几个最简单实用的电容降压原理分析@@

交流市电转换为@@低压直流的常规方法是采用变压器降压后再整流滤波@@,当@@受体积和成本等因素的限制时@@,最简单实用的方法就是采用电容降压式电源@@。

采用电容降压时应注意以@@下几点@@:

1、根据负载的电流大小和交流电的工作@@频率选取适当@@的电容@@,而不是依据负载的电压和功率@@。

2、限流电容必须采用无极性电容@@,绝对不能采用电解电容@@。而且电容的耐压须在@@@@400V以@@上@@。最理想的电容为@@铁壳油浸电容@@。

3、电容降压不能用于大功率条件@@,因为@@@@不安全@@。

4、电容降压不适合动态负载条件@@。

5、同样@@,电容降压不适合容性和感性负载@@。

6、当@@需要直流工作@@时@@,尽量采用半波整流@@。不建议采用桥式整流@@。而且要满足恒定负载的条件@@@@。

电路一@@,

d1

这一类的电路通常用于低成本取得非隔离的小电流电源@@。它的输出电压通常可@@在@@几伏@@到三几十伏@@@@,取决于所使用的齐纳稳压管@@@@。所能提供的电流大小正比于限流电容容量@@。采用半波整流时@@,每微法@@电容可@@得到@@电流@@(平均值@@)为@@:(国际标准单位@@)

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

如果采用全波整流可@@得到@@双倍的电流@@(平均值@@)为@@:

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@@,此类电路全波整流虽电流稍大@@,但是因为@@@@浮地@@,稳定性和安全性要比半波整流型更差@@,所以@@@@用的更少@@。

使用这种电路时@@,需要注意以@@下事项@@:

1、未和@@220V交流高压隔离@@,请注意安全@@,严防触电@@!

2、限流电容须接于火线@@,耐压要足够大@@(大于@@400V),并加串防浪涌冲击兼保险电阻和并放电电阻@@。

3、注意齐纳管功耗@@,严禁齐纳管断开运行@@。

电路二@@,

d2

最简单的电容降压直流供电电路及@@其等效电路如图@@@@@@1,C1为@@降压电容@@,一般为@@@@0。33~3。3uF。假设@@C1=2uF,其容抗@@@@XCL=1/(2PI*fC1)=1592。由于@@整流管的导通电阻只有几欧姆@@@@,稳压管@@VS的动态电阻为@@@@10欧姆@@左右@@,限流电阻@@R1及@@负载电阻@@RL一般为@@@@100~200,而滤波电容一般为@@@@@@100uF~1000uF,其容抗@@@@非常小@@,可@@以@@忽略@@。若@@用@@R代表除@@C1以@@外所有元器件的等效电阻@@,可@@以@@画出图@@的交流等效电路@@。同时满足了@@XC1>R的条件@@,所以@@@@可@@以@@画出电压向量由于@@@@R甚小于@@@@XC1,R上的压降@@VR也远小于@@@@C1上的压降@@,所以@@@@VC1与@@电源电压@@V近似相等@@,即@@VC1=V。根据电工原理可@@知@@:整流后的直流电流平均值@@@@Id,与@@交流电平均值@@@@I的关系为@@@@Id=V/XC1。若@@C1以@@uF为@@单位@@,则@@Id为@@毫安@@单位@@,对于@@22V,50赫兹交流电来说@@,可@@得到@@Id=0。62C1。

由此可@@以@@得出以@@下两个结论@@:(1)在@@使用电源变压器作整流电源时@@,当@@电路中@@各项参数确定以@@后@@@@,输出电压是恒定的@@@@,而输出电流@@@@Id则@@随负载增减而变化@@;(2)使用电容降压作整流电路时@@,由于@@Id=0。62C1,可@@以@@看出@@,Id与@@C1成正比@@,即@@C1确定以@@后@@,输出电流@@Id是恒定的@@,而输出直流电压却随负载电阻@@RL大小不同在@@一定范围内变化@@。RL越小@@输出电压越低@@,RL越大输出电压也越高@@。C1取值大小应根据负载电流来选择@@,比如负载电路需要@@9V工作@@电压@@,负载平均电流为@@@@75毫安@@,由于@@Id=0。62C1,可@@以@@算得@@C1=1。2uF。考虑到稳压管@@@@VD5的的损耗@@,C1可@@以@@取@@1。5uF,此时电源实际提供的电流为@@@@Id=93毫安@@。

稳压管@@的稳压值应等于负载电路的工作@@电压@@@@,其稳定电流的选择也非常重要@@。由于@@电容降压电源提供的的是恒定电流@@,近似为@@恒流源@@,因此@@一般不怕负载短路@@,但是当@@负载完全开路时@@,R1及@@VD5回路@@中@@将通过全部的@@93毫安@@电流@@,所以@@@@VD5的最大稳定电流应该取@@100毫安@@为@@宜@@。由于@@RL与@@VD5并联@@,在@@保证@@RL取用@@75毫安@@工作@@电流的同时@@,尚有@@18毫安@@电流@@通过@@VD5,所以@@@@其最小稳定电流不得大于@@@@18毫安@@,否则@@将失去稳压作用@@。

