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1、1.二極管在電路中的應(yīng)用是必不可少的,無(wú)論是做整流電路還是鉗位作用還是其他的一些作用,都會(huì)用到它.二極管可分為發(fā)光二極管(LED),整流二極管,穩(wěn)壓二極管,開(kāi)關(guān)二極管等等.這里只介紹前面說(shuō)的幾種.1.發(fā)光二極管相信大家都見(jiàn)過(guò),一般作為指示燈用,例如電腦的硬盤(pán)燈一閃一閃的表示你的硬盤(pán)正在工作(如果不閃,則很可能是你的機(jī)器忙不過(guò)來(lái)或者是處在待機(jī)狀態(tài)),還有就是一些隨身聽(tīng)上的指示燈,以及充電器的指示燈.發(fā)光二極管相對(duì)其他二極管正向?qū)妷狠^大,一般在1.6V到1.8V間.二其他二極管一般在0.2-0.3V(鍺管),0.6-0.8V (硅管)。2.整流二極管,也是很常見(jiàn)的,利用的是二極管的單向?qū)ㄌ匦?/p>
2、,從而可以將負(fù)極性電信號(hào)濾掉-半波整流,也可以進(jìn)行其它的整流-例如全波整流。二極管還具有穩(wěn)壓作用,這是因?yàn)槎O管反向接通時(shí),在二極管被擊穿的情況下,其電流將瞬間增大,這樣在外電壓增大時(shí),由于二極管被擊穿后增加的電流會(huì)通過(guò)二極管而不會(huì)經(jīng)過(guò)與二極管并聯(lián)的負(fù)載上,從而可以保護(hù)與其并聯(lián)的器件。常見(jiàn)的有保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管,即在場(chǎng)效應(yīng)管柵極反向并接一個(gè)二極管。二極管擊穿電壓一般在4V-7V.鉗位作用:鉗位作用就是利用二極管的正向?qū)妷涸趯?dǎo)通后維持在0.2-0.4V(鍺管),0.6-0.8V(硅管),從而使與其連接的器件兩端電壓維持在一個(gè)范圍內(nèi),最簡(jiǎn)單就是三極管的BE結(jié)電壓在導(dǎo)通時(shí)可保持在鉗位電壓,這點(diǎn)常用于三
3、極管的靜態(tài)分析。一般無(wú)特別說(shuō)明硅管取0.7V,鍺管取0.3V。開(kāi)關(guān)二極管常見(jiàn)型號(hào)有1N4148,1N4150,1N4448,利用的是二極管的高速轉(zhuǎn)換特性。限于水平,暫不作詳細(xì)介紹。其它二極管還有肖特基二極管,隧道二極管,雙向出發(fā)二極管,微功耗基準(zhǔn)電壓二極管等,由于其制作工藝不同而具有不同的功能。2. 晶體二極管在電路中常用“D”加數(shù)字表示,如: D5表示編號(hào)為5的二極管。 1、作用:二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?,也就是在正向電壓的作用下,?dǎo)通電阻很?。欢诜聪螂妷鹤饔孟聦?dǎo)通電阻極大或無(wú)窮大。正因?yàn)槎O管具有上述特性,無(wú)繩電話機(jī)中常把它用在整流、隔離、穩(wěn)壓、極性保護(hù)、編碼控制、調(diào)頻調(diào)制和靜噪等電
4、路中。電話機(jī)里使用的晶體二極管按作用可分為:整流二極管(如1N4004)、隔離二極管(如1N4148)、肖特基二極管(如BAT85)、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管等。2、識(shí)別方法:二極管的識(shí)別很簡(jiǎn)單,小功率二極管的N極(負(fù)極),在二極管外表大多采用一種色圈標(biāo)出來(lái),有些二極管也用二極管專(zhuān)用符號(hào)來(lái)表示P極(正極)或N極(負(fù)極),也有采用符號(hào)標(biāo)志為“P”、“N”來(lái)確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳長(zhǎng)短來(lái)識(shí)別,長(zhǎng)腳為正,短腳為負(fù)。3、測(cè)試注意事項(xiàng):用數(shù)字式萬(wàn)用表去測(cè)二極管時(shí),紅表筆接二極管的正極,黑表筆接二極管的負(fù)極,此時(shí)測(cè)得的阻值才是二極管的正向?qū)ㄗ柚担@與指針式萬(wàn)用表的表筆接法剛好相反。4、
5、常用的1N4000系列二極管耐壓比較如下:型號(hào) 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007耐壓(V) 50 100 200 400 600 800 1000電流(A) 均為13. 穩(wěn)壓二極管在電路中的作用及工作原理穩(wěn)壓二極管工作原理一種用于穩(wěn)定電壓的單結(jié)二極管。它的伏安特性,穩(wěn)壓二極管符號(hào)如圖1所示。結(jié)構(gòu)同整流二極管。加在穩(wěn)壓二極管的反向電壓增加到一定數(shù)值時(shí),將可能有大量載流子隧穿偽結(jié)的位壘,形成大的反向電流,此時(shí)電壓基本不變,稱(chēng)為隧道擊穿。當(dāng)反向電壓比較高時(shí),在位壘區(qū)內(nèi)將可能產(chǎn)生大量載流子,受強(qiáng)電場(chǎng)作用形成大的反向電流,而電壓亦基本不變,
6、為雪崩擊穿。因此,反向電壓臨近擊穿電壓時(shí),反向電流迅速增加,而反向電壓幾乎不變。這個(gè)近似不變的電壓稱(chēng)為齊納電壓(隧道擊穿)或雪崩電壓(雪崩擊穿)。 ab126計(jì)算公式大QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào) 圖1 穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器
