Электронные ключи входят в состав многих импульсных устройств. Основу любого электронного ключа составляет активный элемент (полупроводниковый диод, транзистор), работающий в ключевом режиме. Ключевой режим характеризуется двумя состояниями ключа: "Включено" – "Выключено". На рисунке приведены упрощённая схема и временные диаграммы идеального ключа. При разомкнутом ключе
, , при замкнутом ключе , . При этом предполагается, что сопротивление разомкнутого ключа бесконечно велико, а сопротивление равно нулю.падением напряжения на ключе в замкнутом состоянии
;током через ключ в разомкнутом состоянии
;временем перехода ключа из одного состояния в другое (временем переключения)
.Чем меньше значения этих величин, тем выше качество ключа.
Простейший тип электронных ключей – диодные ключи. В качестве активных элементов в них используются полупроводниковые или электровакуумные диоды.
При положительном входном напряжении диод открыт и ток через него
,Выходное напряжение
. , тогда . При отрицательном входном напряжении ток идет через диод , - обратное сопротивление диода.При этом выходное напряжение
.Как правило,
и . При изменении полярности включения диода график функции повернется на угол вокруг начала координат.Приведенной выше схеме соответствует нулевой уровень включения (уровень входного напряжения, определяющий отрицание или запирание диода). Для изменении уровня включения в цепь ключа вводят источник напряжения смещения
. В этом случае при диод открыт и , а при - закрыт и . Если изменить полярность источника , то график функции приобретет вид, показанный пунктирной линией.В качестве источника
часто используют резистивный делитель напряжения, подключенный к общему для электронного устройства источнику питания. Применяя переменный резистор как регулируемый делитель напряжения, можно изменять уровень включения.Диодные ключи не позволяют электрически разделить управляющую и управляемые цепи, что часто требуется на практике. В этих случаях используются транзисторные ключи.
Входная (управляющая) цепь здесь отделена от выходной (управляемой) цепи. Транзистор работает в ключевом режиме, характеризуемой двумя состояниями. Первое состояние определяется точкой
на выходных характеристиках транзистора; его называют режимом отсечки. В режиме отсечки ток базы , коллекторный ток равен начальному коллекторному току, а коллекторное напряжение . Режим отсечки реализуется при отрицательных потенциалах базы. Второе состояние определяется точкой и называется режимом насыщения. Он реализуется при положительных потенциалах базы. При этом ток базы определяется в основном сопротивлением резистора и , поскольку сопротивление открытого эмиттерного перехода мало. Коллекторный переход тоже открыт, и ток коллектора , а коллекторное напряжение . Из режима отсечки в режим насыщения транзистор переводится под воздействием положительного входного напряжения. При этом повышению входного напряжения (потенциала базы) соответствует понижение выходного напряжения (потенциала коллектора), и наоборот. Такой ключ называется инвертирующим (инвертором). В рассмотренном транзисторном ключе уровни выходного напряжения, соответствующие режимам отсечки и насыщения стабильны и почти не зависят от температуры. Повторяющий ключ выполняют по схеме эмиттерного повторителя.Время переключения ключей на биполярных транзисторах определяется барьерными емкостями p-n-переходов и процессами накопления и рассасывания неосновных носителей заряда в базе. Для повышения быстродействия и входного сопротивления применяют ключи на полевых транзисторах.
И, конечно, покажем несколько примеров его использования.
О чем думает человек, услышав упоминание слов типа двухфакторная аутентификация, электронный ключ, USB-токен, смарт-карта? Человек, далекий от погружения в технологии ИБ, может быть вспомнит одноразовые смс-пароли для входа в банк, а кто-то подумает про инфраструктуры открытых ключей, сертификаты, цепочки доверия.
А тем временем, разработанный альянсом FIDO протокол U2F набирает популярность среди интернет-компаний и показывает, что двухфакторная аутентификация - не только безопасно, но легко и просто, а главное понятно для конечного пользователя, нетехнического специалиста.
