Диод и высокое напряжение

Диод и высокое напряжение

Высоковольтные светодиоды повышенной яркости позволяют создавать высокоэффективные системы освещения, однако их применение связано с преодолением ряда технических проблем. В статье рассмотрена простая и компактная система управления высоковольтными светодиодами на базе корректора коэффициента мощности (ККМ), которая обеспечивает конкурентоспособное решение для систем освещения.

Высоковольтные светодиоды повышенной яркости, управляемые переменным током

Светодиоды повышенной яркости рассчитаны на питание непосредственно от сети переменного тока, однако при этом возникает ряд технических проблем, ограничивающих их широкое применение, а именно: низкая эффективность, малая величина коэффициента мощности и неудовлетворительная характеристика диммирования (регулировки яркости). На рисунке 1 показаны характеристики высоковольтных светодиодов повышенной яркости, управляемых переменным током. Главным недостатком таких систем является их пониженная эффективность. Причина состоит в том, что в полном рабочем диапазоне напряжений питания переменного тока (220 В ±10%) падение прямого напряжения светодиода должно быть установлено при наименьшем переменном напряжении. Это означает, что когда напряжение питания достигает верхнего предельного значения, то падение напряжения на токоограничивающем резисторе уменьшает эффективность системы. Кроме того, в результате генерируется тепло, что сокращает срок службы светодиода.
Время включения также представляет собой проблему в высоковольтных светодиодах повышенной яркости (см. рис. 1). Величина коэффициента мощности весьма мала, поскольку для генерации светового излучения (светодиоды могут проводить ток, только когда напряжение на нем достигает или превышает прямое напряжение) используется лишь небольшая часть всей синусоиды переменного тока (пиковое напряжение). Следовательно, светодиоды с управлением переменным током нельзя использовать для освещения жилых и коммерческих помещений. Кроме того, регулировка яркости возможна только в короткий промежуток времени, когда светодиоды находятся в проводящем режиме.

Решением этих проблем является управление высоковольтными светодиодами повышенной яркости непосредственно от повышающего источника питания с коррекцией коэффициента мощности. На рисунке 2 показана простая схема с повышением напряжения, в которой для примера используется ККМ компании TI [1], обеспечивающий высокое значение коэффициента мощности (более 0,97).

Высоковольтные светодиоды повышенной яркости с ККМ-управлением

Номинальные значения падения прямого напряжения светодиодов (например, светодиодов серии Everlight HiVo) перекрывают диапазоны 110 и 220 В переменного напряжения. На вход повышающего преобразователя с активным ККМ и двумя соединенными последовательно 220-В светодиодами можно подавать полный диапазон переменного напряжения питания (90–277 В). Соединяя светодиоды параллельно или последовательно, можно реализовывать различные конфигурации по потребляемой мощности и напряжению питания.

Универсальная схема позволяет реализовывать как 120-, так и 220-В приложения c помощью одного типа компонентов, однако это приводит к росту числа элементов в схеме и повышению стоимости по сравнению с отдельными решениями на 120 и 220 В. Это объясняется тем, что универсальная схема должна быть рассчитана на более высокое напряжение и ток, которые требуются для работы при напряжении питания 220 В.

При малом токе можно применять более долговечные и менее дорогие керамические конденсаторы, поскольку нужна меньшая величина накопительной емкости. Это позволяет отказаться от электролитических конденсаторов, что увеличивает срок службы источников света. В результате долговечность светодиодных источников может достигать 50 тыс. ч, по сравнению с 20 тыс. ч (или значительно меньше в случае перегрева) для обычных электролитических конденсаторов с длительным сроком работы. Это особенно важно для приложений, работающих в условиях высокой температуры, в том числе уличного освещения и светильников, установленных в промышленных помещениях с высокими потолками.Импульсные драйверы светодиодов позволяют достичь эффективности не менее 90%, которая может слегка изменяться в диапазоне входных напряжений. Импульсный источник питания светодиода (микросхема), управляющий полевой транзистор и выпрямитель могут уменьшить эффективность, однако, поддерживая приемлемую частоту коммутации (например, 150 кГц) потери на переключение в FET могут быть минимизированы. Кроме того, низкий ток позволяет минимизировать потери мощности в выпрямителе.

Коррекцию коэффициента мощности можно обеспечить несколькими способами, хотя некоторые из них имеют недостатки (см. табл. 1). Чтобы применить метод, проиллюстрированный рисунком 1, для управления низковольтными светодиодами, входное напряжение должно быть вначале повышено для коррекции коэффициента мощности, а затем уменьшено до напряжения прямого падения на цепочке светодиодов. Этот метод довольно сложен и дорог, а преобразование высокого ККМ-напряжения в ток светодиода может потребовать дополнительные силовые каскады.

