тобто якщо на обмотці ми маємо 10вольт змінної напруги, то на конденсаторі та навантаженні ми отримаємо 14,1В. Приблизно так.
— Під навантаженням напруга трохи просідає, а наскільки залежить від конструкції трансформатора, його потужності та ємності конденсатора.
— Випрямлювальні діоди повинні бути на струм у 1,5-2 рази більші за необхідне. для запасу. Якщо діод призначений для встановлення на радіатор (з гайкою або отвір під болт), то на струмі понад 2-3А його потрібно ставити на радіатор.

Так само нагадаю, що таке двополярна напруга. Якщо хтось забув. Беремо дві батареї та з'єднуємо їх послідовно. Середню точку, тобто точку з'єднання батарейок, назвемо загальною точкою. У народі вона відома як і маса, земля, корпус, загальний провід. Буржуї її називають GND (ground - земля), часто її позначають як 0V (нуль вольт). До цього дроту підключаються вольтметри та осцилографи, щодо неї на схеми подаються вхідні сигнали та знімаються вихідні. Тому й назва її – загальний провід. Так ось, якщо підключимо тестер чорним дротом у цю точку і мірятимемо напругу на батарейках, то на одній батарейці тестер покаже плюс 1,5 вольта, а на інший мінус 1,5 вольта. Ось ця напруга +/-1,5В і називається двополярною. Обидві полярності, тобто плюс, і мінус, обов'язково повинні бути рівними. Тобто +/-12, +/-36В, +/-50 і т.д. Ознака двополярної напруги - якщо від схеми до блоку живлення йдуть три дроти (плюс, загальний, мінус). Але не завжди так - якщо ми бачимо, що схема живиться напругою +12 і -5, то таке харчування називається дворівневим, але дротів до блоку живлення буде все одно три.Ну і якщо на схему йдуть аж чотири напруги, наприклад +/-15 і +/-36, то це харчування назвемо просто — двополярним дворівневим.

1. Мостова схема випрямлення.
Найпоширеніша схема. Дозволяє отримати однополярну напругу з однієї обмотки трансформатора. Схема має мінімальні пульсації напруги і нескладна в конструкції.

2. Однонапівперіодна схема.
Так само, як і бруківка, готує нам однополярну напругу з однієї обмотки трансформатора. Різниця лише в тому, що у цієї схеми подвоєні пульсації в порівнянні з бруківкою, але один діод замість чотирьох сильно спрощує схему. Використовується при невеликих струмах навантаження, і з трансформатором, багато більшим потужності навантаження, т.к. такий випрямляч викликає одностороннє перемагнічування трансформатора.

3. Двонапівперіодна із середньою точкою.
Два діоди та дві обмотки (або одна обмотка із середньою точкою) будуть живити нас малопульсуючим напругою, плюс до всього ми отримаємо менші втрати порівняно з бруківкою, тому що у нас 2 діоди замість чотирьох.

4. Мостова схема двополярного випрямляча.
Для багатьох – наболіла тема. У нас є дві обмотки (або одна із середньою точкою), ми з них знімаємо дві однакові напруги. Вони будуть рівні, пульсації будуть малими, так як схема бруківка, напруги на кожному конденсаторі вважається як напругу на кожній обмотці помножити на корінь з двох - все, як завжди. Провід від середньої точки обмоток вирівнює напруги на конденсаторах, якщо навантаження по плюсу та мінусу будуть різними.

5. Схема із подвоєнням напруги.
Це дві однополуперіодні схеми, але з діодами, включеними по-різному. Застосовується, якщо нам треба отримати подвоєну напругу.Напруга на кожному конденсаторі визначатиметься за нашою формулою, а сумарна напруга на них буде подвоєною. Як і в однополуперіодної схеми, у цієї також великі пульсації. У ній можна побачити двополярний вихід - якщо середню точку конденсаторів назвати землею, то виходить як у випадку з батарейками, придивіться. Але багато потужності із такої схеми не зняти.

