電容降壓原理分析

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯電容降壓原理分析 將溝通市電轉(zhuǎn)換為低壓直流的常規(guī)方法是采納變壓器降壓后再整流濾波,當(dāng)受體積和成本等因素的限制時(shí),最簡(jiǎn)潔有用的方法就是采納電容降壓式電源.采納電容降壓時(shí)應(yīng)留意以下幾點(diǎn):1 依據(jù)負(fù)載的電流大小和溝通電的工作頻率選取適當(dāng)?shù)碾娙?而不是依據(jù)負(fù)載的電壓和功率。2 限流電容必需采納無極性電容,肯定不能采納電解電容.而且電容的耐壓須在400V以上.最抱負(fù)的電容為鐵殼油浸電容。3 電容降壓不能用于大功率條件,由于擔(dān)心全。4 電容降壓不適合動(dòng)態(tài)負(fù)載條件。5 同樣,電容降壓不適合容性和感性負(fù)載。6 當(dāng)需要直流工作時(shí),盡量采納半波整流.不建議采納橋式整流.而且要滿

2、意恒定負(fù)載的條件。電路1這一類的電路通常用于低成本取得非隔離的小電流電源。它的輸出電壓通?？稍趲追饺龓资?，取決于所使用的齊納穩(wěn)壓管。所能供應(yīng)的電流大小正比于限流電容容量。采納半波整流時(shí)，每微法電容可得到電流(平均值)為：(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位)I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C=0.44*220*2*3.14*50*C=30000C=30000*0.000001=0.03A=30mA假如采納全波整流可得到雙倍的電流(平均值)為：I(AV)=0.89*V/Zc=0.89*220*2*Pi*f*C=0.89*220*2*3.14*50*C=60000C=60000*0.

3、000001=0.06A=60mA一般地，此類電路全波整流雖電流稍大，但是由于浮地，穩(wěn)定性和平安性要比半波整流型更差，所以用的更少。使用這種電路時(shí)，需要留意以下事項(xiàng)：1、未和220V溝通高壓隔離，請(qǐng)留意平安，嚴(yán)防觸電!2、限流電容須接于火線，耐壓要足夠大(大于400V)，并加串防浪涌沖擊兼保險(xiǎn)電阻和并放電電阻。3、留意齊納管功耗，嚴(yán)禁齊納管斷開運(yùn)行。電路2最簡(jiǎn)潔的電容降壓直流供電電路及其等效電路如圖1，C1為降壓電容，一般為0.333.3uF。假設(shè)C1=2uF，其容抗XCL=1/(2PI*fC1)=1592。由于整流管的導(dǎo)通電阻只有幾歐姆，穩(wěn)壓管VS的動(dòng)態(tài)電阻為10歐姆左右，限流電阻R1及負(fù)載

4、電阻RL一般為100200，而濾波電容一般為100uF1000uF，其容抗特別小，可以忽視。若用R代表除C1以外全部元器件的等效電阻，可以畫出圖的溝通等效電路。同時(shí)滿意了XC1R的條件,所以可以畫出電壓向量由于R甚小于XC1，R上的壓降VR也遠(yuǎn)小于C1上的壓降，所以VC1與電源電壓V近似相等，即VC1=V。依據(jù)電工原理可知：整流后的直流電流平均值Id,與溝通電平均值I的關(guān)系為Id=V/XC1。若C1以u(píng)F為單位，則Id為毫安單位，對(duì)于22V，50赫茲溝通電來說，可得到Id=0.62C1。 由此可以得出以下兩個(gè)結(jié)論：(1)在使用電源變壓器作整流電源時(shí)，當(dāng)電路中各項(xiàng)參數(shù)確定以后，輸出電壓是恒定的，

5、而輸出電流Id則隨負(fù)載增減而變化;(2)使用電容降壓作整流電路時(shí)，由于Id=0.62C1,可以看出，Id與C1成正比，即C1確定以后，輸出電流Id是恒定的，而輸出直流電壓卻隨負(fù)載電阻RL大小不同在肯定范圍內(nèi)變化。RL越小輸出電壓越低，RL越大輸出電壓也越高。C1取值大小應(yīng)依據(jù)負(fù)載電流來選擇，比如負(fù)載電路需要9V工作電壓，負(fù)載平均電流為75毫安，由于Id=0.62C1，可以算得C1=1.2uF?？紤]到穩(wěn)壓管VD5的的損耗，C1可以取1.5uF，此時(shí)電源實(shí)際供應(yīng)的電流為Id=93毫安。穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值應(yīng)等于負(fù)載電路的工作電壓，其穩(wěn)定電流的選擇也特別重要。由于電容降壓電源供應(yīng)的的是恒定電流，近似為恒流

