Содержание

Зачем соединяют диоды последовательно

Зачем соединяют диоды последовательно? Последовательное соединение диодов можно рассматривать как один диод, у которого увеличивается такой важный параметр, как обратное напряжение диода Uобр. И увеличивается он пропорционально количеству соединённых диодов. Такое включение можно увидеть на рисунке 1.

Рис. 1

Если каждый из диодов имеет максимальное обратное напряжение 100 В, то для всего соединения этот параметр возрастает троекратно и равняется 300 В. Постоянный прямой ток при этом не меняется. Если каждый из диодов имеет ток в 500 мА, то полученный в результате диод будет иметь прямой ток 0.5 А и максимальное обратное напряжение 300 В.

Соединение диодов последовательно используется довольно часто. К примеру, диоды с Uобр=1000 В довольно распространены и достаточно дёшевы. Но если понадобится большее напряжение, то поиски покажут, что диоды на такие напряжения достаточно дороги. Т.е. получается так, что выгоднее соединить несколько дешёвых диодов последовательно, чем ставить один дорогой.

Шунтирование диодов

Характеристики любых, даже однотипных диодов всегда будут несколько отличаться. При последовательном соединении диодов этот факт необходимо обязательно учитывать. Каждый диод в обязательном порядке имеет некое внутреннее сопротивление, которое очень сильно отличается для проводящего и непроводящего состояния. К примеру, падение напряжения на внутреннем сопротивлении диода при его прямом смещении составляет всего около 0.3 В. Но при соединении диодов последовательно важную роль играет не прямое, а обратное сопротивление. При этом обратное напряжение распределяется по диодам неравномерно. Оно будет максимально на том диоде, у которого окажется максимальное обратное сопротивление. Это может привести к пробою диода с большой вероятностью. Чтобы избежать такой аварийной ситуации проводят шунтирование диодов. Каждый из последовательно соединённых диодов шунтируется своим резистором. Резисторы ставят высокоомные и маломощные. Пример такого соединения диодов показан на рис. 2.

Рис. 2

Как правило, такие резисторы имеют сопротивление в районе 510 КОм. Это шунтирование обеспечивает выравнивание напряжения на соединённых диодах.

katod-anod.ru

Последовательное включение диодов | Все своими руками

Опубликовал admin | Дата 27 октября, 2013

     В практике радиолюбителей иногда возникает необходимость последовательного соединения диодов. Это, когда нет под рукой диодов на необходимое обратное напряжение, да и цена одного высоковольтного диода может быть выше, чем цена трех низковольтных.

При таком соединении напряжение распределяется между всеми диодами. Однако необходимо учитывать, что диоды имеют разные значения величин обратного тока, а также могут обладать нестабильностью обратного тока во времени. Известно, что обратные сопротивления диодов и тиристоров одного и того же типа и класса из-за разной степени нелинейности обратных ветвей вольтамперных характеристик могут значительно отличаться. Очевидно, что при последовательном включении большая часть приложенного напряжения будет падать на диоде с наименьшим обратным током, т.е. с наибольшим обратным сопротивлением. Вследствие этого обратные напряжения на отдельных из них, могут оказаться больше допустимых, что приведет вначале к про¬бою некоторых вентилей, а затем и всего плеча выпрямительной установки. И надо заметить, что лучший вентиль с наибольшим обратным сопротивлением оказывается в наихудших условиях и имеет самую высокую вероятность пробоя. Как показывает опыт эксплуатации, пробой происходит в течение долей секунды и необходимо принимать меры для устранения аварийного режима. Поэтому параллельно каждому из диодов включают уравнивающие резисторы (см. рис. 1)

     Сопротивление уравнивающего резистора должно быть раз в десять меньше величины обратного сопротивления диода. Расчет сопротивлений шунтирующих резисторов в маломощных схемах производится по следующей упрощенной формуле: Rш = Uобр.max/10 Iобр.max. Где Uобр.max – максимальное напряжение, при котором будет работать диод, Iобр.max – максимальный обратный ток диода. Если все шунтирующие сопротивления выбрать одинаковыми по номиналу, то и обратные напряжения на всех диодах будут одинаковыми и не зависящими от разных обратных сопротивлений диодов.