Таблица 1. Методы коррекции коэффициента мощности

Метод

• Требуется трансформатор
• Генерируется повышенный уровень ЭМП

Более распространенным подходом является использование низковольтного драйвера светодиода на базе трансформатора, как показано на рисунке 3. При таком методе используется источник питания в обратноходовой топологии, работающий в прерывистом режиме, с коэффициентом преобразования трансформатора, позволяющим согласовать соотношение напряжений V _IN/V_f. Однако у такой топологии имеется ряд недостатков:

• увеличенная стоимость из-за повышенной сложности системы;
• нельзя использовать универсальный вход переменного тока;
• отраженное напряжение и потери магнитного потока трансформатора увеличивают электромагнитные помехи (ЭМП);
• требуются высоковольтные накопительные конденсаторы с ограниченной долговечностью;
• более высокие токи (из-за низких напряжений) повышают рабочую температуру, увеличивают размеры силовых компонентов и ограничивают световой выход светодиодов.

Использование существующих систем регулировки яркости

Важным качеством, которое отличает светодиоды с ККМ-управлением от светодиодов, работающих в автономном режиме, и компактных люминесцентных ламп, является возможность использования существующих систем регулировки яркости на базе триака. Регулировка яркости достигается путем измерения характеристик переменного тока и преобразования полученного результата в эквивалент напряжения или тока. Значения напряжения или тока могут быть непосредственно заданы источником питания или преобразованы в ШИМ-сигнал, который позволяет регулировать время рабочего состояния светодиода, в результате чего и происходит регулировка его яркости. Чтобы диммер работал в проводящем режиме, необходимо обеспечить достаточную нагрузку и предотвратить пропуски запуска триака (мерцание). Переменный сигнал частотой 60 Гц может оказывать влияние на напряжение питания светодиода, поэтому обязательным условием является установка фильтра в цепи переменного тока. Фильтрация позволит также ограничить распространение кондуктивных ЭМП обратно в сеть переменного тока.

Наименее затратным способом регулировки яркости, который требует минимального числа компонентов, является использование аналогового напряжения или тока в цепи обратной связи драйвера. Однако у этого метода тоже имеется ряд недостатков:

• недостаточная стабильность замк­нутой цепи ШИМ-управления им­пульс­ного источника питания;
• осцилляции и звон во время переходных процессов по напряжению приводят к мерцанию светодиодов;
• аналоговая регулировка яркости снижает ток через светодиод, вызывая изменение цвета свечения в процессе регулировки яркости (например, светодиод сине-белого цвета при максимальном токе может поменять цвет на желто-белый при низких токах).

Сохранить постоянным цвет светодиода в диапазоне регулировки яркости можно с помощью цифрового метода диммирования (например, при ШИМ-регулировке). При таком методе ток светодиода остается постоянным, а изменение яркости свечения происходит потому, что светодиод включен ограниченное время. Это достигается путем коммутации цепочки светодиодов параллельно включенным FET или путем отсоединения светодиодов от потенциала земли с помощью включения токочувствительного резистора параллельно FET.

В заключение необходимо отметить, что высоковольтные светодиоды повышенной яркости с ККМ-управлением обеспечивают обосно­ванную альтернативу системам освещения на базе компактных люминесцентных ламп. Преимущества простой, компактной и эффективной системы с высоким коэффициентом мощности обеспечивают конкурентоспособность данного решения для систем освещения.

Литература
1. Dave Priscak. Innovative PFC-driven, high-voltage, high-brightness LED lighting solution//ledlighting-eetimes.com

TVS-диоды — полупроводниковые приборы для ограничения опасных перенапряжений в электронных цепях

В реальных условиях эксплуатации электронного оборудования в его цепях могут возникать различные виды электрических перегрузок, наиболее опасными из которых являются перегрузки по напряжению (перенапряжения), создаваемые электромагнитными импульсами естественного происхождения (за счет мощных грозовых разрядов), электромагнитными импульсами искусственного происхождения (за счет излучений радиопередающих устройств, высоковольтных линий передачи, сетей электрифицированных железных дорог и т.

Воздействие электромагнитного импульса (ЭМИ) естественного и искусственного происхождения на электронные компоненты приводит к изменению их параметров за счет как непосредственного поглощения ими энергии, так и воздействия на них наведенных в цепях импульсов токов и напряжений. По данным фирмы General Semiconductor, потери промышленности США от воздействий перенапряжений составляют более $10 млрд в год. Учитывая сроки эксплуатации электронного оборудования в России, его износ и отсутствие жестких требований по защите от перенапряжений можно предположить, что эти потери в нашей стране сопоставимы с американскими.