6. Отримання різнополярної напруги із двох випрямлячів.
Зовсім не обов'язково, щоби це були однакові блоки живлення — вони можуть бути як різними за напругою, так і різними за потужністю. Наприклад, якщо наша схема по +12вольт споживає 1А, а по -5вольт - 0,5А, то нам і потрібні два блоки живлення - +12В 1А і -5В 0,5А. Також можна з'єднати два однакові випрямлячі, щоб отримати двополярну напругу, наприклад, для живлення підсилювача.

7. Паралельне з'єднання однакових випрямлячів.
Воно нам дає те саме напруження, тільки з подвоєним струмом. Якщо ми з'єднаємо два випрямлячі, то ми матимемо подвійне збільшення струму, три — потрійне тощо.

Ну а якщо вам, дорогі мої, все зрозуміло, то поставлю, мабуть, домашнє завдання. Формула для розрахунку ємності конденсатора фільтра для двонапівперіодного випрямляча:

Для однонапівперіодного випрямляча формула дещо відрізняється:

Двійка у знаменнику - число "тактів" випрямлення. Для трифазного випрямляча у знаменнику стоятиме трійка.

У всіх формулах змінні називаються так:
Cф - ємність конденсатора фільтра, мкФ
Ро - вихідна потужність, Вт
U - вихідна випрямлена напруга,
f - частота змінної напруги, Гц
dU - розмах пульсацій, В

Для довідки – допустимі пульсації:
Мікрофонні підсилювачі – 0,001. 0,01%
Цифрова техніка – пульсації 0,1. 1%
Підсилювачі потужності – пульсації навантаженого блока живлення 1. 10% залежно від якості підсилювача.

Ці дві формули справедливі для напруги випрямлячів частотою до 30кГц. На більших частотах електролітичні конденсатори втрачають свою ефективність, і випрямляч розраховується не так. Але це вже інша тема.

Паралельне з'єднання діодів

В електротехніці нерідко виникає необхідність отримання випрямленого струму, який перевищує граничну величину, що відповідає одному діоду. У таких випадках застосовується паралельне з'єднання діодів одного типу. Це дозволяє рівномірно розподілити струм, що проходить через них. Однак, не завжди вдається досягти такої рівномірності, тому доводиться вдаватися до штучного вирівнювання прямих опорів діодів. Для цього використовуються додаткові опори з невеликою величиною, що включаються до послідовного ланцюга з кожним діодом. В результаті виходить працююча схема з усіма необхідними параметрами.

1. Для чого діоди з'єднуються паралельно
2. Послідовне з'єднання
3. Помилки при паянні транзисторів та діодів

Для чого діоди з'єднуються паралельно

Основною метою паралельного з'єднання діода є збільшення їх прямого струму. Це основний параметр кожного діода. Однак, існує велика кількість діодів, розрахованих на різні значення струмів у найширшому діапазоні. Тому, звичайне паралельне з'єднання повністю вирішує питання збільшення загального прямого струму.

Якщо кожен з діодів, включених паралельно, буде володіти прямим струмом в 1 ампер і максимальною зворотною напругою 100 вольт, то весь ланцюжок матиме параметри 3 ампера і 100 вольт.Тобто, паралельне включення передбачає зростання прямого струму, пропорційно до кількості включених діодів. При цьому максимальне значення зворотної напруги залишається незмінним.

Коли проводиться паралельне з'єднання діодів з різними характеристиками, то розподіл прямого струму буде нерівномірним. Діод, що має найменший опір, братиме на себе в прямому напрямку більшу кількість струму. При настанні певних обставин таке перевищення може стати критичним і призвести до пробою діода. Щоб уникнути подібної ситуації, з кожним світлодіодом послідовно підключається резистор. Їх опір вибирається з розрахунку, що напруга падатиме не більше ніж на 1 вольт.

Крім паралельного, в електричних ланцюгах нерідко використовується послідовне з'єднання діодів, що за певних обставин має вирішальне значення.

