Диод. Светодиод. Стабилитрон

  • Tutorial
Не влезай. Убьет! (с)

Постараюсь объяснить работу с диодами, светодиодами, а также стабилитронами на пальцах. Опытные электронщики могут пропустить статью, поскольку ничего нового для себя не обнаружат. Не буду вдаваться в теорию электронно-дырочной проводимости pn-перехода. Я считаю, что такой подход обучения только запутает начинающих. Это голая теория, почти не имеющая отношения к практике. Впрочем, интересующимся теорией предлагаю эту статью. Всем желающим добро пожаловать под кат.

Это вторая статья из цикла электроники. Рекомендую к прочтению также первую, которая повествует о том, что такое электрический ток и напряжение.

Диод – полупроводниковый прибор, имеющий 2 вывода для подключения. Изготавливается, упрощенно говоря, путем соединения 2х полупроводников с разным типом примеси, их называют донорной и акцепторной, n и p соответственно, поэтому диод содержит внутри pn-переход. Выводы, обычно состоящие из луженой меди, называют анод (А) и катод (К). Эти термины пошли еще со времен электронных ламп и используются в письменном виде, для обозначения направленности диода. Гораздо проще графическое обозначение. Названия выводов диода запомнятся сами собой при применении на практике.


Как я уже писал, мы не будем использовать теорию электронно-дырочной проводимости диода. Просто инкапсулируем эту теорию до черного ящика с двумя зажимами для подключения. Примерно так же программисты инкапсулируют работу со сторонними библиотеками, не вдаваясь в е… подробности их работы. Или, например, когда, пользуясь пылесосом, мы не вдаёмся в подробности, как он устроен внутри, он просто работает и нам важно одно из свойств пылесоса – сосать пыль.

Рассмотрим свойства диода, самые очевидные:

  • От анода к катоду, такое направление называется прямым, диод пропускает ток.
  • От катода к аноду, в обратном направлении, диод ток не пропускает. (Вообще-то нет. Но об этом позже.)
  • При протекании тока, в прямом направлении, на диоде падает некоторое напряжение.


Возможно эти свойства вам и так хорошо известны. Но есть некоторые дополнения. Что же считать прямым, а что обратным направлением? Прямым называют такое включение, когда на аноде напряжение больше, чем на катоде. Обратное, наоборот. Прямое и обратное включение – это условность. В реальных схемах напряжение на одном и том же диоде может меняться с прямого на обратное и наоборот.

Кремниевый диод начинает пропускать хоть какой-либо значимый ток только тогда, когда на аноде напряжение будет больше примерно на 0,65 В, чем на катоде. Нет, не так. При протекании хоть какого-либо тока, на диоде образуется падение напряжения, примерно равное 0,65 В и выше.

Напряжение 0,65 В – называют прямым падением напряжения на pn-переходе. Это лишь примерная средняя величина, она зависит от тока, температуры кристалла и технологии изготовления диода. При изменении протекающего тока, она изменяется нелинейно. Чтобы как-то обозначить эту нелинейность графически, производители снимают вольтамперные характеристики диода. В мощных высоковольтных диодах падение напряжения может быть больше в 2, 3 и т.д. раза. Это означает, что внутри диода включено несколько pn-переходов последовательно.

Для определения падения напряжения можно использовать вольтамперную характеристику (ВАХ) диода в виде графика. Иногда эти графики приводятся в дата-листах (datasheets) на реальные модели диода, но чаще их нет. На первом мне попавшемся графике ниже приведены ВАХ КД243А, хотя это не важно, они все примерно похожи.


На графике Uпр – это прямое падение напряжения на диоде. Iпр – протекающий через диод ток. График показывает какое падение напряжения на диоде будет, при протекании n-го тока. Но чаще всего в даталистах не показываются реальные ВАХ, а приводится прямое падение напряжения, указанное при определенном токе. В английской литературе падение напряжения обозначается как forward voltage.

Как применять


Падение напряжения на диоде – для нас плохая характеристика, поскольку это напряжение не совершает полезной работы и рассеивается в виде тепла на корпусе диода. Чем меньше падение, тем лучше. Обычно падение напряжения на диоде определяют исходя из тока, протекающего через диод. Например, включим диод последовательно с нагрузкой. По сути это будет защита схемы от переплюсовки, на случай, если блок питания отсоединяемый. На рисунке ниже в качестве защищаемой схемы взят резистор 47 Ом, хотя в реальности это может быть все, что угодно, например, участок большой схемы. В качестве блока питания – батарея на 12 В.


Допустим, нагрузка без диода потребляет 255 мА. В данном случае это можно посчитать по закону Ома: I= U / R = 12 / 47 = 0,255 А или 255 мА. Хотя обычно потребление сферической схемы в вакууме уже известно, хотя бы по максимальным характеристикам блока питания. Найдем на графике ВАХ, указанный выше, падение напряжения для диода КД243А при 0,255 А протекающего тока, при 25 градусах. Оно равно примерно 0,75 В. Эти 0,75 В упадут на диоде, и для питания схемы останется 12 — 0,75 = 11,25 В — иногда может и не хватить. Как бонус, можно найти мощность, в виде тепла и потерь выделяющуюся на диоде по формуле P = I * U = 0,75 * 0,255 = 0,19 Вт, где I и U – ток через диод и падение напряжения на диоде.

Что же делать, когда график ВАХ недоступен? Например, для популярного диода 1n4007 указано только прямое напряжения forward voltage 1 В при токе 1 А. Нужно и использовать это значение, либо измерить реальное падение. А если для какого-либо диода это значение не указано, то сойдет среднее 0,65 В. В реальности проще это падение напряжения измерить вольтметром в схеме, чем выискивать в графиках. Думаю, не надо объяснять, что вольтметр должен быть включен на постоянное напряжение, если через диод течет постоянный ток, а щупы должны касаться анода и катода диода.

Немного про другие характеристики


В предыдущем примере, если перевернуть батарейку, я имею ввиду поменять полярность, см. нижний рисунок, ток не потечет и падение напряжения на диоде в худшем случае составит 12 В — напряжение батареи. Главное, чтобы это напряжение не превышало напряжение пробоя нашего диода, оно же обратное напряжение, оно же breakdown voltage. А также важно еще одно условие: ток в прямом направлении через диод не превышал номинальный ток диода, он же forward current. Это два основных параметра по которых выбирается диод: прямой ток и обратное напряжение.

Иногда в даталистах также указывается рассеиваемая мощность диодом или номинальная мощность (power dissipation). Если она указана, то ее нельзя превышать. Как ее посчитать, мы уже разобрались на предыдущем примере. Но если мощность не указана, тогда надо ориентироваться по току.

Говорят, что в обратном направлении ток через диод не течет, ну или почти не потечет. На самом деле через него протекает ток утечки, reverse current в английской литературе. Этот ток очень маленький, от нескольких наноампер у маломощных диодов до нескольких сот микроампер, у мощных. Также этот ток зависит от температуры и приложенного напряжения. В большинстве случаем ток утечки не играет никакой роли, например, в как в предыдущем примере, но, когда вы будете работать с наноамперами и поставите какой-либо защитный диод на входе операционного усилителя, тогда может случиться ой… Схема поведет себя совсем не так, как задумывалась.

У диодов так же есть некоторая маленькая паразитная емкость capacitance. Т.е., по сути, это конденсатор, параллельно включенный с диодом. Эту емкость надо учитывать при быстрых процессах при работе диода в схеме с десятками-сотнями мегагерц.

Также несколько слов по поводу термина «номинал». Обычно номинальные ток и напряжение обозначают, что при превышении этих параметров производитель не гарантирует работу изделия, если не сказано другое. И это для всех электронных компонентов, а не только для диода.