Наиболее чувствительными к воздействию импульсных напряжений и токов, наведенных ЭМИ естественного и искусственного происхождения на проводах и кабелях, являются подключенные к ним выходные устройства, в первую очередь выполненные на ИМС и дискретных полупроводниковых приборах.

Минимальная энергия, вызывающая функциональные повреждения полупроводниковых приборов и ИМС, составляет 10 -2 –10 -7 Дж.

Для защиты цепей оборудования от воздействия электрических перегрузок могут использоваться разнообразные методы, основными из которых являются: конструкционные, структурно-функциональные, схемотехнические.

Таблица 1. Сравнение элементов защиты от перенапряжений

Элемент защиты	Преимущество	Недостатки	Примеры использования
Разрядник	Высокое значение допустимого тока. Низкая емкость. Высокое сопротивление изоляции	Высокое напряжение возникновения разряда. Низкая долговечность и надежность. Значительное время срабатывания. Защищаемая цепь шунтируется. после прохождения имульса	Первичная защита телекоммуникацилнных и силовых цепей. Первая ступень комбинированной защиты
Варистор	Высокое значение допустимого тока. Низкая цена. Широкий диапазон рабочих токов и напряжений	Ограниченный срок службы. Высокое напряжение ограничения. Высокая собственная емкость. Затруднительность поверхностного крепления	Вторичная защита. Защита силовых цепей и автомобильной электроники. Защита электронных компонентов непосредственно на печатной плате. Первая и вторая ступень комбинированной защиты
TVS-диод	Низкие уровни напряжения ограничения. Высокая долговечность и надежность. Широкий диапазон рабочих напряжений. Высокое быстродействие. Низкая собственная емкость. Идеально подходит для поверхностного монтажа	Низкое значение номинального импульсного тока. Относительно высокая стоимость	Идеален для защиты полупроводниковых компонентов на печатной плате. Вторичная защита. Защита от ЭСР, БИН и электрических переходных процессов. Оконечная ступень в комбинированных защитных устройствах
TVS-тиристор	Не подвержен деградации. Высокое быстродействие. Высокий управляющий ток	Ограниченный диапазон рабочих напряжений. Защищаемая цепь шунтируется после прохождения импульса	Первичная и втоичная защита в телекоммуникационных цепях

Конструкционные способы защиты включают в себя: рациональное расположение и монтаж компонентов, экранирование, заземление и др.

Группа структурно-функциональных методов включает в себя: рациональный выбор принципа действия оборудования и выбор используемых стандартов передачи сигналов и др.

Схемотехнические методы включают в себя пассивную и активную защиту. Наиболее эффективным средством защиты оборудования от воздействия ЭМИ является активная защита. Основным элементом схем активной защиты являются разрядники, металооксидные варисторы, TVS- (transient voltage supressor) тиристоры и TVS-диоды, называемые в отечественной литературе «супрессорами», «полупроводниковыми ограничителями напряжения (ПОН)» или «диодами для подавления переходных процессов (ППН)». Поскольку в данной статье описываются полупроводниковые приборы зарубежных производителей, будем использовать термин «TVS-диоды».

В табл. 1 приведено сравнение различных элементов активной защиты от перенапряжений.

За рубежом TVS-диоды известны под названиями (торговыми марками) Trans Zorb, Transil, Insel и т. д.

В настоящий момент рядом производителей разработаны TVS-диоды, с помощью которых защита РЭА решена полностью. Более того, с января 1996 года Европейским комитетом по стандартизации (СЕNELEC) введены стандарты, запрещающие продажу на рынке ЕС аппаратуры без защиты, в состав которой входят TVS-диоды.

Полупроводниковые TVS-диоды — полупроводниковые приборы с резко выраженной нелинейной вольт-амперной характеристикой, подавляющие импульсные электрические перенапряжения, амплитуда которых превышает напряжения лавинного пробоя диода.

В нормальном рабочем режиме TVS-диод должен быть «невидим», то есть не влиять на работу защищаемой цепи до момента возникновения импульса перенапряжения. Электрические характеристики TVS-диода не должны оказывать никакого влияния на нормальное функционирование цепи.

Во время действия импульса перенапряжения TVS-диод ограничивает выброс напряжения до безопасного, в то время как опасный ток протекает через диод на землю, минуя защищяемую цепь. Принцип работы TVS-диода показан на рис. 1.

Рис. 1. Принцип работы TVS-диода

TVS-диоды часто путают с кремниевыми стабилитронами (диодами Зенера). TVS-диоды разработаны и предназначены для защиты от мощных импульсов перенапряжения, в то время как кремниевые стабилитроны предназначены для регулирования напряжения и не рассчитаны на работу при значительных импульсных нагрузках.