Послідовне з'єднання

У електротехніці використовується як паралельне з'єднання діодів. Для високовольтних ланцюгів нерідко застосовується їхнє послідовне з'єднання. При такому варіанті з'єднання відбувається рівномірне розподілення напруги між усіма підключеними діодами.

Проте тут також необхідно враховувати різні значення зворотних струмів. Таким чином, у разі послідовного включення, буде спостерігатися падіння більшої частини напруги на діоді, що має мінімальний зворотний струм. У разі перевищення допустимого значення зворотної напруги може статися пробою діода. Тому тут також падіння напруги штучно вирівнюється, для чого використовуються спеціальні шунтуючі опори.

Помилки при паянні транзисторів та діодів

Паралельне з'єднання резисторів

Послідовне та паралельне з'єднання резисторів

Напруга при послідовному та паралельному з'єднанні резисторів

Опір при послідовному та паралельному з'єднанні резисторів

Послідовне та паралельне з'єднання провідників

Яка схема підключення світлодіодів краща — послідовна чи паралельна

Найправильніше підключення кількох світлодіодів – послідовне. Зараз поясню чому.

Справа в тому, що визначальним параметром будь-якого світлодіода є його робочий струм. Саме від струму через світлодіод залежить те, якою буде потужність (а значить і яскравість) світлодіода. Саме перевищення максимального струму призводить до надмірного підвищення температури кристала і виходу світлодіода з ладу - швидкого перегорання або поступового незворотного руйнування (деградації).

Струм - це головне. Він зазначений у технічних характеристиках світлодіода (datasheet). А вже залежно від струму, на світлодіоді буде та чи інша напруга. Напругу теж можна знайти в довідкових даних, але його, як правило, вказують у вигляді деякого діапазону, тому що воно вторинне.

Наприклад, заглянемо в даташит світлодіода 2835:

Як бачите, прямий струм вказаний чітко і безперечно - 180 мА. А ось напруга живлення світлодіодів за такого струму має певний розкид - від 2.9 до 3.3 Вольта.

Виходить, що для того, щоб задати необхідний режим роботи світлодіода, потрібно забезпечити протікання струму через нього певної величини. Отже, для живлення світлодіодів слід використовувати джерело струму, а не напруги.

Звичайно, до світлодіода можна підключити джерело стабілізованої напруги (наприклад, вихід лабораторного блоку живлення), але тоді потрібно точно знати, якої величини має бути напруга для отримання заданого струму через світлодіод.

Наприклад, у нашому прикладі зі світлодіодом 2835 можна було б подати на нього десь 2.5 В і поступово підвищувати напругу до тих пір, поки струм не стане оптимальним (150-180 мА).

Так робити можна, але в цьому випадку доведеться налаштовувати вихідну напругу блоку живлення під кожен конкретний світлодіод, тому що всі вони мають технологічний розкид параметрів. означає, що змінивши світлодіод на такий самий з тієї ж партії, ви не спалите його (т.к. струм через нього при напрузі 3.1В запросто може перевищити максимально допустиме значення).

До того ж необхідно дуже точно підтримувати напругу на виході блоку живлення, що накладає певні вимоги до його схемотехніки.

Ось чудова ілюстрація до вищесказаного:

А найнеприємніше те, що провідність будь-якого світлодіода (який по суті є p-n-переходом) знаходиться в дуже сильній залежності від температури. необхідному значенню, доведеться знижувати напругу. обійтися.

Тому найправильнішим і найпростішим рішенням буде використовувати для підключення світлодіодів драйвера струму (він же джерело струму).І тоді буде зовсім неважливо, який ви візьмете світлодіод і якою буде пряма напруга на ньому. Потрібно просто знайти драйвер на потрібний струм і справа в капелюсі.

Тепер повертаємося до головного питання статті — чому все ж таки послідовне підключення, а не паралельне? Давайте подивимося, у чому різниця.