7、件符號(hào)QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)圖2 等效電路理想模式 838電子QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)
8、0; 圖3 理想模式導(dǎo)通狀態(tài)常見(jiàn)的兩種穩(wěn)壓電路接法QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào) 圖4 實(shí)際模式導(dǎo)通狀態(tài)QL5838電子-技術(shù)資
9、料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)
10、; 圖5 實(shí)際模式導(dǎo)通狀態(tài)常見(jiàn)的兩種穩(wěn)壓接線電路Q(chēng)L5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù) QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)1.Vz 穩(wěn)定電壓。 QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)指穩(wěn)壓管通過(guò)額定電流時(shí)兩端產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓值。該值隨工作電流和溫度的不同而略有改變。由于制造工藝的差別,同一型號(hào)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值也不完全一致。例如,2CW51型穩(wěn)壓管
11、的Vzmin為3.0V, Vzmax則為3.6V。 QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)2.Iz 穩(wěn)定電流。 QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)指穩(wěn)壓管產(chǎn)生穩(wěn)定電壓時(shí)通過(guò)該管的電流值。低于此值時(shí),穩(wěn)壓管雖并非不能穩(wěn)壓,但穩(wěn)壓效果會(huì)變差;高于此值時(shí),只要不超過(guò)額定功率損耗,也是允許的,而且穩(wěn)壓性能會(huì)好一些,但要多消耗電能。 QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)3.Rz 動(dòng)態(tài)電阻。
12、QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)指穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值。該比值隨工作電流的不同而改變,一般勝作電流愈大,動(dòng)態(tài)電阻則愈小。例如,2CW7C穩(wěn)壓管的工作電流為5mA時(shí),Rz為18;工作電流為1OmA時(shí),Rz為8;為20mA時(shí),Rz為2 ; > 20mA則基本維持此數(shù)值。 QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)4.Pz 額定功耗。 QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符
13、號(hào)由芯片允許溫升決定,其數(shù)值為穩(wěn)定電壓Vz和允許最大電流Izm的乘積。例如2CW51穩(wěn)壓管的Vz為3V,Izm為20mA,則該管的Pz為60mWo QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)5.Ctv 電壓溫度系數(shù)。 QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)是說(shuō)明穩(wěn)定電壓值受溫度影響的參數(shù)。例如2CW58穩(wěn)壓管的Ctv是+0.07%/°C,即溫度每升高1°C,其穩(wěn)壓值將升高0.07%。 QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)
14、站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)6.IR 反向漏電流。 QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)指穩(wěn)壓二極管在規(guī)定的反向電壓下產(chǎn)生的漏電流。例如2CW58穩(wěn)壓管的VR=1V時(shí),IR=O.1uA;在VR=6V時(shí),IR=10uA。 QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)(三)選擇二極管的基本原則 QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)1.要求導(dǎo)通電壓低時(shí)選鍺管;要求反向電流
15、小時(shí)選硅管。 QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)2.要求導(dǎo)通電流大時(shí)選面結(jié)合型;要求工作頻率高時(shí)選點(diǎn)接觸型。 QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)3.要求反向擊穿電壓高時(shí)選硅管。 QL5838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)4.要求耐高溫時(shí)選硅管。4. 1N4148與3.3V反接,有何用途,穩(wěn)壓,反相導(dǎo)通?另:如果我想讓5V的輸出電壓更加穩(wěn)定,能否在輸出反相并聯(lián)一個(gè)5V的肖特基二極管?答