Что еще можно сделать


Применений диодов существует множество. Разработчики-радиоэлектронщики обычно выдумывают свои схемы из кусочков других схем, так называемых строительных кирпичиков. Вот несколько вариантов.

Например, схема защиты цифровых или аналоговых входов от перенапряжения:


Диоды в этой схеме при нормальной работе не пропускают ток. Только ток утечки. Но когда по входу возникает перенапряжение с положительной полуволной, т.е. напряжение входа становится больше чем Uпит плюс прямое падение напряжения на диоде, то верхний диод открывается и вход замыкается на шину питания. Если возникает отрицательная полуволна напряжения, то открывается нижний диод и вход замыкается на землю. В этой схеме, кстати, чем меньше утечки и емкость у диодов, тем лучше. Такие схемы защиты уже, как правило, стоят во всех современных цифровых микросхемах внутри кристалла. А внешними мощными сборками TVS-диодов защищают, например, USB порты на материнских платах.

Также из диодов можно собрать выпрямитель. Это очень распространённый тип схем и вряд ли кто-то из читателей про них не слышал. Выпрямители бывают однополупериодные, двухполупериодные и мостовые. С однополупериодным выпрямителем мы уже познакомились в нашем самом первом многострадальном примере, когда рассматривали защиту от переплюсовки. Никакими особыми плюсами не обладает, кроме плюса на батарейке. Один из самых важных минусов, который ограничивает применение схемы однополупериодного выпрямителя на практике: схема работает только с положительной полуволной напряжения. Отрицательное напряжение напрочь отсекает и ток при этом не течет. «Ну и что?», скажете вы, «Такой мощности мне будет достаточно!». Но нет, если такой выпрямитель стоит после трансформатора, то ток будет протекать только в одну сторону через обмотки трансформатора и, таким образом, трансформаторное железо будет дополнительно подмагничиваться. Трансформатор может войти в насыщение и греться намного больше положенного.

Двухполупериодные выпрямители этого недостатка лишены, но им необходим средний вывод обмотки трансформатора. Здесь при положительной полярности переменного напряжения открыт верхний диод, а при отрицательной – нижний. КПД трансформатора используется не полностью.


Мостовые схемы лишены обоих недостатков. Но теперь на пути тока включены два диода в любой момент времени: прямой диод и обратный. Падение напряжения на диодах удваивается и составляет не 0,65-1В, а в среднем 1,3-2В. С учетом этого падения считается выпрямленное напряжение.


Например, нам надо получить 18 вольт выпрямленного напряжения, какой трансформатор для этого выбрать? 18 вольт плюс падение на диодах, возьмем среднее 1,4 В, равно 19,4 В. Мы знаем из предыдущей статьи, что амплитудное значение переменного напряжения в корень из 2 раз больше его действующего значения. Поэтому во вторичной цепи трансформатора переменное действующее напряжение равно 19,4 / 1,41 = 13,75В. С учетом того, что напряжение в сети может гулять на 10%, а также под нагрузкой напряжение немного просядет, выберем трансформатор 230/15 В.

Мощность требуемого нам трансформатора можно посчитать от тока нагрузки. Например, мы собираемся подключать к трансформатору нагрузку в один ампер. Это если с запасом. Всегда оставляйте небольшой запас, в 20-40%. Просто по формуле мощности можно найти P = U * I = 15 * 1 = 15 ВА, где U и I – напряжение и ток вторичной обмотки. Если вторичных обмоток несколько, то их мощности складываются. Плюс потери на трансформацию, плюс запас, поэтому выберем трансформатор 20-40 ВА. Хотя часто трансформаторы продаются с указанием тока вторичных обмоток, но проверить по габаритной мощности не помешает.

После выпрямительного моста необходим сглаживающий конденсатор, на рисунке не показан. Не забывайте про него! Есть умные формулы по расчету этого конденсатора в зависимости от количества пульсаций, но порекомендую такое правило: ставить конденсатор 10000мкФ на один ампер потребления тока. Вольтаж конденсатора не меньше, чем выпрямленное без нагрузки напряжение. В данном примере можно взять конденсатор с номиналом 25В.

Диоды в этой схеме выберем на ток >=1А и обратное напряжение, с запасом, больше 19,4 В, например, 50-1000 В. Можно применить диоды Шоттки. Это те же диоды, только с очень маленьким падением напряжения, которое часто составляет десятки милливольт. Но недостаток диодов Шоттки – их не выпускают на более-менее высокие напряжения, больше 100В. Точнее с недавнего времени выпускают, но их стоимость заоблачная, а плюсы уже не так очевидны.

Светодиод


Внутри устроен совсем по другому, чем диод, но имеет те же самые свойства. Только еще и светится при протекании тока в прямом направлении.


Все отличие от диода в некоторых характеристиках. Самое важное – прямое падение напряжения. Оно гораздо больше, чем 0,65 В у обычного диода и зависит в основном от цвета светодиода. Начиная от красного, падение напряжения которого составляет в среднем 1,8 В, и заканчивая белым или синим светодиодом, падение у которых около 3,5 В. Впрочем, у невидимого спектра эти значения шире.


По сути падение напряжения здесь – минимальное напряжение зажигания диода. При меньшем напряжении, у источника питания, тока не будет и диод просто не загорится. У мощных осветительных светодиодов падение напряжения может составлять десятки вольт, но это значит лишь, что внутри кристалла много последовательно-параллельных сборок диодов.

Но сейчас поговорим об индикаторных светодиодах, как наиболее простых. Их выпускают в различных корпусах, наиболее часто в полуокруглых, диаметром 3, 5, 10 мм.


Любой диод светится в зависимости от протекающего тока. По сути это токовый прибор. Падение напряжения получается автоматически. Ток мы задаем сами. Современные индикаторные диоды более-менее начинают светиться при токе 1 мА, а при 10 мА уже выжигают глаза. Для мощных осветительных диодов надо смотреть документацию.

Применение светодиода


Имея лишь соответствующий резистор можно задать нужный ток через диод. Конечно, понадобится еще и блок питания постоянного напряжения, например, батарейка 4,5 В или любой другой БП.

Например, зададим ток 1мА через красный светодиод с падением напряжения 1,8 В.


На схеме показаны узловые потенциалы, т.е. напряжения относительно нуля. В каком направлении включать светодиод нам подскажет лучше всего мультиметр в режиме прозвонки, поскольку иногда попадаются напрочь китайские светодиоды с перепутанными ногами. При касании щупов мультиметра, в правильном направлении, светодиод должен слабо светиться.

Поскольку применен красный светодиод, то на резисторе упадет 4,5 — 1,8 = 2,7В. Это известно по второму закону Кирхгофа: сумма падений напряжения на последовательных участках схемы равно ЭДС батарейки, т.е. 2,7 + 1,8 = 4,5В. Чтобы ограничить ток в 1мА, резистор по закону Ома должен обладать сопротивлением R = U / I = 2,7 / 0,001 = 2700 Ом, где U и I – напряжение на резисторе и необходимый нам ток. Не забываем переводить величины в единицы СИ, в амперы и вольты. Поскольку выпускаемые номиналы сопротивлений стандартизованы выберем ближайший стандартный номинал 3,3кОм. Конечно, при этом ток изменится и его можно пересчитать по закону Ома I = U / R. Но зачастую это не принципиально.

В этом примере ток, отдаваемый батарейкой, мал, так что внутренним сопротивлением батареи можно пренебречь.

С осветительными светодиодами все тоже самое, только токи и напряжения выше. Но иногда им уже не требуется резистор, надо смотреть документацию.