Паралельне підключення

При паралельному підключенні світлодіодів напруга на них буде однаковою. А оскільки не існує двох діодів з абсолютно однаковими характеристиками, то спостерігатиметься наступна картина: через якийсь світлодіод йтиме струм нижче номінального (і світитиме він так собі), зате через сусідній світлодіод херятиме струм вдвічі перевищує максимальний і через півгодини він згорить (а може й швидше, якщо пощастить).

Очевидно, що такого нерівномірного розподілу потужностей слід уникати.

Щоб істотно згладити розкид в ТТХ світлодіодів, краще підключати їх через обмежувальні резистори. Напруга блоку живлення при цьому може бути істотно вищою за пряму напругу на світлодіодах. Як підключати світлодіоди до джерела живлення показано на схемі:

Проблема такої схеми підключення світлодіода в тому, що чим більша різниця між напругою блоку живлення і напругою на діодах, тим більше марної потужності розсіюється на обмежувальних резисторах і тим нижче ККД всієї схеми.

Обмеження струму відбувається за простою схемою: підвищення струму через світлодіод призводить до підвищення струму і через резистор теж (оскільки вони включені послідовно). На резистори збільшується падіння напруги, а на світлодіоді, відповідно, зменшується (т.к. загальна напруга постійно). Зменшення напруги на світлодіоді автоматично призводить до зниження струму.Так усе працює.

Загалом опір резисторів розраховується за законом Ома. Розберемо на конкретному прикладі. Припустимо, у нас є світлодіод з номінальним струмом 70 мА, робоча напруга при такому струмі дорівнює 3.6 В (це все беремо з даташиту до світлодіода). І нам потрібно підключити його до 12 вольтів. Отже, нам потрібно розрахувати опір резистора:

Виходить, що для живлення світлодіода від 12 вольт потрібно підключити через 1-ватний резистор на 120 Ом.

Так само, можна порахувати, яким має бути опір резистора під будь-яку напругу. Наприклад, для підключення світлодіода до 5 вольтів опір резистора треба зменшити до 24 Ом.

Значення резисторів під інші струми можна взяти з таблиці (розрахунок проводився для світлодіодів із прямою напругою 3.3 вольта):

При підключенні світлодіода до змінної напруги (наприклад, до мережі 220 вольт) можна підвищити ККД пристрою, взявши замість баластного резистора (активного опору) неполярний конденсатор (реактивний опір). Детально та з конкретними прикладами ми розбирали цей момент у статті про підключення світлодіода до 220 В.

Послідовне підключення

При послідовному підключенні світлодіодів через них протікає один і той же струм. Кількість світлодіодів не має значення, це може бути лише один світлодіод, а може бути 20 чи навіть 100 штук.

Наприклад, ми можемо взяти один світлодіод 2835 і підключити його до драйвера на 180 мА і світлодіод працюватиме в нормальному режимі, віддаючи свою максимальну потужність. А можемо взяти гірлянду з 10 таких світлодіодів і тоді кожен світлодіод також буде працювати в нормальному паспортному режимі (але загальна потужність світильника, звичайно, буде в 10 разів більша).

Нижче показано дві схеми включення світлодіодів, зверніть увагу на різницю напруги на виході драйвера:

Тож на запитання, яким має бути підключення світлодіодів, послідовним чи паралельним, може бути лише одна правильна відповідь – звісно, ​​послідовною!

Кількість послідовно підключених світлодіодів обмежена лише можливостями драйвера.

Ідеальний драйвер може нескінченно підвищувати напругу своєму виході, щоб забезпечити потрібний струм через навантаження, тому до нього можна підключити нескінченну кількість світлодіодів. Ну а реальні пристрої, на жаль, мають обмеження напруги не тільки зверху, а й знизу.

Ось приклад готового пристрою:

Ми бачимо, що драйвер здатний регулювати вихідну напругу тільки в межах 64. 106 вольт. Якщо підтримки заданого струму (350 мА) потрібно буде підняти напруга вище 106 вольт, то облом. Драйвер видасть свій максимум (106В), а який при цьому буде струм — це від нього вже не залежить.