限流电阻@@取值不能太大@@,否则@@会增加电能损耗@@,同时也会增加@@C2的耐压要求@@。如果是@@R1=100欧姆@@,R1上的压降@@为@@@@9。3V,则@@损耗为@@@@0。86瓦@@,可@@以@@取@@100欧姆@@1瓦@@的电阻@@。

滤波电容一般取@@100微法@@到@@1000微法@@,但要注意其耐亚的选择@@。前已述及@@@@,负载电压为@@@@9V,R1上的压降@@为@@@@9。3V,总降压为@@@@18。3V,考虑到留有一定的余量@@,因此@@C2耐压取@@25V以@@上@@为@@好@@。

电路三@@,

d3

如图@@@@-1,C1 为@@降压电容@@器@@,D2 为@@半波整流二极管@@,D1 在@@市电的负半周时给@@C1 提供放电@@

回路@@,D3 是稳压二极管@@R1 为@@关断电源后@@C1 的电荷泄放电阻@@@@。在@@实际应用时常常采用的是图@@@@-2的所示的电路@@。当@@需要向负载提供较大的电流时@@,可@@采用图@@@@-3 所示的桥式整流电路@@。整流后未经稳压的直流电压一般会高于@@30 伏@@,并且会随负载电流的变化发生很大的波动@@,这是因为@@@@此类电源内阻很大的缘故所致@@,故不适合大电流供电的应用场合@@。

器件选择@@

1。电路设计时@@,应先测定负载电流的准确值@@,然后参考示例来选择降压电容器的容量@@@@。因为@@@@通过降压电容@@C1 向负载提供的电流@@Io,实际上是流过@@C1 的充@@放电电流@@Ic。C1 容量越大@@,容抗@@Xc 越小@@,则@@流经@@C1 的充@@、放电电流越大@@。当@@负载电流@@Io 小于@@C1 的充@@放电电流@@时@@,多余的电流就会流过稳压管@@@@,若@@稳压管@@的最大允许电流@@Idmax 小于@@Ic-Io 时易造成稳压管@@烧毁@@。

2。为@@保证@@C1 可@@*工作@@,其耐压选择应大于@@两倍的电源电压@@。

3。泄放电阻@@R1 的选择必须保证在@@要求的时间内泄放掉@@C1 上的电荷@@。

设计举例@@

图@@-2 中@@,已知@@C1 为@@0。33μF,交流输入为@@@@220V/50Hz,求电路能供给负载的最大电流@@。

C1 在@@电路中@@的容抗@@@@Xc 为@@:

Xc=1 /(2 πf C)= 1/(2*3。14*50*0。33*10-6)= 9。65K

流过电容器@@C1 的充@@电电流@@(Ic)为@@:

Ic = U / Xc = 220 / 9。65 = 22mA。

通常降压电容@@C1 的容量@@C 与@@负载电流@@Io 的关系可@@近似认为@@@@:C=14。5 I,其中@@@@C 的容量@@单位是@@μF,Io 的单位是@@A。

电容降压式电源是一种非隔离电源@@,在@@应用上要特别注意隔离@@,防止触电@@。

整流后未经稳压的直流电压一般会高于@@30伏@@,并且会随负载电流的变化发生很大的波动@@,这是因为@@@@此类电源内阻很大的缘故所致@@,故不适合大电流供电的应用场合@@。

电容降压式电源是一种非隔离电源@@,在@@应用上要特别注意隔离@@,防止触电@@

电容降压的工作@@原理并不复杂@@。他的工作@@原理是利用电容在@@一定的交流信号频率下产生的容抗@@来限制最大工作@@电流@@。例如@@,在@@50Hz的工频条件下@@,一个@@1uF的电容所产生的容抗@@约为@@@@3180欧姆@@。当@@220V的交流电压加在@@电容器的两端@@,则@@流过电容的最大电流约为@@@@70mA。虽然流过电容的电流有@@70mA,但在@@电容器上并不产生功耗@@,应为@@如果电容是一个@@理想电容@@,则@@流过电容的电流为@@虚部电流@@,它所作的功为@@无功功率@@。根据这个特点@@,我们如果在@@一个@@@@1uF的电容器上再串联一个@@阻性@@188足彩外围@@app ,则@@阻性@@188足彩外围@@app 两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性@@188足彩外围@@app 的特性@@。例如@@,我们将一个@@@@110V/8W的灯泡与@@@@一个@@@@1uF的电容串联@@,在@@接到@@220V/50Hz的交流电压上@@,灯泡被点亮@@,发出正常的亮度而不会被烧毁@@@@。因为@@@@110V/8W的灯泡所需的电流为@@@@8W/110V=72mA,它与@@@@1uF电容所产生的限流特性相吻合@@。同理@@,我们也可@@以@@将@@5W/65V的灯泡与@@@@1uF电容串联接到@@220V/50Hz的交流电上@@,灯泡同样@@会被点亮@@,而不会被烧毁@@。因为@@@@5W/65V的灯泡的工作@@电流也约为@@@@70mA。因此@@,电容降压实际上是利用容抗@@限流@@。而电容器实际上起到一个@@限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色@@。

转载自@@:玩转单片机@@