16、1、反接后是并在經(jīng)限流電阻輸出的電源上(煩請(qǐng)描述清楚些)的話,是提高穩(wěn)壓值的,一般1N4148導(dǎo)通后有0.45-0.55V的壓降,借此與常見(jiàn)穩(wěn)壓二極管反串后可以替代一些不在系列上的穩(wěn)壓二極管,如此電路應(yīng)是穩(wěn)壓在3.7-3.8V之間的電源電路;另若要得到更穩(wěn)定的穩(wěn)壓電源,最好是采用 7805系列的三端???,答2、如果是與3.3V串聯(lián)反接,可能是為了防止3.3V倒灌到別的電路中去了。答3、1N4148是普通的二極管,主要是用于單向?qū)ā?N4148與3.3V反接,看是在什么線路上??赡苁怯蓜e的電壓整流到3.3V; 或者是信號(hào)鉗位保護(hù),當(dāng)信號(hào)電壓超過(guò)3.3V時(shí),二極管導(dǎo)通。在開(kāi)關(guān)電源中,增加反相并聯(lián)
17、的肖特基二極管沒(méi)用,增加電容才能使輸出穩(wěn)定。答4、一般是防靜電,除了防凈電,還可在電源接反的情況下,保護(hù)其它電路(如MCU).答5、我見(jiàn)過(guò)的一般在reset (電阻電容)電路中,是不是在上電的時(shí)候起到保護(hù)作用?(AVR的芯片很多都是這樣連的 - zjcsharp)答6、Reset電路里的二極管是加快電容放電速度的作用答7、1N4148是一般的二極管,具有單向?qū)щ娦?,除以上各位所說(shuō)的功能外,還可作整流用。答8、兩者是串聯(lián)還是并聯(lián)?如果是串聯(lián)的那是提高熱穩(wěn)定性的,使穩(wěn)壓值不因工作電流和溫度的變化而變化.如果是反接并聯(lián),好像還沒(méi)有這么用的,只能做0.50.7V穩(wěn)壓管用了,沒(méi)有必要吧答9、普通的二極管
18、 可以做穩(wěn)壓 鉗位 單向?qū)?可以做感性器件的防倒灌 保護(hù)電路答10、增加穩(wěn)壓電壓,穩(wěn)壓管3.7V+4148可作4.3穩(wěn)壓管子答11、1N4148是快速恢復(fù)二極管,用于保護(hù)。比如電平倒灌或者感生電動(dòng)勢(shì)等。如果是高頻感生電動(dòng)勢(shì),則需要用肖特基二極管5. 什么是二極管二極管的英文是diode。二極管的正.負(fù)二個(gè)端子,正端稱(chēng)為陽(yáng)極,負(fù)端稱(chēng)為陰極。電流只能從陽(yáng)極向陰極方向移動(dòng).一些初學(xué)者容易產(chǎn)生這樣一種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí):“半導(dǎo)體的一半是一半的半;面二極管也是只有一半電流流動(dòng)(這是錯(cuò)誤的),所有二極管就是半導(dǎo)體 ”。其實(shí)二極管與半導(dǎo)體是完全不同的東西。我們只能說(shuō)二極管是由半導(dǎo)體組成的器件。半導(dǎo)體無(wú)論那個(gè)方向都能
19、流動(dòng)電流。二極管的特性與應(yīng)用幾乎在所有的電子電路中,都要用到半導(dǎo)體二極管,它在許多的電路中起著重要的作用,它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一,其應(yīng)用也非常廣泛。 二極管的工作原理 晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié),在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層,并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí),由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí),外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí),外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng),形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)
20、外加的反向電壓高到一定程度時(shí),p-n結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過(guò)程,產(chǎn)生大量電子空穴對(duì),產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流,稱(chēng)為二極管的擊穿現(xiàn)象。 二極管的類(lèi)型 半導(dǎo)體可分為本征半導(dǎo)體.P型半導(dǎo)體.N型半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體:硅和鍺都是半導(dǎo)體,而純硅和鍺(11個(gè)9的純度)晶體稱(chēng)本征半導(dǎo)體。硅和鍺為4價(jià)元素,其晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。P型半導(dǎo)體:P型半導(dǎo)體是在4價(jià)的本征半導(dǎo)體中混入了3價(jià)原子,譬如極小量(一千萬(wàn)之一)的銦合成的晶體。由于3價(jià)原子進(jìn)入4價(jià)原子中,因此這晶體結(jié)構(gòu)中就產(chǎn)生了少一電子的部分。由于少一電子,所以帶正電。P型的“P”正是取“Positve(正)”一詞的第一個(gè)字母。N型半導(dǎo)