І, навпаки, до такого led-драйвера не можна підключати надто мало світлодіодів. Наприклад, якщо підключити до нього ланцюжок з 10 послідовно включених світлодіодів, драйвер ніяк не зможе знизити свою вихідну напругу до необхідних 32-36В. І всі десять світлодідів, швидше за все, просто згорять.

Наявність мінімальної напруги пояснюється (залежно від схемотехнічного рішення) обмеженнями потужності вихідного регулюючого елемента або виходом за граничні режими генерації імпульсного перетворювача.

Зрозуміло, драйвери можуть бути на будь-яку вхідну напругу, не обов'язково на 220 вольт. Ось, наприклад, драйвер, що перетворює будь-яке джерело постійного напруги (блок живлення) від 6 до 20 вольт у джерело струму на 3 А:

Ось і все. Тепер ви знаєте, як увімкнути світлодіод (один або кілька) — або через струмообмежувальний резистор, або через драйвер, що токозадає.

Як вибрати потрібний драйвер?

Тут усе дуже просто. Вибирати потрібно лише за трьома параметрами:

1. вихідний струм;
2. максимальна вихідна напруга;
3. мінімальна вихідна напруга.

Вихідний (робочий) струм драйвера світлодіодів - Це найважливіша характеристика. Струм повинен дорівнювати оптимальному струму для світлодіодів.

Наприклад, у нашому розпорядженні опинилося 10 штук повноспектральних світлодіодів для фітолампи:

Номінальний струм цих діодів – 700 мА (береться з довідника). Отже, нам потрібний драйвер струму на 700 мА. Ну чи трохи менше, щоб продовжити термін життя світлодіодів.

Максимальна вихідна напруга драйвера має бути більше, ніж сумарна пряма напруга всіх світлодіодів. Для наших фітосвітлодіодів пряма напруга лежить у діапазоні 3.4 вольта. Беремо по максимуму: 4В х 10 = 40В. Наш драйвер повинен мати можливість видати не менше 40 вольт.

Мінімальна напругавідповідно розраховується за мінімальним значенням прямої напруги на світлодіодах. Тобто воно має бути не більше ніж 3В х 10 = 30 Вольт. Іншими словами, наш драйвер повинен вміти знижувати вихідну напругу до 30 вольт (або нижче).

Таким чином, нам потрібно підібрати схему драйвера, розрахованого на струм 650 мА (нехай буде трохи менше номінального) і здатного по необхідності видавати напругу в діапазоні від 30 до 40 вольт.

Отже, для наших цілей підійде щось на кшталт цього:

Зрозуміло, при виборі драйвера діапазон напруги завжди можна розширювати в будь-який бік. Наприклад, замість драйвера з виходом на 30-40 В чудово підійде той, що видає від 20 до 70 Вольт.

Приклади драйверів, що ідеально сумісні з різними типами світлодіодів, наведені в таблиці:

До речі, для правильного підключення світлодіодів зовсім не обов'язково купувати готовий драйвер, можна просто взяти якийсь відповідний блок живлення (наприклад, зарядник від телефону) і прикрутити до нього найпростіший стабілізатор струму на одному транзисторі або на LM317.

Готові схеми стабілізаторів струму для світлодіодів можна взяти із цієї статті.

Особливості паралельного підключення світлодіодів

Відомо, що світлодіоди найкраще з'єднувати послідовно. І тут струм кожному з них буде однаковий, що полегшує контроль над ним. Але трапляються випадки, що без паралельного з'єднання не обійтися.

Наприклад, якщо є джерело живлення, і до нього необхідно підключити кілька світлодіодних лампочок, сумарне падіння напруги на яких перевищує напругу джерела. Іншими словами, живлення джерела мало для послідовно з'єднаних лампочок, і вони не спалахують.

Тоді лампочки вмикають у ланцюг паралельно і на кожну гілку ставлять свій резистор.