Правда тут есть и минус, в отличие от централизованного enterprise использования, этот самый конечный пользователь должен сам озаботится об усилении аутентификации в свои любимые сервисы и приобрести для себя такой токен , а сервисы, в свою очередь, должны U2F заранее поддерживать.
Таких сервисов уже довольно много, и список их постоянно расширяется. Сначала стандарт U2F поддерживали Google (gmail, youtube, etc), Dropbox, Github. Сейчас присоединились Facebook, Salesforce, Bitbucket, Dashlane и другие сервисы и компании. Большое развитие U2F получил в криптовалютной среде на различных крипто-биржах и крипто-кошельках, например Bitfinex, Coinbase и другие. Об этом мы поговорим отдельно чуть позже.
Взломы аккаунтов в социальных сетях, почте и других сервисах - не новость, это всегда неприятно, и часто связано с финансовыми или репутационными потерями, а, как правило, взломанные аккаунты защищены только простым, может и не простым, но все равно одним паролем, без второго фактора аутентификации. Популяризация же второго фактора в принципе и U2F в частности приводит к повышению общего уровня компьютерной грамотности и безопасности.
Если сервис сам пока не добавил возможность привязать U2F-ключ в качестве аутентификатора, возможно, это получится осуществить через провайдеров двухфакторной аутентификации, например, duo security , причем доступ можно будет настроить не только в web-приложения. Строго говоря, такие облачные платформы в качестве аутентификаторов используют не только U2F, и их возможности гораздо шире. Но не отметить эту возможность в нашей обзорной статье мы также не могли.
Еще один из способов интеграции U2F мы предусмотрели в нашем сервере аутентификации JaCarta Authentication Server (JAS) , встраивание происходит путем настройки сервера и добавления необходимого кода на сайт, доступ к которому необходимо защитить.
А для примера аутентификации с использованием облачного провайдера аутентификации сервис duo.com и web-сайт на платформе WordPress.
Теперь проверим вход.
Чтобы зайти в профиль учётной записи Google с помощью JaCarta U2F, выполните следующее.
Со стороны Web-сайта добавьте Duo-плагин, для этого в меню Плагины в поиске найдите Duo-Two-Factor Authentication и нажмите Установить. После установки нажмите Активировать.
Токен JaCarta U2F обладает рядом особенностей, отличающих его от токенов, использующих альтернативные технологии аутентификации.
Основные компоненты типового решения с поддержкой U2F-аутентификации на базе токена JaCarta U2F представлены ниже:
Рассмотрим процесс аутентификации пользователя на онлайн-ресурсе с использованием токена JaCarta U2F (на самом низком уровне взаимодействие токена с компьютером в процессе регистрации токена и аутентификации пользователя осуществляется через HID-интерфейс и поэтому не требует установки драйверов – они уже есть в любой современной ОС: Windows, Linux, Mac OS X).
Использовать токен JaCarta U2F для доступа к Вашему аккаунту очень просто: нужно ввести логин, пароль, подключить токен к компьютеру и нажать на кнопку на корпусе токена. Один токен может использоваться для доступа к нескольким сервисам.
Ремонт всех электронных устройств, том числе и телевизора PHILIPS 40PFL3108T/60, целесообразно начинать с внешнего осмотра его внешних и внутренних элементов. В некоторых случаях видимые внешние повреждения элементов могут подсказать направления поиска неисправности и локализации дефекта ещё до начала проведения необходимых измерений в контрольных точках узлов электронных схем. В некоторых случаях неисправные элементы видно невооружённым глазом, например, обугленные резисторы или вздувшиеся металлокерамические конденсаторы, либо электролитические в фильтрах выпрямителей. Образовавшиеся кольцевые трещины в пайках выводов трансформаторов или греющихся элементов схемы так же являются частыми источниками многих неисправностей с самыми различными внешними проявлениями.