21、體:若把5價(jià)的原子,譬如砷混入4價(jià)的本征半導(dǎo)體,將產(chǎn)生多余1個(gè)電子的狀態(tài)結(jié)晶,顯負(fù)電性。這N是從“Negative(負(fù))”中取的第一個(gè)字母。二極管的導(dǎo)電特性 二極管最重要的特性就是單方向?qū)щ娦?。在電路中,電流只能從二極管的正極流入,負(fù)極流出。下面通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明二極管的正向特性和反向特性。 1. 正向特性。 在電子電路中,將二極管的正極接在高電位端,負(fù)極接在低電位端,二極管就會(huì)導(dǎo)通,這種連接方式,稱(chēng)為正向偏置。必須說(shuō)明,當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí),二極管仍然不能導(dǎo)通,流過(guò)二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值(這一數(shù)值稱(chēng)為“門(mén)檻電壓”,鍺管約為
22、0.2V,硅管約為0.6V)以后,二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變(鍺管約為0.3V,硅管約為0.7V),稱(chēng)為二極管的“正向壓降”。 2. 反向特性。 在電子電路中,二極管的正極接在低電位端,負(fù)極接在高電位端,此時(shí)二極管中幾乎沒(méi)有電流流過(guò),此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài),這種連接方式,稱(chēng)為反向偏置。二極管處于反向偏置時(shí),仍然會(huì)有微弱的反向電流流過(guò)二極管,稱(chēng)為漏電流。當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值,反向電流會(huì)急劇增大,二極管將失去單方向?qū)щ娞匦?,這種狀態(tài)稱(chēng)為二極管的擊穿。 二極管的主要參數(shù) 用來(lái)表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術(shù)指標(biāo),稱(chēng)為二極管
23、的參數(shù)。不同類(lèi)型的二極管有不同的特性參數(shù)。對(duì)初學(xué)者而言,必須了解以下幾個(gè)主要參數(shù): 1、額定正向工作電流 是指二極管長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)允許通過(guò)的最大正向電流值。因?yàn)殡娏魍ㄟ^(guò)管子時(shí)會(huì)使管芯發(fā)熱,溫度上升,溫度超過(guò)容許限度(硅管為140左右,鍺管為90左右)時(shí),就會(huì)使管芯過(guò)熱而損壞。所以,二極管使用中不要超過(guò)二極管額定正向工作電流值。例如,常用的IN40014007型鍺二極管的額定正向工作電流為1A。 2、最高反向工作電壓 加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時(shí),會(huì)將管子擊穿,失去單向?qū)щ娔芰?。為了保證使用安全,規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如,IN4001二極管反向耐壓為50V,IN4007反向耐壓為1
24、000V。 3、反向電流 反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下,流過(guò)二極管的反向電流。反向電流越小,管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶?。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關(guān)系,大約溫度每升高10,反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺二極管,在25時(shí)反向電流若為250uA,溫度升高到35,反向電流將上升到500uA,依此類(lèi)推,在75時(shí),它的反向電流已達(dá)8mA,不僅失去了單方向?qū)щ娞匦?,還會(huì)使管子過(guò)熱而損壞。又如,2CP10型硅二極管,25時(shí)反向電流僅為5uA,溫度升高到75時(shí),反向電流也不過(guò)160uA。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。二極管的識(shí)別小功率二極管的N極(負(fù)極),在二
25、極管外表大多采用一種色圈標(biāo)出來(lái),有些二極管也用二極管專(zhuān)用符號(hào)來(lái)表示P極(正極)或N極(負(fù)極),也有采用符號(hào)標(biāo)志為“P”、“N”來(lái)確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳長(zhǎng)短來(lái)識(shí)別,長(zhǎng)腳為正,短腳為負(fù)。用數(shù)字式萬(wàn)用表去測(cè)二極管時(shí),紅表筆接二極管的正極,黑表筆接二極管的負(fù)極,此時(shí)測(cè)得的阻值才是二極管的正向?qū)ㄗ柚?,這與指針式萬(wàn)用表的表筆接法剛好相反。6. 整流二極管的作用1.一種將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿陌雽?dǎo)體器件。通常它包含一個(gè)PN結(jié),有陽(yáng)極和陰極兩個(gè)端子。 P區(qū)的載流子是空穴,N區(qū)的載流子是電子,在P區(qū)和N區(qū)間形成一定的位壘。外加使P區(qū)相對(duì)N區(qū)為正的電壓時(shí),位壘降低,位壘兩側(cè)附近產(chǎn)生儲(chǔ)存載