За законами паралельного з'єднання падіння напруг на кожній гілці буде однаковим і рівним напрузі джерела, а струм може відрізнятися. У зв'язку з цим розрахунки щодо визначення характеристик резисторів будуть проводитись окремо для кожної гілки.

Заборона на один резистор

Чому не можна під'єднати всі світлодіодні лампочки до одного резистори? Тому що технологія виробництва не дозволяє зробити світлодіоди з рівними характеристиками. Світлодіоди мають різний внутрішній опір, і часом відмінності в ньому дуже сильні навіть для однакових моделей, взятих із однієї партії.

Великий розкид опору призводить до розкиду у значенні струму, але це своє чергу призводить до перегріву і перегорання. Значить, треба проконтролювати струм на кожному світлодіоді чи кожній гілці з послідовним з'єднанням. Адже за послідовному з'єднанні струм однаковий. Для цього застосовують окремі резистори. З їхньою допомогою стабілізують струм.

Основні характеристики елементів ланцюга

Злегка подумавши, стає зрозумілим, що одна гілка зможе містити максимальну кількість світлодіодів таку ж, як при послідовному з'єднанні та живленні від цього джерела.

Наприклад, ми маємо джерело на 12 вольт. До нього можна послідовно приєднати 5 світлодіодів по 2 вольти. (12 вольт:2 вольта:1,15 ≈5).1,15 це коефіцієнт запасу, оскільки необхідно розраховувати, що в ланцюг буде включений ще й резистор.

Опір резистора розраховується за допомогою закону Ома: I=U/R, де I буде допустимим струмом, взятим із таблиці характеристик приладу. Напруга U вийде, якщо з максимальної напруги джерела живлення відняти падіння напруг на кожному світлодіоді, що входить у послідовний ланцюжок (теж береться з таблиці характеристик).

Потужність резистора складається з формули:

При цьому всі величини записуються у системі Сі. Нагадаємо, що 1 A=1000 мA, 1 мA=0,001 A, 1 Ом=0,001 кОм, 1 Вт=1000 мВт.

Сьогодні багато онлайн калькуляторів, які пропонують виконати цю операцію автоматично, просто підставивши відомі характеристики у порожні комірки. Але основні поняття знати таки корисно.

Перевага паралельного включення діодів

Паралельне з'єднання дозволяє додати 2 або 5 або 10 світлодіодів, або більше. Обмеженням є потужність джерела живлення та габарити приладу, в якому ви хочете застосувати таке з'єднання.

Лампочки для кожної паралельної гілки беруть однаково, щоб у них були максимально схожі значення допустимого струму, прямої і зворотної напруги.

Перевага паралельного з'єднання світлодіодів у тому, що якщо один із них перегорить, весь ланцюг продовжить працювати. Лампочки світитимуться і при перегоранні їх більшої кількості, головне, щоб хоч одна гілка залишалася неушкодженою.

Як бачимо, паралельне з'єднання – це досить корисна річ. Просто треба вміти правильно зібрати ланцюг, не забуваючи про всі властивості світлодіодів та закони фізики.

Багато схемах паралельне з'єднання комбінують з послідовним, що дозволяє створити функціональні електричні прилади.

Застосування паралельного з'єднання світлодіодів

Схема паралельного підключення з двома висновками дозволяє реалізовувати двокольорове свічення лампочок, якщо використовуються два кристали різного кольору. Колір змінюється при зміні полюсів джерела (зміна напряму струму). Широке застосування така схема знаходить у двоколірних індикаторах.

Якщо два кристали різного кольору з'єднати паралельно одному корпусі і підключити до них імпульсний модулятор, можна змінювати колір у широкому діапазоні. Особливо багато тонів генерується при поєднанні зеленого та червоного кольору світлодіодів.

Як видно на схемі, до кожного кристала підключено свій резистор. Катод у такому з'єднанні загальний, а вся система підключена до керуючого пристрою – мікроконтролера.