Если телевизор 40PFL3108T не включается, не издаёт никаких звуков при включении, а так же на передней панели не горят и не моргают никакие индикаторы, - есть большая вероятность неисправности в модуле питания. В некоторых случаях может быть неисправен только стабилизатор или преобразователь питания процессора управления, что характерно для некоторых моделей PHILIPS.
Диагностику и ремонт общего блока питания всегда следует начинать с проверки сетевого предохранителя и состояния электролитических конденсаторов фильтров вторичных выпрямителей. Неисправные и вздутые конденсаторы следует заменить на новые. При обрыве предохранителя, целесообразно проверить на пробой, в первую очередь, все силовые полупроводниковые элементы преобразователя и диодный мост выпрямителя сети, а так же большой электролитический конденсатор фильтра сетевого выпрямителя.
Ключи Mos-Fet, используемые в импульсных источниках питания (ИИП), крайне редко выходят из строя без причин, которые необходимо искать, проверяя другие элементы схемы. Часто пробой вызван неисправностями электролитических конденсаторов или полупроводниковых элементов в первичной цепи, либо обрывом резисторов в цепях стабилизации. Микросхема ШИМ-контроллера так же может быть причиной пробоя силового ключа преобразователя.
Если у телевизора PHILIPS 40PFL3108T нет изображения, а звук есть, вероятна неисправность в цепях LED подсветки панели LTA400HM23 001 SAMSUNG код 182 996590004008. Так же необходимо проверить исправность электролитических конденсаторов фильтра вторичных выпрямителей БП (блока питания) на предмет завышенного ESR.
Часто возникает необходимость в разборке панели чтобы проверить исправность светодиодов, а так же контактных соединений в разъёмах и пайках.
При попытке выявления обрыва в линейках светодиодов следует учитывать, что сделать это без разборки панели затруднительно. Необходим, например, источник тока, чтобы открыть PN-переходы, соединённые последовательно.
В случаях попытки ремонта материнской платы 715G5155-M02-002-005K DSM2201S, необходимо проверить работоспособность стабилизаторов или преобразователей питания её микросхем и, при возможности, произвести обновление программного обеспечения (ПО). Чипы BGA в большинстве случаев можно диагностировать с помощью локального нагрева.
Перед заменой тюнера ENV57U04D8F 996590004709, если нет настройки на каналы, прежде необходимо проверить напряжения питания на его выводах, в том числе питания варикапов (30-33V).
Ещё раз напоминаем пользователям! Попытки самостоятельного ремонта телевизора PHILIPS 40PFL3108T без соответствующей квалификации и опыта могут привести к его полной неремонтопригодности!
Типовые неисправности связанные с отсутствием изображения PHILIPS 40PFL3108T/60 возникают в связи с проблемной LED панелью LTA400HM23 001 SAMSUNG код 182 996590004008 производителя Samsung.
Внешние проявления: нет изображения, иногда появляется, но опять пропадает.
В большинстве таких случаев ремонт панели возможен и широко практикуется ремонтниками. Неисправные светодиоды необходимо заменить, а ненадёжные контакты продублировать проводниками. В целях профилактики целесообразно дублировать все контактные соединения между светодиодными планками.
Современному радиолюбителю сейчас доступны не только обычные компоненты с выводами, но и такие маленькие, темненькие, на которых не понять что написано, детали. Они называются "SMD". По-русски это значит "компоненты поверхностного монтажа". Их главное преимущество в том, что они позволяют промышленности собирать платы с помощью роботов, которые с огромной скоростью расставляют SMD-компоненты по своим местам на печатных платах, а затем массово "запекают" и на выходе получают смонтированные печатные платы. На долю человека остаются те операции, которые робот не может выполнить. Пока не может.
Применение чип-компонентов в радиолюбительской практике тоже возможно, даже нужно, так как позволяет уменьшить вес, размер и стоимость готового изделия. Да ещё и сверлить практически не придётся.
