Skocz do zawartości

Jaki popłynie prąd w tym układzie z diodą led?


jugan1

Pomocna odpowiedź

Witam,

Myślałem, że już coś łapię po czym napotykam na wydawałoby się, że prosty problem i już nie łapię 😄

Często jednym z pierwszych układów, który jest pokazywany w kursach elektroniki jest taki oto układ:

uklad.thumb.png.331d7e1a3438038584e50485555b2faf.png

I algorytm jest mniej więcej taki:

1) Przyjmujemy, że prąd przewodzenia na diodzie to 2V

2) Przyjmujemy, że prąd płynący przez układ niech wyniesie 20 mA

3) Obliczamy, jaką rezystancję powinien posiadać opornik. A dokładniej ( 9V - 2 V ) / 0,02A = 350Ω

Wszystko jest jasne.

Ale, co w przypadku, gdy trochę zmienimy układ. Weźmy taki:

uklad2.thumb.png.a7ae12062deaad41d82923063372ce2b.png

Powyższy algorytm już nie ma za bardzo sensu ( a przynajmniej mi się tak wydaje 😄 ). Spadek na każdej diodzie to nadal 2V. Chciałbym, aby przepływał przez diodę prąd np. 20 mA. Jaką rezystancję powinien mieć opornik?  ( 4V - 2V - 2V )/0,02A = 0Ω. No dobrze, nie potrzeba rezystora i płynie prąd 20mA. Ale równie dobrze podobne obliczenia można zrobić dla 30mA i też wyjdzie rezystor 0Ω. Albo dla 5mA i też wyjdzie rezystor 0Ω. Albo dla 10A też wyjdzie 0Ω.  A jednak zdarzyło mi się zobaczyć w 2 miejscach w sieci taki układ i on działa bez żadnego rezystora. Jednak, co jakby dać 4,1V bez rezystora dla tego układu? ( 4.1V - 2V - 2V ) / 0Ω = 0,1V / 0Ω = nieskończoność amperów. Matematycznie mi się to nie podoba 😄

Zdaję sobie sprawę, że dla każdej diody możemy znaleźć jej wykres zależności prądu od napięcia. Chodzi mi o coś takiego:

dioda.thumb.png.759cc0c3e0cf314ec11dc672cd7ba382.png

Niby wszystko ok, ale rodzą się kolejne problemy. 

Dla poprzedniego układu ( a więc dla tego z 2 diodami led połączonymi szeregowo ) : Czy przy przyłożonym napięciu 4V, po prostu spadek na każdej diodzie będzie wynosił 2V i patrząc na wykres przez układ będzie przepływał prąd 25mA? A dla napięcia 4.1V, na każdej diodzie będzie spadek 2.05V i będzie przez układ przepływał prąd 27mA? Niby ma to sens, ale jednak mogę od razu dać kontrprzykład dioda czerwona i jakaś inna np. niebieska. Tam może być tak, że dla czerwonej i dla spadku 2V mamy 25mA, a dla niebieskiej dla spadku 2V mamy 30mA. Zatem nie wiadomo jakie natężenie będzie. Średnia tych natężeń, czyli 27.5mA?

I jeszcze jeden problem ( teraz dla układu z jedną diodą ). Powiedzmy, że chciałbym, aby przez diodę przepływał prąd 25mA. Patrzę na wykres i odczytuję, że na diodzie musi być spadek 2V. I teraz przez przypadek obliczam, jaki będzie potrzebny rezystor, aby przepływał przez układ prąd 2.5mA ( a zatem 10-krotnie mniejszy niż założyłem ). Liczę: ( 4V - 2V ) / 0.0025A = 800Ω. No ok... Ale jaki prąd będzie przepływał przez układ? 2.5mA z powodu rezystora, czy 25mA z powodu diody?

Pozdrawiam 

Edytowano przez jugan1
Link do komentarza
Share on other sites

Cytat

Jaki popłynie prąd w tym układzie z diodą led?

Odpowiedź na to pytanie jest bardzo prosta: prąd będzie taki sam jak z jedną diodą. Dlatego że w połączeniach szeregowych prąd jest ten sam dla wszystkich elementów.

 

  • Lubię! 1
Link do komentarza
Share on other sites

W układzie z dwoma diodami - rezystancja diody dla 2V wynosi powiedzmy 100R wyliczone z wykresu (20mA@2V) (będzie łatwiej). W związku z tym rezystancja dwóch diód wynosi 200R. Przy 4V zasilania uzyskasz prąd o wartości 20mA.

