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本文主要是關(guān)于阻容降壓的相關(guān)介紹，并著重對(duì)阻容降壓的原理及其意義進(jìn)行了詳盡的闡述。
阻容降壓
1、什么是阻容降壓？
阻容降壓是一種利用電容在一定頻率的交流信號(hào)下產(chǎn)生的容抗來(lái)限制最大工作電流的電路。
電容器實(shí)際上起到一個(gè)限制電流和動(dòng)態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色。
2、阻容降壓電路由哪幾部分組成？
阻容降壓電路由降壓模塊、整流模塊、穩(wěn)壓模塊和濾波模塊組成。
3、阻容降壓基本設(shè)計(jì)要素
電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先確定負(fù)載最大工作電流，通過(guò)此電流值計(jì)算電容容值大小，從而選取適當(dāng)電容。
此處與線性變壓器電源的區(qū)別：阻容降壓電源是通過(guò)負(fù)載電流選定電容；線性變壓器電源是通過(guò)負(fù)載電壓和功率選定變壓器。
阻容降壓電流計(jì)算
阻容降壓電路可以等效為由降壓電容C1和負(fù)載電阻R1組成，電阻和電容串聯(lián)分壓。
電容C1的容抗為Zc=-j/wC=-j/2πfC
電阻R1的阻抗為Zr=R
總的等效阻抗為Z=Zc+Zr=-j/2πfC+R
所以I=U/Z=U/（Zc+Zr）=U/（-j/2πfC+R）
因?yàn)樽枞萁祲弘娫磧H適用于小電流電路，選取的電容容值范圍一般為0.33UF到2.5UF，所以Zc為-1592j到-9651j。而等效負(fù)載阻抗Zr在200Ω左右，顯然有|Zc|》》|Zr|，同時(shí)輸入電源電壓分在負(fù)載上的壓降也遠(yuǎn)小于電容的壓降，所以有：Z≈Zc，矢量圖的θ角接近于90°。
由此可得：
I=U/Z=U/Zc=U/（-j/2πfC）
=220*2π*f*C*j
=220*2π*50*C*j
=j69000C
I=|I|∠90°，電流有效值I1=|I|=69000C。當(dāng)整流方式采用半波整流時(shí)，I1=0.5|I|=34500C。
設(shè)計(jì)舉例
已知條件：負(fù)載工作電流15mA，工作電壓5V。求降壓電容容值？
采用半波整流方式，根據(jù)計(jì)算式I1=0.5|I|=34500C可知，C=0.43uF。所以此處選用0.47uF的電容，反過(guò)來(lái)可以驗(yàn)證提供的電流I1=34500C=16.2mA，多余電流從穩(wěn)壓管流過(guò)。
阻容降壓的優(yōu)點(diǎn)：
體積小；成本低。
阻容降壓的缺點(diǎn)：
非隔離電源，不安全；
不能用于大功率負(fù)載；
不適合容性和感性負(fù)載；
不適合動(dòng)態(tài)負(fù)載。
阻容降壓原理分析
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。
電阻電容降壓電路，是我們常用的常見的供電方式之一，它的工作原理并不復(fù)雜，就是利用電容在一定的交流信號(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來(lái)限制最大工作電流，從而達(dá)到降壓的目的。
阻容降壓電路以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低。體積小，裝配方便。廣泛應(yīng)用在小家電面板控制、小功率LED、酒店門控、電表等領(lǐng)域，一般這種設(shè)計(jì)只適合于小功率和小電流的負(fù)載（建議《100mA）。如電風(fēng)扇、暖奶器、酸奶機(jī)、煮蛋器、拉發(fā)器等等。
在50Hz的工頻條件下，一個(gè)1uF的電容所產(chǎn)生的容抗約為3180歐姆。當(dāng)220V50Hz的交流電壓加在電容器的兩端，則流過(guò)電容的最大電流約為70mA。，電容的電流計(jì)算公式=2*3.14*f*C*U， 例如：1微法的電容 根據(jù)公式計(jì)算可知電流大約為69MA；容抗=1/（2*π*f*c），例如：1微法的電容的容抗=1/（2*3.14*50*0.000001）=3185。
根據(jù)公式算得容抗和電流
但在電容器上并不產(chǎn)生功耗，因?yàn)槿绻娙菔且粋€(gè)理想電容，則流過(guò)電容的電流為虛部電流，它所作的功為無(wú)功功率。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們?nèi)绻谝粋€(gè)1uF的電容器上再串聯(lián)一個(gè)阻性元件，則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產(chǎn)生的功耗完全取決于這個(gè)阻性元件的特性。
