阻容降壓基礎(chǔ)知識

1、阻容降壓基礎(chǔ)知識培訓(xùn) 一一 阻容阻容降壓的基本概念降壓的基本概念 二二 阻容阻容降壓的電路原理降壓的電路原理 三三 阻容降壓阻容降壓的應(yīng)用的應(yīng)用內(nèi)容提要內(nèi)容提要一一 阻容降壓的基本概念阻容降壓的基本概念1 1、什么是阻容降壓？、什么是阻容降壓？ 阻容降壓是一種利用電容在一定頻率的交流信號下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流的電路。 電容器實際上起到一個限制電流和動態(tài)分配電容器和負載兩端電壓的角色。2 2、阻容降壓電路由哪幾部分組成？、阻容降壓電路由哪幾部分組成？ 阻容降壓電路由降壓模塊、整流模塊、穩(wěn)壓模塊和濾波模塊組成。3 3、阻容降壓基本設(shè)計要素、阻容降壓基本設(shè)計要素 電路設(shè)計時，應(yīng)先確定負載最大

2、工作電流，通過此電流值計算電容容值大小，從而選取適當(dāng)電容。 此處與線性變壓器電源的區(qū)別：阻容降壓電源是通過負載電流選定電容；線性變壓器電源是通過負載電壓和功率選定變壓器。阻容降壓電流計算阻容降壓電流計算 阻容降壓電路可以等效為由降壓電容C1和負載電阻R1組成，電阻和電容串聯(lián)分壓。 電容C1的容抗為Zc=-j/wC=-j/2fC 電阻R1的阻抗為Zr=R 總的等效阻抗為Z=Zc+Zr=-j/2fC+R 所以I=U/Z=U/(Zc+Zr)=U/(-j/2fC+R) 因為阻容降壓電源僅適用于小電流電路，選取的電容容值范圍一般為0.33UF到2.5UF，所以Zc為-1592j到-9651j。而等效負載

3、阻抗Zr在200左右，顯然有|Zc|Zr|，同時輸入電源電壓分在負載上的壓降也遠小于電容的壓降，所以有：ZZc，矢量圖的角接近于90。 由此可得:I=U/Z=U/Zc=U/(-j/2fC) =220*2*f*C*j =220*2*50*C*j =j69000CI=|I|90，電流有效值I1=|I|=69000C。當(dāng)整流方式采用半波整流時，I1=0.5|I|=34500C。設(shè)計舉例設(shè)計舉例 已知條件：負載工作電流15mA，工作電壓5V。 求降壓電容容值？ 采用半波整流方式，根據(jù)計算式I1=0.5|I|=34500C可知，C=0.43uF。所以此處選用0.47uF的電容，反過來可以驗證提供的電流I

4、1=34500C=16.2mA，多余電流從穩(wěn)壓管流過。阻容降壓的優(yōu)點阻容降壓的優(yōu)點：體積??；成本低。阻容降壓的缺點阻容降壓的缺點：非隔離電源，不安全； 不能用于大功率負載； 不適合容性和感性負載； 不適合動態(tài)負載。阻容降壓基本原理阻容降壓基本原理 1 1、電容充電放電原理、電容充電放電原理 電容是一種以電場形式儲存能量的無源器件。電容充放電過程的本質(zhì)是兩導(dǎo)電平行板獲取與釋放電子的過程。 電容充電：電容充電：當(dāng)電容內(nèi)電場強度E小于電容兩端外接電源電 壓U時，電容開始充電。此時電容正電極不斷 失電子，負極不斷得電子，內(nèi)電場E不斷增強 直到與外接電壓U相等時，充電結(jié)束。 電容放電：電容放電：當(dāng)電容內(nèi)

5、電場強度E大于電容兩端外接電源電 壓U時，電容開始放電。此時電容正電極不斷 得電子，負極不斷失電子，內(nèi)電場E不斷減弱 直到與外接電壓U相等時，放電結(jié)束。電容的直流充電放電過程電容的直流充電放電過程充電時間充電時間：T=RC*Ln（V1- V0)/(V1-Vt）放電時間放電時間：T=RC*Ln（V0- V1)/(Vt-V1）V0V0：電容初始電壓VtVt：t時刻電容電壓V1V1：電容最終可充或 可放到的電壓 如上圖充電過程，求C1電壓沖到1V時間：因為V0=0V、Vt=1V、V1=5V、R=10K、C=0.1uF，所以T= 10000*0.1*0.000001*Ln（5/4)=223uS 電容的