26、流子,能通過(guò)大電流,具有低的電壓降(典型值為0.7V),稱(chēng)為正向?qū)顟B(tài)。 2.若加相反的電壓,使位壘增加,可承受高的反向電壓,流過(guò)很小的反向電流(稱(chēng)反向漏電流),稱(chēng)為反向阻斷狀態(tài)。整流二極管具有明顯的單向?qū)щ娦?。 整流二極管可用半導(dǎo)體鍺或硅等材料制造。硅整流二極管的擊穿電壓高,反向漏電流小,高溫性能良好。通常高壓大功率整流二極管都用高純單晶硅制造。這種器件的結(jié)面積較大,能通過(guò)較大電流(可達(dá)上千安),但工作頻率不高,一般在幾十千赫以下。整流二極管主要用于各種低頻整流電路。二極管整流電路一、半波整流電路 圖5-1、是一種最簡(jiǎn)單的整流電路。它由電源變壓器B 、整流二極管D 和負(fù)載電阻Rfz ,組
27、成。變壓器把市電電壓(多為220伏)變換為所需要的交變電壓e2,D 再把交流電變換為脈動(dòng)直流電。 下面從圖5-2的波形圖上看著二極管是怎樣整流的。變壓器砍級(jí)電壓e2,是一個(gè)方向和大小都隨時(shí)間變化的正弦波電壓,它的波形如圖5-2(a)所示。在0K時(shí)間內(nèi),e2為正半周即變壓器上端為正下端為負(fù)。此時(shí)二極管承受正向電壓面導(dǎo)通,e2通過(guò)它加在負(fù)載電阻Rfz上,在2 時(shí)間內(nèi),e2為負(fù)半周,變壓器次級(jí)下端為正,上端為負(fù)。這時(shí)D承受反向電壓,不導(dǎo)通,Rfz,上無(wú)電壓。在2時(shí)間內(nèi),重復(fù)0 時(shí)間的過(guò)程,而在34時(shí)間內(nèi),又重復(fù)2時(shí)間的過(guò)程這樣反復(fù)下去,交流電的負(fù)半周就被"削"掉了,只有正半周通過(guò)
28、Rfz,在Rfz上獲得了一個(gè)單一右向(上正下負(fù))的電壓,如圖5-2(b)所示,達(dá)到了整流的目的,但是,負(fù)載電壓Usc。以及負(fù)載電流的大小還隨時(shí)間而變化,因此,通常稱(chēng)它為脈動(dòng)直流。 這種除去半周、圖下半周的整流方法,叫半波整流。不難看出,半波整說(shuō)是以"犧牲"一半交流為代價(jià)而換取整流效果的,電流利用率很低(計(jì)算表明,整流得出的半波電壓在整個(gè)周期內(nèi)的平均值,即負(fù)載上的直流電壓Usc =0.45e2 )因此常用在高電壓、小電流的場(chǎng)合,而在一般無(wú)線電裝置中很少采用。 二、全波整流電路(單向橋式整流電路) 如果把整流電路的結(jié)構(gòu)作一些調(diào)整,可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路。圖5-
29、3 是全波整流電路的電原理圖。 全波整流電路,可以看作是由兩個(gè)半波整流電路組合成的。變壓器次級(jí)線圈中間需要引出一個(gè)抽頭,把次組線圈分成兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的繞組,從而引出大小相等但極性相反的兩個(gè)電壓e2ae2aRfz與e2b 、D2、Rfz ,兩個(gè)通電回路。 、D1、 、e2b ,構(gòu)成 全波整流電路的工作原理,可用圖5-4 所示的波形圖說(shuō)明。 在0間內(nèi),e2aD1 導(dǎo)通,在Rfz 上得到上正下負(fù)的電壓;e2b 對(duì)D2為反向電壓,D2 不導(dǎo)通(見(jiàn)圖5-4(b)。 在-2時(shí)間內(nèi),e2b 對(duì)D
30、2為正向電壓,D2導(dǎo)通,在Rfz 上得到的仍然是上正下負(fù)的電壓;e2aD1為反向電壓,D1 不導(dǎo)通(見(jiàn)圖5-4(C)。 對(duì)Dl為正向電壓, 如此反復(fù),由于兩個(gè)整流元件D1、D2輪流導(dǎo)電,結(jié)果負(fù)載電阻Rfz 上在正、負(fù)兩個(gè)半周作用期間,都有同一方向的電流通過(guò),如圖5-4(b)所示的那樣,因此稱(chēng)為全波整流,全波整流不僅利用了正半周,而且還巧妙地利用了負(fù)半周,從而大大地提高了整流效率(Usc0.9e2,比半波整流時(shí)大一倍)。 圖5-3所示的全波整濾電路,需要變壓器有一個(gè)使兩端對(duì)稱(chēng)的次級(jí)中心抽頭,這給制作上帶來(lái)很多的麻煩。另外,這種電路中,每只
31、整流二極管承受的最大反向電壓,是變壓器次級(jí)電壓最大值的兩倍,因此需用能承受較高電壓的二極管。 圖5-5(a )為橋式整流電路圖,(b)圖為其簡(jiǎn)化畫(huà)法。 三、橋式整流電路 橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路,只要增加兩只二極管口連接成"橋"式結(jié)構(gòu),便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn),而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。 橋式整流電路的工作原理如下:e2為正半周時(shí),對(duì)D1、D3和方向電壓,Dl,D3導(dǎo)通;對(duì)D2、D4加反向電壓,D2、D4截止。電路中構(gòu)成e2、Dl、Rfz 、D3通電回路,在Rfz ,上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓,e2為負(fù)半周時(shí),對(duì)D2、D4加正向電壓,D2、D