6、源，因此一般不怕負(fù)載短路，但是當(dāng)負(fù)載完全開路時(shí)，R1及VD5回路中將通過全部的93毫安電流，所以VD5的最大穩(wěn)定電流應(yīng)當(dāng)取100毫安為宜。由于RL與VD5并聯(lián)，在保證RL取用75毫安工作電流的同時(shí)，尚有18毫安電流通過VD5，所以其最小穩(wěn)定電流不得大于18毫安，否則將失去穩(wěn)壓作用。限流電阻取值不能太大，否則會(huì)增加電能損耗，同時(shí)也會(huì)增加C2的耐壓要求。假如是R1=100歐姆，R1上的壓降為9.3V,則損耗為0.86瓦,可以取100歐姆1瓦的電阻。濾波電容一般取100微法到1000微法,但要留意其耐壓的選擇。前已述及,負(fù)載電壓為9V,R1上的壓降為9.3V,總降壓為18.3V,考慮到留有肯定的余量

7、,因此C2耐壓取25V以上為好。電路三 電路3如圖a，C1 為降壓電容器，D1 為半波整流二極管，D5 在市電的負(fù)半周時(shí)給C1 供應(yīng)放電回路，D3 是穩(wěn)壓二極管，R1 為關(guān)斷電源后C1 的電荷泄放電阻。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)經(jīng)常采納的是圖b的所示的電路，當(dāng)需要向負(fù)載供應(yīng)較大的電流時(shí)，可采納圖C 所示的橋式整流電路。整流后未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓一般會(huì)高于30 伏，并且會(huì)隨負(fù)載電流的變化發(fā)生很大的波動(dòng)，這是由于此類電源內(nèi)阻很大的原因所致，故不適合大電流供電的應(yīng)用場(chǎng)合。器件選擇1.電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先測(cè)定負(fù)載電流的精確值，然后參考示例來選擇降壓電容器的容量。由于通過降壓電容C1 向負(fù)載供應(yīng)的電流Io，實(shí)際上是流過C1

8、 的充放電電流Ic。C1 容量越大，容抗Xc 越小，則流經(jīng)C1 的充、放電電流越大。當(dāng)負(fù)載電流Io 小于C1 的充放電電流時(shí)，多余的電流就會(huì)流過穩(wěn)壓管，若穩(wěn)壓管的最大允許電流Idmax 小于Ic-Io 時(shí)易造成穩(wěn)壓管燒毀。2.為保證C1 可以工作，其耐壓選擇應(yīng)大于兩倍的電源電壓。3.泄放電阻R1 的選擇必需保證在要求的時(shí)間內(nèi)泄放掉C1 上的電荷。電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應(yīng)用上要特殊留意隔離，防止觸電。整流后未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓一般會(huì)高于30伏,并且會(huì)隨負(fù)載電流的變化發(fā)生很大的波動(dòng),這是由于此類電源內(nèi)阻很大的原因所致,故不適合大電流供電的應(yīng)用場(chǎng)合。電容降壓式電源是一種非隔離電源,在應(yīng)用上

9、要特殊留意隔離,防止觸電電容降壓的工作原理并不簡(jiǎn)單.他的工作原理是利用電容在肯定的溝通信號(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流。例如,在50Hz的工頻條件下,一個(gè)1uF的電容所產(chǎn)生的容抗約為3180歐姆.當(dāng)220V的溝通電壓加在電容器的兩端,則流過電容的最大電流約為70mA。雖然流過電容的電流有70mA,但在電容器上并不產(chǎn)生功耗,應(yīng)為假如電容是一個(gè)抱負(fù)電容,則流過電容的電流為虛部電流,它所作的功為無功功率.依據(jù)這個(gè)特點(diǎn),我們假如在一個(gè)1uF的電容器上再串聯(lián)一個(gè)阻性元件,則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產(chǎn)生的功耗完全取決于這個(gè)阻性元件的特性.例如,我們將一個(gè)110V/8W的燈泡與一個(gè)1uF的電容串聯(lián),在接到220V/50Hz的溝通電壓上,燈泡被點(diǎn)亮,發(fā)出正常的亮度而不會(huì)被燒毀.由于110V/8W的燈泡所需的電流為8W/110V=72mA,它與1uF電容所產(chǎn)生的限流特性相吻合.同