TVS-диод обладает высоким быстродействием в отличие от газоразрядных ограничителей (разрядников), которые из-за значительного времени срабатывания (более 0,15 mкс) не решают проблемы защиты многих полупроводниковых приборов и микросхем, поскольку для них недопустимы начальные выбросы напряжения, пропускаемые разрядниками.

Преимуществом TVS-диодов перед разрядниками является еще то, что напряжение пробоя у них ниже напряжения ограничения (у разрядников оно значительно выше напряжения поддержания разряда), поэтому при их применении защищаемые ими цепи не шунтируются после прохождения импульса тока переходного процесса, как это имеет место у разрядников.

Время срабатывания у несимметричных TVS-диодов менее 10-12 с, а у симметричных— менее 5х10-9 с. Это позволяет использовать их для защиты различных радиочастотных цепей, в состав которых входят чувствительные к переходным процессам полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы.

Другой важной характеристикой TVS-диодов является барьерная емкость р–n-перехода. Малоемкостные TVS-диоды (С=90–100 пФ) применяются для защиты линий связи переменного тока с частотой до 100 МГц от выбросов напряжения.

Вольтамперные характеристики TVS-диодов и их схемотехнические символы приведены на рис. 1–3.

Рис. 2. ВАХ несимметричного TVS-диода
Рис. 3. ВАХ симметричного TVS-диода

Основные электрические параметры TVS-диодов

U_проб. при I_Т (V_(BR)), В — значение напряжения пробоя при заданном тестовом токе пробоя I_Т ;

I_обр.( I_D) , мка — значение постоянного обратного тока, протекающего через прибор в обратном направлении при напряжении, равном V_обр.;

V_обр. (VWM), В — постоянное обратное напряжение (в соответствии с этим параметром выбирается тип ограничителя);

V_{огр. имп. мах.}( V_С), В — максимальное импульсное напряжение ограничения при максимальном импульсном токе при заданных длительности, скважности, форме импульса и температуре окружающей среды;

Р_{имп. мах.}(P_ppm), Вт — максимально допустимая импульсная мощность, рассеиваемая прибором, при заданных форме, скважности, длительности импульса и температуре окружающей среды.

Таблица 2. Предельные эксплуатационные характеристики

Параметр	Обозначение	Значение параметра	Единица измерения
Макс. имп. Мощность (имп.-10/1000 мкс) (1)	P ppm	мин. 1500	Вт
Макс. имп. Ток (имп. -10/1000 мкс) (1)	I ppm	см. следующую таблицу	А
Постоянна рассеиваемая мощность при Т=75°, длине выводов 9,5мм	P m(av)	6,5	Вт
Макс. прямой ток, только для несимметричных диодов (2)	I FSM	200	A
Макс. имп. прямое напряжене при 100 А, только для несимметричных диодов (2)	V F	3,5/5,0	V
Температура окружающей среды	Т	-55…+175	°С

1. При одиночном импульсе тока и при температуре 25°С.
2. Измеряется при воздействии одиночного импульса в виде синусоидальной полуволны длительностью 8,3 мс или эквивалентного прямоугольного импульса, с максимальной частотой следования импульсов — 4 имп/мин (метод JEDEC)
3. V_F = 3,5 B для диодов с V_(BR)< 220 B, и VF = 5,0 B макс. для диодов с V_(BR) > 220 B.

Таблица 3. Электрические параметры

Тип (JEDEC)	Тип (General Semicon-ductor)	Напря-жение пробоя V (BR) (B)		Тест. ток про-боя I T (мА)	Постоян-ное обратное напря-жение V WM (B)	Макс. обр. ток при V WM	Макс. имп. ток ограни-чения I ppm (A)	Макс. напря-жение ограни-чения при I ppm V c (B)	Темпер. коэф. напря-жения пробоя (%/°С)
		Макс.	Мин.
1N6267-	1.5KE6.8-	6,12	7,48	10	5,5	1000	139	10,8	0,057
1N6303A	1.5KE200A*-	190	210	1	171	1,0	5,5	274	0,108
—	1.5KE440A	418	462	1	376	1,0	2,5	602	0,110

Примечание. В таблице указаны только параметры диодов с минимальными и максимальными значениями V
_(BR).

Тип TVS-диода для конкретного применения выбирается, исходя из рассчитанного значения Р_{имп. мах.} с учетом длительности импульса и его формы. При этом V_обр. должно быть равно напряжению, действующему в цепи или превышать его с учетом максимального допуска.

Обычно Р_{имп. мах.} рассчитывается с учетом воздействия импульса — 10/1000 мкс (t_ф =10 мкс, t_и=1000 мкс) показанного на рис. 4.

