阻容降压原理和计算公式,电容降压式电源将交流式电转换为低压…

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 f 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 　　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。 一、电路原理 为一个实际的采用电容降压的 LED 驱动电路﹕请注意﹐大部分应用电路中没有连接压敏电阻或瞬变电压 抑制晶体管﹐建议连接上﹐因压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管能在电压突变瞬间( 如雷电﹑大用电设备起 动等 有效地将突变电流泄放﹐从而保护二级关和其它晶体管﹐它们的响应时间一般在微毫秒级 。 路工作原理﹕ 电容 C1 的作用为降压和限流﹕大家都知道﹐电容的特性是通交流﹑隔直流﹐当电容连接于交流电路中时 ﹐其容抗计算公式为﹕ XC = 1/2πf C 式中﹐XC 表示电容的容抗﹑f 表示输入交流电源的频率﹑C 表示降压电容的容量。 流过电容降压电路的电流计算公式为﹕ I = U/XC 式中 I 表示流过电容的电流﹑U 表示电源电压﹑XC 表示电容的容抗 在 220V﹑50Hz 的交流电路中﹐当负载电压远远小于 220V 时﹐电流与电容的关系式为﹕ I = 69C 其中电容的单位为 uF﹐电流的单位为 mA 下表为在 220V﹑50Hz 的交流电路中﹐理论电流与实际测量电流的比较 电阻 R1 为泄放电阻﹐其作用为﹕当正弦波在最大峰值时刻被切断时﹐电容 C1 上的残存电荷无法释放﹐会 长久存在﹐在维修时如果人体接触到 C1 的金属部分﹐有强烈的触电可能﹐而电阻 R1 的存在﹐能将残存的 电荷泄放掉﹐从而保证人﹑机安全。泄放电阻的阻值与电容的大小有关﹐一般电容的容量越大﹐残存的电 荷就越多﹐泄放电阻就阻值就要选小些。经验数据如下表﹐供时参考﹕ 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。 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。 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。