Параллельное соединение диодов шоттки - ELSTROIKOMPLEKT.RU

Параллельное соединение диодов шоттки

Используем параллельное соединение нескольких MAX40200 в качестве идеального диода

В данной статье рассматривается возможность использования нескольких интегральных схем (ИС) MAX40200 производства Maxim Integrated в параллельном подключении, а также их комбинированные параметры. Совместное применение нескольких ИС MAX40200 в роли идеального диода должно суммарно обеспечивать такие же характеристики, как и у одного более крупного устройства.

Общие рекомендации

MAX40200 – это идеальный диодный токовый переключатель с настолько малым падением напряжения прямого смещения на полупроводниковом переходе, что оно почти на порядок меньше, чем у диодов Шоттки. В MAX40200 реализована защита самой ИС и подключенных к выходу цепей от превышения температуры. В отключенном состоянии (на выводе EN установлен низкий уровень) ИС блокирует прямое и обратное напряжения до 6 В, что делает ее пригодной для большинства низковольтных портативных электронных устройств. При обратном смещении диодного перехода MAX40200 ток утечки меньше, чем у многих сопоставимых диодов Шоттки. MAX40200 работает с напряжением питания 1,5…5,5 В.

Идеальный интегральный диод MAX40200 имеет целый ряд преимуществ, среди которых:

  • незначительный ток в дежурном режиме – 7 мкА;
  • малая рассеиваемая мощность – всего 125 мкА при токе 1 А;
  • небольшое падение напряжения (примерно 18 мВ) для прямого тока – до 100 мА;
  • время переключения между прямым и обратным напряжением смещения – менее 100 мкс;
  • компактный корпус типа WLP с четырьмя выводами;
  • отпирающий/запирающий сигнал и тепловая защита.

Одной из важных особенностей ИС MAX40200, применяемой в качестве идеальных диодов, является использование MOSFET вместо обычной биполярной полупроводникой технологии, что позволяет, по сути, обеспечить для нагрузки гальваническую развязку по току. В данной статье исследуются характеристики нескольких параллельно соединенных ИС MAX40200.

Комплект из нескольких идеальных диодов должен обеспечивать те же характеристики, что и один более мощный диод. Для этого необходимо подобрать некоторое количество MAX40200. Например, можно использовать две параллельно соединенных ИС для системы на 2 А и, соответственно, четыре параллельных ИС для системы на 4 А.

Экспериментальные результаты

На рисунке 1 показаны четыре параллельно подключенных MAX40200, которые обеспечивают ток до 4 А. Если все ИС размещены близко друг к другу, то они имеют почти одинаковую температуру. И, следовательно, при одинаковой температуре должны иметь сходные характеристики. На рисунке 2 показана зависимость падения прямого напряжения на ИС от протекающего постоянного тока. На рисунке 3 сравниваются графики зависимости напряжения от тока для одной и четырех ИС MAX40200, подтверждающие, что характеристики для одного устройства MAX40200 и для четырех MAX40200 очень похожи.

Рис. 1. Типичная схема параллельного подключения диодов для увеличения нагрузочной способности цепи по току

Рис. 2. Зависимость прямого падения напряжения на MAX40200 от величины протекающего через них прямого тока

Рис. 3. Сравнение характеристик одного и четырех MAX40200

На рисунке 4 представлена схема с открытием и закрытием диодов для протекающего тока. На рисунках 5 и 6 представлены наблюдаемые результаты.

Рис. 4. Схема включения/выключения диодов

Рис. 5. Переходные процессы при открытом диоде (IFWD = 4 A)

Рис. 6. Переходные процессы при открытом/закрытом диоде (IFWD = 4 A)

Обратите внимание, что VIN на рисунке 5 представляет важный переходный процесс. Это связано с тем, что переходная характеристика меняющейся нагрузки источника питания используется при токе 0…4 А. Этот переходный процесс также виден на VLOAD.

На рисунке 7 представлена схема для измерения переходных характеристик на нагрузке. Здесь могут возникать условия для появления кратковременной повышенной нагрузки, когда проводящее устройство должно быть способным обеспечить необходимый ток с незначительными колебаниями VFWD. Это связано с тем, что VLOAD (V) обычно является источником питания для последующих цепей. На рисунке 8 показаны переходные процессы при изменяющейся нагрузке.

Рис. 7. Схема для контроля переходных процессов на нагрузке

Рис. 8. Переходные процессы на нагрузке (IFWD = 200 мА…3,8 A)

В показанной на рисунке 9 схеме используется стандартный диод Шоттки CMCH5-20 (20 В, 5 А) вместе с четырьмя ИС MAX4200. Переходный процесс создан на участке VIN2, чтобы имитировать вариант схемы диодного «ИЛИ» для выбора пути тока.