6、交流充電放電過程電容的交流充電放電過程 電容的直流充電放電是一次完成的，而交流充電放電是一個不斷重復(fù)出現(xiàn)的過程。2 2、阻容降壓電路基本原理、阻容降壓電路基本原理全波整流電路全波整流電路電源電壓電源電壓降壓整流降壓整流后電壓后電壓穩(wěn)壓濾波穩(wěn)壓濾波后電壓后電壓電容充放電容充放電電流電電流R3R3電流電流等效負載等效負載電流電流半波整流電路半波整流電路電源電壓電源電壓降壓后電降壓后電壓壓穩(wěn)壓整流穩(wěn)壓整流后電壓后電壓電容充放電容充放電電流電電流R3R3電流電流等效負載等效負載電流電流各元器件作用和選擇各元器件作用和選擇F1F1：保險絲，起過流保護作用，選用400mA250V型號。RV1RV1：壓敏電

7、阻，起浪涌保護作用，一般選用10D471K型號。C1:C1: 降壓電容，利用較大的容抗限制電路總電流。常用聚酯電容(CL21)、聚丙烯電 容(CBB21)、安規(guī)電容(X2) ，容值依負載需求而定，此電容容量越大電路越 不安全，在設(shè)計此電路時，如果220VAC供電情況下容量超過2.5uF，110VAC 供電情況下容量超過4uF就因該放棄阻容降壓考慮其它電路。此處選用0.56uF 安規(guī)電容(X2)，提供19mA電流。 R2R2：放電電阻，斷電后為電容C1提供放電回路，防止在快速插拔電源插頭或插頭 接觸不良時C1電容上的殘余電壓和電網(wǎng)電壓疊加對后續(xù)器件形成高壓沖擊和 防止拔出電源插頭后接觸到人體對人

8、員產(chǎn)生傷害。一般要求斷電后C1電壓衰 減到37%的時間應(yīng)小于1秒，因為T=RC*Ln（V0-V1)/(Vt-V1）,所以T=RC， R=t/C，R1/C。此處用3個390K的0805貼片電阻（分擔(dān)電壓和功率）。R1R1：限流電阻，此電阻主要是防止首次上電和在快速插拔電源插頭或插頭接觸不 良時所產(chǎn)生的高壓沖擊對整流二極管的損壞。電容C2在首次上電如果剛好碰 在波峰處，因C2在通電瞬間呈短路狀態(tài)（一階零狀態(tài)響應(yīng)），此時交流電源 直接加在R1和整流管上，R1上有220VAC*1.414=311VDC瞬間直流電壓，如果上 電時C1電荷未放完，此電壓可能會更高 。所以R1要選擇耐電流沖擊強和耐高 壓的電

9、阻，R1電阻不能太小，也不能太大，電阻太小沖擊電流大，電阻太大 整個電路功耗增大。整流二極管的峰值電流一般會比較大，如1N400X系列 峰值電流為50A，所以一般取R1電阻在10-50之間。;DZ1:DZ1:穩(wěn)壓二極管，選用1N4733，穩(wěn)壓電壓Vz為5.1V。DZ1的最大穩(wěn)壓電流Iz必 須大于電容C1最大充放電電流。R5R5：與電容E1、C2組成RC濾波，減小紋波。D1D1：整流二極管，起半波整流作用，選用1N4007。D2D2：整流二極管，起半波整流作用，選用1N4007。E1E1：電解電容，對穩(wěn)壓后的電壓濾波，同時在電源關(guān)斷的半個周期為負載提供電 能。電源下半個周期來臨前，E1必須保證為

10、負載提供的電壓不能衰減太多， 此處選用1000uF25V型號。T=RC*Ln（V0-V1)/(Vt-V1）=10mS，所以衰減后 的電壓Vt=4.8V。C2C2：貼片電容，濾波作用，選用0.1uF。R6R6：放電電阻，斷電后為E1提供放電回路，一般為510K。R7R7：等效負載。一次熔斷保險絲一次熔斷保險絲自恢復(fù)保險絲自恢復(fù)保險絲主要元器件的圖片主要元器件的圖片壓敏電阻壓敏電阻 金屬化聚酯膜電容器金屬化聚酯膜電容器 (CL21) (CL21) 金屬化聚丙烯電容器金屬化聚丙烯電容器 (CBB21)(CBB21) X2安規(guī)電容器安規(guī)電容器 (CBB62/MKP)(CBB62/MKP) 金屬化薄膜電容金屬化薄膜電容 三三