Но в реальных условиях эксплуатации в зависимости от характера перенапряжения параметры импульса могут иметь другие значения. Поэтому во многих международных и национальных стандартах указаны иные параметры импульса. Например, в стандарте МЭК 801-5 для линий передачи данных описан импульс перенапряжения с формой 1,2/50 мс.

Рисунок 5 иллюстрирует зависимость максимально допустимой импульсной мощности от длительности импульса перенапряжения для TVS-диода TRANSZORB типа SMBJ12A с Р_{имп. мах.} = 600 Вт. Обычно производители приводят подобные графики в спецификациях на все типы и серии TVS-диодов. На этом графике видно, что при увеличении длительности импульса перенапряжения свыше 1000 мкс снижается значение максимально допустимой импульсной мощности TVS-диода, и наоборот, при снижении длительности максимально допустимая мощность увеличивается. При воздействиях более коротких импульсов TVS-диод выдержит более высокий импульсный ток (I_P). При длительности импульса 50 мс TVS-диод SMBJ12A выдержит импульсный ток, превышающий номинальный в 3,5 раза.

Рис. 5. Зависимость макимально допустимой импульсной мощности от длительности импульса перенапряжения

Этот метод может применяться для расчета значений максимально допустимой мощности и импульсного тока TVS-диодов с любыми номинальными значениями Р_{имп. мах.} (400 Вт, 500 Вт, 1,5 кВт, 5 кВт).

Если мощность одного TVS-диода не удовлетворяет заданным требованиям по Римп. мах., их соединяют последовательно. При двух последовательно соединенных TVS-диодах мощность удваивается и т. д. Допускается последовательное соединение любого числа TVS-диодов. При этом разброс по V_проб. каждого прибора не должен превышать 5 % , что гарантирует равную нагрузку на последовательно соединенных приборах. Если невозможно достичь нужной мощности при последовательном соединении, допускается параллельное соединение. Для гарантированной загруженности приборов по мощности необходимо точное их согласование по V_огр. (не более 20 мВ). Допускается также смешанное соединение TVS-диодов.

TVS-диоды наряду с основным назначением могут использоваться как стабилитроны (диоды Зенера). При этом необходимы дополнительные данные по значениям максимально допустимой постоянной рассеиваемой мощности и динамическим сопротивлениям при минимальном и максимальном токах.

За рубежом TVS-диоды впервые были разработаны в 1968 году фирмой GSI (General Semiconductor Industries) для защиты устройств связи от грозовых разрядов. В дальнейшем этой фирмой были созданы TVS-диоды с напряжением пробоя от 6,8 до 200 В с импульсной мощностью 1,5 кВт для защиты авиационного оборудования, аппаратуры связи от воздействия ЭМИ искусственного происхождения, для защиты микросхем от внутренних электрических нагрузок по напряжению, от статического электричества, а также TVS-диоды с малой индуктивностью и емкостью. В настоящее время в мире выпускается около 3000 типономиналов TVS-диодов с импульсной мощностью от 0,15 до 60 кВт на напряжение пробоя от 6,0 до 3000 В.

TVS-диоды TRANSZORB фирмы General Semiconductor

TVS-диоды TRANSZORB фирмы General Semiconductor выпускаются в различных исполнениях, с учетом условий эксплуатации и области применения. Дискретные диоды в пластиковом корпусе с гибкими выводами, предназначенными для монтажа в сквозные отверстия, выпускаются со значениями максимальной допустимой импульсной мощности 400 Вт, 500 Вт, 600 Вт, 1,5 кВт и 5 кВт. Диоды с наибольшими значениями максимальной допустимой импульсной мощности обычно используются для установки в цепях питания. При более низких значениях мощности в приложениях с высокой плотностью расположения компонентов используются диоды и диодные сборки, которые выпускаются как в DIP-корпусах, так и в корпусах для поверхностного монтажа. Они выпускаются со значениями максимальной допустимой импульсной мощности 400 Вт, 500 Вт, 600 Вт, 1,5 кВт и 5 кВт. Диодные сборки обычно используются на линиях передачи данных для защиты портов ввода/вывода от электростатических разрядов. Кроме того, выпускаются специализированные низкоемкостные TVS-диоды, применяемые в цепях с высокой скоростью передачи данных с целью предотвращения затухания полезных сигналов. TVS-диоды TRANSZORB выпускаются для работы в цепях с рабочими напряжениями от 5 до 376 В. Ввиду широкого диапазона возможных рабочих напряжений и допустимых номинальных мощностей (так же, как и перенапряжений) TVS-диоды TRANSZORB используются в различных электронных схемах и приложениях.