Рис. 9. Диодная схема «ИЛИ» на основе стандартного диода и четырех устройств MAX40200

Когда VIN2 (3,3 В) меньше чем VIN1 (3,6 В), выбранным источником напряжения будет VIN1 и диод D1 оказывается обратносмещенным. Когда VIN2 будет более 3,6 В, D1 переходит в проводящее состояние, а U1…U4 выключаются. На рисунках 10а и 10б отображены переходные характеристики схемы, представленной на рисунке 9.

Рис. 10. Переходные характеристики диодного соединения «ИЛИ»

Особенности трассировки печатной платы

На рисунке 11 показан типичный пример размещения дорожек на печатной плате для четырех параллельно соединенных ИС MAX40200. Как видно, цепи VDD и OUT на плате имеют медные площадки большого размера для уменьшения сопротивления и плотности тока. Обе цепи – VDD и OUT – размещены на верхней стороне платы без использования межслойных перемычек. Поскольку физический механизм, обеспечивающий разделение тока нагрузки, является тепловым, параллельно соединенные идеальные диоды должны располагаться как можно ближе друг к другу. Учитывая вероятность повышенных токов или отсутствия параллельно подключенных компонентов, следует использовать печатную плату с наиболее толстым слоем меди. Это помогает лучше рассеивать выделяющееся тепло и уменьшает падение напряжения при высоких токах. Обратите внимание, что корпус WLP оптимален для параллельного соединения нескольких устройств – этому способствуют его небольшие размеры и хорошая теплопроводность.

Рис. 11. Пример компоновки печатной платы

Как показано на рисунке 12, отдельные компоненты размещены с зазором в 12 мм, что гарантирует термическую равноценность всех ИС MAX40200. Параллельно соединенные ИС следует защитить от повышенного теплового воздействия внешних источников тепла. В противном случае все работающие при высокой температуре устройства будут иметь повышенное RON. Неравномерное распределение температуры на плате под установленными ИС приводит к неравному разделению тока. Не рекомендуется использовать переходные отверстия на основных проводящих участках платы (VDD или OUT), так как они добавляют паразитную индуктивность и увеличивают эффективное RON в основной цепи, таким образом повышая прямое падение напряжения (VFWD).

Рис. 12. Расстояние между размещенными рядом MAX40200

На рисунке 13 показана разница температур окружающей среды и платы с параллельно соединенными MAX40200. Обратите внимание что разность температур прямо пропорциональна прямому току нагрузки, проходящему через эти устройства. Данный результат был получен на плате, изображенной на рисунке 12.

Рис. 13. Температура печатной платы, изменяющаяся в зависимости от температуры окружающей среды

Почему так хорошо работают блоки из нескольких параллельных диодов

Сопротивление открытого канала MOSFET имеет резко положительный температурный коэффициент, который гарантирует, что более горячий MOSFET имеет большее сопротивление, чем более холодный, что приводит к протеканию через него немного повышенного тока. Поэтому для двух таких MOSFET устанавливается тепловой баланс, соответствующий токовому балансу. Такой тепловой баланс гарантируется правильной компоновкой печатной платы. Вообще, плотное размещение компонентов является обоснованным. Но если на плате есть другое устройство, которое рассеивает много тепла, то вызванный им тепловой градиент изменяет баланс распределения тока для параллельно соединенных идеальных диодов.

Разница между обычным корпусом и WPL – корпусом на базе подложки кристалла

Описанное выше исследование было проведено для корпуса WLP (Wafer Level Package) и является оптимальным для параллельного использования нескольких корпусов, поскольку очень малый размер, электрические характеристики этого типа интегральной упаковки и хорошая теплопроводность позволяют обеспечить достаточную термическую связь, чтобы сделать такой подход более удобным с практической точки зрения.

Из-за более высокого теплового сопротивления в корпусе типа SOT23 (обусловленного сопротивлением внутреннего соединения проводов) распределение тока и прямое падение напряжения (VFWD) –несколько хуже, чем в случае с корпусом WPL. Значительное влияние, даже при плотно размещенных корпусах типа SOT, оказывают и любые дополнительные перепады температур. Для идеальных диодов в таком корпусе рекомендуется понизить размеры до 75% от указанных в спецификации.

Заключение

Интегральный диод MAX40200 одинаково хорошо показал себя при параллельном соединении как двух, так и четырех ИС. И статические, и переходные характеристики показывают, что распределение тока является близким к поведению идеального диода, а переходные характеристики не ухудшаются. Несколько MAX40200 могут быть применены в тех случаях, когда требуется повышенный ток или пониженное падение напряжения.