Что-то еще про светодиод


По сути, светить – это основное назначение светодиода. Но есть и другое применение. Например, светодиод может выступать в качестве источника опорного напряжения. Они необходимы, например, для получения источников тока. В качестве источников опорного напряжения, как менее шумные, применяют красные светодиоды. Их включают в схему так же, как и в предыдущем примере. Поскольку напряжение батарейки относительно постоянное, ток через резистор и светодиод тоже постоянный, поэтому падение напряжения остается постоянным. От анода светодиода, где 1,8В, делается отвод и используется это опорное напряжение в других участках схемы.

Для более надежной стабилизации тока на светодиоде, при пульсирующем напряжении источника питания, вместо резистора в схему ставят источник тока. Но источники тока и источники опорного напряжения – это тема еще одной статьи. Возможно, когда-нибудь я ее напишу.

Стабилитрон


В английской литературе стабилитрон называется Zener diode. Все тоже самое, что и диод, в прямом включении. Но сейчас поговорим только про обратное включение. В обратном включении под действием определенного напряжения на стабилитроне возникает обратимый пробой, т.е. начинает течь ток. Этот пробой полностью штатный и рабочий режим стабилитрона, в отличие от диода, где при достижении номинального обратного напряжения диод просто выходил из строя. При этом, ток через стабилитрон в режиме пробоя может меняться, а падение напряжение на стабилитроне остается практически неизменным.


Что нам это дает? По сути это маломощный стабилизатор напряжения. Стабилитрон имеет все те же характеристики, что и диод, плюс добавляется так же напряжение стабилизации Uст или nominal zener voltage. Оно указывается при определенном токе стабилизации Iст или test current. Также в документации на стабилитроны указываются минимальный и максимальный ток стабилизации. При изменении тока от минимального до максимального, напряжение стабилизации несколько плавает, но незначительно. См. вольт-амперные характеристики.


Рабочая зона стабилитрона обозначена зеленым цветом. На рисунке видно, что напряжение на рабочей зоне практически неизменно, при широком диапазоне изменения тока через стабилитрон.

Чтобы выйти на рабочую зону, нам надо установить ток стабилитрона между [Iст. min – Iст. max] с помощью резистора точно так же, как это делалось в примере со светодиодом (кстати, можно также с помощью источника тока). Только, в отличие от светодиода, стабилитрон включен в обратном направлении.

При меньшем токе, чем Iст. min стабилитрон не откроется, а при большем, чем Iст. max – возникнет необратимый тепловой пробой, т.е. стабилитрон просто сгорит.

Расчёт стабилитрона


Рассмотрим на примере нашего рассчитанного трансформаторного БП. У нас есть блок питания, выдающий минимум 18 В (по сути там больше, из-за трансформатора 230/15 В, лучше мерить в реальной схеме, но суть сейчас не в этом), способный отдавать ток 1 А. Нужно запитать нагрузку с максимальным потреблением 50 мА стабилизированным напряжением 15 В (например, пусть это будет какой-нибудь абстрактный операционный усилитель – ОУ, у них примерно такое потребление).


Такая слабая нагрузка выбрана неспроста. Стабилитроны довольно маломощные стабилизаторы. Они должны проектироваться так, чтобы через них мог проходить без перегрева весь ток нагрузки плюс минимальный ток стабилизации Iст. min. Это необходимо, потому что ток после резистора R1 делится между стабилитроном и нагрузкой. В нагрузке ток может быть непостоянным, либо нагрузка может выключаться из схемы совсем. По сути это параллельный стабилизатор, т.е. весь ток, который не уйдет в нагрузку, примет на себя стабилитрон. Это как первый закон Кирхгофа I = I1 + I2, только здесь I = Iнагр + Iст. min.

Итак, выберем стабилитрон с напряжением стабилизации 15 В. Для установки тока через стабилитрон всегда необходим резистор (или источник тока). На резисторе R1 упадет 18 – 15 = 3 В. Через резистор R1 будет протекать ток Iнагр. + Iст. min. Примем Iст. min = 5 мА, это примерно достаточный ток для всех стабилитронов с напряжением стабилизации до 100 В. Выше 100 В можно принимать 1мА и меньше. Можно взять Iст. min и больше, но это только будет бесполезно греть стабилитрон.

Итак, через R1 течет Ir1 = Iнагр. + Iст. min = 50 + 5 = 55 мА. По закону Ома находим сопротивление R1 = U / I = 3 / 0,055 = 54,5 Ом, где U и I – напряжение на резисторе и ток через резистор. Выберем из ближайшего стандартного ряда сопротивление 47 Ом, будет чуть больше ток через стабилитрон, но ничего страшного. Его даже можно посчитать, общий ток: Ir1 = U / R = 3 / 47 = 0,063А, далее минимальный ток стабилитрона: 63 — 50 = 13 мА. Мощность резистора R1: P = U * I = 3 * 0,063 = 0,189 Вт. Выберем стандартный резистор на 0,5 Вт. Советую, кстати, не превышать мощность резисторов примерно Pmax/2, дольше проживут.

На стабилитроне тоже рассеивается мощность в виде тепла, при этом в самом худшем случае она будет равна P = Uст * (Iнагр + Iст.) = 15 * (0,050 + 0,013) = 0,945 Вт. Стабилитроны выпускают на разную мощность, ближайшая 1Вт, но тогда температура корпуса при потреблении около 1Вт будет где-то 125 градусов С, лучше взять с запасом, на 3 Вт. Стабилитроны выпускают на 0,25, 0,5, 1, 3, 5 Вт и т.д.

Первый же запрос в гугле «стабилитрон 3Вт 15В» выдал 1N5929BG. Далее ищем «datasheet 1N5929BG». По даташиту у него минимальный ток стабилизации 0,25 мА, что меньше 13 мА, а максимальный ток 100 мА, что больше 63 мА, т.е. укладывается в его рабочий режим, поэтому он нам подходит.

В общем-то, это весь расчёт. Да, стабилизатор это неидеальный, внутреннее сопротивление у него не нулевое, но он простой и дешевый и работает гарантировано в указанном диапазоне токов. А также поскольку это параллельный стабилизатор, то ток блока питания будет постоянным. Более мощные стабилизаторы можно получить, умощнив стабилитрон транзистором, но это уже тема следующей статьи, про транзисторы.

Проверить стабилитрон на пробой обычным мультиметром, как правило, нельзя. При более-менее высоковольтном стабилитроне просто не хватит напряжения на щупах. Единственное, что удастся сделать, это прозвонить его на наличие обычной диодной проводимости в прямом направлении. Но это косвенно гарантирует работоспособность прибора.

Еще стабилитроны можно использовать как источники опорного напряжения, но они шумные. Для этих целей выпускают специальные малошумящие стабилитроны, но их цена в моем понимании зашкаливает за кусочек кремния, лучше немного добавить и купить интегральный источник с лучшими параметрами.

