Diotec. Защита цепей электропитания автомобилей от напряжения обратной полярности
Автомобильные электронные схемы должны быть защищены от входного отрицательного напряжения. Такая ситуация может возникнуть во время обслуживания автомобиля при его запуске, когда аккумуляторная батарея подключена неправильно. Обратная полярность напряжения может вызвать прохождение отрицательного тока через электронные схемы, в этом случае и короткого промежутка времени достаточно, чтобы вызвать необратимое повреждение датчиков, контроллеров и других чувствительных кремниевых компонентов. Помня об этом, разработчики оборудования должны принять соответствующие меры, чтобы сохранить автомобильные электронные блоки управления (ЭБУ) невредимыми в случае возникновения напряжения обратной полярности. В этом документе предложены три различные топологии схем защиты от подачи напряжения обратной полярности.1. Диод в цепи питания
Самый простой способ заблокировать прохождение отрицательного тока — это установить диод, включенный последовательно с батареей.
Пока разность напряжений между анодом и катодом диода положительна и превышает указанное прямое напряжение (рис. 1), диод смещен в прямом направлении, и ток течет в цепь нагрузки. Как только полюса батареи меняются местами (рис. 2), диод смещается в обратном направлении, и прохождение отрицательного тока блокируется.
При выборе диода для защиты от обратной полярности разработчики должны учитывать несколько критериев:
VF: прямое падение напряжения на диоде при прямом смещении. Типичные значения для стандартных выпрямительных диодов находятся в диапазоне 0,7−1,1 В. Чтобы уменьшить рассеиваемую мощность (VF∙I) во время работы, разработчики могут использовать диод Шоттки, который предлагает VF ниже 0,5 В. Кроме того, низкий VF обеспечит больший запас мощности для защищаемой цепи при холодном запуске, когда напряжение на разъемах питания ЭБУ может упасть до 4 В или ниже.
IFAV: максимальный средний прямой ток диода — это максимальный ток, который диод может выдержать длительное время в состоянии прямого смещения.
IFAV должен быть выше, чем максимальный ток нагрузки защищаемой цепи. Из соображений терморегулирования и увеличения срока службы необходимо учитывать достаточный запас прочности.
VDC: Напряжение блокировки постоянного тока — это напряжение, для блокировки которого предназначен диод. VDC будет подаваться от катода диода к аноду во время возникновения напряжения обратной полярности. По этой причине VDC должно быть выше, чем максимальное напряжение батареи, ожидаемое при обратной полярности.
Корпус диода: современные автомобильные блоки управления стремятся производить с компонентами для поверхностного монтажа (SMD), насколько это возможно. Diotec предлагает широкий спектр стандартных диодов и диодов Шоттки в корпусах SMD. При выборе корпуса конструкторы должны учитывать размер платы и тепловые характеристики корпуса. Параметры RthA (тепловое сопротивление перехода кристалл-окружающая среда) и RthT (тепловое сопротивление перехода кристалл-корпус компонента) в техническом описании (datasheets) помогут рассчитать повышение температуры диода на основе прямого падения напряжения и тока нагрузки.
Tj: температура кристалла компонента. Сумма постоянно изменяющихся температуры окружающей среды и температуры, возникающей при рассеивании энергии на диоде, всегда должна быть ниже Tj. Приведенная ниже формула помогает рассчитать ожидаемое значение Tj для заданной температуры окружающей среды TA. Качественное соединение корпуса диода с металлической поверхностью (радиатором) повысит эффективность отвода тепловой энергии от корпуса диода.
Прямое падение — напряжение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Cтраница 3
Прямое падение напряжения At / при номинальном токе определяет основные тепловые потери на вентиле. [31]
| Схемы соединения элементов селеновых столбиков. [32] |
Наибольшее прямое падение напряжения при номинальном ( допустимом) выпрямленном токе составляет 0 5 в у германиевых ( Д7А — Д7Ж) и 1 в у кремниевых ( Д202 — Д205) диодов.
[33]
Максимальное импульсное прямое падение напряжения f пр имп макс-максимальное падение напряжения на диоде при заданной величине импульса прямого тока ( см. рис. 8.5) У большинства типов импульсных диодов значение Uap импмакс измеряется при амплитуде импульса прямого тока, равной 50 ма. [34]
Прямым падением напряжения диода называется среднее за период значение напряжения на диоде, замеряемое магнитоэлектрическим прибором, при протекании через диод тока в прямом направлении. [35]
| Схема установки для определения типа проводимости полупроводниковых материалов по вольтамперной характеристике контакта. [36] |
Поскольку прямое падение напряжения невелико, напряжение на горизонтальных пластинах, включенных параллельно контакту металл — полупроводник, тоже мало, и луч прочертит на экране трубки практически прямую линию от центра вверх.
