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电容降压电路原理、设计掀起你的红盖头

文章来源:亚洲城人气:发表时间:2018-09-14 18:55

  一直以来电源降压主要采用变压器进行,根据负载需要变换出不同等级的电压,它的主要缺点就是体积大、成本高,有损耗。随着电子产品制造技术的进步,一种耐高压、大容量的电容器---CBB的出现,给人们带来了希望。于是一种简单、低成本的应用而生,在小型电器设备中得到了广泛的应用,现在我们就揭开它神秘的面纱吧。样品见下图。

  需要指出的是电容能够降压,不是近几年才发现的,而是自从有了交流电人们就认识了交流电通过电容后所表现的性质:

  1.交流电能够通过电容,但电流超前于电压90°;且对交流电呈现阻抗(容抗),容抗大小Xc=1/2πfC,f交流电频率,C电容容量;通过电容器的电流I=U/Xc。

  2.当电阻(负载)与电容串联后,电流超前于电压不再是90°,而是小于90度,阻抗IZI=√R2+Xc2;通过阻容电路的电流I=U/IZI。这样加在电阻上的电压可以通过改变容抗来改变,这就是电容降压的原理。

  3.电容降压有什么好处呢?交流电通过电容,虽然有容抗,但没有能量消耗,只存在电能的交换,这是其一;其二,电容体积小,不占地方;其三,成本低,可以大规模生产;鉴于以上三个因素,阻容降压电路得到了广泛的应用。

  非常典型的两种电容降压电路;半波整流型、桥式整流型,其工作过程:市电---降压--整流--滤波,如下图

  电路组成:降压电容C1作用就是限流、降压;,卸荷电阻R的作用就是当电路断开时,为C1提供放电通道。VD2整流,VD1为电容C1负半周提供放电通道;稳压管VS稳压作用;C2滤波作用。

  对于半波整流电路,每微法能提供的电流为30mA,推导过程,Ic=U/Xc,半波整流平均电压为220×0.44v,故Ic=0.45×220×2×3.14×50×C=C30mA。采用桥式整流为60mA,推导过程同上,这里是指电容能提供的最大电流,将电阻省略了,因为电容如果很大,就不合算了一般在0.33uF-2.5uF之间,负载电阻较小,这个总阻抗近似和容抗相同。这个关系很重要在下面的设计中我们要用到它。

  半波整流电路元件的选择:在已知电源电压(U1=220V)、负载电压U2、负载电流I的条件下进行选择.。与变压器降压不同,该电路是依据负载电流选定电容器,变压器电源是通过负载电压和功率选择的。

  电容的选择,降压电容C1,根据上述公式C1≥I/30,C1电容量,单位微法uF,I为电路输出电流,也即负载电流,单位mA。Uc的耐压大于等于√2U1;C2的容量一般大于50微法,耐压≥2U2,越大越好,同时考虑体积、成本问题。

  稳压管Vs的选择:主要是稳压值和最大反向电流两个参数。稳压值Uz=输出电压U2;最大反向电流大于等于1.5*I2,即输出电流的1.5倍;

  二极管VD1、VD2的选择,最大整流电流Im≥2*I2,最大反向电流大于≥2U2

  桥式整流电路元件选择依据基本同上,不过C1≥I/60,整流二极管电流为输出电流的一半,其它相同。

  它不是隔离电源,不安全,也就是220v电源能传到负载,有触电危险性;桥式整流比半波整流更差。

  为了提高电路的稳定性、可靠性,有的电路增加了压敏电阻、保险管等,这里不再叙述。

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