У сучасних святкових гірляндах іноді застосовується змішаний тип з'єднання, де кілька послідовних рядів з'єднуються паралельно. Це дозволяє гірлянді світитись, навіть якщо кілька світлодіодних джерел вийдуть з ладу.

При створенні підсвічування в приміщенні можуть застосовувати паралельне з'єднання. Змішані схеми використовуються при конструкції багатьох індикаторних електроприладів і для пристроїв, що підсвічують.

Декілька нюансів монтажу

Окремо можна сказати, як з'єднуються світлодіоди між собою. Кожен кристал укладено в корпус, з якого йдуть висновки. На висновках часто стоять позначки «-» або «+», що означає відповідно підключення до катода та анода приладу.

Досвідчені радіоаматори навіть на око можуть визначити полярність, оскільки катодний висновок трохи довший та трохи більше виступає з корпусу. Підключення світлодіодів необхідно здійснювати, суворо дотримуючись полярності.

Якщо йдеться про потужні світлодіоди, то в процесі монтажу досить часто застосовують паяння. Для цього використовують малопотужний паяльник, щоб у жодному разі не перегріти кристал. Час паяння не повинен перевищувати 4-5 секунд. Найкраще, якщо це буде 1-2 секунди. Для цього паяльник розігрівають заздалегідь. Висновки сильно не згинають. Схему збирають на майданчику із матеріалу, який добре відводить тепло.

3 Паралельне та послідовне з'єднання діодів

Насправді нерідко виникають ситуації, коли допускане середнє значення прямого струму діода виявляється недостатнім забезпечення великих струмів навантаження; у цих випадках доводиться застосовувати паралельне з'єднання діодів. Однак при паралельному включенні діодів через розбіжність їх ВАХ струми в діодах будуть неоднаковими (рисунок 3.1, а). Для вирівнювання струмів при паралельному включенні діодів у малопотужних випрямлячах послідовно з ними встановлюються резистори з однаковими опорами, включення яких дозволяє зменшити різницю струмів у діодах (рисунок 3.1 а, б). Однак ці резистори зменшують ККД схеми, і тому застосовувати їх у потужних випрямлячах не рекомендується.

Якщо діоди включаються паралельно без зрівняльних опорів, необхідно застосувати свідомо збільшене число діодів, цим зменшити струм у кожному їх, отже, виключити небезпека навантаження.

Рисунок 3.1 — Паралельне та послідовне з'єднання діодів

У потужних випрямлячах замість резисторів послідовно з кожним діодом включають спеціальні струмові рівні реактори (дроселі з сердечниками L₁, L₂). На цих дроселях (рисунок 3.1, в) при протіканні струму створюється проти - ЕРС, пропорційна цьому струму, що і призводить до вирівнювання струмів дроселів, а отже, і діодів.

Діоди одного типу можна з'єднати послідовно для збільшення зворотної допустимої напруги. Однак через розбіжність зворотних гілок ВАХ зворотні напруги розподіляться між діодами нерівномірно. Для вирівнювання зворотної напруги діоди малої та середньої потужності необхідно шунтувати високоомними резисторами. Якщо діоди включаються послідовно без шунтуючих резисторів, необхідно свідомо збільшити кількість діодів у своїй зворотне напруга кожному з них знижується (щонайменше ніж 25 %) і виключається небезпека перенапруг.

У випрямлячах великої потужності цей спосіб вирівнювання непридатний через значні втрати в шунтуючих резисторах. Тому в цих випадках застосовуються шунтуючі RС - ланцюжки (рисунок 3.1, д), причому опір резисторів, що шунтують, дорівнює 500 - 2000 Ом (менше значення відповідає більш потужним діодам); увімкнення конденсаторів дозволяє знизити комутаційні перенапруги. Іноді в якості реактивних дільників включаються тільки конденсатори, що шунтують.

Оскільки германієві і кремнієві діоди чутливі до струмових перевантажень і перенапруг, необхідно вживати спеціальні заходи щодо захисту цих діодів і всієї системи електроживлення. Кремнієві діоди з лавинними характеристиками витримують короткочасні перенапруги, що полегшує їх захист.

