低成本LED電源-阻容降壓式電源電路分析

ID:372579 · 發(fā)表于 2021-6-17 21:46

電容降壓式電源

將交流市電轉(zhuǎn)換為低壓直流的常規(guī)方法是采用變壓器降壓后再整流濾波，當(dāng)受體積和成本等因素的限制時(shí)，最簡(jiǎn)單實(shí)用的方法就是采用電容降壓式電源。
一、電路原理圖：

電容降壓式簡(jiǎn)易電源的基本電路如圖 1，C1 為降壓電容器，D2 為半波整流二極管，D1 在市電的負(fù)半周時(shí)給 C1 提供放電回路，D3 是穩(wěn)壓二極管，R1 為關(guān)斷電源后 C1 的電荷泄放電阻。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常采用的是圖 2 的所示的電路。當(dāng)需要向負(fù)載提供較大的電流時(shí)，可采用圖 3 所示的橋式整流電路。
整流后未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓一般會(huì)高于 30 伏，并且會(huì)隨負(fù)載電流的變化發(fā)生很大的波動(dòng)，這是因?yàn)榇祟?lèi)電源內(nèi)阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應(yīng)用場(chǎng)合。

二、器件選擇
  1.電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先測(cè)定負(fù)載電流的準(zhǔn)確值，然后參考示例來(lái)選擇降壓電容器的容量。因?yàn)橥ㄟ^(guò)降壓電容 C1 向負(fù)載提供的電流 Io，實(shí)際上是流過(guò) C1 的充放電電流 Ic。C1 容量越大，容抗 Xc 越小，則流經(jīng) C1 的充、放電電流越大。當(dāng)負(fù)載電流 Io 小于 C1 的充放電電流時(shí)，多余的電流就會(huì)流過(guò)穩(wěn)壓管，若穩(wěn)壓管的最大允許電流 Idmax 小于Ic-Io 時(shí)易造成穩(wěn)壓管燒毀.
  2.為保證 C1 可靠工作，其耐壓選擇應(yīng)大于兩倍的電源電壓。
  3.泄放電阻 R1 的選擇必須保證在要求的時(shí)間內(nèi)泄放掉 C1 上的電荷。
三、設(shè)計(jì)舉例
  圖 2 中，已知 C1 為 0.33μF，交流輸入為 220V/50Hz，求電路能供給負(fù)載的
最大電流。 C1 在電路中的容抗 Xc 為:
Xc=1 /（2 πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K
流過(guò)電容器 C1 的充電電流（Ic）為：
Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。
通常降壓電容 C1 的容量 C 與負(fù)載電流 Io 的關(guān)系可近似認(rèn)為：C=14.5 I，其中 C 的容量單位是 uF，Io 的單位是 A。
  電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應(yīng)用上要特別注意隔離，防止觸電。
四、小應(yīng)用
由于最近高亮 LED 比較流行，本人就用 10 只 LED 做了一只簡(jiǎn)易的 LED 燈。原理圖如圖 4：

由于阻容降壓屬恒流源特性，白光 LED 導(dǎo)通電壓大概在 3V 左右，10 只 LED電壓大概在 30V，設(shè)定 LED 流過(guò)的電流小于 20mA(個(gè)人習(xí)慣，不希望太亮)：
Ic = 220V-30V/ Xc <20 mA 計(jì)算得出 Xc=8.5K；
再有: Xc=1 /（2 πf C）計(jì)算 C＝0.37uF；
實(shí)際選取 0.33uF 安規(guī)耐壓交流 275V；C2 取 10uF/50V；其他 R1＝470K； D1～D4 選 1N4007。
組裝完成之后，接上電源一試，非產(chǎn)亮，只是 LED 散射面積太小，屋子里亮度不是很均勻！有機(jī)會(huì)要做一個(gè) 20 只 LED 的，會(huì)更亮一些，同時(shí)也非常省電!

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