Перейти к содержанию

Почему светодиод гаснет не сразу после отключения питания?

Обновлено Редакция GAW

В любом блоке питания и на любой плате есть конденсаторы: фильтр после выпрямителя, конденсаторы на выходе стабилизатора, развязка у микросхем. Пока питание включено, они заряжены до рабочего напряжения. После отключения конденсатор становится источником: он отдаёт ток в подключённую нагрузку, пока напряжение на нём не упадёт (Kuphaldt, гл. 13). Если нагрузка — светодиод с резистором, он светится ещё какое-то время, постепенно тускнея.

Сколько это длится

Наш расчёт, упрощённый: конденсатор 1000 мкФ заряжен до 5 В, разряжается через красный светодиод с прямым падением около 1,9 В (Kingbright WP7113ID) и резистор 330 Ом. Прямое падение считаем постоянным — тогда ток

I(t)=UC(t)−UпрRI(t) = \frac{U_C(t) - U_\text{пр}}{R}

а разность UC − Uпр спадает по экспоненте с постоянной времени τ = RC = 330 Ом · 1000 мкФ = 0,33 с (Kuphaldt, гл. 16).

ВремяТок через светодиод
0(5 − 1,9) / 330 ≈ 9,4 мА
τ = 0,33 с≈ 3,5 мА (37 % от начального)
2,3τ ≈ 0,76 с≈ 0,9 мА (10 %)
5τ ≈ 1,7 сменьше 1 %

Светодиод заметно светится и при малых токах, поэтому глаз видит угасание дольше первой τ (наш вывод). Чем больше ёмкость и сопротивление цепи разряда, тем дольше «послесвечение».

Почему иногда гаснет мгновенно

Если вместе со светодиодом от конденсатора питаются другие нагрузки — стабилизатор, микроконтроллер, реле, — они забирают заряд быстрее, и светодиод гаснет почти сразу. А в блоке питания, который отключили от нагрузки, конденсатор может держать напряжение долго: тогда он разряжается только собственной утечкой — об этом ответ «Сколько конденсатор держит заряд».

Как заряжается и разряжается конденсатор через резистор, разобрано в уроке 5, напряжение в любой момент посчитает калькулятор заряда конденсатора, а что такое постоянная времени — в глоссарии.

Похожие вопросы

Это не опасно для схемы?

Для низковольтной схемы на несколько вольт — нет, это обычное поведение фильтра. Но тот же эффект означает, что после отключения на конденсаторе ещё остаётся напряжение: в схемах с высоким напряжением конденсаторы перед работой разряжают и проверяют мультиметром.

Почему светодиод гаснет медленно, а микроконтроллер на той же плате выключается сразу?

Микроконтроллер перестаёт работать, как только напряжение падает ниже его минимального питания или порога сброса, а светодиод светит, пока на нём есть хотя бы прямое падение. Кроме того, ток всех нагрузок разряжает конденсатор быстрее, чем один светодиод (наш вывод).

Как сделать, чтобы светодиод гас сразу?

Уменьшить ёмкость, которая его питает, или разряжать её быстрее: например, поставить параллельно выходу резистор, который после отключения быстро снимет заряд. Постоянная времени уменьшится пропорционально сопротивлению цепи разряда — его подбирают так, чтобы резистор не грелся в работе (наш вывод).

Источники

  1. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. I — DC, ch. 13 «Capacitors» (CC BY 4.0) — разд. Capacitors and calculus: когда напряжение на конденсаторе уменьшается, он отдаёт ток в цепь и работает как источник; к заряженному конденсатору подключили нагрузку — он отдаёт ей ток, пока напряжение не упадёт до нуля
  2. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. I — DC, ch. 16 «RC and L/R Time Constants» (CC BY 4.0) — постоянная времени τ = R · C; за каждую τ величина проходит около 63 % оставшегося пути к конечному значению; пример 10 кОм и 100 мкФ — τ = 1 с
  3. Kingbright. WP7113ID, T-1 3/4 (5 мм) красный светодиод, DSAF0012, V.14A, 01/08/2026 — прямое напряжение 1,9 В типовое при 10 мА

Нашли ошибку?

Смотрите также