Тема: Шоттки в выпрямителе

Опции темы
  • Версия для печати
  • Подписаться на эту тему…
Читайте также  Применение электрического тока в металлах

Шоттки в выпрямителе

Как оценить требования к диодам, исходя из постоянного тока потребления
и ёмкости конденсаторов фильтра?
Схема стандартная: мостик, +/- питания, средняя точка трансформатора —
земля.

БП1: +/- 60V, ток — до 1A, после мостика — два C по 10000uF
БП1: +/- 17V, ток — 4A, после мостика — два C по 47000uF

Конденсаторы — тайваньские (пока).
Спасибо!

Re: Шоттки в выпрямителе

Я думаю, что при таких ёмкостях надо как минимум 3 А на 150-200 В в первом случае и 10 А на 50 В во втором.

Re: Шоттки в выпрямителе

Re: Шоттки в выпрямителе

У меня усилитель (2*LM3886T, 1*TDA7294 for sub), 16800 µF на кажом плече, в качестве диодного моста — 4 штучки 10TQ045 (Шоттки) в корпусе ТО-220. Пока БП выполнен навесным, соответственно, печатку буду делать. Возник такой вопрос: в чем преимущество построения двухполярного БП не на 4, а 8 диодах? Может, мне стоит таких 8 диодов поставить?

Re: Шоттки в выпрямителе

Объективно скажу: лучще звучание на импульсном сигналде,на классике и ударных,плотный четкий бас.
Техническую сторону я пока осветить не могу-это к гуру плиз.
WP,Lynx,Alex Nikitin.
но я теперь везде ставлю только два моста по 4 диода.вот.

Re: Шоттки в выпрямителе

Не понял что значит на 8 диодах? По мосту на канал что ли. Или в параллельном включении 2 диода как один.

Re: Шоттки в выпрямителе

Алексей, а Вы эту разницу на схемах в классе A тоже замечали?
Или с классом A не пришлось пока особо много экспериментировать?

Re: Шоттки в выпрямителе

Zvukovik, по мосту на каждую обмотку трансформатора.

Re: Шоттки в выпрямителе

Это когда каждое плечо двухполярного питания имеет
свой мост. При этом трансформатор должен иметь две
независимые вторичные обмотки, а не отвод от средины.

Re: Шоттки в выпрямителе

Использование независимых диодных мостов для каждого плеча двухполярного источника питания имеет смысл только при низком качестве намотки сетевого трансформатора (разбаланс паряжений на обмотках), позволяет избавиться от составляющей пульсаций с частотой 50 Гц, при качественном трансформаторе без разбаланса аабсолютно бессмысленно, так как увеличивает потери в источнике питания.

Re: Шоттки в выпрямителе

У меня расхождения практически нет Максимум, какую разницу видел — около 50 мВ.
1) 8 диодов ставить смысла нет?
2) питание у меня +-27В, диоды — 10A 45V TO-220 (10TQ045). ничего не случится? (если будет стоять 4 штуки)
3) радиаторы нужны? (если да, то примерно какой площади)

Нагрузка — 2* LM3886, 1 * TDA7294. Акустика вся 8-ми омная.

Re: Шоттки в выпрямителе

Владимир, случаем, не знаете, кто принимает заказы на
тороидальные трансформаторы не «низкого» качества
от частных лиц? Написал кучу писем, но либо не отвечают,
либо не делают единичные экземпляры (мне надо три штуки
двух видов)

Re: Шоттки в выпрямителе

С 10TQ045 ничего не получится, только диоды выгорят. В низкочастотных выпрямителях с повышенным и высоким выходным напряжением абсолютно бессмысленно применять диоды Шоттки. Гораздо рациональнее использовать кремниевые fast или ultrafast диоды, как пример КД213, КД2997 или обычные диодные мосты пример GBPC2508, но если не терпиться засадить Шоттки рекомендую MBR20200, достаточно высоковольтный и сильноточный.

[ADDED=WP]1106018015[/ADDED]
А зачем тороидальные? С тем же самым успехом возможно применить и стержневые намотанные на доступных магнитопроводах самостоятельно. Для уменьшения полей рассеивания и акустического шума намотку сделать с запасом по амплитуде индукции и применить секционирование и трансформаторы по свойствам практически никак не будут отличаться от тороидальных. Или влияние моды?

Последний раз редактировалось WP; 18.01.2005 в 06:13 .

Re: Шоттки в выпрямителе

Ultrafast ИМХО самый рулез. По сравнению с шоттки они шумят на порядок меньше. Если конечно хочется очень хорошего питалова.

Re: Шоттки в выпрямителе

Ультрафаст переключаются хуже шоттки, но держат бОльшие напряжения, поэтому они и хороши. Самый рулез, говорят, это карбид кремния. Для импульсников.
Для БП, работающих от 50 Гц ИМХО достаточно обычного кремния, шунтированного конденсаторами. Медленный диод — медленные нарастание и спад тока заряда конденсатора фильтра — меньшее излучение помех в окружающую среду.