Также существует много полупроводниковых приборов, похожих на диод: тиристор (управляемый диод), симистор (симметричный тиристор), динистор (открываемый импульсно только по достижении определенного напряжения), варикап (с изменяемой емкостью), что-то еще. Первые вам понадобятся в силовой электронике при постройки управляемых выпрямителей или регуляторов активной нагрузки. А с последними я уже лет 10 не сталкивался, поэтому оставляю эту тему для самостоятельного чтения в вики, хотя бы про тиристор.
Share post

Comments 104

    +1
    По поводу маркировки диода — на советских обычно отмечен анод, а не катод. вызывает немало путаницы, особенно с диодами в корпусах типа кд522 и схожих импортных.
      0
      Действительно. Давно не работал с советскими диодами. Лучше, конечно, при применении каждого диода вызванивать его мультиметром, в режиме прозвонки pn-переходов, там еще значок диода такой, на мультиметре. Так определять направление и, что немаловажно, работоспособность.
      +2
      Забыли ещё сказать что у диодов шоттки просто огромный обратный ток утечки — десятки микроампер и больше. Поэтому не удаётся избавится от обычных диодов в низковольтных слаботочных схемах несмотря на большое прямое падение напряжения.
        0
        Я все никак не могу запомнить — какое падение напряжения на Шоттки при малом (десятки мкА) токе?
          0
          А это уже надо глядеть в документации на конкретный диод. Искать график зависимости падения от тока.
            0
            image
            Судя по ВАХ диода шоттки ДШ, в прямом направлении — малое падение, почти нулевое. В обратном направлении, в худшем случае, ограничивается напряжением источника питания либо номиналом диода.
              +1
              У него при токе в 1-5мА падение около 0.15В А при микроамперах ещё меньше.
                0
                В параллель же их можно соединять чтобы снизить падение?
                  0
                  Нет
                    0
                    А можно подробнее, почему нет?
                    В практической схемотехнике (например в блоках питания) иногда попадается. (параллельно без выравнивающих резисторов)
                      0
                      У диода вольт-амперная характеристика очень крутая. При параллельном включении ток через диоды может очень сильно отличаться, в зависимости от температуры например. Включить то можно, но если не повезет — схема эта будет работать не так как хотелось.
                        0
                        Понятно, спасибо.
                        Ну видимо китайцы не особо об этом беспокоятся. )))
                        0
                        Повезёт если светодиоды попадутся с одной партии, а потом по мере выгорания и деградации параметров они все будут потреблять ток по разному.
                          0
                          Я имел ввиду диоды Шоттки в цепях питания. Со светодиодами всё понятно.
                            0
                            С ростом температуры падение на диоде уменьшается. Если в параллельной сборке будет один диод с немного меньшим падением — большая часть тока пойдет через него и будет его греть. От нагрева его падение еще уменьшится и доля тока еще возрастет. И так будет продолжаться пока он не помрет.

                            Есть у диодов Шоттки еще одна особенность — необратимость обратного пробоя. Даже от коротких «иголок» высокого напряжения они мрут как мухи.
                              0
                              Нет-нет, я конечно же не говорю о параллельном включении для увеличения допустимого тока цепи, а исключительно для уменьшения падения.
                              Это иногда нужно в схемах где разница между источником питания и нагрузкой невелика.
                              (Например, вы питаете 3.3 вольтовый контроллер от Li-Ion аккумулятора, и вам нужно развязать схему зарядки батареи, от USB-напряжения. Можно, конечно, поставить несколько MOSFET-ов, а можно сделать на диодах.)
                                +1
                                Вот только полевики и ставить. Параллелить диоды как резисторы бесполезно. Сколько бы диодов не включить в параллель — суммарное падение будет равно самому меньшему падению на диоде.
                                  0
                                  Не так уж лишено смысла. Только нужны идеально подобранные диоды. Ведь если посудить, ток разделится на все диоды равномерно и по ВАХ напряжение будет всё же меньше чем одиночного диода при суммарном токе. Только тут засада имеется — ВАХ имеет кубическую зависимость, чтобы чуть уменьшить напряжение нужно в кубе снижать ток а значит количество диодов будет расти в кубической зависимости. Наверно, в некоторых случаях так делают… но цена вопроса! В некоторых случаях параллелят транзисторы — по 16-128 транзисторов в параллель на одном чипе это в порядке вещей. Но делают это во входных каскадах МАЛОШУМЯЩИХ усилителей.
              +2
              Я бы не назвал падение напряжения на диоде плохой характеристикой, бывают моменты когда только это от него и надо. Скорее эта характеристика из тех о которых нельзя забывать.
                +1
                Идеальный диод вообще обладал бы нулевым падением напряжения это как раз востребовано в силовой технике, да и в слаботочной было бы несомненным плюсом. Но вот физика такая злая.
                Есть кстати интересные диоды, которые не рассмотрены в данной статье да и врятли кто просто так с ними столкнётся — туннельный диод(как пример отечественный раритет АИ101, как сейчас помню в лентах полиэтиленовых и с бумажкой на КАЖДЫЙ диод). В какой-то момент времени его сопротивление как и падение напряжения становится равным нулю, а потом и вовсе идёт в отрицательную сторону. На них делали триггеры развёртки в лучевых осциллографах. И генератор на таком сделать всего лишь с одного диода и резистора, усилитель… на ОДНОМ ДИОДЕ. До недавнего времени вариантов на чем полупроводниковом сделать генератор с частотой 10-100ГГц и вовсе выбора не было. Но про них нынче уже практически забыли. Генераторы и усилители на транзисторах гораздо стабильнее и лучше по характеристикам, а частотный рубеж для транзисторов преодолён.
                  0
                  Когда от диода нужно было падение напряжения, в большинстве схем на моей памяти их ставили последовательно несколько штук. Не проще же тогда использовать светодиод? У него падение больше и в статье про такое применение я рассказал.
                    0

                    У светодиода сильно ограничен ток. Через обычный красный светодиод лучше больше 20 мА не пропускать.

                      0
                      Те схемы, где в силовой цепи используют диоды для понижения напряжения — плохие схемы. Это значит на стадии проектирования где-то была ошибка и решили извернуться таким образом.
                      Обычно же прямое падение используется не для гашения лишнего напряжения, а как источник опорного напряжения. Вот там тока 20мА за глаза.
                        +1

                        По вашему 50 мА — это силовая цепь?
                        И вы считаете, что использование светодиода как источника опорного напряжения — это хорошая схема?

                          0
                          А почему нет? У него небольшая стоимость. Бывают схемы, где опор требуется десятки. Я делал усилитель, там опор было около 30, но это, конечно, исключение.
                          +1
                          Когда в цепь включают несколько диодов последовательно, чтобы погасить напряжения — это признак рака мозга))
                          Для ИОНа обычно используют специализированную микросхему, делитель после LDO или хотя бы TLV431 (1%). У диодов параметры, в том числе и падение, плавают и от тока и от температуры и от ряда иных воздействий. Это уже не ИОН, а источник шума.
                            0
                            Не всегда. У специального стабилитрона Д818(помоему) ТКН сравним с аналогичным у TL431. Но всеравно они безбожно плывут с температурой и в широком диапазоне вроде -20...+50С уход напряжения значителен.
                              0
                              Кстати, видел схемы, где последовательно со стабилитроном ставят обычный диод для компенсации ухода параметров от температуры. У диодов температурная характеристика направлена в другую сторону, чем у зенеров.
                                0
                                Ага. Причем термокомпенсировать можно не только стабилитроны. Еще можно использовать диоды вместо термодатчика, или термореле (с усилителем на транзисторе) — у меня в старом компе так было сделано.
                                  0
                                  Беда в том что это не сильно помогает, скорее делает только хуже. Для дискретных элементов сложно обеспечить одинаковый прогрев — в итоге в переходных режимах термокомпенсация будет только мешать. Кроме того, ТКН у них хоть и разный, но выражается в процентах и чтобы скомпенсировать стабилитрон на 5В нужна пара-диод с ТКН в 10 раз большим чем у стабилитрона с напряжением в 0.5В. А ещё это ухудшает стабилизацию напряжения, из-за диода(диодов) крутизна обратной характеристики становится не такой крутой и напряжение начинает сильнее зависеть от тока.
                                    0
                                    Промышленные термокомпенсированные стабилитроны содержат всё это (и надлежащим образом выращенное для получения комплекса параметров) в одном корпусе.
                              0
                              А как тогда вариает получения нестандартного напряжения?
                                0
                                Стабилизация с помощью LM317, например. Там напряжение делителем настраивается. Если LM не хватает по вольтажу или току, то на транзисторах делать.
                                  0
                                  тоесть вместо 1 стабилитрона целую схему разводить?
                                    0
                                    Какого стабилитрона? Речь же шла про диоды в их прямом включении для снижения напряжения.
                                    Но даже если так. Да, городить! Там всего 4 детальки. И работать будет годы, а не как китайская пое…
                                      0
                                      Приношу извинения не правильно понял что имелось ввиду только диоды
                                      0
                                      Я бы с 5 до 3.3 В падением напряжения на 3 диодах не понижал.А так, возможно, бывают случаи, когда это оправдано.
                              0
                              у светодиода не нормируется изменение прямого напряжения от температуры
                              светодиод обычно обрывается при перегрузке, стабилитрон/диод — чаще пробиваются.