32、4導(dǎo)通;對(duì)D1、D3加反向電壓,D1、D3截止。電路中構(gòu)成e2、D2Rfz 、D4通電回路,同樣在Rfz 上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。 上述工作狀態(tài)分別如圖5-6(A) (B)所示。 如此重復(fù)下去,結(jié)果在Rfz ,上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖5-6中還不難看出,橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級(jí)電壓的最大值,比全波整洗電路小一半!四、整流元件的選擇和運(yùn)用 需要特別指出的是,二極管作為整流元件,要根據(jù)不同的整流方式和負(fù)載大小加以選擇。如選擇不當(dāng),則或者不能安全工作,甚至燒了管子;或者大材小用,造成浪費(fèi)。表5-1 所列參
33、數(shù)可供選擇二極管時(shí)參考。 另外,在高電壓或大電流的情況下,如果手頭沒(méi)有承受高電壓或整定大電濾的整流元件,可以把二極管串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)使用。 圖5-7 示出了二極管并聯(lián)的情況:兩只二極管并聯(lián)、每只分擔(dān)電路總電流的一半,三只二極管并聯(lián),每只分擔(dān)電路總電流的三分之一。總之,有幾只二極管并聯(lián),"流經(jīng)每只二極管的電流就等于總電流的幾分之一。但是,在實(shí)際并聯(lián)運(yùn)用時(shí)",由于各二極管特性不完全一致,不能均分所通過(guò)的電流,會(huì)使有的管子困負(fù)擔(dān)過(guò)重而燒毀。因此需在每只二極管上串聯(lián)一只阻值相同的小電阻器,使各并聯(lián)二極管流過(guò)的電流接近一致。這種均流電阻R一般選用零點(diǎn)幾歐至幾十歐的電阻器。電流越大,R應(yīng)
34、選得越小。 圖5-8示出了二極管串聯(lián)的情況。顯然在理想條件下,有幾只管子串聯(lián),每只管子承受的反向電壓就應(yīng)等于總電壓的幾分之一。但因?yàn)槊恐欢O管的反向電阻不盡相同,會(huì)造成電壓分配不均:內(nèi)阻大的二極管,有可能由于電壓過(guò)高而被擊穿,并由此引起連鎖反應(yīng),逐個(gè)把二極管擊穿。在二極管上并聯(lián)的電阻R,可以使電壓分配均勻。6. 交流接觸器的直流運(yùn)行 我們?cè)诘谝徽轮兴冉榻B過(guò)交流接觸器,它的線圈是通過(guò)交流電流而工作的,因此在磁系統(tǒng)調(diào)整不好時(shí)會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲,當(dāng)交流接觸器的動(dòng)鐵芯和靜鐵芯之間因有雜物而閉合不嚴(yán)時(shí),通過(guò)線圈的電流較大,嚴(yán)重時(shí)將燒毀線圈,特別是額定電流較大的交流接觸器,上述問(wèn)題更為嚴(yán)重,同時(shí),交流接觸器
35、的功率因數(shù)很低,浪費(fèi)電能。因此,有必要對(duì)交流接觸器進(jìn)行改造,其中比較行之有效的方法是將交流接觸器的交流運(yùn)行改為直流運(yùn)行。將交流接觸器改為直流運(yùn)行后,有如下優(yōu)點(diǎn):、可以消除運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)和噪音;、降低交流接觸器的釋放電壓,在電源電壓較低時(shí)交流接觸器不會(huì)釋放。、交流接觸器線圈及鐵芯的溫升可顯著降低,延長(zhǎng)交流接觸器的使用壽命。、可以節(jié)約大量的有功功率和無(wú)功功率。綜上所述,將交流接觸器改為直流運(yùn)行。對(duì)安全生產(chǎn)和節(jié)約用電都有較大的實(shí)際意義。交流接觸器改為直流運(yùn)行,對(duì)接觸器不需作任何改動(dòng),只需要略加改變交流接觸器的控制線路即可。改動(dòng)的方案有很多,按接觸器吸合和運(yùn)行來(lái)分,可分為交流吸合直流運(yùn)行;以及直流吸合直
36、流運(yùn)行兩種方案。一、交流吸合、直流運(yùn)行1、交流吸合、直流運(yùn)行控制線路之一交流吸合、直流運(yùn)行控制線路之一如圖21501所示:圖21501交流吸合,直流運(yùn)行控制線路的原理如下:起動(dòng)時(shí),按下起動(dòng)按鈕SB1,接觸器KM獲電吸合,其自鎖觸頭KM閉合,通過(guò)電容自鎖。放開(kāi)起動(dòng)按鈕SB2后,按鈕SB1和SB2的常閉觸頭將二極管VD接通,使二極管VD與接觸器KM的線圈并聯(lián)。這時(shí)KM仍保持吸合狀態(tài),并轉(zhuǎn)入直流運(yùn)行。電容串入電路起降壓限流作用。正半波時(shí),二極管VD反偏不導(dǎo)通,電壓經(jīng)過(guò)電容加到KM線圈上,線圈電流的方向是從左至右。負(fù)半波時(shí),二極管VD正偏導(dǎo)通,電源電壓通過(guò)二極管VD加到電容上,這時(shí),KM線圈產(chǎn)生自感電