Re: Шоттки в выпрямителе

У тех же MUR-ов среднее время восстановления 35нС, у MBR 20200 например — 500нС. И ультрафаст хуже переключаются?

И больше пульсаций по питанию.

Re: Шоттки в выпрямителе

Применение одного моста для выпрямления двуполярного напряжения приводит к тому, что при наличии в потребляемом токе составляющих с частотами, равными Fc/N, где Fc — частота питающей сети, N = 2, 4, 8. через обмотки трансформатора начинает протекать некомпенсировнная постоянная составляющая, вызывающая вынужденное подмагничивание магнитопровода и резкое падение индуктивности трансформатора и рост потерь в нем и помех от тока намагничивания, причем проявляется это в ЛЮБЫХ трансформаторах, но особенно сильно- в тороидальных, для которых даже небольшое подмагничивание очень нежелательно.
Эффект пратически не заметен, если есть ограничение спектра входного сигнала на НЧ, ослабляющее частоты ниже 50Гц, и довольно существенно проявляется без оного. Увидеть это весьма просто — достаточно подать на вход нагруженного усилителя, питаемого от одного моста, сигнал частотой в районе 25Гц и убедится в РЕЗКОМ росте тока потребления ОТ СЕТИ на частоте равной половине сетевой.
В выпрямителях с двумя мостами такое подмагничивание отсутствует ПРИНЦИПИАЛЬНО.

Насчет медленных диодов. Это понятие весьма условное. Даже самые низкочастотные диоды имеют время нарастания тока обратного восстановления,измеряемое сотнями наносекунд, а сам заряд восстановления у них существенно больше, чем у быстрых, особенно т.н. с подавленным зарядом восстановления, напр. HEXFRED, поэтому энергия помех восстановления у медлненных диодов существенно выше. Есть иной путь снижения помех от ОВ — это увеличение площади перехода, поскольку накопленный заряд пропорционален плотности тока, т.е. применение заведомо гораздо более мощных диодов, чем необходимо, но смысла в этом нет при доступности быстрых диодов (для питаний выше +-100В) и диодов Шоттки для более низких напряжений.

Последний раз редактировалось Lynx; 18.01.2005 в 11:12 .

Re: Шоттки в выпрямителе

Дмитрий, я правильно понимаю, что к мостовому усилителю в классе
A эти все страшные штуки неприменимы?

Re: Шоттки в выпрямителе

Раз зашёл разговор по трансам.Допустим нужен транс с выходным напряжением 30в и номинальным током 4а.Берём стандартную методику расчёта транса.Получаем габаритную мощность сердечника, количество витков на вольт,сечение провода и.т.д. Значит ли это,что при номинальном токе нагрузки 4а сердечник не будет входить в насыщение?

Решено Про диоды Шоттки

Пучок

atmicandr

Информация Неисправность Прошивки Схемы Справочники Маркировка Корпуса Сокращения и аббревиатуры Частые вопросы Полезные ссылки

Справочная информация

Этот блок для тех, кто впервые попал на страницы нашего сайта. В форуме рассмотрены различные вопросы возникающие при ремонте бытовой и промышленной аппаратуры. Всю предоставленную информацию можно разбить на несколько пунктов:

  • Диагностика
  • Определение неисправности
  • Выбор метода ремонта
  • Поиск запчастей
  • Устранение дефекта
  • Настройка

Учитывайте, что некоторые неисправности являются не причиной, а следствием другой неисправности, либо не правильной настройки. Подробную информацию Вы найдете в соответствующих разделах.

Неисправности

Все неисправности по их проявлению можно разделить на два вида — стабильные и периодические. Наиболее часто рассматриваются следующие:

  • не включается
  • не корректно работает какой-то узел (блок)
  • периодически (иногда) что-то происходит

Если у Вас есть свой вопрос по определению дефекта, способу его устранения, либо поиску и замене запчастей, Вы должны создать свою, новую тему в соответствующем разделе.

  • О прошивках

    Большинство современной аппаратуры представляет из себя подобие программно-аппаратного комплекса. То есть, основной процессор управляет другими устройствами по программе, которая может находиться как в самом чипе процессора, так и в отдельных микросхемах памяти.

    На сайте существуют разделы с прошивками (дампами памяти) для микросхем, либо для обновления ПО через интерфейсы типа USB.

    • Прошивки ТВ (упорядоченные)
    • Запросы прошивок для ТВ
    • Прошивки для мониторов
    • Запросы разных прошивок
    • . и другие разделы

    По вопросам прошивки Вы должны выбрать раздел для вашего типа аппарата, иначе ответ и сам файл Вы не получите, а тема будет удалена.