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Просмотров:8 390

www.kondratev-v.ru

16. Параллельное и последовательное соединение диодов

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

Для того, чтобы
обратное напряжение распределялось
равномерно, между диодами, независимо
от их обратных сопротивлений, применяют
шунтирование резисторами. Сопротивления
RШ
резисторов должны быть одинаковы и
значительно меньше наименьшего из
обратных сопротивлений диодов. Но
вместе с тем RШ
не должно
быть слишком малым, чтобы чрезмерно не
возрос ток при обратном напряжении,
т.е. чтобы не ухудшилось выпрямление.

Параллельное
соединение диодов применяют в том
случае, когда нужно получить прямой
ток, больший предельного тока одного
диода. Но если диоды одного типа просто
соединить параллельно, то вследствие
неодинаковости вольт-амперных
характеристик они окажутся различно
нагруженными и в некоторых ток будет
больше предельного.

Уравнительные
резисторы RУ
подбирают экспериментально до получения
в рабочем режиме одинаковых токов в
диодах.

17. Применение выпрямительных диодов.

Выпрямительными
называют полупроводниковые диоды,
предназначенные для преобразования
переменного тока в постоянный. Выпрямление
переменного тока с помощью полупроводникового
диода основано на его односторонней
электропроводности. Она заключается
в том, что диод оказывает очень малое
сопротивление току, протекающему в
одном (прямом) направлении, и очень
большое сопротивление току, протекающему
в другом (обратном) направлении.
Чем
больше площадь р-n-перехода, тем большей
силы ток можно через него пропускать,
не опасаясь теплового пробоя и порчи
диода. Поэтому в выпрямительных
полупроводниковых диодах используются
плоскостные р-n-переходы.
Плоскостной
р-n-переход получают, вводя в полупроводник
р- или n-типа примеси, создающие в нем
область с противоположным типом
электропроводности. Примеси можно
вводить путем сплавления или
диффузии.
Диоды с использованием
р-n-переходов, полученных методом
сплавления, называются сплавными, а
методом диффузии — диффузионными.

Выпрямление
переменного напряжения (тока) с помощью
диода иллюстрируется рис. 3.9.
В течение
положительного полупериода входного
напряжения U1
диод V
включен в прямом направлении, сопротивление
его мало и на нагрузке
напряжение U2
практически равно входному напряжению.
При отрицательном полупериоде входного
напряжения диод включен в обратном
направлении, его сопротивление
оказывается значительно больше, чем
сопротивление нагрузки, и почти все
входное напряжение падает на диоде, а
напряжение на нагрузке близко к нулю.
В данной схеме для получения выпрямленного
напряжения используется лишь один
полупериод входного напряжения, поэтому
такой выпрямитель называется
однополупериодным.

studfiles.net

мир электроники — Последовательное включение диодов

 материалы в категории

Включение диодов последовательно

В радиолюбительской практике порою возникают случаи когда нужен высоковольтный диод а его, как назло, и нет под рукою…

В этом случае можно немного «переиграть» ситуацию применив несколько диодов (два- три) включив их последовательно. В этом напряжение распределяется между всеми диодами.

Однако здесь стоит учесть один важный момент: даже у одинаковых по маркировке диодов параметры могут существенно отличаться и с ростом температуры эти различия будут только увеличиваться. В первую очередь это касается такого параметра как обратное сопротивление диода.

Таким образом получится что при последовательном включении нескольких диодов (пусть даже и с очень похожими характеристиками) большая часть приложенного напряжения будет падать на диоде с наименьшим обратным током, т.е. с наибольшим обратным сопротивлением, и может получиться так что это напряжение превысит предельно допустимое.
Причем в данной ситуации самый мощный диод из этой цепочки оказывается в наиболее худших условиях так как имеет наибольшее обратное сопротивление.

