電子設(shè)計(jì)制作

1、電子制作一:1W臺(tái)燈的原理與制作 電子制作一:1W臺(tái)燈: 成本在10元左右電路原理圖：工作原理非常簡(jiǎn)單，通過(guò)電容限流了發(fā)光二極管的工作電流小于25MA，加上C2吸收了開(kāi)關(guān)燈的沖擊電流，有效的確保了發(fā)光二極管的使用壽命。采用電容降壓，不消耗電能，不發(fā)熱，效果好。（發(fā)光二極管的工作電流由C1的容量決定，如圖最大不能超過(guò)474，如果發(fā)光二極管的工作電流超過(guò)了50MA，估計(jì)發(fā)光二極管的壽命會(huì)大大縮短！如果覺(jué)采用224亮度已經(jīng)太亮，可以換容量為104的電容，這樣LED的工作壽命會(huì)超過(guò)幾萬(wàn)小時(shí)。）這個(gè)實(shí)驗(yàn)可用萬(wàn)能板做,這種發(fā)光二極管.市場(chǎng)上有的賣(mài).成本:電源線(xiàn)2元+萬(wàn)能板1.5元+6元的燈+元件1元=10

2、.5元。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)我已經(jīng)做過(guò)，經(jīng)過(guò)分壓后的電壓有60伏，所以不要去觸摸電路板。以下是電容分壓的相關(guān)知識(shí)：（很全面的哦）電容降壓式電源   將交流市電轉(zhuǎn)換為低壓直流的常規(guī)方法是采用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)單實(shí)用的方法就是采用電容降壓式電源。一、電路原理 電容降壓式簡(jiǎn)易電源的基本電路如圖1，C1為降壓電容器，D2為半波整流二極管，D1在市電的負(fù)半周時(shí)給C1提供放電回路，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)常常采用的是圖2的所示的電路。當(dāng)需要向負(fù)載提供較大的電流時(shí)，可采用圖3所示的橋式整流電路。整流后未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電

3、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)，這是因?yàn)榇祟?lèi)電源內(nèi)阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應(yīng)用場(chǎng)合。二、器件選擇 1.電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先測(cè)定負(fù)載電流的準(zhǔn)確值，然后參考示例來(lái)選擇降壓電容器的容量。因?yàn)橥ㄟ^(guò)降壓電容C1向負(fù)載提供的電流Io，實(shí)際上是流過(guò)C1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(guò)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可靠工作，其耐壓選擇應(yīng)大于兩倍的電源電壓。3.泄放電阻R1的選擇必須保證在要求的時(shí)間內(nèi)泄放掉C1上的電荷。

4、三、設(shè)計(jì)舉例 圖2中，已知C1為0.33F，交流輸入為220V/50Hz，求電路能供給負(fù)載的最大電流。 C1在電路中的容抗Xc為：Xc=1 /（2 f C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K流過(guò)電容器C1的充電電流（Ic）為：Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。通常降壓電容C1的容量C與負(fù)載電流Io的關(guān)系可近似認(rèn)為：C=14.5 I，其中C的容量單位是F，Io的單位是A。電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應(yīng)用上要特別注意隔離，防止觸電電容降壓電源原理和計(jì)算公式     這一類(lèi)的電路通常用于低成本取

5、得非隔離的小電流電源。它的輸出電壓通常可在幾伏到三幾十伏，取決于所使用的齊納穩(wěn)壓管。所能提供的電流大小正比于限流電容容量。采用半波整流時(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=30m

6、A如果采用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*0.000001=0.06A=60mA一般地，此類(lèi)電路全波整流雖電流稍大，但是因?yàn)楦〉?，穩(wěn)定性和安全性要比半波整流型更差，所以用的更少。   &#

7、160;使用這種電路時(shí)，需要注意以下事項(xiàng)：    1、未和220V交流高壓隔離，請(qǐng)注意安全，嚴(yán)防觸電！    2、限流電容須接于火線(xiàn)，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、注意齊納管功耗，嚴(yán)禁齊納管斷開(kāi)運(yùn)行。采用電容降壓電路是一種常見(jiàn)的小電流電源電路由于其具有體積小成本低電流相對(duì)恒定等優(yōu)點(diǎn)也常應(yīng)用于LED的驅(qū)動(dòng)電路中。圖一為一個(gè)實(shí)際的采用電容降壓的LED驅(qū)動(dòng)電路請(qǐng)注意大部分應(yīng)用電路中沒(méi)有連接壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管建議連接上因壓