  • Схемы аппаратуры

    Начинающие ремонтники часто ищут принципиальные схемы, схемы соединений, пользовательские и сервисные инструкции. Это могут быть как отдельные платы (блоки питания, основные платы, панели), так и полные Service Manual-ы. На сайте они размещены в специально отведенных разделах и доступны к скачиванию гостям, либо после создания аккаунта:

    • Схемы телевизоров (запросы)
    • Схемы телевизоров (хранилище)
    • Схемы мониторов (запросы)
    • Различные схемы (запросы)
    Читайте также  Трехходовой клапан для твердотопливного котла принцип работы

    Внимательно читайте описание. Перед запросом схемы или прошивки произведите поиск по форуму, возможно она уже есть в архивах. Поиск доступен после создания аккаунта.

  • Справочники

    На сайте Вы можете скачать справочную литературу по электронным компонентам (справочники, таблицу аналогов, SMD-кодировку элементов, и тд.).

    • Справочник по транзисторам
    • ТДКС — распиновка, ремонт, прочее
    • Справочники по микросхемам
    • . и другие .

    Информация размещена в каталогах, файловых архивах, и отдельных темах, в зависимости от типов элементов.

    Marking (маркировка) — обозначение на электронных компонентах

    Современная элементная база стремится к миниатюрным размерам. Места на корпусе для нанесения маркировки не хватает. Поэтому, производители их маркируют СМД-кодами.

    Package (корпус) — вид корпуса электронного компонента

    При создании запросов в определении точного названия (партномера) компонента, необходимо указывать не только его маркировку, но и тип корпуса. Наиболее распостранены:

    • DIP (Dual In Package) – корпус с двухрядным расположением контактов для монтажа в отверстия
    • SOT-89 — пластковый корпус для поверхностного монтажа
    • SOT-23 — миниатюрный пластиковый корпус для поверхностного монтажа
    • TO-220 — тип корпуса для монтажа (пайки) в отверстия
    • SOP (SOIC, SO) — миниатюрные корпуса для поверхностного монтажа (SMD)
    • TSOP (Thin Small Outline Package) – тонкий корпус с уменьшенным расстоянием между выводами
    • BGA (Ball Grid Array) — корпус для монтажа выводов на шарики из припоя

  • Краткие сокращения

    При подаче информации, на форуме принято использование сокращений и аббревиатур, например:

    Сокращение Краткое описание
    LED Light Emitting Diode — Светодиод (Светоизлучающий диод)
    MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor — Полевой транзистор с МОП структурой затвора
    EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory — Электрически стираемая память
    eMMC embedded Multimedia Memory Card — Встроенная мультимедийная карта памяти
    LCD Liquid Crystal Display — Жидкокристаллический дисплей (экран)
    SCL Serial Clock — Шина интерфейса I2C для передачи тактового сигнала
    SDA Serial Data — Шина интерфейса I2C для обмена данными
    ICSP In-Circuit Serial Programming – Протокол для внутрисхемного последовательного программирования
    IIC, I2C Inter-Integrated Circuit — Двухпроводный интерфейс обмена данными между микросхемами
    PCB Printed Circuit Board — Печатная плата
    PWM Pulse Width Modulation — Широтно-импульсная модуляция
    SPI Serial Peripheral Interface Protocol — Протокол последовательного периферийного интерфейса
    USB Universal Serial Bus — Универсальная последовательная шина
    DMA Direct Memory Access — Модуль для считывания и записи RAM без задействования процессора
    AC Alternating Current — Переменный ток
    DC Direct Current — Постоянный ток
    FM Frequency Modulation — Частотная модуляция (ЧМ)
    AFC Automatic Frequency Control — Автоматическое управление частотой

    Частые вопросы

    После регистрации аккаунта на сайте Вы сможете опубликовать свой вопрос или отвечать в существующих темах. Участие абсолютно бесплатное.

    Кто отвечает в форуме на вопросы ?

    Ответ в тему Про диоды Шоттки как и все другие советы публикуются всем сообществом. Большинство участников это профессиональные мастера по ремонту и специалисты в области электроники.

    Как найти нужную информацию по форуму ?

    Возможность поиска по всему сайту и файловому архиву появится после регистрации. В верхнем правом углу будет отображаться форма поиска по сайту.

    По каким еще маркам можно спросить ?

    По любым. Наиболее частые ответы по популярным брэндам — LG, Samsung, Philips, Toshiba, Sony, Panasonic, Xiaomi, Sharp, JVC, DEXP, TCL, Hisense, и многие другие в том числе китайские модели.

    Какие еще файлы я смогу здесь скачать ?

