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，當受體積和成本等因素的限制時，最簡單實用的方法就是采用電容降壓式電源。

電容降壓式簡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在市電的負半周時給C1提供放電回路，D3是穩(wěn)壓二極管，R1為關斷電源后C1的電荷泄放電阻。在實際應用時常常采用的是圖2的所示的電路。當需要向負載提供較大的電流時，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高于30伏，并且會隨負載電流的變化發(fā)生很大的波動，這是因為此類電源內(nèi)阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應用場合。

二、器件選擇

1.電路設計時，應先測定負載電流的準確值，然后參考示例來選擇降壓電容器的容量。因為通過降壓電容C1向負載提供的電流Io，實際上是流過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。當負載電流Io小于C1的充放電電流時，多余的電流就會流過穩(wěn)壓管，若穩(wěn)壓管的最大允許電流Idmax小于Ic-Io時易造成穩(wěn)壓管燒毀。

2.為保證C1可靠工作，其耐壓選擇應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間內(nèi)泄放掉C1上的電荷。

三、設計舉例

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

流過電容器C1的充電電流（Ic）為：

Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。

電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應用上要特別注意隔離，防止觸電

電容降壓電源原理和計算公式

     這一類的電路通常用于低成本取得非隔離的小電流電源。它的輸出電壓通�？稍趲追�到三幾十伏，取決于所使用的齊納穩(wěn)壓管。所能提供的電流大小正比于限流電容容量。采用半波整流時，每微法電容可得到電流（平均值）為：（國際標準單位）

     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

如果采用全波整流可得到雙倍的電流（平均值）為：

     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，此類電路全波整流雖電流稍大，但是因為浮地，穩(wěn)定性和安全性要比半波整流型更差，所以用的更少。

     使用這種電路時，需要注意以下事項：

     1、未和220V交流高壓隔離，請注意安全，嚴防觸電！

     2、限流電容須接于火線，耐壓要足夠大（大于400V），并加串防浪涌沖擊兼保險電阻和并放電電阻。

     3、注意齊納管功耗，嚴禁齊納管斷開運行。

采用電容降壓電路是一種常見的小電流電源電路﹐由于其具有體積小﹑成本低﹑電流相對恒定等優(yōu)點﹐也常應用于LED的驅(qū)動電路中。

圖一為一個實際的采用電容降壓的LED驅(qū)動電路﹕請注意﹐大部分應用電路中沒有連接壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管﹐建議連接上﹐因壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管能在電壓突變瞬間( 如雷電﹑大用電設備起動等 )有效地將突變電流泄放﹐從而保護二級關和其它晶體管﹐它們的響應時間一般在微毫秒級 。

電路工作原理﹕

電容C1的作用為降壓和限流﹕大家都知道﹐電容的特性是通交流﹑隔直流﹐當電容連接于交流電路中時﹐其容抗計算公式為﹕

                       XC = 1/2πf C

式中﹐XC 表示電容的容抗﹑f 表示輸入交流電源的頻率﹑C 表示降壓電容的容量。

流過電容降壓電路的電流計算公式為﹕

                       I = U/XC

式中   I   表示流過電容的電流﹑U 表示電源電壓﹑XC   表示電容的容抗

在220V﹑50Hz的交流電路中﹐當負載電壓遠遠小于220V時﹐電流與電容的關系式為﹕

                     I = 69C   其中電容的單位為uF﹐電流的單位為mA

下表為在220V﹑50Hz的交流電路中﹐理論電流與實際測量電流的比較

電阻R1為泄放電阻﹐其作用為﹕當正弦波在最大峰值時刻被切斷時﹐電容C1上的殘存電荷無法釋放﹐會長久存在﹐在維修時如果人體接觸到C1的金屬部分﹐有強烈的觸電可能﹐而電阻R1的存在﹐能將殘存的電荷泄放掉﹐從而保證人﹑機安全。泄放電阻的阻值與電容的大小有關﹐一般電容的容量越大﹐殘存的電荷就越多﹐泄放電阻就阻值就要選小些。經(jīng)驗數(shù)據(jù)如下表﹐供設計時參考﹕

D1 ~ D4的作用是整流﹐其作用是將交流電整流為脈動直流電壓。

C2﹑C3的作用為濾波﹐其作用是將整流后的脈動直流電壓濾波成平穩(wěn)直流電壓

壓敏電阻( 或瞬變電壓抑制晶體管 )的作用是將輸入電源中瞬間的脈沖高壓電壓對地泄放掉﹐從而保護LED不被瞬間高壓擊穿。

LED串聯(lián)的數(shù)量視其正向?qū)�通電�? Vf )而定﹐在220V AC電路中﹐最多可以達到80個左右。

組件選擇﹕電容的耐壓一般要求大于輸入電源電壓的峰值﹐在220V,50Hz的交流電路中時﹐可以選擇耐壓為400伏以上的滌綸電容或紙介質(zhì)電容。

D1 ~D4 可以選擇IN4007。

濾波電容C2﹑C3的耐壓根據(jù)負載電壓而定﹐一般為負載電壓的1.2倍。其電容容量視負載電流的大小而定。

下列電路圖為其它形式的電容降壓驅(qū)動電路﹐供設計時參考﹕

在圖 二 電路中﹐可控硅SCR及R3組成保護電路﹐當流過LED的電流大于設定值時﹐SCR導通一定的角度﹐從而對電路電流進行分流﹐使LED工作于恒流狀態(tài)﹐從而避免LED因瞬間高壓而損壞。

在圖三電路中﹐C1﹑R1﹑壓敏電阻﹑L1﹑R2組成電源初級濾波電路﹐能將輸入瞬間高壓濾除﹐C2﹑R2組成降壓電路﹐C3﹑C4﹑L2﹑及壓敏電阻組成整流后的濾波電路。此電路采用雙重濾波電路﹐能有效地保護LED不被瞬間高壓擊穿損壞。

圖四 是一個最簡單的電容降壓應用電路﹐電路中利用兩只反并聯(lián)的LED對降壓后的交流電壓進行整流﹐可以廣泛應用于夜光燈﹑按鈕指示燈﹐要求不高的位置指示燈等場合。

完整的Word格式文檔51黑下載地址：
電容降壓電路原理詳解和案例.doc (143 KB, 下載次數(shù): 22)

2018-10-25 10:34 上傳

點擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5