Чтобы избежать подобных неприятностей при последовательном включении нескольких диодов применяют балластные резисторы включенные параллельно.
Сопротивление уравнивающих резисторов должно быть раз в десять меньше величины обратного сопротивления диода.
Расчет сопротивлений шунтирующих резисторов в маломощных схемах производится по упрощенной формуле:

Rш = Uобр.max/10∙Iобр.max.

Здесь: Uобр.max — максимальное напряжение, при котором будет работать диод, Iобр.max — максимальный обратный ток диода.
Если все шунтирующие сопротивления выбрать одинаковыми по номиналу, то и обратные напряжения на всех диодах будут одинаковыми и не зависящими от разных обратных сопротивлений диодов.

radio-uchebnik.ru

Последовательное соединение светодиодов достоинства и недостатки

Ранее мы рассказывали о параллельном соединении светодиодов. Посмотрели на плюсы и минусы, достоинства и недостатки… Масло масляное))) Ну уж простите. Сегодняшний пост будет посвящен самому распространенному виду соединений — последовательное соединение светодиодов.

Как только нам приходится в электрических схемах задействовать не один, а несколько светодиодов, то обязательно возникает дилемма — как правильно соединить их. Какую схему выбрать?

Если Вы начали читать эту статью, то Вас также интересует данный вопрос… Сразу и еще аз оговорюсь, что последовательное соединение светодиодов самое эффективное. Но тут есть свои минусы — не всегда это реализуемо. Почему это так, нужно углубиться в физику ( не пугайтесь, не так это страшно ))

к оглавлению ↑

Вольтамперная характеристика любых светодиодов (ВАХ)


Что такое ВАХ сильно углубляться не будем. По простому — это зависимость тока от напряжения. Этой информации нам и будет достаточно. Вольт-амперная характеристика у любого светодиода, как и у любого диода имеет нелинейную характеристику.

Мы взяли обычный белый диод. При напряжении от 2,5-3В ток увеличивается с 2 до 15 мА. Это достаточно большое увеличение. Отсюда вытекает, что при больших изменения тока падение напряжения будет невелико.

Не смотря на то, что любой завод выпускает чипы с одной характеристикой в каждой партии, падение напряжение будет разным у каждого экземпляра. Не на много, но на десятые доли вольта это точно. Именно из-за этого источник питания светодиодов должен стабилизировать ток, а не напряжение. Такие источники питания принято называть светодиодными драйверами.

 

к оглавлению ↑

Последовательное соединение светодиодов


На схеме мы видим традиционное последовательное соединение светодиодов, подключенных к аккумулятору.

Данное соединение предполагает одинаково яркое свечение светодиодов. Но тут нам «мешает» резистор.

Рассмотрим не много другой пример. А именно, возьмем светодиодный драйвер и подключим его к трем последовательным светодиодам.

В результате того, что сила тока в замкнутой цепи одинакова, то и через каждый диод будет течь одинаковый ток I1=I2=I3. Соединение без резистора при помощи драйвера также обеспечивает одинаковую яркость, а разница падения напряжения на диодах не играет никакого значения. Отражается только на величине разности потенциалов между точкой 1 и 2.

к оглавлению ↑

Расчет драйвера для последовательного соединения светодиодов


Описанное выше последовательное соединение LEDs может вызвать большие вопросы по поводу выбора самого драйвера. Используя ниже приведенный алгоритм расчета Вы всегда самостоятельно сможете рассчитать драйвер, в зависимости от выбранного соединения.

Допустим нам необходимо запитать три светодиода, соединенных последовательно током 700 мА.

Падение напряжения (вымышленно) при таком токе составляет от 3,2 до 3,4 В.

Минимальное напряжение Umin=3*3.2=9.6 V

Максимальное напряжение Umax=3.4*3=10.2 V

Мощность потребляемая светодиодами составит: Р=10,2*0,7=7,14 Вт.