Дискретные TVS-диоды TRANSZORB

Дискретные TVS-диоды TRANSZORB предназначены для защиты чувствительных электронных компонентов от импульсных перенапряжений, вызываемых электростатическими, коммуникационными и грозовыми разря- дами. Все серии дискретных TVS-диодов выпускаются с гибкими выводами для монтажа в сквозные отверстия, в пластиковом корпусе с защитой полупроводникового перехода пассивирующим слоем стекла. Рекомендуемая температура пайки диодов — 265 °C/10 с.

Они характеризуются широким диапазоном рабочих напряжений (от 5,0 до 376 В) и напряжениями ограничения (от 6,0 до 440 В), малым временем срабатывания (для симметричных диодов — 1×10-9 с), способностью подавлять импульсы перенапряжений высокой мощности (до 1500 Вт при форме импульса 10/1000 мкс). Это позволяет использовать их для защиты телекоммуникационного оборудования, цифровых интерфейсов и др. в условиях неблагоприятной электромагнитной обстановки.

TVS-диоды TRANSZORB серии 1.5KE6.8–1.5KE440CA (1N6267–1N6303A)

Диоды серии 1,5КЕ6,8–1,5КЕ440СА выпускаются в симметричном и несимметричном исполнении. В обозначении симметричного диода добавляется суффикс С или СА. Например, 1,5КЕ6,8С, 1,5КЕ440СА. Серия 1N6267– 1N6303A выпускается только в несимметричном исполнении.

Условные обозначения диодов

_ppm от td для серий дискретных TVS-диодов серии 1.5KE6.8-1.5KE440CA (1N6267-1N6303A)» title=»» width=»387″ height=»306″>

Рис. 6. Зависимость P
_ppm от td для серий дискретных TVS-диодов серии 1.5KE6.8-1.5KE440CA (1N6267-1N6303A)

_ppm или I
_pp от Т для серий дискретных TVS-диодов серии 1.5KE6.8 — 1.5KE440CA (1N6267 — 1N6303A)» title=»» width=»350″ height=»351″>

Рис. 7. Зависимость P
_ppm или I
_pp от Т для серий дискретных TVS-диодов серии 1.5KE6.8 — 1.5KE440CA (1N6267 — 1N6303A)

_(BR) для серий дискретных TVS-диодов серии 1.5KE6.8 — 1.5KE440CA (1N6267 — 1N6303A)» title=»» width=»350″ height=»268″>

Рис. 8. Зависимость С от V
_(BR) для серий дискретных TVS-диодов серии 1.5KE6.8 — 1.5KE440CA (1N6267 — 1N6303A)

TVS-диоды TRANSZORB серии ICTE 5.0–ICTE 15C (1N6273–1N6377 и 1N6382–1N6385)

Диоды выпускаются в симметричном и несимметричном исполнении. Электрические параметры несимметричных и симметричных диодов этой серии указаны в табл. 4 и 5.

Таблица 4. Электрические параметры несимметричных диодов

Тип (JEDEC)	Тип (General Semiconductor)	Постоян-ное обратное напря-жение V WM (B)	Мин. (3) напря-жение пробоя при токе 1 мА V (BR) (B)	Макс. обр. ток при V WM I D (мкА)	Макс. напря-жение ограни-чения при I PPM=1,0 A V C (B)	Макс. напря-жение ограни-чения при I PPM= 10 A V C (B)	Макс. имп. ток ограни-чения I PPM (A)
1N6373(2)	ICTE-5(2)	5.0	6,0	300	7,1	7,5	160
1N6374	ICTE-8	8,0	9,4	25,0	11,3	11,5	100
1N6375	ICTE-10	10,0	11,7	2,0	13,7	14,1	90
1N6376	ICTE-12	12,0	14,1	2,0	16,1	16,5	70
1N6377	ICTE-15	15,0	17,6	2,0	20,1	20,6	60

Таблица 5. Электрические параметры нессимметричных диодов

Тип (JEDEC)	Тип (General Semiconductor)	Постоян-ное обратное напря-жение V WM (B)	Мин. (3) напря-жение пробоя при токе 1 мА V (BR) (B)	Макс. обр. ток при V WM I D (мкА)	Макс. напря-жение ограни-чения при I PPM=1,0 A V C (B)	Макс. напря-жение ограни-чения при I PPM= 10 A V C (B)	Макс. имп. ток ограни-чения I PPM (A)
1N6382	ICTE-8C	8,0	9,4	50,0	11,4	11,6	100
1N6383	ICTE-10C	10,0	11,7	2,0	14,1	14,5	90
1N6384	ICTE-12C	12,0	14,1	2,0	16,7	17,1	70
1N6385	ICTE-15C	15,0	17,6	2,0	20,8	21,4	60