Для тех, кто впервые столкнулся с SMD-компонентами естественным является смятение. Как разобраться в их многообразии: где резистор, а где конденсатор или транзистор, каких они бывают размеров, какие корпуса smd-деталей существуют? На все эти вопросы ты найдешь ответы ниже. Читай, пригодится!
Достаточно условно все компоненты поверхностного монтажа можно разбить на группы по количеству выводов и размеру корпуса:
выводы/размер | Очень-очень маленькие | Очень маленькие | Маленькие | Средние |
2 вывода | SOD962 (DSN0603-2) , WLCSP2*, SOD882 (DFN1106-2) , SOD882D (DFN1106D-2) , SOD523, SOD1608 (DFN1608D-2) | SOD323, SOD328 | SOD123F, SOD123W | SOD128 |
3 вывода | SOT883B (DFN1006B-3) , SOT883, SOT663, SOT416 | SOT323, SOT1061 (DFN2020-3) | SOT23 | SOT89, DPAK (TO-252) , D2PAK (TO-263) , D3PAK (TO-268) |
4-5 выводов | WLCSP4*, SOT1194, WLCSP5*, SOT665 | SOT353 | SOT143B, SOT753 | SOT223, POWER-SO8 |
6-8 выводов | SOT1202, SOT891, SOT886, SOT666, WLCSP6* | SOT363, SOT1220 (DFN2020MD-6) , SOT1118 (DFN2020-6) | SOT457, SOT505 | SOT873-1 (DFN3333-8), SOT96 |
> 8 выводов | WLCSP9*, SOT1157 (DFN17-12-8) , SOT983 (DFN1714U-8) | WLCSP16*, SOT1178 (DFN2110-9) , WLCSP24* | SOT1176 (DFN2510A-10) , SOT1158 (DFN2512-12) , SOT1156 (DFN2521-12) | SOT552, SOT617 (DFN5050-32) , SOT510 |
Конечно, корпуса в таблице указаны далеко не все, так как реальная промышленность выпускает компоненты в новых корпусах быстрее, чем органы стандартизации поспевают за ними.
Корпуса SMD-компонентов могут быть как с выводами, так и без них. Если выводов нет, то на корпусе есть контактные площадки либо небольшие шарики припоя (BGA). Также в зависимости от фирмы-производителя детали могут могут различаться маркировкой и габаритами. Например, у конденсаторов может различаться высота.
Большинство корпусов SMD-компонентов предназначены для монтажа с помощью специального оборудования, которое радиолюбители не имеют и врядли когда-нибудь будет иметь. Связано это с технологией пайки таких компонентов. Конечно, при определённом упорстве и фанатизме можно и в домашних условиях паять .
Типы корпусов SMD по названиям
Название | Расшифровка | кол-во выводов |
SOT | small outline transistor | 3 |
SOD | small outline diode | 2 |
SOIC | small outline integrated circuit | >4, в две линии по бокам |
TSOP | thin outline package (тонкий SOIC) | >4, в две линии по бокам |
SSOP | усаженый SOIC | >4, в две линии по бокам |
TSSOP | тонкий усаженный SOIC | >4, в две линии по бокам |
QSOP | SOIC четвертного размера | >4, в две линии по бокам |
VSOP | QSOP ещё меньшего размера | >4, в две линии по бокам |
PLCC | ИС в пластиковом корпусе с выводами, загнутыми под корпус с виде буквы J | >4, в четыре линии по бокам |
CLCC | ИС в керамическом корпусе с выводами, загнутыми под корпус с виде буквы J | >4, в четыре линии по бокам |
QFP | квадратный плоский корпус | >4, в четыре линии по бокам |
LQFP | низкопрофильный QFP | >4, в четыре линии по бокам |
PQFP | пластиковый QFP | >4, в четыре линии по бокам |
CQFP | керамический QFP | >4, в четыре линии по бокам |
TQFP | тоньше QFP | >4, в четыре линии по бокам |
PQFN | силовой QFP без выводов с площадкой под радиатор | >4, в четыре линии по бокам |
BGA | Ball grid array. Массив шариков вместо выводов | массив выводов |
LFBGA | низкопрофильный FBGA | массив выводов |
CGA | корпус с входными и выходными выводами из тугоплавкого припоя | массив выводов |
CCGA | СGA в керамическом корпусе | массив выводов |
μBGA | микро BGA | массив выводов |
FCBGA | Flip-chip ball grid array. М ассив шариков на подложке, к которой припаян кристалл с теплоотводом | массив выводов |
LLP | безвыводной корпус |
Из всего этого зоопарка чип-компонентов для применения в любительских целях могут сгодиться: чип-резисторы, чип-конденсаторы, чип-индуктивности, чип-диоды и транзисторы, светодиоды, стабилитроны, некоторые микросхемы в SOIC корпусах. Конденсаторы обычно выглядят как простые параллелипипеды или маленькие бочонки. Бочонки -- это электролитические, а параллелипипеды скорей всего будут танталовыми или керамическими конденсаторами.