8、敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管能在電壓突變瞬間( 如雷電大用電設(shè)備起動(dòng)等 )有效地將突變電流泄放從而保護(hù)二級(jí)關(guān)和其它晶體管它們的響應(yīng)時(shí)間一般在微毫秒級(jí) 。 電路工作原理電容C1的作用為降壓和限流大家都知道電容的特性是通交流隔直流當(dāng)電容連接于交流電路中時(shí)其容抗計(jì)算公式為                      XC = 1/2f C式中XC 表示電容的容抗f 表示輸入交流電源的頻率

9、C 表示降壓電容的容量。流過(guò)電容降壓電路的電流計(jì)算公式為                      I = U/XC式中  I   表示流過(guò)電容的電流U 表示電源電壓XC  表示電容的容抗在220V50Hz的交流電路中當(dāng)負(fù)載電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于220V時(shí)電流與電容的關(guān)系式為    

10、60;               I = 69C   其中電容的單位為uF電流的單位為mA下表為在220V50Hz的交流電路中理論電流與實(shí)際測(cè)量電流的比較電阻R1為泄放電阻其作用為當(dāng)正弦波在最大峰值時(shí)刻被切斷時(shí)電容C1上的殘存電荷無(wú)法釋放會(huì)長(zhǎng)久存在在維修時(shí)如果人體接觸到C1的金屬部分有強(qiáng)烈的觸電可能而電阻R1的存在能將殘存的電荷泄放掉從而保證人機(jī)安全。泄放電阻的阻值與電容的大小有關(guān)一般電容的容量越大殘存的電荷就越多泄放電阻就

11、阻值就要選小些。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表供設(shè)計(jì)時(shí)參考D1 D4的作用是整流其作用是將交流電整流為脈動(dòng)直流電壓。C2C3的作用為濾波其作用是將整流后的脈動(dòng)直流電壓濾波成平穩(wěn)直流電壓壓敏電阻( 或瞬變電壓抑制晶體管 )的作用是將輸入電源中瞬間的脈沖高壓電壓對(duì)地泄放掉從而保護(hù)LED不被瞬間高壓擊穿。LED串聯(lián)的數(shù)量視其正向?qū)妷? Vf )而定在220V AC電路中最多可以達(dá)到80個(gè)左右。組件選擇電容的耐壓一般要求大于輸入電源電壓的峰值在220V,50Hz的交流電路中時(shí)可以選擇耐壓為400伏以上的滌綸電容或紙介質(zhì)電容。D1 D4 可以選擇IN4007。濾波電容C2C3的耐壓根據(jù)負(fù)載電壓而定一般為負(fù)載電壓的1

12、.2倍。其電容容量視負(fù)載電流的大小而定。下列電路圖為其它形式的電容降壓驅(qū)動(dòng)電路供設(shè)計(jì)時(shí)參考在圖 二 電路中可控硅SCR及R3組成保護(hù)電路當(dāng)流過(guò)LED的電流大于設(shè)定值時(shí)SCR導(dǎo)通一定的角度從而對(duì)電路電流進(jìn)行分流使LED工作于恒流狀態(tài)從而避免LED因瞬間高壓而損壞。在圖三電路中C1R1壓敏電阻L1R2組成電源初級(jí)濾波電路能將輸入瞬間高壓濾除C2R2組成降壓電路C3C4L2及壓敏電阻組成整流后的濾波電路。此電路采用雙重濾波電路能有效地保護(hù)LED不被瞬間高壓擊穿損壞。圖四 是一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容降壓應(yīng)用電路電路中利用兩只反并聯(lián)的LED對(duì)降壓后的交流電壓進(jìn)行整流可以廣泛應(yīng)用于夜光燈按鈕指示燈要求不高的位置指

13、示燈等場(chǎng)合。電容降壓的工作原理并不復(fù)雜。他的工作原理是利用電容在一定的交流信號(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來(lái)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的交流電壓加在電容器的兩端，則流過(guò)電容的最大電流約為70mA。雖然流過(guò)電容的電流有70mA，但在電容器上并不產(chǎn)生功耗，應(yīng)為如果電容是一個(gè)理想電容，則流過(guò)電容的電流為虛部電流，它所作的功為無(wú)功功率。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們?nèi)绻谝粋€(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2