Таблица 6. Электрические параметры симметричных диодов

Параметр	Обозначение	Значение параметра	Единица измерения
Макс. имп. Мощность (имп.-10/1000 мкс) (1)	P ppm	мин. 1500	Вт
Макс. имп. Ток (имп. -10/1000 мкс) (1)	I ppm	см. следующую таблицу	А
Постоянна рассеиваемая мощность при Т=75°, длине выводов 9,5мм	P m(av)	6,5	Вт
Макс. прямой ток, только для несимметричных диодов (2)	I FSM	200	A
Макс. имп. прямое напряжене при 100 А, только для несимметричных диодов (2)	V F	3,5/5,0	V
Температура окружающей среды	Т	-55…+175	°С

1. Симметричные диоды в обозначении имеют суффикс «С».
2. Диоды ICTE-5 и 1N6373 выпускаются только в несимметричном исполнении.
3. Указанное минимальное напряжение пробоя имеет допуск ±1 Вольт.
4. Коэффициент ограничения (К
   _огр.): не превышает 1,33 при мощности равной Р
   _{имп.макс} и не превышает 1,2 при 0,5 Р
   _{имп.макс.} К
   _огр. — отношение V
   _C/V
   _BR.

Габаритный чертеж, предельные эксплуатационные характеристики аналогичны описанным для серии 1.5KE6.8–1.5KE440CA (1N6267– 1N6303A).

Условные обозначения диодов 1N6273– 1N6377 и 1N6382–1N6385 соответствуют обозначению серии 1Nхх.

Условное обозначение диодов серии ICTE-5.0 — ICTE-15C

Графики, показывающие зависимость максимальной допустимой импульсной мощности (Pppm) от длительности импульса (td) и зависимость Pppm (Ipp) от температуры окружающей среды (T), аналогичны приведенным для диодов серии 1.5KE6.8–1.5KE440CA (1N6267–1N6303A).

Рис. 9. Зависимость С от V(BR) для несимметричных дискретных TVS-диодов серии ICTE5.0 — ICTE15 (1N6273 — 1N6377)

Рис. 10. Зависимость С от V(BR) для симметричных дискретных TVS-диодов серии ICTE8.0С — ICTE15С (1N6282 — 1N6385)

Правильная проверка высоковольтного диода свч печи

Сегодня в нашем доме имеются самые разнообразные бытовые приборы. Особенно много их на кухне, где они помогают упростить процесс приготовления или разогрева пищи. Самым популярной кухонной техникой, которую можно встретить практически в любом доме, является СВЧ печь.

Микроволновка на кухне

Этот прибор является долгожителем, в отличие от тех же новомодных мультиварок, и появился он в домашнем обиходе уже достаточно давно. Но, как и все в нашей жизни, бывают ситуации, при которых СВЧ-печи начинают неисправно работать или вообще не выполняют своих прямых обязанностей. В такой ситуации необходимо выяснить причину поломки. Нередкой поломкой является выход из строя высоковольтного диода. Что это за деталь и как ее можно проверить, расскажет наша статья.

Устройство прибора

Рано или поздно день, когда в микроволновке не удастся разогреть пищу, настанет в каждом доме. Конечно, это прискорбно, но от тех или иных поломок не застраховаться. При этом прибор не всегда будет подавать явного «сигнала бедствия» в виде струи дыма и прочих визуальных эффектов. В противном случае самостоятельно починить поломку вряд ли получится. Придется обращаться к специалисту, а это влетит в «копеечку».
Если же прибор перестал работать без «спецэффектов», то имеется шанс починить его своими руками. Существуют такие неисправности, диагностика которых и устранение причин поломки обойдется достаточно дешево. И вам не придется тратиться на дорогостоящий ремонт или приобретение новой модели. Но для этого необходимо знать устройство СВЧ-печи.
Несмотря на обилие разнообразных моделей и производителей, принцип работы СВЧ-печи и ее устройство остается неизменным. Прибор собирают из следующих компонентов:

• высоковольтный силовой трансформатор;
• высоковольтный диод;
• высоковольтный конденсатор;
• магнетрон;
• вентилятор для охлаждения магнетрона;
• термопредохранитель, защищающий магнетрон от перегрева;
• сетевой фильтр;
• электродвигатель для вращения чашки с поставленной на нее едой;
• конечные выключатели.

Исправность всех вышеперечисленных компонентов устройства обеспечивает бесперебойную работу прибора в течение всего периода эксплуатации.

Причины поломки

Несмотря даже на четкое выполнение условий эксплуатации, СВЧ-печи ломаются и наиболее частыми причинами поломки могут быть:

• перегорание высоковольтного предохранителя;
• поломка высоковольтного конденсатора;
• выход из строя такой важной детали, как выпрямительный высоковольтный диод.

Все эти три причины, при желании, можно устранить своими руками, вернув микроволновку снова в рабочее состояние. Стоит отметить, что неисправность работы высоковольтного диода как раз является самой частой причиной выхода из строя СВЧ-печи.