                              А так, да — опора+иллюминация в одном флаконе.
                                0
                                Диоды — плохая идея погасить лишнее напряжение. На малых токах это падение сильно зависит от протекающего тока. И от температуры зависит. Нагревается, и вот уже вместо ожидаемых 0.65В видим 0.4В. Уж лучше идеальные диоды отдельно и стабилитроны отдельно — есть даже стабилитроны на 1.5В — вот их и использовать для гашения лишнего напряжения. У светодиодов есть другая беда — слишком малое допустимое обратное напряжение. Обратные 10В уже могут вывести из строя светодиод.
                                  0
                                  Современные микросхемы не столь нежные как кажется.
                                  Часто ей всеравно, для сервисной цепи будет питание 5 — 0,5 или 0,9*2, т.е. 3,2 или 4 вольта вместо ровно 3,3.
                                  Возрастет процент отказов, зато скомпенсируется удешевлением.
                                  1 сдвоенный диод в SOT-23 явно дешевле чем такой же стабилизатор. обвешанный конденсаторами.
                                    0
                                    Бывает входы контроллера не держат напряжение выше 3.6В в принципе и практически мгновенно сгорают уже от 5В. При комнатной температуре ещё держит, а прогрелся девайс и всё — пробой входов и т.д.
                                      0
                                      Подавать 5в на входы 3,3 — моветон. Даже если держат, но еле-еле. В документации обычно сказано, какие входы контроллера могут работать от 5в и обозначаются как 5v tolerant или five tolerant, а еще чаще малозаметной аббревиатурой FT. А без этого надо использовать преобразователи уровней.
                                        0
                                        Речь идёт о запитке всего контроллера или микросхемы 3.3В-онли напряжением почти под 4 вольта. У таких микросхем входные цепи не связаны с напряжением питания и в таком случае собственный же выход микросхемы может повредить вход. Вероятно не сразу, но надёжность сильно просядет.
                                        0
                                        А еще, при наличии защитного диода на входе, напряжение из входной цепи прикладывается прямо к питанию. И выгорает не вход, а все подряд.
                                          0
                                          А можно пример включения?
                                          Как заметили выше, у приборов с ESD защитой верхний диод опирается о питание — таким образом можно получить согласование уровней правильно рассчитав ограничительный резистор, что бы не привышать ток защитного диода и сэкономив на нижнем резисторе делителя.
                                          Если это специально обученный выход с ОК/ОС, то он должен явно держать 1,5-2 напряжения питания.
                                            0
                                            Там всё сложнее. Зависит от схемы. Если схема потребляет меньше 1мА то беда неминуема для всей схемы, если уже 20-30мА то ещё вопрос что выгорит. Скорей всего беда будет несколько хуже — сработает тиристорный эффект и выгорит часть кристалла микросхемы. Поэтому надеятся на защитный диод на входе микросхемы — НЕЛЬЗЯ, он опасен тиристрным защелкиванием. Если нужно защитить вход то между внешними защитными диодами и входом микросхемы нужен дополнительный резистор.
                                            0
                                            О, раз зашла тема о защите входов, спрошу тут, уже вторую неделю ломаю голову.
                                            Скажем, надо защитить вход МК, вешаем стандартный BAV99 по стандартной схеме — один диод катодом к плюсу питания, второй — анодом к минусу.
                                            А теперь смотрим характеристики контроллера. Контроллер питается от 3.3В, в плюс держит на входе 4В максимум, тут диод справляется со своей функцией в принципе.
                                            Теперь о грустном — в минус вход держит всего -0.3В. И обычный диод его тут увы, не спасёт.
                                            Есть вариант Шоттки, что-то типа BAT721S, но другая проблема — в low-power устройствах обратная утечка пары-тройки таких диодов будет сравнима с потреблением всего остального устройства :(
                                            В общем, если кто-то тоже думал на эту тему и поделится результатом — буду очень благодарен))
                                              0
                                              Посмотрите что-то типа NUP4302MR6, оно конечно впритык, но ничего другого в голову не приходит.
                                                0
                                                Резистором достаточной величины.
                                                Зачем вешать внешние, если есть уже встроенные?
                                                Он не держит 4В при питании 3.3В, он ограничивает напряжение на величину Vdd+Vdiod_drop.
                                                На тот же STM32 AN4899 GPIO electrical characteristics and definitions
                                                В явном виде написано
                                                The maximum negative injected current is -5 mA,
                                                The total injected current is limited, typically to 25 mA per device. Refer to the device datasheet for the value of the exact limitation.

                                                т.е. один диод держит 5мА, не более 25мА на корпус.
                                                Естественно дальше идет а-тат-та на втекающий ток, но это связанно со сбоями в питании от втекающих токов, если они будут идти от «быстрого» источника с малым выходным сопротивлением — индуктивность корпуса отправит их скорее в питание кристалла, чем в конденсатор фильтра.

                                                Если сигнал мееееееделенный, резистор большой, а в питании стабилитрон — то зачем плодить лишние сущности?
                                                  0
                                                  Он не держит 4В при питании 3.3В, он ограничивает напряжение на величину Vdd+Vdiod_drop.

                                                  Эм… Вот тут немного не понял. Под рукой даташит на F107, страница 36:
                                                  Input voltage on any other pin — от VSS — 0.3 до 4 В.
                                                  И приписка снизу: VIN maximum must always be respected. Refer to Table 7: Current characteristics for the maximum allowed injected current values.
                                                    0
                                                    Спуститесь с верхних уровней абстракции.
                                                    Диод с пина направлен на питание — полистайте даташит до схематического изображения входов/выходов.
                                                    Грубо говоря, если питание 3,3В и паление на диоде 0,7В, то на каком уровне будет ограничено напряжение на пине?
                                                      0
                                                      То есть, хотите сказать, что эту характеристику следует рассматривать как то, что падение на диоде будет 0.7В при токе в 5мА?
                                                        0
                                                        Примерно так.
                                                        Можете померять на незапаянном контроллере между выводом и питанием
                                                        Тестеры обычно (тяжелое наследие icl7106) меряют «диод» при 2мА тока.
                                                        Показывают, естественно, не Омы, а мВ
                                                    +1
                                                    Использование внутренних диодов микросхемы чревато. Они являются по факту паразитной частью кристалла и подвержены тиристорному эффекту. Защита от внешних помех должна быть двухпороговой — сначала срезаем основную энергию импульса внешней защитой, но она не ограничивает напряжение настолько сильно как хотелось бы — у диодов динамическое сопротивление не бесконечно малое. Но зато есть уже хоть что-то срезаем импульсы +-1В от желаемого — а вот с этим выбросом встроеная защита уже справляется на ура при помощи ОДНОГО резистора на 100-200 Ом ограничивая ток через защитные диоды не более пары милиампер и не приводя к тиристорному защелкиванию.
                                                    У стабилитрона тоже есть внутреннее сопротивление, на нём может оказаться запросто два его номинала в коротком импульсе!
                                                    0
                                                    Не надо об этом беспокоится. Дело в том что написано -0.3В но при каком токе? Эти 0.3В просто уже разрушают внутренний диод своей мощностью, это будет милиампер 30-50… чтобы избежать этой проблемы, ставьте резистор между внешней защитой и входом микросхемы с тем рассчётом чтобы при напряжении внешней защиты(скажем -0.7В) ток через него не превышал 1..5мА это порядка 200 Ом, для надёжности можно поставить 1кОм, если нет ограничения по искажению фронта сигнала(резистор + входная емкость микросхемы = НЧ фильтр...).
                                                      0
                                                      Резистор ставится всегда
                                                      — для аналога, что бы не возбуждался
                                                      — для цифры — что бы получился НЧ фильтр и небыло колебаний с ложными срабатываниями
                                                      -для быстрой цифры — чтобы согласовать волновое.