阻容降壓的應(yīng)用
使用電容降壓注意點(diǎn)：
（1）電容的選取應(yīng)根據(jù)負(fù)載的電流大小和交流電的工作頻率來(lái)決定；
（2）限流電容必須采用無(wú)極性電容；且，如果電源電壓為110V時(shí)，電容的耐壓值必須在275V以上；如果電源電壓為220V時(shí)，電容的耐壓值需在600V以上。最理想的電容為鐵殼油浸電容；
（3）電容降壓不能用于大功率負(fù)載；
（4）限流電容須接于火線，且電容降壓不適合動(dòng)態(tài)負(fù)載；
（5）電容降壓不適合容性和感性負(fù)載；
（6）需要直流工作時(shí)，盡量采用半波整流。不建議采用橋式整流，因?yàn)槿ㄕ鳟a(chǎn)生浮置的地，會(huì)在陵縣和火線之間產(chǎn)生高壓，容易造成人體觸電傷害。并且需要滿足恒定負(fù)載的條件。
（7）當(dāng)電容C確定后，輸出電流I是恒定的，而且輸出直流電壓隨著負(fù)載電阻RL大小的不同在一定范圍內(nèi)變化。RL越小輸出電壓越低，RL越大輸出電壓越高。
（8）穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值應(yīng)等于負(fù)載電路的工作電壓。穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流應(yīng)該取比通過(guò)電容電流大一些，而最小穩(wěn)定電流不得大于通過(guò)RL的電流。
3、示例分析：
下圖中，C1為降壓電容，一般為0.33-3.3uF。在此設(shè)為C1=2uF，整流管的導(dǎo)通電阻通常為幾歐姆，穩(wěn)壓管VS的動(dòng)態(tài)電阻為10歐姆左右，限流電阻R1及負(fù)載電阻RL一般為100-200歐姆，濾波電容一般為100uF-1000uF，其容抗可忽略。因此，可將圖1電路等效為圖2的交流電路，且滿足容抗XC1》R的條件。
電容C1的容抗XC1為：
XC1 =1/（2PI*fC1）= 1/（2*3.14*50*2uF）=1592歐姆
由于R遠(yuǎn)小于XC1，則R上的壓降VR也遠(yuǎn)小于C1上的壓降，所以VC1與電源電壓V近似相等，即VC1=V。則有：
整流后的直流電流平均值Id為：
Id =V/XC1=V*（2PI*fC1）= 0.62C1（mA）
結(jié)論：
（1）在使用電源變壓器做整流電源時(shí)，當(dāng)電路中各項(xiàng)參數(shù)確定后，輸出電壓是恒定的，而輸出電流Id隨負(fù)載增減變化；
（2）使用電容降壓做整流電路時(shí)，由于Id=0.62C1，則Id與C1成正比，則當(dāng)C1確定后，輸出電流Id是恒定的，輸出直流電壓隨負(fù)載電阻RL大小的不同在一定范圍變化。RL越小，輸出電壓越低；RL越大，輸出電壓越高。
C1取值選擇：
C1的大小應(yīng)根據(jù)負(fù)載電流來(lái)選擇，如負(fù)載電路工作電壓為9V，負(fù)載平均電流為75毫安，則有Id=0.62C1，可得出C1=1.2uF。由于穩(wěn)壓管VD5的損耗，則C1可取1.5uF，則此時(shí)電源實(shí)際提供的電流為Id=93mA.
穩(wěn)壓管穩(wěn)定電流選擇：
穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值應(yīng)等于負(fù)載電路的工作電壓。由于電容降壓電源提供的是恒定電流，因此一般不怕負(fù)載短路，但當(dāng)負(fù)載完全開路時(shí)，R1及VD5回路中將通過(guò)全部的93mA電流，所以VD5的最大穩(wěn)定電流應(yīng)該取100mA為宜。又因?yàn)镽L與VD5并聯(lián)，則在保證RL取用75mA工作電流是=時(shí)，尚有18mA電流通過(guò)VD5，所以穩(wěn)壓管的最小穩(wěn)定電流不得大于18mA，否則將失去穩(wěn)壓作用。
限流電阻取值：
限流電阻取值不能太大，否則將會(huì)增加電能損耗，并且也會(huì)增加C2的耐壓要求。如若R1=100歐姆，R1上的降壓為9.3V，則損耗為0.86W，可以取100歐姆1W的電阻。
濾波電容取值：
濾波電容一般為100uF-1000uF，但需注意其耐壓值。如負(fù)載電壓為9V，R1上的壓降為9.3V，總壓降為18.3V，則濾波電容C2應(yīng)取25V以上為好。
注：電容降壓電源是一種非隔離電源，在應(yīng)用上需特別注意隔離，以防止觸電。
結(jié)語(yǔ)
關(guān)于阻容降壓的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。
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