Итого: наш драйвер должен иметь:

Выходной ток 700 мА

Выходное напряжение 10,2В +- 5%

Выходная мощность не менее 7,2 Вт

Это все! Как видите. никаких проблем. Рассматривать расчет резистора при отсутствии драйвера не буду. Это пережитки прошлого. Любой производитель уже выпускает светодиодные драйверы на любой вкус и цвет. При этом стоимость их ничтожно мала. А эффективность от»коробочки» на много больше, чем от простого резистора.

к оглавлению ↑

Плюсы и минусы последовательного соединения светодиодов


Плюс один и большой — дешевизна в конструкции.

Минусов же при последовательном соединении как минимум два:

  1. Если выйдет из строя хотя бы один светодиод, естественно погаснет и вся цепочка. Тут, правда, можно еще один плюс найти… Если диод закоротит, то цепь не оборвется и остальные чипы продолжат свою работу.
  2. Если светодиодов много, то низковольтное питание реализовать архисложно. А это уже проблема. Особенно, если необходимо иметь безопасность в первую очередь.

к оглавлению ↑

Видео на тему последовательного соединения светодиодов


Для тех, кому лень читать много букавак, то предлагаем посмотреть простенькое видео на тему: «последовательное соединение светодиодов». Из него вы быстро почерпнете информацию как правильно подключать диоды при таком соединении.

leds-test.ru

5.Последовательное и параллельное включение выпрямительных диодов.

Параллельное
соединение

диодов применяют в том случае, когда
нужно получить прямой ток, больший
предельного тока одного диода. Но если
диоды одного типа просто соединить
параллельно, то вследствие несовпадения
прямых ветвей ВАХ они окажутся различно
нагруженными и, в некоторых прямой ток
будет больше предельного.

Для
выравнивания токов используют диоды с
малым различием прямых ветвей ВАХ
(производят их подбор) или последовательно
с диодами включают уравнительные
резисторы с сопротивлением в единицы
Ом. Иногда включают дополнительные
резисторы с сопротивлением, в несколько
раз большим, чем прямое сопротивление
диодов, для того чтобы ток в каждом диоде
определялся главным образом сопротивлением,
эта величина составляет сотни Ом.

Последовательное
соединение

диодов применяют для увеличения
суммарного допустимого обратного
напряжения. При воздействии обратного
напряжения через диоды, включенные
последовательно, протекает одинаковый
обратный ток, однако ввиду различия
обратных ветвей ВАХ общее напряжение
будет распределяться по диодам
неравномерно. К диоду, у которого обратная
ветвь ВАХ идет выше, будет приложено
большее напряжение. Оно может оказаться
выше предельного, что повлечет пробой
диодов.

Для
того чтобы обратное напряжение
распределялось равномерно между диодами
независимо от их обратных сопротивлений,
применяют шунтирование диодов резисторами.
Сопротивления резисторов должны быть
одинаковы и значительно меньше наименьшего
из обратных сопротивлений диодов, чтобы
ток, протекающий через резистор, был на
порядок больше обратного тока диодов.

6.Сглаживающие фильтры выпрямителей. Разновидности. Принцип работы lc-фильтра.

Сглаживающие
фильтры

устройства, предназначенные для
подавления пульсаций выпрямленного
напряжения до уровня, при котором
происходит нормальная работа потребителя.
Они бывают активные и пассивные.

1.Сглаживающие
RС-фильтры.
Фильтры
используются для сглаживания пульсаций
выпрямленного напряжения. Простейшим
фильтром является конденсатор большой
емкости, подключаемый к выходу выпрямителя.
Обычно в качестве такового используют
оксидные (электролитические) конденсаторы
емкостью от нескольких десятков до
нескольких тысяч микрофарад. Однако
степень сглаживания пульсаций
выпрямленного напряжения емкостным
фильтром при больших токах нагрузки
оказывается недостаточной. Для повышения
уровня сглаживания пульсаций выпрямленного
напряжения к выходу выпрямителя
подключают более сложные фильтры, в
состав которых помимо конденсаторов
входят резисторы, дроссели, электронные
лампы или транзисторы.