14、20V/50Hz的交流電壓上，燈泡被點(diǎn)亮，發(fā)出正常的亮度而不會(huì)被燒毀。因?yàn)?10V/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。同理，我們也可以將5W/65V的燈泡與1uF電容串聯(lián)接到220V/50Hz的交流電上，燈泡同樣會(huì)被點(diǎn)亮，而不會(huì)被燒毀。因?yàn)?W/65V的燈泡的工作電流也約為70mA。因 此，電容降壓實(shí)際上是利用容抗限流。而電容器實(shí)際上起到一個(gè)限制電流和動(dòng)態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色。 采用電容降壓時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1 根據(jù)負(fù)載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當(dāng)?shù)碾娙?，而不是依?jù)負(fù)載的電壓和功率。 2 限流電容必須采用無(wú)極性電容，絕對(duì)不

15、能采用電解電容。而且電容的耐壓須在400V以上。最理想的電容為鐵殼油浸電容。 3 電容降壓不能用于大功率條件，因?yàn)椴话踩?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)，盡量采用半波整流。不建議采用橋式整流。而且要滿(mǎn)足恒定負(fù)載的條件。 以上是電容降壓工作原理的簡(jiǎn)單介紹。前些日子我曾再次提出一個(gè)問(wèn)題，就是只用電阻和電容可以組成什么電路，進(jìn)一步講只用一個(gè)電阻和一個(gè)電容可以組成什么電路。此篇可以是一個(gè)回答，有興趣的可以再想一想還能組成什么電路。其實(shí)電阻、電容和電感作為電子電路的基本元件，熟知它們的特性并靈活地應(yīng)用它們是非常重要的。工作原理是利用電容

16、在一定的交流信號(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來(lái)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的交流電壓加在電容器的兩端，則流過(guò)電容的最大電流約為70mA。雖然流過(guò)電容的電流有70mA，但在電容器上并不產(chǎn)生功耗，應(yīng)為如果電容是一個(gè)理想電容，則流過(guò)電容的電流為虛部電流，它所作的功為無(wú)功功率。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們?nèi)绻谝粋€(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的交流電壓上，燈泡被點(diǎn)亮，發(fā)出正常的亮度而不會(huì)

17、被燒毀。因?yàn)?10V/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。同理，我們也可以將5W/65V的燈泡與1uF電容串聯(lián)接到220V/50Hz的交流電上，燈泡同樣會(huì)被點(diǎn)亮，而不會(huì)被燒毀。因?yàn)?W/65V的燈泡的工作電流也約為70mA。前篇有關(guān)電容降壓工作原理簡(jiǎn)介文章是在看到論壇中有人問(wèn)到關(guān)于電容降壓原理的提問(wèn)而寫(xiě)出來(lái)的。由于寫(xiě)的時(shí)候倉(cāng)促一些，有些細(xì)節(jié)沒(méi)有做過(guò)多地闡述，在此作一些補(bǔ)充。 1 我們?cè)谧鲭娐窌r(shí)總希望整個(gè)電路只有一個(gè)公共參考點(diǎn)，即大家常說(shuō)的接地點(diǎn)。當(dāng)采用電容降壓方式進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換時(shí)，如果采用橋式整流，試想在交流端和直流端能有一個(gè)公共參考點(diǎn)嗎？從原理上講只采用直流端的參考點(diǎn)是可以講得通的。但這不是一個(gè)最安全的做法。當(dāng)交流端的零線(xiàn)和火線(xiàn)接反的時(shí)候，直流端的參考點(diǎn)可能會(huì)有電。當(dāng)采用半波整流時(shí)，我們可以保證交直流端的參考點(diǎn)都接到交流端的零線(xiàn)上，同時(shí)在與交流點(diǎn)連接是注意零線(xiàn)和火險(xiǎn)的連接方向，可以保證相對(duì)安全一些。這在電路調(diào)試時(shí)尤其重要。因此我提到的只是不推薦使用橋式整流。 2 關(guān)于電容降壓的允許使用最大功率的問(wèn)題。從原理上講應(yīng)該沒(méi)有限制。但是隨著使用功率的加大，電容器的容量也要加大，當(dāng)功率達(dá)到一定程度時(shí)電容器的體積和價(jià)格就不一定比使用變壓器更合算、更安全。何況是用電容降壓時(shí)負(fù)載從電網(wǎng)所取得有功功率只取決于阻性負(fù)載的大小，余下的是電