                                                      Внешняя защита — наверное когда-нибудь нужна, монжно и такие применения/номиналы/ситуации придумать, что без них никак.

                                                      Но я всеравно не могу понять, откуда у народа берется 5В на пинах, с внутренним сопротивлением, достаточно малым для сжигания порта.
                                                        0
                                                        Не все это знают, почему-то. Для цифры НЧ-фильтры как правило лютое ЗЛО. А быстрая цифра — как правило уже согласованная дифпара. Там с защитой сложнее, простыми диодами не обойтись.
                                                        Внешняя защита нужна всегда, если это вход внешнего сигнала с проводом длиннее 5 сантиметров. Встроенная в микросхему защита предназначена в основном от лёгкой статики(та что есть практически всегда на человеке) и вообще как более-менее серьёзную защиту её рассматривать нельзя хотябы из-за того самого тиристорного эффекта.
                                                        Я уже видел разлетевшуюся микросхему вольтметра после грозы и защитой в виде стабилитрона по питанию. Стабилитрон сплавился, но походу очень поздно.
                                            0
                                            В качестве стабистора?
                                            0
                                            Вот у меня, как у начинающего, возникет диссонанс со светодиодами. Если на нём происходит падение напряжения, значит он должен обладать каким-то сопротивлением. На резисторе ведь тоже происходит падение напряжения.
                                            Например, падение напряжения на светодиоде — 2В. Можно ли к источнику питания 12В подключить 6 диодов без резистора?
                                              +2
                                              Светодиод и обладает неким сопротивлением. Нелинейным. Чтобы узнать какова эта нелинейность, для этого снимают вольтамперные характеристики. Но сам термин сопротивления, применительно к диодам, лишен смысла.
                                              6 диодов на 12вольт подключить без резистора — плохая затея. Очень нестабильно. Либо ток будет ограничен только внутренним сопротивлением источника питания, либо если чуток не хватит напряжения диоды не зажгутся и тока не будет. Но это мысли, на практике не проверял.
                                                0

                                                Ток установится в точке пересечения ВАХ цепочки диодов и выходной характеристики источника и примет вполне конечное, хотя и сильно зависящее от напряжения, значение. И подобрав это напряжение, вполне можно добиться протекания нужного нам тока. Но… Во-первых, этот ток окажется зависящим от температуры. А во-вторых, эта температура неизбежно поднимется, пока светодиоды работают. А значит, снизится падение, вырастет ток. А значит, и нагрев. В общем, в определенных условиях имеем тепловой разгон.

                                                0
                                                Да, светодиод обладает сопротивлением. Но это сопротивление НЕ ПОСТОЯННО, оно меняется от прикладываемого тока. И чем больше даёшь ток тем сильнее он сопротивляется его увеличению. Вплоть до теплового разрушения кристалла(представьте какая плотность мощности на излучающем кристалле размером 100x100мкм, на солнце и то меньше в десятки раз).
                                                  0
                                                  Можно. Но зачем рисковать ?!
                                                  Недорогой и небольшой (по размерам) резистор снимает большинство проблем связанных с температурой (диода и среды), нестабильностью питания (напряжения), разброс параметров светодиодов и, наверное, самую главную — замена источника тока (редкого и дорогого драйвера).

                                                    0
                                                    Тут дело в понимании процесса. Казалось бы: вот есть резистор — он создаёт сопротивление, на нём падает напряжение. А вот светодиод — на нём падает напряжение, значит он создаёт сопротивление. Но оказывается нет. Не создаёт. Ну, то есть… Короче нельзя его рассматривать как резистор.

                                                    Я почитал комменты и представил себе светодиод как ворота. Нужно приложить силу (напряжение), чтобы открыть ворота. Нужно удерживать силой (напряжением) открытые ворота. А в это время поток (ток) будет беспрепятственно (почти) идти через ворота. Но поскольку ток сожжёт светодиод, то его нужно ограничить.
                                                      0
                                                      Я в детстве так подключал. Быстро сгорели. Причём не все сразу, а по очереди.
                                                      Так что светодиод — это не просто ворота. Но ещё и разные ворота. Одни открываются легче, а другие труднее.
                                                        0
                                                        Термин сопротивления нам нужен, чтобы узнать какое падение напряжения будет на этом сопротивлении при протекании n-го тока. Но в случае с диодом мы это и так знаем априори: 0,65-1В или смотрим ВАХ, и у светодиода знаем. Поэтому термин сопротивление применительно к диоду и не применяется.

                                                        А вообще правильнее будет говорить не сопротивление, а проводимость, ведь диод это полупроводник. Это величина обратная 1/R, измеряется в сименсах. Правда, нигде не встречал серьезных расчетов на основе проводимости, разве что по ТОЭ.
                                                          0
                                                          У него и правда есть сопротивление но динамическое и зависимое от напряжения.
                                                    +1
                                                    выберем ближайший стандартный номинал 3,3кОм
                                                    По ряду E12 2,7к — это и есть стандартный номинал. А вы приводите ряд Е6, в котором всего 6 номиналов (1 1,5 2,2 3,3 4,7 6,8). Такой ряд, наверное, только для переменных резисторов выпускается.
                                                      0
                                                      Будете смеяться, но иногда и 3к3 трудно достать. В продаже в нашей деревне есть 1, 1,5, 4,7 и 10, 100, 470к и все. А так да, вы правы.
                                                      0
                                                      Есть прикольное мнемоническое правило определения катода и анода на схеме, для тех кто путает. Со стороны катода «просматривается буква К, со стороны анода, „недорисовнная“ ( без перекладины) буква А.
                                                        +1
                                                        А вообще ток идет по стрелке в символе диода
                                                          +1
                                                          Из совсем «детского»:

                                                          Катод = Минус = 5 букв
                                                          Анод = Плюс = 4 буквы

                                                          Анод начинается на «А» катод — на «К».
                                                          «А» в алфавите первее «К».
                                                          «Плюс» больше «минуса».
                                                          «А» = "+", «К» = "-".
                                                            0
                                                            Есть ещё более простое, нам в своё время на лекции показали. Символ диода — птичка: с заострённой стороны у неё клюв, а с противоположной — анус.
                                                              –1
                                                              Можно запомнить как Катод => Каток => Минусовая температура => Минус.
                                                              +1
                                                              Бало бы логично бы еще упомянуть про стабистор.
                                                                0
                                                                И диод Ганна. :) И варикап.
                                                                  +1
                                                                  Про p-i-n диоды не забывайте :)
                                                                0

                                                                Сегодня как раз получил уведомление об открытии набора на курс Основы электротехники и электроники. Очень хочется для общего развития прослушать, но совершенно нет времени. :(

                                                                  0
                                                                  Хм… Вот держу сейчас в руках белый светодиодный фонарик, питающийся от одной батарейки AAA. Как это согласуется с табличкой про падение напряжения? Китайские инженеры опять нарушают законы физики?)
                                                                    +1
                                                                    Наверное, между батарейкой и светодиодом китайцы напихали ещё каких-то деталек
                                                                      0
                                                                      Там 100 есть повышающий преобразователь.