Ale jeżeli twoje zasilanie wzrośnie do 4.1V to...
Odczytując z wykresu ID (2.05V) = ~25mA. Więc prąd w układzie przy zasilaniu 4.1V będzie wynosił... 25mA zakładając, że masz dwie diody spięte szeregowo i są względnie identyczne pod względem parametrów.

Dnia 15.01.2022 o 15:19, jugan1 napisał:

I jeszcze jeden problem ( teraz dla układu z jedną diodą ). Powiedzmy, że chciałbym, aby przez diodę przepływał prąd 25mA. Patrzę na wykres i odczytuję, że na diodzie musi być spadek 2V. I teraz przez przypadek obliczam, jaki będzie potrzebny rezystor, aby przepływał przez układ prąd 2.5mA ( a zatem 10-krotnie mniejszy niż założyłem ). Liczę: ( 4V - 2V ) / 0.0025A = 800Ω. No ok... Ale jaki prąd będzie przepływał przez układ? 2.5mA z powodu rezystora, czy 25mA z powodu diody?

To jest dużo bardziej skomplikowane... Bardziej coś ok. 2.8mA, gdyż napięcie na diodzie nie będzie wynosiło 2V, ale ~1.77V. Pozostałe 2.23V odłoży się na rezystorze... Nie chcę tutaj rozpisywać obliczeń, widziałeś post kolegi Gienka i sądzę, że wolisz tego nie liczyć na piechotę.

  • IR = ID
  • IR = (U - UD)/R
  • ID = ???

No i pozostaje wyznaczyć ID z wzoru, który był w artykule kolegi Gienq'a (tak to się odmienia?), skrócić sobie układ równań i gotowe 😉 

Technicznie dioda nie jest rezystorem, ale to nie znaczy, że nie potrafi ograniczać prądu 😉 

Uwaga: mogłem źle policzyć, bo nie jestem w najlepszym stanie do obliczeń 😉

Edytowano przez H1M4W4R1
  • Lubię! 1
  • Pomogłeś! 1
Link do komentarza
Share on other sites

Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.

jlcpcb.jpg

jlcpcb.jpg

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

@jugan1 tu sprawa rozbija się o to, że napięcie i prąd są ze sobą powiązane. Gdybyś zamiast LED podłączył rezystor (bez dodatkowego rezystora ograniczającego prąd) to prąd popłynie jeden co nie? Jedna konkretna wartość wynikająca z prawa Ohma.

Gdy masz źródło napięcia 2V i diodę na 2V to jak je połączysz to popłynie prąd taki jak opisany na wykresie prądowo-napięciowym. To jest tzw punkt pracy diody: konkretne napięcie i konkretny prąd.

Dlaczego nikt nie zaleca takiej metody połączeń? Bo na zasilaczu mogą być wahania. Skrajny przykład: diody 2V, akumulator w aucie niby 12V. Podłączasz 6 diod w szeregu, spadek 12V, prąd powiedzmy 20mA. Odpalasz auto - najpierw dołek do 10-11V, a później górka 14-15V i diody się wesoło palą...

Czyli każda z diod ma mniej więcej 20mA dla spadku napięcie 2V:

image.thumb.png.eee37bb9734447eb30e266feefd0e4d0.png

Więc przy połączeniu 2 diod spadek sumaryczny to 2*2V = 4V i prąd 20mA.

Btw. Zauważ, że ta charakterystyka ma oś pionową logarytmiczną (stąd te dziwne przegięcie wykresu), czyli jak napięcie zwiększysz tylko trochę, to prąd skoczy o kolejne 10mA co już będzie najpewniej za dużo. Są diody na większe prądy i moce, np LEDy w obudowach 5mm mogą mieć moc strat 100mW czyli jak podasz powiedzmy 2,2V to masz zapas dla prądu 45mA. To trzeba sprawdzić w dokumentacji 🙂 

  • Lubię! 1
Link do komentarza
Share on other sites

Bądź aktywny - zaloguj się lub utwórz konto!

Tylko zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony

Utwórz konto w ~20 sekund!

Zarejestruj nowe konto, to proste!

Zarejestruj się »

Zaloguj się

Posiadasz własne konto? Użyj go!

Zaloguj się »
×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.