Поэтому прямое падение напряжения уменьшается при увеличении температуры. [38]
Если прямое падение напряжения на вентиле Вр принять равным нулю и toLoB Гов, то ток в ОВД сохраняет непрерывность при любых значениях угла а открывания тиристора. [39]
| Схема для измерения. [40] |
Измерение прямого падения напряжения производится при определенной величине тока, протекающего / Л через вентиль. Очевидно, что при испытании вентилей больших размеров на большие токи потреблением вольтметра можно пренебречь по сравнению с током вентиля.
| Зависимость напряжения на выходе выпрямителя от напряжения питающей сети. [42] |
Изменение прямого падения напряжения на диоде Д6 в зависимости от температуры компенсирует влияние температуры на напряжение база — эмиттер триада ПТ. Диод Д7 действует как шунтирующий вентиль для поддержания тока в нагрузке и дросселе фильтра, когда оба тиристора заперты. Он способствует поддержанию устойчивости всей схемы. [43]
Зависимость прямого падения напряжения от температуры должна учитываться при выборе типа диода для устройств, работающих в широком интервале температур. [44]
Прямая ветвь вольт-амперной характеристики полупроводникового диода.
[45] |
Страницы: 1 2 3 4 5
led — Что такое «прямое» и «обратное» напряжение при работе с диодами?
спросил
Изменено 5 лет, 11 месяцев назад
Просмотрено 272к раз
\$\начало группы\$В чем разница между «прямым» и «обратным» напряжением при работе с диодами и светодиодами?
Я понимаю, что ответ на этот вопрос есть в других сетях, таких как Википедия, но я ищу краткое изложение, которое не столько носит технический характер, сколько является полезным советом для тех, кто использует диоды в схемах для хобби.
- светодиод
- диод
Прямое напряжение 
Это значение будет использоваться для расчета рассеиваемой мощности диода и напряжения после диода.
Обратное напряжение — это падение напряжения на диоде, если напряжение на катоде больше положительного, чем напряжение на аноде (если подключить + к катоду).
Обычно это намного выше, чем прямое напряжение. Как и в случае с прямым напряжением, ток будет течь, если подключенное напряжение превысит это значение. Это называется «разрыв». Обычные диоды обычно разрушаются, но с диодами Z и Зенера этот эффект используется преднамеренно.
Обычно прямое напряжение — это напряжение, при котором ток начинает течь в нормальном направлении (как упоминалось выше, оно находится в диапазоне 0,3–0,6 В)
Обратное напряжение — это то же самое — это напряжение, при котором ток начинает течь, когда диод находится в обычно непроводящей области — это также точка, в которой диод, вероятно, превратится в обугленное месиво, поскольку все внутренние полупроводниковые материалы превращаются в кашу (выберите значение несколько больше, чем самый большой ПИК).
Прямое смещение — это когда анод (заостренная часть символа) положительный, а катод (полоса) отрицательный. Обратное смещение — это когда анод отрицательный, а катод положительный. Большой ток протекает, когда диод смещен в прямом направлении, при условии, что напряжение выше 0,6 В или около того для кремниевого диода или 0,3 В или около того для германиевого устройства. Если диод смещен в обратном направлении, протекает очень небольшое количество тока.
Если у вас есть DVM и несколько диодов, вы можете проверить это сами. Катодные выводы диода обычно обозначаются лентой, поэтому, если вы переключите цифровой мультиметр на настройку низкого сопротивления и подключите выводы к диоду в обоих направлениях, вы должны увидеть низкое сопротивление в одном направлении и высокое сопротивление в другом направлении.
, при условии, что DVM подает достаточно высокое напряжение. Некоторые цифровые вольтметры имеют специальные настройки проверки диодов, которыми проще пользоваться.
Светодиоды обычно имеют плоский вывод катода.
\$\конечная группа\$ 2 \$\начало группы\$Раскопки в 3… 2… 1…
Просто для того, чтобы информация была сжатой здесь, и я хотел бы знать, где найти свое потомство, я бы добавил типичные прямые напряжения для обычных светодиодов как краткий справочник для всех. (А также потому, что мне нравится копаться в старой теме от 18 декабря.)
