LED驅(qū)動(dòng)電源阻容降壓原理及穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

1、LED驅(qū)動(dòng)電源阻容降壓原理及穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電源電容降壓電源的特點(diǎn)一、 概述電子工程師總是在不斷追求減小設(shè)備體積，優(yōu)化設(shè)計(jì)，以期最大限度地降低設(shè) 備成本。其中，減小作為輔助電源的直流穩(wěn)壓電源電路部分的體積，往往是最難解 決的問題之一。普通的線性直流穩(wěn)壓電源電路效率比較低，電源的變壓器體積大，重量重，成 本較高。開關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高，電源紋波大，RFI和EMI干擾是難以解決的。下文介紹的是一種新穎的電容降壓型直流穩(wěn)壓電源電路。這種電路無電源變壓器，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，具體有 : 體積小、重量輕、成本低 廉、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、穩(wěn)定可靠、高效 （ 可達(dá) 90%以上） 等特點(diǎn)。 二、 電容降壓原理

2、當(dāng)一個(gè)正弦交流電源U（如220V AC 50HZ）施加在電容電路上時(shí)，電容器兩極板 上的電荷，極板間的電場(chǎng)都是時(shí)間的函數(shù)。也就是說 : 電容器上電壓電流的有效值 和幅值同樣遵循歐姆定律。即加在電容上的電壓幅值一定，頻率一定時(shí)，就會(huì)流過一個(gè)穩(wěn)定的正弦交流電 流 ic 。容抗越小 （電容值越大 ），流過電容器的電流越大，在電容器上串聯(lián)一個(gè)合 適的負(fù)載，就能得到一個(gè)降低的電壓源，可經(jīng)過整流，濾波，穩(wěn)壓輸出。電容在電路中只是吞吐能量，而不消耗能量，所以電容降壓型電路的效率很高。三、 原理方框圖電路由降壓電容，限流，整流濾波和穩(wěn)壓分流等電路組成1降壓電容:相當(dāng)于普通穩(wěn)壓電路中的降壓變壓器，直接接入交流電

3、源回路 中，幾乎承受全部的交流電源 U,應(yīng)選用無極性的金屬膜電容(METALLIZED POLYESTER FILM CAPACITOR)2限流電路：在合上電源的瞬間，有可能是 U的正或負(fù)半周的峰峰值，此 時(shí)瞬間電流會(huì)很大，因此在回路中需串聯(lián)一個(gè)限流電阻，以保證電路的安全。3. 整流濾波:有半波整流和全波整流，與普通的直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)要求 相同。4. 穩(wěn)壓分流：電壓降壓回路中，電流有效值I是穩(wěn)定的，不受負(fù)載電流大小變 化的影響，因此在穩(wěn)壓電路中，要有分流回路，以響應(yīng)負(fù)載電流的大小變化。四、設(shè)計(jì)勢(shì)實(shí)例1.橋式全波整流穩(wěn)壓電路規(guī)格要求：輸出DC電壓12V, DC電流300mA輸入電源220V

4、 AC/50HZ帀電)降壓電容C1的選擇:1a. C1容值的選擇：電容值取決于負(fù)載電流，負(fù)載電流I確定后,可得：C1?1/2 ji fU式中交流電源 U值計(jì)算時(shí)取負(fù)10% 即:I=300mA, U=220V*(-10%)=198V f=50H Z,C1?0.3(2*3.14156*50*198)=4.82uF)電容值只可取大，不可取小，本例電容 C1取值5uF。b. 耐壓值的選擇 :要考慮電源正10%勺情況，如本例用市電，C1要選擇250V AC的金屬膜電容。c. 耐瞬間沖擊電流的選擇 : 金屬膜電容的內(nèi)阻是很低的，允許電容在吞吐能量時(shí)，有大的電流流過，這個(gè)電流的大小取決于電容值和它的 du/