    При активном участии в форуме Вам будут доступны дополнительные файлы и разделы, которые не отображаются гостям — схемы, прошивки, справочники, методы и секреты ремонта, типовые неисправности, сервисная информация.

    Полезные ссылки

    Здесь просто полезные ссылки для мастеров. Ссылки периодически обновляемые, в зависимости от востребованности тем.

    Диод Шоттки

    Обозначение, применение и параметры диодов Шоттки

    К многочисленному семейству полупроводниковых диодов названных по фамилиям учёных, которые открыли необычный эффект, можно добавить ещё один. Это диод Шоттки.

    Немецкий физик Вальтер Шоттка открыл и изучил так называемый барьерный эффект возникающий при определённой технологии создания перехода металл-полупроводник.

    Основной «фишкой» диода Шоттки является то, что в отличие от обычных диодов на основе p-n перехода, здесь используется переход металл-полупроводник, который ещё называют барьером Шоттки. Этот барьер, так же, как и полупроводниковый p-n переход, обладает свойством односторонней электропроводимости и рядом отличительных свойств.

    В качестве материала для изготовления диодов с барьером Шоттки преимущественно используется кремний (Si) и арсенид галлия (GaAs), а также такие металлы как золото, серебро, платина, палладий и вольфрам.

    На принципиальных схемах диод Шоттки изображается вот так.

    Как видим, его изображение несколько отличается от обозначения обычного полупроводникового диода.

    Кроме такого обозначения на схемах можно встретить и изображение сдвоенного диода Шоттки (сборки).

    Сдвоенный диод – это два диода смонтированных в одном общем корпусе. Выводы катодов или анодов у них объединены. Поэтому такая сборка, как правило, имеет три вывода. В импульсных блоках питания обычно применяются сборки с общим катодом.

    Так как два диода размещены в одном корпусе и выполнены в едином технологическом процессе, то их параметры очень близки. Поскольку они размещены в едином корпусе, то и температурный режим их одинаков. Это увеличивает надёжность и срок службы элемента.

    У диодов Шоттки есть два положительных качества: весьма малое прямое падение напряжения (0,2-0,4 вольта) на переходе и очень высокое быстродействие.

    К сожалению, такое малое падение напряжения проявляется при приложенном напряжении не более 50-60 вольт. При дальнейшем его повышении диод Шоттки ведёт себя как обычный кремниевый выпрямительный диод. Максимальное обратное напряжение для Шоттки обычно не превышает 250 вольт, хотя в продаже можно встретить образцы, рассчитанные и на 1,2 киловольта (VS-10ETS12-M3).

    Так, сдвоенный диод Шоттки (Schottky rectifier) 60CPQ150 рассчитан на максимальное обратное напряжение 150V, а каждый из диодов сборки способен пропустить в прямом включении 30 ампер!

    Также можно встретить образцы, выпрямленный за полупериод ток которых может достигать 400А максимум! Примером может служит модель VS-400CNQ045.

    Очень часто в принципиальных схемах сложное графическое изображение катода попросту опускают и изображают диод Шоттки как обычный диод. А тип применяемого элемента указывают в спецификации.

    К недостаткам диодов с барьером Шоттки можно отнести то, что даже при кратковременном превышении обратного напряжения они мгновенно выходят из строя и главное необратимо. В то время как кремниевые силовые вентили после прекращения действия превышенного напряжения прекрасно самовосстанавливаются и продолжают работать. Кроме того обратный ток диодов очень сильно зависит от температуры перехода. На большом обратном токе возникает тепловой пробой.

    К положительным качествам диодов Шоттки кроме высокого быстродействия, а, следовательно, малого времени восстановления можно отнести малую ёмкость перехода (барьера), что позволяет повысить рабочую частоту. Это позволяет использовать их в импульсных выпрямителях на частотах в сотни килогерц. Очень много диодов Шоттки находят своё применение в интегральной микроэлектронике. Выполненные по нано технологии диоды Шоттки входят в состав интегральных схем, где они шунтируют переходы транзисторов для повышения быстродействия.

    В радиолюбительской практике прижились диоды Шоттки серии 1N581x (1N5817, 1N5818, 1N5819). Все они рассчитаны на максимальный прямой ток (IF(AV)) – 1 ампер и обратное напряжение (VRRM) от 20 до 40 вольт. Падение напряжения (VF) на переходе составляет от 0,45 до 0,55 вольт. Как уже говорилось, прямое падение напряжения (Forward voltage drop) у диодов с барьером Шоттки очень мало.

    Также достаточно известным элементом является 1N5822. Он рассчитан на прямой ток в 3 ампера и выполнен в корпусе DO-201AD.

