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阻容降压原理   

2009-04-17 13:10:55|  分类: 电子技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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阻容降压原理

电容降压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。注意,和降压电容器有关的电阻有两个,一个是并联,作为关断电源后该电容的电荷泄放电阻。另一个是串联,称之为保险电阻,同样应负载的电流大小选取保险电阻,通常取工作电流的1.5倍左右,由于是串入电路,阻值不能太大,应取50欧以内的阻燃熔断电阻。 既然该电阻是串入整个回路,当然阻值不能太大,否则自身消耗的功率就大了,有的甚至用负温度系数的热敏电阻(NTC)。我用的是2W20欧,还可以  可是我是用的100欧2w的电阻,好像没有什么用  

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元件,则阻性元件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元件的特性。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。

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。

三、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。

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。

1).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

2).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。

    

        电容降压式简易电源的基本电路如图 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。

二、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 可靠工作,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。

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

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