37、動(dòng)勢(shì),二極管為自感電流提供通路,線圈中電流的方向仍是從左至右(此時(shí)的電流是自感電流)。因此,電源電壓的方向雖然變化,但是流過(guò)線圈的電流卻始終不變。放松按鈕SB2后,交流接觸器進(jìn)入直流運(yùn)行狀態(tài)。這時(shí)交流接觸器相當(dāng)于一個(gè)直流電磁鐵,一旦吸合后,磁阻極小,吸力很大,只需要較小的激磁安匝就可以保持吸合狀態(tài)。線路中串聯(lián)的電容C在此起降壓限流的作用,適當(dāng)選擇電容的容量,可使接觸器運(yùn)行的電流大大減小,所以該線路可以節(jié)約電能。另外,交流接觸器改為直流運(yùn)行后,吸力也穩(wěn)定,消除了交流運(yùn)行時(shí)的噪聲。2、交流吸合、直流運(yùn)行的控制電路之二交流吸合、直流運(yùn)行的控制線路之二如圖21502所示:圖21502的工作原理簡(jiǎn)述如下
38、:按下起動(dòng)按鈕SB2,按觸器KM線圈獲電吸合,其自鎖觸頭KM閉合,通過(guò)電容自鎖。在變壓器初極回路中的另一常開(kāi)輔助觸頭KM閉合,接通變壓器的初級(jí)電源。松開(kāi)按鈕SB2后,SB2的常閉觸頭接通了中間繼電器KA的線圈回路,使其獲電吸合,其常開(kāi)觸頭KA閉合,使續(xù)流二極管VD3與接觸器KM的線圈并聯(lián),使接觸器KM投入直流運(yùn)行。3、元件的選擇變壓器T二次回路的二極管VD1為半波整流二極管;VD2為中間繼電器KA線圈的續(xù)流二極管。這兩個(gè)二極管的反向耐壓和正向電流應(yīng)根據(jù)KA的額定電流和電壓來(lái)選取。一般用IN4007型的二極管,足可勝任。圖21501與圖21502各線路中的電容可參考下列數(shù)據(jù)選取(設(shè)交流接觸器線圈
39、的額定電壓為380伏):CJ10-40型取0.47徽法;CJ10-60型取1徽法;CJ10-100型取1.47徽法;CJ12B-250型取2徽法;CJ12B-600型取6徽法。所選的電容器最好是無(wú)極性交流電容器,如果選用無(wú)極性直流電容器,其額定工作電壓要大于兩倍的電源電壓。圖中的二極管VD一般選擇正向額定電流為安培,但當(dāng)交流接觸器的額定電流大于400安培時(shí),最好選擇正向額定電流為的二極管;二極管的反向耐壓應(yīng)該選擇大于800伏。在交流接觸器的額定電流小于400時(shí),可選廉價(jià)的IN4007型二極管,它的正向電流為1A,反向耐壓為1000伏。二、直流吸合、直流運(yùn)行控制線路1、直流吸合、直流運(yùn)行控制線路
40、之一直流吸合、直流運(yùn)行控制線路之一如圖21503所示:圖21503的控制線路中的按鈕部分的接線,與前面介紹的正轉(zhuǎn)控制線路相同,接觸器部分的接線也較簡(jiǎn)單,所以此處略去了接線圖。圖21503的工作原理如下:按下起動(dòng)按鈕SB2,電源L1通過(guò)中間繼電器KA常閉觸頭、二極管VD1整流、電阻限流,給接觸器KM的線圈供電,使接觸器KM獲電吸合,接觸器KM的兩個(gè)常開(kāi)輔助觸頭閉合,其中一個(gè)短路按鈕SB2而自鎖;另一個(gè)接通中間繼電器KA的線圈回路,使中間繼電器KA獲電吸合,其常閉觸頭KA斷開(kāi),切斷VD1、的回路。中間繼電器KA的作用是:待KM可靠吸合之后,方才切斷VD1、的電路,以保證起動(dòng)可靠。改變電阻的阻值,可
41、以調(diào)節(jié)接觸器KM起動(dòng)時(shí)的吸力。阻值小,接觸器KM起動(dòng)時(shí)的吸力大,反之則吸力小。調(diào)試時(shí)如果發(fā)現(xiàn)起動(dòng)時(shí)接觸器KM不容易吸合,可適當(dāng)減小電阻的阻值,直至在電源電壓較低時(shí)也能可靠吸合為止。2、直流吸合、直流運(yùn)行控制線路之二直流吸合、直流運(yùn)行控制線路之二如圖21504所示:3、直流吸合、直流運(yùn)行控制線路之三直流吸合、直流運(yùn)行控制線路之三如圖21505所示:圖21504與圖21505基本相同,它們的不同點(diǎn)是起動(dòng)完成后,斷開(kāi)VD1、線路的方法不一樣,圖21504是借助常開(kāi)按鈕SB2的復(fù)位來(lái)切斷;而圖21505是利用接觸器KM的常閉輔助觸頭來(lái)切斷。另一個(gè)不同是圖21504用四根控制線,而圖21505卻只用三根
42、控制線。此外,圖21504所示線路,起動(dòng)時(shí)接觸器線圈中流過(guò)的起動(dòng)電流較大,所以使用時(shí),起動(dòng)按鈕SB2被按下的時(shí)間不宜太長(zhǎng),起動(dòng)完畢,應(yīng)立即將SB2釋放。圖21505所示線路,按下按鈕SB2起動(dòng)時(shí),接觸器線圈KM獲電開(kāi)始吸合,其常閉觸頭斷開(kāi),但常開(kāi)觸頭尚未閉合時(shí),電容已串入在線路中,起到了降壓作用。接觸器在剛剛起動(dòng)時(shí),由于常閉觸頭KM的斷開(kāi)而切斷了電阻和VD1的起動(dòng)線路,此時(shí)接觸器還未來(lái)得及可靠吸合,仍然需要較大的激磁安匝。如果電容的容量選得偏小,會(huì)造成起動(dòng)失敗,接觸器出現(xiàn)“吸放吸放”現(xiàn)象,使銜鐵跳動(dòng)不止,產(chǎn)生很大的噪音。如果電阻的阻值偏大,也會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象,使接觸器起動(dòng)失敗。因此,要將電阻及電