                                                                      Гораздо «интереснее» китайские фонарики на трех ААА, где действительно нет ничего кроме батареек и параллельно соединенных белых светодиодов. Ток ограничивается только внутренним сопротивлением источника питания, адский ад, короче.
                                                                        0
                                                                        Там стоит повышающий преобразователь. Как правило дроссель+транзистор который позволяет вытянуть энергию с батарейки аж до 0.8В выдавая на светодиод положенные 3...4В.
                                                                        0
                                                                        Обычный диод тоже умеет в «обратимый пробой», только напряжение этого пробоя не нормируется и гуляет от экземпляра к экземпляру будь здоров. Убивает же диод не обратное напряжение как таковое, а обратный ток.
                                                                          0
                                                                          Обратный ток, который при пробое убьет диод, не нормирован. Нормировано номинальное обратное напряжение как безопасное. А так да, от тока тепловой пробой.
                                                                          0

                                                                          Можно также упомянуть про "идеальные" диоды со сверхмалым падением напряжения, представляющие из себя полевой транзистор со схемой управления. Выпускаются интегрированные контроллеры для управления внешним или встроенным транзистором. По сути имеются те же анод с катодом + общий вывод для питания. Попадался даже вариант без общего вывода, использующий для питания конденсатор.

                                                                            0
                                                                            КПД трансформатора используется не полностью.

                                                                            Во-первых — не совсем верная формулировка. Во-вторых — при правильно рассчитанном трансформаторе будут полностью использованы ресурсы и по «железу» и по «меди».
                                                                            Мостовые схемы лишены обоих недостатков.

                                                                            Всё относительно и в разных применениях возможны разные варианты:
                                                                            • Например в варианте «высокое выходное напряжение с относительно небольшим током» (тёплый ламповый радиоприёмник или входной выпрямитель блока питания ATX) применяется мостовой выпрямитель. Потому, что падение напряжения на двух диодах пренебрежимо мало по отношению к выходному напряжению выпрямителя. А в случае радиоприёмника — ещё и вторичная обмотка анодного питания требует вдвое меньше витков чем для двухполупериодного.
                                                                            • А в варианте «низкое выходное при большом токе» (выходной выпрямитель блока питания ATX на TL494 и её клонах) — целесообразно съэкономить падение напряжения на одном выпрямительном диоде, а «немного витков вторичной обмотки» * 2 — всё равно остаётся небольшим. И применяется двухполупериодный выпрямитель.


                                                                            … порекомендую такое правило: ставить конденсатор 10000мкФ на один ампер потребления тока.

                                                                            Но лучше, конечно, — сосчитать. Т.к. при «переразмеренном» конденсаторе увеличивается пульсация тока диодов и трансформатору (если говорить о «железном» трасформаторе для 50/60 Гц) приходится работать с очень не труъ-синусом.
                                                                            Тем более, что формула проста — C*ΔU = I*Δt, где Δt — время, когда диоды закрыты (составляющее примерно 70..90% от 1/50 сек для однополупериодного выпрямителя или от 1/100 сек для мостового или двухполупериодного).
                                                                            Дальше надо проверить:
                                                                            • Если используется линейный стабилизатор — выполнение неравенства «Амплитудное на вторичной обмотке минус падение на диодах выпрямителя минус пульсация на конденсаторе фильтра минус мин. падение на стабилизаторе» должно быть не менее «номинального выходного напряжения».
                                                                            • Если не используется — то уточнить в справочниках или прикинуть априорно коэффициент ослабления [пульсаций] источника питания (КОИП или PSRR) и соотнести ослабленные пульсации питания с уровнем сигнала.


                                                                            О защите входов, 0.3 В и тиристорном защёлкивании:
                                                                            • Современные ИМС, зачастую, намного дубовее старых по тиристорному защёлкиванию. Про ST вопрос не изучал, а вот в методиках испытаний Atmel'а явно указано, что ток через защитные диоды до 100(!) мА не вызывает защёлкивания.
                                                                            • При этом, конечно, нужно представлять, куда будет сливаться ток положительного перенапряжения и какова его величина по отношению к току потребления по цепи питания. Т.к. подавляющее большинство стабилизаторов только выдаёт ток в нагрузку, то при втекании через защиту тока большего, чем ток потребления схемы (например — перегрузка по входу у системы в состоянии пониженного энергопотребления) — стабилизатор запрётся и весь этот ток пойдёт на увеличение напряжения в шине питания со всеми возможными спецэффектами.
                                                                            • Поскольку мы можем не рассматривать ИМС не на кремнии, то очевидно, что ±0.3 В макс. (а кое у каких ИМС и ±50 мВ!) берётся не из соображений «не открытие диода защиты», а из совсем других. КМК, водораздел пролегает по наличию/отсутствию в ИМС аналоговых ключей/коммутаторов, как это показывают «AN205. Overvoltage Protection for CMOS Switches and Multiplexers» от Vishay Siliconix в разделе «Crosstalk» и «TB3013. Using the ESD Parasitic Diodes on Mixed Signal Microcontrollers.» от Microchip целиком.
                                                                              Подтверждением может служть специальная оговорка о «Injecting negative current» в документации (например — STM32F103)
                                                                              ADC Accuracy vs. Negative Injection Current: Injecting negative current on any of the standard (non-robust) analog input pins should be avoided as this significantly reduces the accuracy of the conversion being performed on another analog input. It is recommended to add a Schottky diode (pin to ground) to standard analog pins which may potentially inject negative current.
                                                                              Any positive injection current within the limits specified for IINJ(PIN) and ΣIINJ(PIN) in Section 5.3.13 does not affect the ADC accuracy.

                                                                              где специфицируются существенно меньшие токи (мкА) по сравнению с предельными (5 мА на вывод и 25 мА на ИМС в целом).
                                                                            • Отличным методом «лечения» для аналоговых входов будет TL7726 (если пройдёт по бюджету). Возможны и другие варианты.
                                                                            • А ожидать переполюсовку на цифровых входах (если при проектировании исключить «звон» в несогласованных длинных линиях) следует вообще в последнюю очередь.
                                                                              0
                                                                              Во-первых — не совсем верная формулировка. Во-вторых — при правильно рассчитанном трансформаторе будут полностью использованы ресурсы и по «железу» и по «меди».
                                                                              Для двухполупериодного выпрямителя требуется вдвое большее обмоток, чем бы это необходимо при мостовом. При этом, в любой момент времени одна из обмоток ток не выдает. Это ли не КПД?
                                                                                +1
                                                                                Скорее «нет», чем «да». Это коэффициент использования материалов (обмоточных проводов) или что-то подобное. Точного термина не знаю.
                                                                                0
                                                                                водораздел пролегает по наличию/отсутствию в ИМС аналоговых ключей/коммутаторов,

                                                                                По наличию ОУ/АЦП.
                                                                                Если опорное напряжение у них внешнее, то изменение потенциала земли ни к чему не приведет.
                                                                                У микроконтроллеров это все внутри и опорой является земля, поэтому срабатывание защитного диода для отрицательных напряжений приведет к «заскоку» нулевого потенциала самого кристалла микросхемы под потенциал общей земли схемы, т.е. появится разностный сигнал ошибки.
                                                                                  0
                                                                                  В указанных мною документах рассматривается гораздо менее очевидный путь возникновения ошибок. Который, кстати, может случиться ещё до «уплывания» потенциала подложки за счёт падения напряжения на внутреннем общем проводнике от кристалла ИМС до её вывода — ведь что-бы паразитный ток пошёл по этому проводнику надо очень хорошо открыть защитный диод, а это 0.7 против 0.3 В. Однажды — я имел возможность лично наступить на эти грабли используя АЦП с мультиплексором.

