本文主要是關于阻容降壓的相關介紹,并著重對阻容降壓電流改變及其原理進行了詳盡的闡述。
阻容降壓
電容降壓的工作原理并不復雜。他的工作原理是利用電容在一定的交流信號頻率下產生的容抗來限制最大工作電流。
電容降壓的工作原理并不復雜。他的工作原理是利用電容在一定的交流信號頻率下產生的容抗來限制最大工作電流。例如,在50Hz的工頻條件下,一個1uF的電容所產生的容抗約為3180歐姆。當220V的交流電壓加在電容器的兩端,則流過電容的最大電流約為70mA。雖然流過電容的電流有70mA,但在電容器上并不產生功耗,因為如果電容是一個理想電容,則流過電容的電流為虛部電流,它所作的功為無功功率。根據這個特點,我們如果在一個1uF的電容器上再串聯一個阻性元件,則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產生的功耗完全取決于這個阻性元件的特性。例如,我們將一個110V/8W的燈泡與一個1uF的電容串聯,在接到220V/50Hz的交流電壓上,燈泡被點亮,發(fā)出正常的亮度而不會被燒毀。因為110V/8W的燈泡所需的電流為8W/110V=72mA,它與1uF電容所產生的限流特性相吻合。同理,我們也可以將5W/65V的燈泡與1uF電容串聯接到220V/50Hz的交流電上,燈泡同樣會被點亮,而不會被燒毀。因為5W/65V的燈泡的工作電流也約為70mA。因此,電容降壓實際上是利用容抗限流。而電容器實際上起到一個限制電流和動態(tài)分配電容器和負載兩端電壓的角色。
注意事項
采用電容降壓時應注意以下幾點:
1. 根據負載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當的電容,而不是依據負載的電壓和功率。
2. 限流電容必須采用無極性電容,絕對不能采用電解電容。而且電容的耐壓須在400V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載,因為不安全。
4. 電容降壓不適合動態(tài)負載。
5. 同樣,電容降壓不適合容性和感性負載。
6. 當需要直流工作時,盡量采用半波整流。不建議采用橋式整流, 因為全波整流產生浮置的地,并在零線和火線之間產生高壓,造成人體觸電傷害。而且要滿足恒定負載的條件。
容降壓式簡易電源的基本電路如圖1,C1為降壓電容器,VD2為半波整流二極管,VD1在市電的負半周時給C1提供放電回路,VD3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。
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泄放掉C1上的電荷。
阻容降壓電路怎么改電流
阻容降壓原理和計算公式
阻容降壓原理和計算公式,電容降壓式電源將交流式電轉換為低壓直阻容降壓原理和計算公式
這一類的電路通常用于低成本取得非隔離的小電流電源。它的輸出電壓通常可在幾伏到三幾十伏,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
f為電源頻率單位HZ;C為電容容值單位F法拉;V為電源電壓單位伏V;Zc=2*Pi*f*C為阻抗阻值單位歐姆。
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。
電容降壓式電源將交流式電轉換為低壓直流
電容降壓原理
電容降壓的工作原理并不復雜。他的工作原理是利用電容在一定的交流信號頻率下產生的容抗來限制最大
工作電流。例如,在50Hz的工頻條件下,一個1uF的電容所產生的容抗約為3180歐姆。當220V的交流電壓
加在電容器的兩端,則流過電容的最大電流約為70mA。雖然流過電容的電流有70mA,但在電容器上并不產
生功耗,應為如果電容是一個理想電容,則流過電容的電流為虛部電流,它所作的功為無功功率。根據這
個特點,我們如果在一個1uF的電容器上再串聯一個阻性元件,則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產生
的功耗完全取決于這個阻性元件的特性。例如,我們將一個110V/8W的燈泡與一個1uF的電容串聯,在接到
220V/50Hz的交流電壓上,燈泡被點亮,發(fā)出正常的亮度而不會被燒毀。因為110V/8W的燈泡所需的電流為
8W/110V=72mA,它與1uF電容所產生的限流特性相吻合。同理,我們也可以將5W/65V的燈泡與1uF電容串聯
接到220V/50Hz的交流電上,燈泡同樣會被點亮,而不會被燒毀。因為5W/65V的燈泡的工作電流也約為
70mA。因此,電容降壓實際上是利用容抗限流。而電容器實際上起到一個限制電流和動態(tài)分配電容器和負
載兩端電壓的角色。
將交流式電轉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。
一、電路原理
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。
通常降壓電容C1的容量C與負載電流Io的關系可近似認為:C=14.5 I,其中C的容量單位是μF,Io的單位
是A。
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。
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。
通常降壓電容C1的容 量C與負載電流Io的關系可近似認為:C=14.5 I,其中C的容量單位是μF,Io的單位
是A。
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。
電容應選為334j即0.33uf的瓷片電容
(1)防開關燈 電流沖擊: R1取值75-150歐姆碳膜電阻,對開電瞬間緩沖的效果非常明顯,可以減弱尖峰
脈沖電壓對后級元件的影響,沒有R1的電路穩(wěn)定性大幅下降,容易出現的問 題就是開電瞬間打火嚴重,
瞬間燒掉LED。R1同時也等同于一個保險,后級出現短路性故障,可以自行熔斷,不至于把危害涉及到到
更大范圍,由此可見,沒有 R1的電路也是不安全的!