2.Сглаживающие
LC-фильтры.
Для
увеличения КПД и уменьшения потерь
выпрямленного напряжения на элементах
фильтра широко применяются
индуктивно-емкостные (LC) фильтры.  Этот
фильтр отличается от однозвенного RС
-фильтра тем, что резистор R1 заменен
дросселем Др1. Дроссель обладает большим
сопротивлением переменному току и малым
сопротивлением постоянному току. В
результате напряжение пульсаций,
имеющихся на выходе выпрямителя,
перераспределяется на делителе таким
образом, что основная его часть падает
на дросселе и несущественная — на
конденсаторе. В то же время из-за малого
сопротивления дросселя постоянному
току напряжение на выходе фильтра будет
мало отличаться от напряжения на выходе
выпрямителя, т. е. КПД LC-фильтра оказывается
выше, чем КПД RС -фильтра.
   Для
увеличения коэффициента сглаживания
можно последовательно с одним звеном
LC-фильтра включить точно такое же второе
звено.
  Уменьшить напряжение
пульсаций на выходе однозвенного
LC-фильтра можно также, если параллельно
дросселю включить бумажный конденсатор,
который вместе с индуктивностью дросселя
образует параллельный колебательный
контур. Сопротивление контура на
резонансной частоте значительно выше
сопротивления дросселя. Поэтому, если
емкость конденсатора выбрать такой,
чтобы резонансная частота контура
равнялась частоте пульсаций (50 Гц при
однополупериодном выпрямлении или 100
Гц при двухполупериодном выпрямлении),
большая часть напряжения пульсаций
выделится в этом контуре и незначительная
пойдет в нагрузку.

3.
Сглаживающие
транзисторные фильтры.

 Для сглаживания пульсаций выпрямленного
напряжения в несколько единиц или
десятков вольт широко применяются
фильтры с транзисторами.

studfiles.net

3.3. Последовательное включение диодов в выпрямителях гармонических напряжений

Положим, что им окажется диод с номером 3. Тогда на двух диодах, диодах 3 и 4, будет наблюдаться суммарное падение напряжения Uобр3- 4=2×400В=800В.

К двум оставшимся последовательно включенным диодам, диодам 1 и 2, будет приложено напряжение Uобр1-2=1000В-800В=200В.Следовательно, ни один из диодовдиодов 1 или2не может войти в режим пробоя, так как Uпб=400В>200В. Следовательно, через четырехдиодный выпрямитель будет протекать обратный ток, равный наименьшему обратному току одного из диодов, 1 или 2. Этот же ток будет протекать и через диоды, вошедшие в режим пробоя. Поскольку это допустимый обратный ток через диоды, то он не сможет ввести диоды 3 и 4 в режим теплового пробоя.

Величина обратного тока, вводящего диод в режим теплового пробоя, может быть определена из следующих простых соображений. Через диод в режиме пробоя течет обратный ток Iдо. При этом падение напряжения на нем равняется напряжению пробояUпб, если пробой электрический. Следовательно, в диоде рассеивается мощностьPв=IдоUпб. Эта мощность не должна превышать номинальную мощность рассеивания в диоде. В кремниевых диодах при прямом падении напряжения на них равном приблизительно одному вольтуPрас доп=Iн×1В. Отсюда допустимый обратный ток диода:

Iдо допUпб≤ Iн×1В,

I

додоп

.

 

 

 

Uпб

Пример 6 В предыдущем примере в качестве элементов выпрямителя использо-

вались кремниевые диоды с прямым падением напряжения в 1В при номинальном токе 1А. Определить максимальный обратный ток через диод, превышение которого вводит диод в режим теплового пробоя.

Решение

Iобрдоп=1400А 1ВВ = 2,5mA.

Это достаточно большой ток, который вряд ли может наблюдаться в последовательно включенных диодах, не введенных в режим пробоя.

Анализ режимов работы последовательно включенных диодов в выпрямителях гармонических напряжений показал, что их шунтирование резисторами совсем не обязательно. Безусловно, при шунтировании ни один из последовательных диодов не вводится в режим пробоя, но при этом ухудшаются выпрямляющие свойства выпрямительного элемента из-

studfiles.net

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о