    Также на печатных платах можно встретить диоды серии SK12 – SK16 для поверхностного монтажа. Они имеют довольно небольшие размеры. Несмотря на это SK12-SK16 выдерживают прямой ток до 1 ампера при обратном напряжении 20 – 60 вольт. Прямое падение напряжения составляет 0,55 вольт (для SK12, SK13, SK14) и 0,7 вольт (для SK15, SK16). Также на практике можно встретить диоды серии SK32 – SK310, например, SK36, который рассчитан на прямой ток 3 ампера.

    Применение диодов Шоттки в источниках питания.

    Диоды Шоттки активно применяются в блоках питания компьютеров и импульсных стабилизаторах напряжения. Среди низковольтных питающих напряжений самыми сильноточными (десятки ампер) являются напряжения +3,3 вольта и +5,0 вольт. Именно в этих вторичных источниках питания и используются диоды с барьером Шоттки. Чаще всего используются трёхвыводные сборки с общим катодом. Именно применение сборок может считаться признаком высококачественного и технологичного блока питания.

    Читайте также  Автоматические раздвижные ворота своими руками

    Выход из строя диодов Шоттки одна из наиболее часто встречающихся неисправностей в импульсных блоках питания. У него может быть два «дохлых» состояния: чистый электрический пробой и утечка. При наличии одного из этих состояний блок питания компьютера блокируется, так как срабатывает защита. Но это может происходить по-разному.

    В первом случае все вторичные напряжения отсутствуют. Защита заблокировала блок питания. Во втором случае вентилятор «подёргивается» и на выходе источников питания периодически то появляются пульсации напряжения, то пропадают.

    То есть схема защиты периодически срабатывает, но полной блокировки источника питания при этом не происходит. Диоды Шоттки гарантированно вышли из строя, если радиатор, на котором они установлены, разогрет очень сильно до появления неприятного запаха. И последний вариант диагностики связанный с утечкой: при увеличении нагрузки на центральный процессор в мультипрограммном режиме блок питания самопроизвольно отключается.

    Следует иметь в виду, что при профессиональном ремонте блока питания после замены вторичных диодов, особенно с подозрением на утечку, следует проверить все силовые транзисторы выполняющие функцию ключей и наоборот: после замены ключевых транзисторов проверка вторичных диодов является обязательной процедурой. Всегда необходимо руководствоваться принципом: беда одна не приходит.

    Проверка диодов Шоттки мультиметром.

    Проверить диод Шоттки можно с помощью рядового мультиметра. Методика такая же, как и при проверке обычного полупроводникового диода с p-n переходом. Но и тут есть подводные камни. Особенно трудно проверить диод с утечкой. Прежде всего, элемент необходимо выпаять из схемы для более точной проверки. Достаточно легко определить полностью пробитый диод. На всех пределах измерения сопротивления неисправный элемент будет иметь бесконечно малое сопротивление, как в прямом, так и в обратном включении. Это равносильно короткому замыканию.

    Сложнее проверить диод с подозрением на «утечку». Если проводить проверку мультиметром DT-830 в режиме «диод», то мы увидим совершенно исправный элемент. Можно попробовать измерить в режиме омметра его обратное сопротивление. На пределе «20кОм» обратное сопротивление определяется как бесконечно большое. Если же прибор показывает хоть какое-то сопротивление, допустим 3 кОм, то этот диод следует рассматривать как подозрительный и менять на заведомо исправный. Стопроцентную гарантию может дать полная замена диодов Шоттки по шинам питания +3,3V и +5,0V.

    Где ещё в электронике используются диоды Шоттки? Их можно обнаружить в довольно экзотических приборах, таких как приёмники альфа и бета излучения, детекторах нейтронного излучения, а в последнее время на барьерных переходах Шоттки собирают панели солнечных батарей. Так, что они питают электроэнергией и космические аппараты.

    Особенности параллельного подключения светодиодов

    Известно, что светодиоды лучше всего соединять последовательно. В этом случае ток на каждом из них будет одинаковый, что упрощает контроль над ним. Но бывают случаи, что без параллельного соединения не обойтись.

    Например, если есть источник питания, и к нему необходимо подключить несколько светодиодных лампочек, суммарное падение напряжений на которых превышает напряжение источника. Иными словами, питания источника не достаточно для последовательно соединенных лампочек, и они не загораются.

    Тогда лампочки включают в цепь параллельно и на каждую ветку ставят свой резистор.

    По законам параллельного соединения падение напряжений на каждой ветке будет одинаковым и равным напряжению источника, а ток может отличаться. В связи с этим расчеты по определению характеристик резисторов будут проводиться отдельно для каждой ветки.

