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阻容降压原理和计算公式.doc

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    • 阻容降压原理和计算公式阻容降压原理和计算公式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=30mAf为电源频率单位HZ;C为电容容值单位F法拉;V为电源电压单位伏V;Zc=2*Pi*f*C为阻抗阻值单位欧姆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更少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电源将交流式电转换为低压直流电容降压原理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将交流式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。

      电路原理Ffl1MC1VD2Ifz>VD1AAVDGVOUT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lcC1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lc-lo时易造成稳压管烧毁.1. 为保证C1可靠工作,其耐压选择应大于两倍的电源电压2. 泄放电阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷三、设计举例图2中,已知C1为0.33卩F,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/(2nfC)=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=14.5I,其中C的容量单位是卩F,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,防止触电常规经验公式:220伏50HZ1UF通过70毫安电流降压电容器的容量计算C=I/(314XV),I—负载所需的电流,V—交流电源电压,对于220V电压来说C=I/(314X220)=14.51(mA)基本原理:电容降压主要是用在直流稳压电源电路里直流稳压电源电路的大致结构是:市电一一变压(降压)一一整流一一滤波一一稳压一一直流输出第一个环节,也就是变压,主要是降压,一般使用变压器来完成但是变压器体积较大,成本也较高,如果电路简单,例如声光控制开关,那么加一个变压器就显得大材小用这个时候用一个电容,就可以解决降压的问题,简化电路,节约成市电经过C1降压后到D2,D2完成半波整流,C2对整流后的脉动直流滤波,D3稳压,输出稳定的直流电压给负载。

      R1是电源关闭后C1的电荷泄放电阻D1是为了在市电的负半周给C1提供充放电通路因为要保证C1在整个交流电周期内都是工作的如果将C1后面的电路都看作负载的话,那么相当于C1和一个电阻串联在市电通路里,电容和电阻在交流下都是有阻抗的,串联分压,自然负载上的电压就小了这样理解也对但是更准确的理解应该是:C1起到了限流的作用,它决定了电路中的最大电流,当负载一定的情况下,C1也就决定了负载上可以得到的电压,最终起到了降压的作用例如:图1中如果负载短路,220V交流电全部加在C1上,电路中的电流等于C1的充放电电流I=UIZC=——=U・JVC=69mAJwC这个电流也就是电路中的最大电流这里取得都是有效值当加上负载后,如果输出直流电压比较低(稳压管决定),则可以近似认为全部电压都加在电容上由于是半波整流,所以电容C1后面的电路只能得到C1半个周期的充放电电流,也就是有效值的一半,大约34.5mA左右由于负载上有电压,所以实际电流要小一点,大约30mA当负载需要的电流不超过30mA寸,电路就可以正常工作,电容也就起到了类似变压器的作用一一降压对于桥式整流,C1后面的电路能得到C1整个周期的充放电电流,大约60mAR1470kOhmAAA

      因为由电容降压电路组成的稳压电源稳压能力十分有限,并且对电网有一定的影响较为严谨的计算,主要涉及三个元件的参数:降压电容,稳压二极管,泄放电阻滤波电容用几百UF,耐压值取输出直流电压的3-4倍即可整流二极管用1N4007就行在应用稳压二极管稳压时,一般是有一个限流电阻与之一起工作,在这里降压电容已经限制了最大电流,所以可以不用限流电阻首先根据负载所需要的电流和稳压管正常工作的反向电流,确定电路所需要的总电流然后用电容上的电压除以总电流,得到相应的容抗最后选择容值最接近的电容容值小,提供不了足够的电流,容值大,稳压管分担的电流多,功耗大选择的稳压管最大反向电流要大于总电流,这样当负载断开时,稳压管才不至于烧坏泄放电阻,主要是为了在较短时间内释放掉电容上的电荷,这里有一个时间常数的计算,一般按下表取就可以了降压电容UF0.470.6811.52泄放电阻1M750K510K360K220K根据负载对电流的要求和输出的直流电压,降压电容计算步骤如下,负载指的是降压电容以外的电路根据输出电压要求,求电容压降Uc:"■ibkb疽=0.4刃址(半波整勣〃■皿=1皿仙(桥式整流)220卩二"/+件「根据负载要求,求出流过电容的电流Ic:/负已%伴酒流)妇载包(桥式整流)求出容值:j稱c4当输出直流电压较小时(这是电容降压电路主要的应用领域),可以近似认为全部交流的电压加在电容上。