Согласно Википедии:
Обычно прямое напряжение светодиода составляет около 1,8–3,3 вольта; это зависит от цвета светодиода. Красный светодиод обычно падает на 1,8 вольта, но падение напряжения обычно увеличивается с увеличением частоты света, поэтому синий светодиод может падать примерно на 3,3 вольта.
Краткий справочник по прямому напряжению светодиода
- ИК Падение напряжения светодиода около 1,5 В
- Красный : ~2 В
- Янтарный : ~2 В
- Желтый : ~2 В
- Зеленый : ~2,5 В
- Синий : ~3,5 В
- Белый : ~3,5 В
- Лазерные диоды : ~1,5 В, но могут сильно различаться в зависимости от длины волны (например, от 375 нм до 3300 нм)
Хотя вы упомянули «напряжение», я полагаю, вы имеете в виду смещение .
Если это верно, то «прямое смещение» представляет собой приложение напряжения таким образом, что диод «показывает» низкое сопротивление . «Обратное смещение» заставляет диод показывать высокое сопротивление .
Прямое напряжение заставляет диод проводить ток, а обратное напряжение делает диод очень плохим проводником или почти разомкнутой цепью, если только диод не «пробит».
\$\конечная группа\$ \$\начало группы\$ Для диодов с идеальным переходом существует связь между током и напряжением, определяемая уравнением Шокли для диода I = Is(exp(Vd q/nkT). Вы можете решить это, чтобы получить Vd, напряжение на диоде, как функцию от I , Но когда у вас есть резистор последовательно с диодом, вы НЕ можете решить схему, вы должны использовать последовательные приближения (если, конечно, у вас нет калькулятора WP-34 со встроенной функцией Lambert W).
можно заменить nkT/q примерно на 0,6 вольт, а ток насыщения Is примерно на 1 мА, и ваш расчет напряжения будет точным.0005
Google «уравнение диода шокли», чтобы узнать больше, чем я могу ввести здесь.
\$\конечная группа\$ 0Где найти диоды по прямому напряжению?
Удельное падение напряжения для диода является случайной, плохо контролируемой характеристикой. Если вы ищете его, то вы, вероятно, неправильно подходите к дизайну. «Запах программного обеспечения» — хорошо известное выражение в программной инженерии. Я хотел бы ввести термин «запах оборудования» для такого рода квестов.
Диоды предназначены для минимизации прямого падения для любой данной технологии. Падение напряжения по-прежнему зависит от тока и температуры в соответствии с уравнением Шокли, а затем от собственного сопротивления, которое может значительно увеличить падение при больших токах и не очень повторяется от устройства к устройству.
Вам может понадобиться опорное напряжение, и в этом случае есть много двух- и трехконтактных устройств, которые работают лучше, чем диоды.
Или вам может понадобиться регулятор напряжения, и в этом случае применимо то же самое.
Вам может потребоваться определенное падение напряжения в цепи, и в этом случае система с обратной связью с полевым транзистором или биполярным транзистором, операционным усилителем и опорным напряжением будет намного лучше, чем диод.
Или вы можете просто захотеть снизить (скажем) 5В питание до 4В дешевле, чем с помощью регулятора. В этом случае проверьте допуск вашего источника питания и допуск вашей нагрузки и просчитайте суммы для наихудшего случая. Вы можете обнаружить, что даже идеальное падение в 1 В недостаточно, или что вы можете допустить последовательное соединение кремниевого диода с диодом Шоттки (номинально 1 В ;-)) в наихудших допусках.
В качестве альтернативы широко используемым программируемым ограничителем напряжения является «усиленный диод». Это часто используется в качестве компонента смещения в выходных каскадах аудиоусилителя для настройки постоянного тока выходных устройств.
смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab
В ней есть две неточности: бета-вариация транзистора и Vbe в зависимости от температуры (хотя в приложении для аудиоусилителя вторая является положительным преимуществом).
В этом случае отношение резисторов установлено для номинального падения 1В. Слегка отрегулируйте отношение резисторов, чтобы отрегулировать падение. Вы можете заменить R1 и R2 потенциометром. Вы даже можете заменить R1 диодом Шоттки. Эта комбинация вполне может по некоторым характеристикам превосходить «решение» с двумя диодами, хотя по-прежнему чувствительна к температуре.
Использование резисторов с малым номиналом приведет к заболачиванию бета-вариаций, однако, чем ниже их номинал, тем больший минимальный ток потребуется для получения падения напряжения. Это может или не может быть проблемой в вашем приложении. Как только ваша нагрузка отключится, ток и, следовательно, падение напряжения упадут, и если LiPo все еще работает, нагрузка увидит более высокое напряжение, что может вызвать колебание.