Чип-компоненты одного номинала могут иметь разные габариты. Габариты SMD-компонента определяются по его "типоразмеру". Например, чип-резисторы имеют типоразмеры от "0201" до "2512". Этими четырьмя цифрами закодированы ширина и длина чип-резистора в дюймах. Ниже в таблицах можно посмотреть типоразмеры в миллиметрах.
Прямоугольные чип-резисторы и керамические конденсаторы | |||||
Типоразмер | L, мм (дюйм) | W, мм (дюйм) | H, мм (дюйм) | A, мм | Вт |
0201 | 0.6 (0.02) | 0.3 (0.01) | 0.23 (0.01) | 0.13 | 1/20 |
0402 | 1.0 (0.04) | 0.5 (0.01) | 0.35 (0.014) | 0.25 | 1/16 |
0603 | 1.6 (0.06) | 0.8 (0.03) | 0.45 (0.018) | 0.3 | 1/10 |
0805 | 2.0 (0.08) | 1.2 (0.05) | 0.4 (0.018) | 0.4 | 1/8 |
1206 | 3.2 (0.12) | 1.6 (0.06) | 0.5 (0.022) | 0.5 | 1/4 |
1210 | 5.0 (0.12) | 2.5 (0.10) | 0.55 (0.022) | 0.5 | 1/2 |
1218 | 5.0 (0.12) | 2.5 (0.18) | 0.55 (0.022) | 0.5 | 1 |
2010 | 5.0 (0.20) | 2.5 (0.10) | 0.55 (0.024) | 0.5 | 3/4 |
2512 | 6.35 (0.25) | 3.2 (0.12) | 0.55 (0.024) | 0.5 | 1 |
Цилиндрические чип-резисторы и диоды | |||||
Типоразмер | Ø, мм (дюйм) | L, мм (дюйм) | Вт | ||
0102 | 1.1 (0.01) | 2.2 (0.02) | 1/4 | ||
0204 | 1.4 (0.02) | 3.6 (0.04) | 1/2 | ||
0207 | 2.2 (0.02) | 5.8 (0.07) | 1 |
Керамические чип-конденсаторы совпадают по типоразмеру с чип-резисторами, а вот танталовые чип-конденсаторы имеют своют систему типоразмеров:
Танталовые конденсаторы | |||||
Типоразмер | L, мм (дюйм) | W, мм (дюйм) | T, мм (дюйм) | B, мм | A, мм |
A | 3.2 (0.126) | 1.6 (0.063) | 1.6 (0.063) | 1.2 | 0.8 |
B | 3.5 (0.138) | 2.8 (0.110) | 1.9 (0.075) | 2.2 | 0.8 |
C | 6.0 (0.236) | 3.2 (0.126) | 2.5 (0.098) | 2.2 | 1.3 |
D | 7.3 (0.287) | 4.3 (0.170) | 2.8 (0.110) | 2.4 | 1.3 |
E | 7.3 (0.287) | 4.3 (0.170) | 4.0 (0.158) | 2.4 | 1.2 |
Индуктивности встречаются во множестве видов корпусов, но корпуса подчиняются все тому же закону типоразмеров. Это облегачает автоматический монтаж. Да и нам, радиолюбителям, позволяет легче ориентироваться.