      计算过程如基本原理所述,整流电路是半波整流时,1UF的电容最大可以提供约30mA的电流,整流电路是桥式整流时,1UF的电容最大可以提供约60mA的电流有的时候电容降压用在纯交流电路中,由电容降压得到一个低于220V的交流电压根据负载的电阻和所需电流的大小,由I二叫ZK即可推出Zc,进而推出电容的容值注意事项:(1)电容降压是一种低成本,不安全的应用,没有和220V隔离,电路应该放在一般接触不到的地方;(2)不能应用在大功率场合,不能用在负载变化或者不确定的场合;(3)降压电容一般要接在火线上(纯交流电路除外),电路的零,火线不能接反,这一点可以用三脚插头来强制,或者标注清楚;(4)降压电容必须是无极性电容,耐压值要大于400V(常用金属膜CBB;(5)主要根据负载的电流大小和交流电频率来选择电容;(6)需要直流输出,稳压管一定要有;(7)需要直流输出,建议用半波整流,桥式整流后是需地,不安全;(8)需要直流输出,负载一定要固定电容降压的5V直流稳压电源下面这个电源,最大可以提供约55mA电流:R2F面这个电源,最大可以提供约120mA电流:对图一中8050和一个47UF电容以及两个电阻构成的电路的相位分析,其作用为电流滞后于电压,所以构成有源电感,其作用相当于一个电感L,起滤波作用.当然,三极管的放大倍数越大,等效电感越大,滤波作用越好.和其他电容降压电路相比,这个电路的巧妙之处在于利用有源电感滤波,纹波应该很小关于C4的电压C4上承受的电压可以这样估算(以第一个电路为例):流过T2(8050)的电流是60mA,这是由1uF的降压电容决定的,无论有无负载,也无论负载电流大小,都是恒定不变的。

      因此,R6上的电压是0.6V,假定8050的B值100,则基极电流是0.6mA,R5上的压降是0.6*4.7=2.8V由此算出C4上的电压为:5+0.6+0.7+2.8=9.1V(其中0.7是8050的B-E结电压)由此可见,T2及其附属电路呈现的静态电阻很低,等于(9.1-5)/0.06=68欧姆,而对于100Hz的纹波而言,它呈现出的动态阻抗要高得多,几乎可以看成等于R7,与TL431很低的动态电阻相配合,可以获得很好的滤波效果在刚开电源时,由于C3上的电压尚未建立,T2瞬时相当于开路,C4上的电压有一个短暂的上冲,实际观测到的上冲值约15V,很快便降至稳定值8-9V左右C3上的电压很低,不必考虑耐压问题R1是为了抑制开机时可能出现的冲击电流,稳态时的功耗略高于1/4W,但考虑到瞬时的冲击电流,功率应该取大一些这个电路是实际使用过的这个电路是实际使用过的C4上的电压实测只有8V左右,开机时的冲击电压也只有15V左右,因此,T2完全没有必要改用高耐压的大功率管oldzhang认为T2是有源电感的看法很对,这个电路就是想利用它具有低的静态电阻和高的动态阻抗来抑制纹波用示波器实际测量,输岀端几乎观察不到纹波。

      示波器拨到交流5mV档,探头拨到X1)为了考验电路的可靠性,我曾经故意将电源插头在插座上反复多次胡乱插拔,没有发生问题上面有人说到输出电压提高到8V的问题,不知道是否是打算在后面再加一个7805(78L05)?这个电路的目的,就是为了不用7805而达到与7805相似的稳压效果和纹波效果实际试验的结果证明这个目的是达到了的附带说明一下,用示波器测量时,示波器的地线必须与大地绝缘,否则,桥式整流就变成半波整流了最后再提醒一下:使用这种电路,千万要注意安全这种电源,一般适合于用在绝缘的全密闭的小型电子设备中电容降压电路的电流可以这样近似计算:1uF电容。

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