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阻容降压原理

电力电子 | 发布时间:2018-11-29 | 人气: | #评论# | 本文关键字:稳压二极管,稳压管
摘要:阻容降压原理说明 电容降压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,取决于所使用的稳压管。所能提供的电流大小正比于限流电容容量。电容

阻容降压原理说明
电容降压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,取决于所使用的稳压管。所能提供的电流大小正比于限流电容容量。电容降压的工作原理为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 奥姆。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组件,则阻性组件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全
取决于这个阻性组件的特性。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。电容降压计算公式采用半波整流时,每微法电容可得到电流(平均值)为:Zc 的单位是奥姆;交流电频率f 的单位是赫兹;电容器C 的单位是法拉。
I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C
=0.44*220*2*3.14*50*C=30395C
=30395*0.000001=0.03A=30mA
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=61481C
=61481*0.000001=0.061A=61mA

阻容降压电路

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。而且电源电压为110V 时电容的耐压须在275V 以上,电源电压为220V 时电容的耐压须在600V 以上。
3 限流电容须接于火线,电容降压不适合动态负载条件。在电容器两端并联1M 的泄放电阻。若需要加电源开关,为防止浪涌电流对负载RL 并联。
4 当电容C 确定以后,输出电流I 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。
5 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,限流电阻及稳压管回路中将通过全部的电流,所以稳压管的最大稳定电流应该取比通过电容电流大一些为宜。由于RL 与稳压管并联,在保证RL 取用正常工作电流的同时,尚有一些电流通过稳压管,所以其最小稳定电流不得大于这个电流,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C3的耐压要求。 滤波电容一般取100 微法到1000 微法,但要注意其耐亚的选择.耐压选择为负载电压加上R1 上的压降,再考虑到留有一定的余量。

电容降压原理

                                               电容降压原理图

例:

 如下图,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奥姆,稳压管VS的动态电阻为10奥姆左右,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2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图。

 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为毫安培单位,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毫安培,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毫安培。
    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毫安培电流,所以VD5的最大稳定电流应该取100毫安培为宜。由于RL与VD5并联,在保证RL取用75毫安培工作电流的同时,尚有18毫安培电流通过VD5,所以其最小稳定电流不得大于18毫安培,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奥姆,R1上的压降为9.3V,则损耗为0.86瓦,可以取100奥姆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。

责任编辑:阻容降压
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