(2)防止高壓對LED沖擊:R2一般選用100歐姆-680歐姆/1W,作用為降壓輸出緩沖,可以防 止高壓直接沖
擊LED,多路時也可用于分流或限流。
(3)防止瞬間高壓瞬間形成:C2選用10uf/400V或 10uf/250V電解電容,開燈瞬間電路給電容兩端充電時間
很重要,電容容量大,高壓無法在電容兩端迅速形成,從而避免了瞬間高電壓的形成,從而避免了 對LED
緩沖電路和LED的損傷。
(4)關電后LED燈余光消除:R3,10K-1M/0.25W電阻,為降壓輸出假性負載,防 止電路空載時輸出端電路
過流,同時可以端時間泄放電解電容兩端電壓,避免關燈后的余光長久滯留,取值較小的話,還可以防止
LED瞬間加電電壓升高,充分保 護LED!
淺談阻容降壓電路原理
需要指出的是電容能夠降壓,不是近幾年才發(fā)現的,而是自從有了交流電人們就認識了交流電通過電容后所表現的性質:
1.交流電能夠通過電容,但電流超前于電壓90°;且對交流電呈現阻抗(容抗),容抗大小Xc=1/2πfC,f交流電頻率,C電容容量;通過電容器的電流I=U/Xc。
2.當電阻(負載)與電容串聯后,電流超前于電壓不再是90°,而是小于90度,阻抗IZI=√R2+Xc2;通過阻容電路的電流I=U/IZI。這樣加在電阻上的電壓可以通過改變容抗來改變,這就是電容降壓的原理。
3.電容降壓有什么好處呢?交流電通過電容,雖然有容抗,但沒有能量消耗,只存在電能的交換,這是其一;其二,電容體積小,不占地方;其三,成本低,可以大規(guī)模生產;鑒于以上三個因素,阻容降壓電路得到了廣泛的應用。
非常典型的兩種電容降壓電路;半波整流型、橋式整流型,其工作過程:市電---降壓--整流--濾波
電路組成:降壓電容C1作用就是限流、降壓;,卸荷電阻R的作用就是當電路斷開時,為C1提供放電通道。VD2整流,VD1為電容C1負半周提供放電通道;穩(wěn)壓管VS穩(wěn)壓作用;C2濾波作用。
對于半波整流電路,每微法能提供的電流為30mA,推導過程,Ic=U/Xc,半波整流平均電壓為220×0.44v,故Ic=0.45×220×2×3.14×50×C=C30mA。采用橋式整流為60mA,推導過程同上,這里是指電容能提供的最大電流,將電阻省略了,因為電容如果很大,就不合算了一般在0.33uF-2.5uF之間,負載電阻較小,這個總阻抗近似和容抗相同。這個關系很重要在下面的設計中我們要用到它。
半波整流電路元件的選擇:在已知電源電壓(U1=220V)、負載電壓U2、負載電流I的條件下進行選擇。。與變壓器降壓不同,該電路是依據負載電流選定電容器,變壓器電源是通過負載電壓和功率選擇的。
電容的選擇,降壓電容C1,根據上述公式C1≥I/30,C1電容量,單位微法uF,I為電路輸出電流,也即負載電流,單位mA。Uc的耐壓大于等于√2U1;C2的容量一般大于50微法,耐壓≥2U2,越大越好,同時考慮體積、成本問題。
穩(wěn)壓管Vs的選擇:主要是穩(wěn)壓值和最大反向電流兩個參數。穩(wěn)壓值Uz=輸出電壓U2;最大反向電流大于等于1.5*I2,即輸出電流的1.5倍;
二極管VD1、VD2的選擇,最大整流電流Im≥2*I2,最大反向電流大于≥2U2
放電電阻R的取值與C1有關,見下表,額定功率1/2W
橋式整流電路元件選擇依據基本同上,不過C1≥I/60,整流二極管電流為輸出電流的一半,其它相同。
任何事物都不是十全十美的,阻容降壓電路也一樣,存在的問題:
它不是隔離電源,不安全,也就是220v電源能傳到負載,有觸電危險性;橋式整流比半波整流更差。
不能用于大功率,如果需要大功率則必須增加電容量,這樣就不劃算了;
不適合容性、感性負載;會喪失其優(yōu)越性;
不適合動態(tài)負載;
為了提高電路的穩(wěn)定性、可靠性,有的電路增加了壓敏電阻、保險管等,這里不再敘述。
結語
關于阻容降壓的相關介紹就到這了,如有不足之處歡迎指正。
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