4 Однофазна однонапівперіодна схема випрямлення

Однофазна однополуперіодна схема випрямлення з активним навантаженням є найпростішою з усіх схем випрямлення (рисунок 4.1, а).

На малюнку 4.1 б представлені графіки напруг і струмів у схемі. По осі абсцис цих графіків відкладений фазовий кут t, де — кругова частота напруги живлення. Замість величини на графіках може бути відкладено поточний час t.

На даній схемі (рисунок 4.1, а) і в наведених нижче схемах випрямлення вентильні елементи представимо узагальнено у вигляді діодів (VD).

Малюнок 4.1 — Однофазна однонапівперіодна схема випрямлення (а) та діаграми напруги та струмів у схемі (б)

Відомо, що умовою проходження струму через вентиль (випрямляв діод) є наявність на його аноді позитивного потенціалу по відношенню до катода. Припустимо, що позитивний потенціал на аноді VD в даній схемі з'являється при позитивній напівхвилі напруги (потенціал точки а схеми позитивний, а точки б - негативний), отже, в першу половину періоду діод відкривається і по ланцюгу послідовно з'єднаних обмотки трансформатора, діода і навантаження протікають рівні струми i_VD=i₀=i₂. У другій половині періоду точка а має негативний потенціал, отже діод закривається і струм у ланцюзі відсутня.

Таким чином, струм через діод і навантаження протікає тільки протягом одного напівперіоду, тому схема називається однонапівперіодною.

Оскільки в ідеалізованій схемі випрямлення в трансформаторі та вентилі (діоді) втрат немає, то в першому напівперіоді вся напруга вторинної обмотки трансформатора u₂ виявляється прикладеним до навантаження R_H, і тому графік випрямленої напруги u₀ повторює позитивну напівсинусоїду графіка напруги u₂ (Рисунок 4.1, б).

Графіки струмів, що протікають по випрямному діоду VD, навантаженню R_H, вторинної обмотці трансформатора будуть однакові, тобто. i_VD=i₀=i₂; ординати графіка цих струмів у цій (ідеалізованій) схемі визначаються співвідношенням u₀/R_H.

Миттєве значення струму в первинній обмотці трансформатора визначається виразом

де n₂₁ = U₂/U₁, а I₀ - Постійна складова випрямленого струму i₀.

Струм первинної обмотки визначається змінною напругою мережі u₀ і може містити постійної складової. Тому значення постійної складової Iо віднімається з миттєвого значення i₀ струму вторинної обмотки. Таким чином, різниця (i₂ - Iо), змінена в n₂₁ раз, буде графік струму первинної обмотки i₁ (n₂₁ у разі для простоти прийнятий рівним одиниці).

Під час другого напівперіоду напруги u₂ діод закритий а, отже, вся напруга вторинної обмотки трансформатора u₂ виявляється прикладеним до послідовно з'єднаних навантажень R_Н та діоду VD. Оскільки зворотний опір діода набагато більший за опір навантаження R_Н, то з достатньої практики точністю опором навантаження у разі можна знехтувати, т.к. е. можна вважати, що під час другого напівперіоду до затискачів діода у зворотному напрямку прикладена напруга u_обрграфік якого повторює негативну напівсинусоїду напруги вторинної обмотки трансформатора u₂ (Малюнок 4.1,б).

У схемі, що розглядається, постійна складова випрямленого струму Iо, протікаючи по вторинній обмотці трансформатора, створює вимушене підмагнічування його магнітопроводу.

Основною перевагою однонапівперіодної схеми є простота.

До недоліків схеми належать:

1) великий коефіцієнт пульсації випрямленої напруги_П01

2) велика маса та обсяг трансформатора (внаслідок поганого використання обмоток та вимушеного підмагнічування магнітопроводу трансформатора).

Внаслідок зазначених недоліків однофазна однополуперіодна схема при роботі на активне навантаження практичного застосування не знайшла.