5、dt 值，此值由電容的結(jié)構(gòu)，金屬膜的類型，引 出線的方式?jīng)Q定的。du/dt 值與電容的耐壓值有關(guān)，耐壓越高， du/dt 值越大，不同廠家產(chǎn)品 du/dt 值也有很大的差別，如耐壓為 250VAC電容值為5uF的金屬膜電容的du/dt值一般 在 3,30 之間選擇。在本例中：C1,5uF，du/dt值取3,則C1耐瞬間沖擊電流值為：I=Cdu/dt,5*3,15(A)2) 限流電阻R1的選擇：先求 C1 的容抗:Xc,1/2 ji fC,1/(2*3.1416*50*0.000005)=636.36Q則復(fù)阻抗：|Z|,638.3 Q (R1取值為47Q)求得電流有效值為 ：I=U/|Z|=22

6、0/638.3344.7mA電阻實(shí)際承受的有效電壓值 ：UR=344.7mA*47Q ,16.2V 求出電阻實(shí)際承受的功率:PR,16.2V*344.7mA=5.58W(R1選用線繞電阻器，功率取 7.5W)3) 穩(wěn)壓分流電路 ：穩(wěn)壓管ZD1和T1管E-B結(jié)，R3組成穩(wěn)壓電路，T1,R2組成分流電路。ZD1選用11.3V的穩(wěn)壓管;R3阻值取180Q 1/6W;T1管響應(yīng)負(fù)載電流的大小變 化，負(fù)載電流可在0,300mA內(nèi)變化，T1選用2W的PNP1，電流放大倍數(shù)？200;R2用作負(fù)載電流較小時(shí)，分擔(dān)一部分 T1管的功率，R2取值30Q/3W。2.半波整流穩(wěn)規(guī)格要求：輸出一組24V DC電壓（如提

7、供繼電器工作用），一組DC電壓5V（如供 微控制器工作或雙向可控硅觸發(fā)電流用），輸出DC電流60mA輸入電源220V/50H乙1）降壓電容C1的選擇：a. 流過電容C1的電流約是負(fù)載電流的兩倍，即120mA得出：C1?1/2畀 fU=0.12（2*3.14156*50*198）=1.93（uF）C1的實(shí)際取值2uF。b. 選擇耐壓值為250V AC的金屬膜電容。c. 瞬間沖擊電流值為：l,Cdu/dt,2*3,6（A）2）限流電阻R1的選擇：電路的復(fù)阻抗：Xc=1/（2*3.14156*50*0.000002）=1.464K Q|Z|=1.467 K Q （R1 取值 100Q）求得電流有效值

8、：l,U/|Z|,220/1.467,150mA再求出電阻承受的有效電壓值為:UR,150mA 100 ,15V求出電阻實(shí)際承受的功率：PR,15VX 150mA,2.25W （R1的功率取3W）3）半波整流電路：D1作半波整流用，C2、C3為濾波電容，交流電源 U上半周時(shí)，經(jīng)C1、R1降壓，由D1整流后給電容C2平滑濾波輸出D2的作用：交流電源U下半周時(shí)，降壓電容C1經(jīng)由D2放電4）穩(wěn)壓分流 :ZD1、ZD2 R3組成DC 24V穩(wěn)壓即分流電路，T1、ZD3和R4組成DC 5V穩(wěn)壓電 路。點(diǎn)擊查看 : 電容降壓全波整流穩(wěn)壓電源電路使用注意事項(xiàng) :1. 這種電路輸出DC電壓與輸入AC電源之間是不隔離的，因此，它用在不需隔 離的電子設(shè)備中，如在一些控制、檢測(cè)、分析電子裝置中，在家用電器等電子設(shè)備 中，特別是在小家電領(lǐng)域具有廣泛的實(shí)用價(jià)值 ;正因?yàn)闆]有隔離，所以應(yīng)用在需要 隔離的電子設(shè)備中不合適。2、金屬膜電容的容量還不能做得很大，因此，這種電路通常用在小功率直流 穩(wěn)壓電