43、容的參數(shù)選得適當(dāng),它們的具體數(shù)值最好通過(guò)實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試決定。 4、元件的選擇 圖21503至圖21505所示的三個(gè)直流吸合直流運(yùn)行的控制線路中的電容、二極管VD1、VD2以及電阻的參數(shù),可參考“交流吸合、直流運(yùn)行的控制線路”選取。注意:電容器的額定電壓應(yīng)大于800伏;VD1、VD2的反向電壓分別為400伏、800伏;接觸器線圈的額定電壓為380伏。電容的容量在可能的情況下,盡量取小值,一般可通過(guò)試驗(yàn)決定。只要在接觸器起動(dòng)時(shí),接觸器能可靠吸合即可。另外,安裝時(shí),停止按鈕SB1要盡可能安裝在靠近接觸器線圈處,這樣停車(chē)時(shí)接觸器可瞬時(shí)釋放。 三、多個(gè)交流接觸器直流運(yùn)行線路 以上所介紹的各種直流運(yùn)行線路
44、,都是一個(gè)交流接觸器應(yīng)用的控制線路,在實(shí)際的工作中,許多場(chǎng)合都是多個(gè)交流接觸器集中于一個(gè)配電柜中。在這種情況下,如果還采用上述電路來(lái)改造交流接觸器的直流運(yùn)行,將出現(xiàn)投資大,占用空間多等弊端。所以,此時(shí)最好采用下面的多只交流接觸器直流運(yùn)行線路。 多個(gè)交流接觸器直流運(yùn)行線路如圖21506所示。圖21506的工作原理簡(jiǎn)述如下:按下起動(dòng)按鈕SB2,L1與L2兩端的380伏特電壓經(jīng)VD5半波整流,使接觸器KM獲電吸合,KM的常開(kāi)觸頭閉合,接通保持回路。由于保持電壓方向與合閘電壓方向一致,所以接觸器不會(huì)產(chǎn)生跳動(dòng),能夠可靠吸合。其它虛線框內(nèi)的交流接觸器的接法與已畫(huà)出接線圖的接觸器相同。所以省略未畫(huà)出。由于起
45、動(dòng)時(shí)接觸器KM線圈內(nèi)流過(guò)很大的起動(dòng)電流,所以起動(dòng)時(shí)間要盡可能短。另外,在某一個(gè)接觸器起動(dòng)時(shí),要將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于保持電壓(約7.2伏特)的起動(dòng)電壓(約171伏特)引入公共母線及起動(dòng)回路,使其它已閉合的接觸器也承受這個(gè)較高的起動(dòng)電壓。所以在起動(dòng)完成后,要迅速切斷起動(dòng)回路,圖中,中間繼電器KA就是完成這一任務(wù)的。起動(dòng)前,直流繼電器KA兩端只有7.2伏特的接觸器保持電壓,所以不會(huì)吸合,但當(dāng)某個(gè)接觸器起動(dòng)時(shí),將171伏特的起動(dòng)電壓引入公共母線,此時(shí)KA吸合,其常閉觸頭斷開(kāi)迅速切斷起動(dòng)回路,同時(shí)也使公共母線與起動(dòng)電壓脫離。當(dāng)起動(dòng)按鈕復(fù)位后,中間繼電器KA也復(fù)位,其常閉觸頭恢復(fù)閉合,為第二只接觸器起動(dòng)作準(zhǔn)備。按下
46、停止按鈕SB1,接觸器KM斷電釋放。第二只接觸器及以后的第三、以及第四等接觸器的起動(dòng)過(guò)程與上述過(guò)程相同。采用圖21506控制線路的優(yōu)點(diǎn)是,所用元件少、占用空間也少、投資低、合閘的成功率高。 元件的選擇 圖21506中所用元件參數(shù)如下:二極管VD1VD4,2CZ型20安培600伏特;VD5,2CZ型20安培、1000伏特;中間繼電器KA,DZ51040,220伏特;電容C,CZJD型0.47微法,630伏特;電阻,565歐姆,1530瓦特(可用電爐絲自繞)變壓器T,100300伏安,380伏特8伏特或者220伏特8伏特。7. 關(guān)鍵詞:交流接觸器,無(wú)聲運(yùn)行,電子節(jié)電
47、60; 由于供電、監(jiān)控、制造等領(lǐng)域?qū)﹄娖鞴ぷ鞯目煽啃?、自?dòng)化要求,工礦企業(yè)往往對(duì)接觸器的使用量特別大,每個(gè)投入使用的接觸器大多是24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。如CJ12系列交流接觸器,操作電磁鐵的電耗分配為:短路環(huán)電耗占253%,鐵芯電耗占65%75%,線圈電耗占3%5%。這樣,就白白浪費(fèi)掉許多電能,給企業(yè)增加額外電費(fèi),加大了生產(chǎn)成本。為了減少這些無(wú)功電能損耗,采用二極管作為交流接觸器無(wú)聲運(yùn)行的整流器件,利用二極管半波整流、電阻限流,改為直流操作(即無(wú)聲運(yùn)行)大幅度降低了鐵芯渦流損耗和磁滯損耗以及短路后的損耗,從而大大地降低電磁鐵的電耗,根據(jù)測(cè)定100600A的接觸器可節(jié)電93%99%,100A以下的接觸
48、器可節(jié)電68%92%。如一臺(tái)CJ1600/3的接觸器交流操作時(shí),需有功260W,需無(wú)功1kvar。改為直流操作后需有功8W,不但不汲取無(wú)功反而可輸出無(wú)功045kvar,全年可節(jié)約有功電量2200kW?h,節(jié)約無(wú)功電量12700kW?h,使交流接觸器無(wú)聲運(yùn)行還有以下幾點(diǎn)好處:無(wú)噪音、改善工作環(huán)境;運(yùn)行溫度低;延長(zhǎng)了接觸器的使用壽命。 一、二極管的工作原理 從一個(gè)PN結(jié)的P區(qū)引出一個(gè)電極稱(chēng)為正極,從N區(qū)引出一個(gè)電極稱(chēng)為負(fù)極,用管殼封裝后就成了晶體二極管,簡(jiǎn)稱(chēng)二極管。按結(jié)構(gòu)劃分,二極管有點(diǎn)接觸型和面接觸型,本文在此僅介紹后者。由于面接觸型二極管的PN結(jié)面積大,故能承受較大的電流,適用于整流。 二、二極管的特性 二極管的伏安特
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