Всякие катушки, дроссели и трансформаторы называются "моточные изделия". Обычно мы их мотаем сами, но иногда можно и прикупить готовые изделия. Тем более, если требуются SMD варианты, которые выпускаются со множестом бонусов: магнитное экранирование корпуса, компактность, закрытый или открытый корпус, высокая добротность, электромагнитное экранирование, широкий диапазон рабочих температур.
Подбирать требующуюся катушку лучше по каталогам и требуемому типоразмеру. Типоразмеры, как и для чип-резисторов задаются спомощью кода из четырех чисел (0805). При этом "08" обозначает длину, а "05" ширину в дюймах. Реальный размер такого SMD-компонента будет 0.08х0.05 дюйма.
Диоды могут быть как в цилиндрических корпусах, так и в корпусах в виде небольших параллелипипедов. Цилиндрические корпуса диодов чаще всего предсавтлены корпусами MiniMELF (SOD80 / DO213AA / LL34) или MELF (DO213AB / LL41). Типоразмеры у них задаются также как у катушек, резисторов, конденсаторов.
Диоды, стабилитроны, конденсаторы, резисторы | |||||
Тип корпуса | L* (мм) | D* (мм) | F* (мм) | S* (мм) | Примечание |
DO-213AA (SOD80) | 3.5 | 1.65 | 048 | 0.03 | JEDEC |
DO-213AB (MELF) | 5.0 | 2.52 | 0.48 | 0.03 | JEDEC |
DO-213AC | 3.45 | 1.4 | 0.42 | - | JEDEC |
ERD03LL | 1.6 | 1.0 | 0.2 | 0.05 | PANASONIC |
ER021L | 2.0 | 1.25 | 0.3 | 0.07 | PANASONIC |
ERSM | 5.9 | 2.2 | 0.6 | 0.15 | PANASONIC, ГОСТ Р1-11 |
MELF | 5.0 | 2.5 | 0.5 | 0.1 | CENTS |
SOD80 (miniMELF) | 3.5 | 1.6 | 0.3 | 0.075 | PHILIPS |
SOD80C | 3.6 | 1.52 | 0.3 | 0.075 | PHILIPS |
SOD87 | 3.5 | 2.05 | 0.3 | 0.075 | PHILIPS |
Транзисторы для поверхностного монтажа могут быть также малой, средней и большой мощности. Они также имеют соответствующие корпуса. Корпуса транзисторов можно условно разбить на две группы: SOT, DPAK.
Хочу обратить внимание, что в таких корпусах могут быть также сборки из нескольких компонентов, а не только транзисторы. Например, диодные сборки.
Мне иногда кажется, что маркировка современных электронных компонентов превратилась в целую науку, подобную истории или археологии, так как, чтобы разобраться какой компонент установлен на плату иногда приходитсяпровести целый анализ окружающих его элементов. В этом плане советские выводные компоненты, на которых текстом писался номинал и модель были просто мечтой для любителя, так как не надо было ворошить груды справочников, чтобы разобраться, что это за детали.
Причина кроется в автоматизации процесса сборки. SMD компоненты устанавливаются роботами, в которых установлены сециальные бабины (подобные некогда бабинам с магнитными лентами), в которых расположены чип-компоненты. Роботу все равно, что там в бабине и есть ли у деталей маркировка. Маркировка нужна человеку.
В домашних условиях чип-компоненты можно паять только до определённых размеров, более-менее комфортным для ручного монтажа считается типоразмер 0805. Более миниатюрные компоненты паяются уже с помощью печки. При этом для качественной пропайки в домашних условиях следует соблюдать целый комплекс мер.