Важная деталь

Чтобы понять, как можно исправить ситуацию в случае, если причиной поломки стал высоковольтный диод, нужно разобраться, что он собой представляет.

Высоковольтный диод имеет вид большого числа соединений, которые между собой последовательно соединяют диоды в один элемент. Сюда входят обычные выпрямительные диоды. Они выполняются по одной технологии и входят в состав единого корпуса. В процессе сборки не используются конденсаторы и резисторы, которые выравнивают напряжение.
В результате данный диод обладает нелинейной вольт-амперной характеристикой. Поэтому его сопротивление имеет зависимость от приложенного напряжения. Из-за такой конструкционной особенности проверить на работоспособность этот компонент микроволновой печи довольно затруднительно.

Обратите внимание! Данный элемент невозможно проверить тестером. Использование тестера в этой ситуации не даст точного результата. Прибор не покажет ни обратного, ни прямого сопротивления. Здесь можно пользоваться, например, мультиметром. Измерять его сопротивление следует в прямом и обратном направлениях.

Для этого мультиметр следует переключить в режим R x 1000. Здесь, при подключении вывода мультиметра «+» к аноду на диоде происходит измерение сопротивления в прямом направлении. В результате прибор должен показать конечную величину для сопротивления. Если подключение идет к «-», то измерение проводится в обратном направлении. В этом случае он должен регистрировать бесконечность.

Способы оценки состояния

Как видим, из-за специфики сборки обычным тестером такой диод нельзя измерить. Чтобы его проверить, элемент следует перевернуть, дабы измерить с двух направлений.
Чтобы проверить диод на исправность, необходимо проделать следующие манипуляции:

• отключаем микроволновку от электросети;
• отключаем диод от электросхемы;
• подсоединяем элемент схемы к осветительной сети. Для этого необходимо использовать маломощную лампочку накаливания примерно на 15 В при сети в 220 В.

Обратите внимание! Лампочка накаливания должна гореть в половину своей яркости и при этом явно мерцать.

Схема проверка диода

Эта схема должна подпитываться от сети в 220 В.
Также существует и другой способ проверки диода на исправность. Здесь тоже используется лампа накаливания и принцип поверки очень схож:

• присоединяем проверяемый элемент к лампе в 20 В;
• если диоды подключены в одном направлении, то лампочка будет гореть в полнакала (исправный элемент);
• после этого переворачиваем диод.

Изменение свечения является показателем того, что элемент «пробит» и его следует заменить.
Кроме вышеописанных вариантов проверки существует еще один метод удостовериться в исправности данного

Проверка вторым способом

компонента микроволновой печи. Для этого вам понадобится зарядка от мобильного устройства или планшета. Здесь также будет дополнительно необходима цешка.
Обратите внимание! Зарядные устройства для планшетов и мобильников имеют напряжение в 5 В.
В данной ситуации проверка предполагает проведение таких манипуляций:

• вытаскиваем диод из электросети микроволновки;
• подключаем элемент к цешке;
• при измерении необходимо переключить цешку на 10 В.

При наличии исправного диода, стрелка прибора покажет 0.25 В. При этом в обратном направлении он ничего не покажет. Если же элемент неисправный и «пробит», то в любом направлении измерения прибор будет демонстрировать отсутствие показателей.
Если диод неисправен, лампочка должна гореть равномерно или вообще не зажечься. Здесь наблюдается падение или полное отсутствие напряжения. При выявлении подобной ситуации данный компонент электросхемы подлежит замене. После этого микроволновка станет работать, как и раньше.
В ходе замены помните, что два вывода для диода отличаются между собой способом присоединения, а также назначением. Диод с положительным выводом (анод) заканчивается кольцом для болта и имеет маркировку на своем корпусе. В тоже время катод (отрицательный вывод) присоединяется к конденсатору и заканчивается скобкой. Другой вариант подключения в этой схеме не допускается.

Проверить исправность высоковольтного диода для СВЧ-печи можно самостоятельно, что поможет вам провести починку прибора своими силами. Для этого нужно только воспользоваться одним из вышеприведенных способов оценки работоспособности компонентов электросети.
Отдельно стоит отметить, что при наличии необходимого оборудования (амперметра или цешки), проверка пойдет быстро и покажет реальное положение вещей. В зависимости от света, идущего от лампочки накаливания, можно эффективно определить, исправен ли диод или пробит. При этом в ходе замены нужно придерживаться правильного подключения анода и катода. Только так вам удастся самостоятельно исправить поломку и вернуть «жизнь» своей микроволновой печи.
Так вы своими силами сможете починить микроволновку и избежите лишних трат на новый прибор или услуги специалиста-ремонтника.