    Запрет на один резистор

    Почему нельзя подсоединить все светодиодные лампочки к одному резистору? Потому что технология производства не позволяет сделать светодиоды с идеально равными характеристиками. Светодиоды имеют разное внутреннее сопротивление, и порой различия в нем очень сильны даже для одинаковых моделей, взятых из одной партии.

    Большой разброс сопротивления приводит к разбросу в значении тока, а это в свою очередь приводит к перегреву и перегоранию. Значит, надо проконтролировать ток на каждом светодиоде или на каждой ветке с последовательным соединением. Ведь при последовательном соединении ток одинаковый. Для этого и применяют отдельные резисторы. С их помощью стабилизируют ток.

    Основные характеристики элементов цепи

    Слегка подумав, становится понятным, что одна ветка сможет содержать максимальное количество светодиодов такое же, как при последовательном соединении и питании от этого же источника.

    Например, у нас есть источник на 12 вольт. К нему можно последовательно подсоединить 5 светодиодов по 2 вольта. (12 вольт:2 вольта:1,15≈5). 1,15- это коэффициент запаса, поскольку необходимо рассчитывать, что в цепь будет включен еще и резистор.

    Сопротивление резистора рассчитывается с помощью закона Ома: I=U/R, где I будет допустимым током, взятым из таблицы характеристик прибора. Напряжение U получится, если из максимального напряжения источника питания вычесть падения напряжений на каждом светодиоде, входящем в последовательную цепочку (тоже берется из таблицы характеристик).

    Мощность резистора находится из формулы:

    При этом все величины записываются в системе Си. Напомним, что 1 A=1000 мA, 1 мA=0,001 A, 1 Ом=0,001 кОм, 1 Вт=1000 мВт.

    Сегодня много онлайн калькуляторов, которые предлагают выполнить эту операцию автоматически, просто подставив известные характеристики в пустые ячейки. Но основные понятия знать все-таки полезно.

    Преимущество параллельного включения диодов

    Параллельное соединение позволяет добавить 2 или 5, или 10 светодиодов, или больше. Ограничением является мощность источника питания и габариты прибора, в котором вы хотите применить такое соединение.

    Лампочки для каждой параллельной ветки берут строго одинаковые, чтобы у них были максимально похожие значения допустимого тока, прямого и обратного напряжения.

    Преимущество параллельного соединения светодиодов в том, что если один из них перегорит, вся цепь продолжит работать. Лампочки будут светиться и при перегорании их большего количества, главное, чтобы хоть одна ветка оставалась неповрежденной.

    Как видно, параллельное соединение – это довольно полезная вещь. Просто надо уметь правильно собрать цепь, не забывая обо всех свойствах светодиодов и о законах физики.

    Во многих схемах параллельное соединение комбинируют с последовательным, что позволяет создать функциональные электрические приборы.

    Применение параллельного соединения светодиодов

    Схема параллельного подключения с двумя выводами позволяет реализовывать двухцветное свечение лампочек, если используются два кристалла разного цвета. Цвет меняется при изменении полюсов источника (изменение направления тока). Широкое применение такая схема находит в двухцветных индикаторах.

    Если два кристалла разного цвета соединить параллельно в одном корпусе и подключить к ним импульсный модулятор, то можно менять цвет в широком диапазоне. Особенно много тонов генерируется при сочетании зеленого и красного цвета светодиодов.

    Как видно на схеме, к каждому кристаллу подключен свой резистор. Катод в таком соединении общий, а вся система подключена к управляющему устройству – микроконтроллеру.

    В современных праздничных гирляндах иногда применяется смешанный тип соединения, в котором несколько последовательных рядов соединяются параллельно. Это позволяет гирлянде светиться, даже если несколько светодиодных источников выйдут из строя.

    При создании подсветки в помещении тоже могут применять параллельное соединение. Смешанные схемы используются при конструкции многих индикаторных электроприборов и для подсвечивающих устройств.

    Несколько нюансов монтажа

    Отдельно можно сказать о том, как соединяются светодиоды между собой. Каждый кристалл заключен в корпус, из которого идут выводы. На выводах зачастую стоят отметки «-» или «+», что означает соответственно подключение к катоду и к аноду прибора.

    Опытные радиолюбители даже на глаз могут определить полярность, поскольку катодный вывод чуть длиннее и чуть больше выступает из корпуса. Подключение светодиодов необходимо осуществлять, строго соблюдая полярность.

    Если речь идет о мощных светодиодах, то в процессе монтажа довольно часто применяют пайку. Для этого используют маломощный паяльник, чтобы ни в коем случае не перегреть кристалл. Время пайки не должно превышать 4-5 секунд. Лучше, если это будет 1-2 секунды. Для этого паяльник разогревают заранее. Выводы сильно не сгибают. Схему собирают на площадке из материала, который хорошо отводит тепло.

  • Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: