Honzíkovy vláčky

Novinka o usměrňovacích diodách používaných v železničních modelech

Autor: Jan Hlaváček Vydáno: 22.3.2019

Když jsem bral modelářský rozum a studoval povinnou a doporučenou literaturu, tak jsem při zapojování LED narazil na kategorický příkaz Martina Pinty, který cit.: „Pro méně diod musíme použít usměrňovací (ochrannou) diodu D_u.“

Aby to nebyla jen věta vytržená z kontextu, musím dodat, že se jedná o jeho doporučení uvedené v článku Zapojení LED pro osvětlení (Stavba 3) – ZDE. Martin ve své stati, kterou je bez ironie třeba považovat za základ moudra o zapojování LED v modelové železnici, zdůrazňuje, že pokud jsou (svítící) LED zapojené v sérii či paralelně (podle obr. 2, 3, 6 v cit. článku) a napájené střídavým proudem, tak se v zapojení musí použít usměrňovací (ochranná) dioda, v daném případě označená D_u. A zdůvodňuje i proč.

Martin sice v úvodu svého článku uvádí, že nepopisuje připojení LED v lokomotivách a vagonech, ale vzhledem k tomu, že DCC signál je střídavý, je to to samé, a tudíž musíme tuto ochrannou diodu použít také. Toto samozřejmě platí, jen pokud diody nepřipojujeme na stejnosměrný výstup dekodérů, ale přímo na koleje (např. velmi často modrou LED na konci kusé koleje).

Další možnosti ochrany LED před opačnou polaritou popisuje Bohouš Partyk v článku LED, LED a zase LED – ZDE (obr. 2 a 3).

Pravda, v praxi modelářů, holdujících měřítku N a menším, se ona usměrňovací (ochranná) dioda nepoužívá. Jediným důvodem je místo, resp. pracnost takového zapojení s ohledem na místo. Ověřil jsem si to z diskusí s mnoha kamarády, N-kaři, párkrát jsme to také probrali na „konferencích“ Modelářské besedy Nagano. 🙂 Dokonce i s Martinem Pintou jsme se shodli, že vynechání ochranné diody v zapojení LED je akceptovatelné. Zkráceně řečeno, „svítící“ LED sice při absenci ochranné diody dostávají zabrat, ale vydrží to. Jak dlouho, to nevím, ale zatím všechny vozy s takto „zjednodušeně“ zapojenými LED mi svítí.

Znovu jsme toto „zjednodušené zapojení LED“ probírali v MBN minulý týden. Inženýři-elektrotechnici se mj. shodli na tom, že pokud jsou LED zapojeny v sérii, tak se ono napětí v závěrném směru mezi ně rozdělí. Také katalogové údaje, které publikují výrobci, musí uvádět jako mezní hodnoty ty nejméně příznivé. Proto je možné, že dioda, i když má uvedené mezní napětí v závěrném směru 5V, snese třeba i 10 – 12V; ale doporučované to není.

A nyní konečně ta novinka

Zdá se, že v našich končinách je nepříliš známé, co aktuálně publikoval Bohouš Partyk na svém webu Mašinky.info v článku Jaké diody používat pro DCC – ZDE. Zmiňuje fakt, že dosud nejběžněji používané usměrňovací (ochranné) diody v železničním modelářství (a zřejmě i v jiných odvětvích) jsou „diody zejména 1N4001 až 1N4007 (1A/50-1000V), nebo podobné. Jsou to levné a spolehlivé diody na obecné použití. Pro vyšší proudy pak vyhoví např. 1N5408 (3A/1000V).“

Jenže, jak Partyk uvádí, tyto diody akceptovatelné u analogových provozů kolejišť, už nemusí vyhovovat digitálnímu provozu. A vysvětluje proč: „Tyto diody jsou pomalé pro frekvence, na kterých běží DCC.“ V přehledném článku s několika skicami pak odhaluje podstatu svého tvrzení.

Píše, že je sice pravda, že „dioda propouští proud pouze jedním směrem, od anody ke katodě, ale maličký proud může protékat i opačným směrem.“ A pokračuje sdělením: „U kvalitních křemíkových diod možná můžeme zpětný proud zanedbat. Co však zanedbat nemůžeme je proudový impuls v závěrném směru, který vznikne v době uzavření diody.“

Vysvětluje také, že „doba, po kterou tento proud teče, se nazývá doba zotavení (anglicky Reverse Recovery Time) a v katalogu ji najdeme pod označením t_rr.“

Uvádí, že „zpětný proud je způsoben fyzikálními jevy v p-n přechodu diody.“ Laik možná nad těmito tvrzeními mávne rukou, nicméně Partyk doplňuje, že „důsledkem je, že po jistou kratší dobu po překlopení do „nevodivého“ stavu teče diodou poměrně velký proud i v závěrném směru.“

Jestli je to pro váženého čtenáře příliš složité a povrchně vysvětlené, vřele doporučuji přečíst si originální text publikovaný před pár dny na webu Bohouše Partyka – ZDE.
.

Závěr, resp. řešení je dle Partyka jednoduché: „Za stejné peníze jako ´pomalé´ diody existuje celá řada diod, označovaných jako rychlé,“ píše. A dodává: „Pro nás jsou vhodné zejména UF4007 (HER108) (1A/1000V/75ns), pro menší proudy oblíbená 1N4148 (75V/0,2A/4ns), pro větší proudy pak lze vybírat z řady HER200, HER300 nebo HER500. Pro porovnání: dosud často používaná dioda 1N4007 má t_rr = 30µs, tedy je 400krát pomalejší než UF4007.“

Foto v perexu převzato z článku B. Partyka; autor této stati děkuje B. Partykovi a dalším členům MBN za doplnění rukopisu článku.