                                                                                  По поводу «очень хорошо отрыть» — смотрим общие лимиты по токам Ivdd и Ivss, которые для STM32F103 составляют 150 мА. И остаётся открытым вопрос о том, куда-же подсоединены защитные диоды — на Vss или Vssa? Логично было-бы предположить, что именно на Vss. В таком случае схемотехник, выполняя требование о разности между земляными выводами не более 50 мВ, автоматически устранит для всех аналоговых цепей ошибку от падения напряжения на «силовой» земле МК.
                                                                                0

                                                                                Поразительно, сколько плюсов собрала эта полуграмотная статья. Автор путает понятия стабилитрон и стабилизатор, мостовой выпрямитель у него отчего-то не двухполупериодный, рассеиваемая мощность, как основной критерий (и тут же ниже опровергает сам себя), про частоту выпрямляемого тока ни слова...


                                                                                Начинающим гораздо полезнее прочитать начало классического учебника «Искусство схемотехники» Хоровиц, Хилл. Там изложено столь же доступно, но без каши в изложении и кучи детских ошибок.


                                                                                P.S. Инженеры не «выдумывают» схемы, они их разрабатывают. Выдумывают дядиваси с лудильником.

                                                                                  +2
                                                                                  Моствовой выпрямитель может быть (и очень часто бывает) и шестиполупериодным. Сами догадаетесь где, или подсказать? ;)
                                                                                    +1

                                                                                    В однофазной сети? Месье знает толк. Но поумничать получилось.

                                                                                      0
                                                                                      Почему именно в однофазной? Автор специально это не оговаривал, а учебные примеры все начинают с одно/двухфазной сети, для простоты. Но это далеко не единственный вариант, практически все промышленные устройства ориентированы на трехфазную сеть, и более того — если считать в штуках существующие устройства, то трехфазных выпрямителей вы насчитаете БОЛЬШЕ.
                                                                                      Итак, вы уже согласны что мостовой выпрямитель абсолютно не равно двухполупериодный.

                                                                                      Едем дальше: вы согласны что 78хх — стабилизатор? А почему начисто отказываете в праве так называться стабилитрону?

                                                                                      Претензий к мощности как критерию я вообще не понял. Раскройте, если не затруднит.
                                                                                        0
                                                                                        Стабилитрон это всё же не стабилизатор. Стабилизатором становится схема с применением стабилитрона — в простом случае нужен как минимум дополнительный резистор. 78хх называется стабилизатором потому что это сложная схема которая выполняет функцию стабилизации напряжения. И даже TL431 (140ЕН19) не считается стабилизатором несмотря на сложную внутреннюю схему — это регулируемый стабилитрон. До стабилизатора ему не хватает как минимум одного резистора ограничивающего ток.
                                                                                          0
                                                                                          Это я знаю. Но я вот не могу уверенно сказать — это скорее традиция, или есть некая разница качественная, на уровне определений. Да, 78хх — не один полупроводниковый прибор, а интегральная схема. Но кто вам сказал что современные точные стабилитроны (или тем более супрессоры) это вот прямо один (два) p-n перехода и все? Если рассматривать их как черные ящики (а все не разработчики микросхем вынуждены делать так), то разница только в том что у 78хх есть токоограничение, а у стабилитрона не очень. Но все ли стабилизаторы имеют защиту? Это их имманентное свойство? Вроде нет. ;)
                                                                                            0
                                                                                            Не втом дело. На 78хх подал напряжение получил стабильное на выходе. Это полностью готовый к применению прибор. А стабилитрон так не умеет, он работает несколько по другому — на него подал ТОК и получил стабильное напряжение на выходе. Чтобы он работал как стабилизатор напряжения нужны внешние элементы в виде источника тока в простом случае роль которого выполняет резистор. Редко когда но бывает что этот самый резистор распределённый — внутреннее сопротивление источника, собственное стабилитрона, сопротивление проводов… а для интегрального стабилизатора напряжения это скорее нежелательные паразитные элементы из-за которых он работает хуже.
                                                                                              0
                                                                                              Не свосем понял. Ну так и для 78хх нужен внешний источник, без него оба просто куски кремния.

                                                                                              Тогда 78хх не совсем удачный пример. Но если взять вместо него интегральный стабилизатор тока какой-нибудь?
                                                                                                0
                                                                                                Читать википедию по ключевым словам «параметрический стабилизатор». 78хх является ярким примером параметрического стабилизатора, стабилитрон же — только одна часть параметрического стабилизатора, хоть и главная но без ограничивающего резистора стабилитрон не будет работать стабилизатором напряжения. Если к стабилитрону подключить источник НАПРЯЖЕНИЯ то на его выходе будет то же самое напряжение а через стабилитрон потечёт некоторый огромный ток, определяемый его ВАХ. В реальной жизни стабилитрон сгорит гораздо раньше.

                                                                                                Если взять стабилизатор тока то это будет стабилизатор тока. Идеально, кстати, нагрузить стабилитрон на стабилизатор тока. Тогда независимо от входного напряжения стабилитрон будет находится в одной заданной точке ВАХ.
                                                                                          0
                                                                                          Почему именно в однофазной?

                                                                                          Более того… На «взрослых» мощностях применяются т.н. многоимпульсные выпрямители (т.е. на один период напряжения сети приходится не один импульс тока заряда выходных конденсаторов, а несколько). Уменьшается «излучение» гармоник в питающую сеть и снижаются токи гармоник, кратных 3, в нулевом проводе.
                                                                                          А почему начисто отказываете в праве так называться стабилитрону?

                                                                                          Alexeyslav ответил. +1.
                                                                                            0
                                                                                            Да я в курсе, и даже 12-пульсный тиристорный выпрямитель лично вживую видел когда-то. ;) Но зачем уж совсем смущать человека…
                                                                                    +1
                                                                                    И мгновенно обиженные самоделкины подтянулись.

                                                                                    Для тех же, кому важно знание: в упомянутом учебнике даны сотни примеров удачных и неудачных схем. Чрезвычайно познавательное чтение.
                                                                                      0
                                                                                      Опытные электронщики могут пропустить статью

                                                                                      Нет уж, уважаемый, мимо такого пройти не могу.
                                                                                      Статья не просто плохая, она вредная — ибо распространяет безграмотные утверждения. За одно вот это: «Стабилитроны довольно маломощные стабилизаторы» — сразу «садись, два»
                                                                                      Стабилитрон — это не стабилизатор!

                                                                                        +1
                                                                                        С чего вы взяли, что я что-то путаю?
                                                                                        Съел тарелочку.
                                                                                        В колонках играл Бетховен.
                                                                                        Черные фраки носились врозь и кучами там и там.
                                                                                        Стабилитрон — маломощный стабилизатор.
                                                                                        Чувствуете?

                                                                                      Only users with full accounts can post comments. Log in, please.