電容的應(yīng)用之阻容降壓電路
- 2024-07-02 14:10:00
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電路中降壓的方法有很多,阻容降壓因隻需要一箇電容和一箇電阻就能實(shí)現(xiàn)電壓降低,成本低,所以使用廣泛,在電源電路中,比如小傢電(電蚊拍、電飯煲、節(jié)能燈,電風(fēng)扇,溫控器,智能電錶)都使用瞭阻容降壓電路。
牠的工作原理是利用電容在一定頻率的交流信號(hào)下産生的容抗來(lái)限製最大工作電流。電容器實(shí)際上起到一箇限製電流和動(dòng)態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色。
在市電50HZ頻率下,牠的輸齣電流一般都小於200mA,輸齣電壓取決於所使用的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值,而輸齣電流大小取決於電容容量的大小,電容容量越大,電流越大。
阻容降壓的完整電路 一般有五大部分組成 :浪湧保護(hù)電路、阻容降壓電路、整流電路、穩(wěn)壓電路、濾波電路 ,如下圖
1
、浪湧保護(hù)電路:
這屬於市電前級(jí)電路,一般都會(huì)有保險(xiǎn)絲FU,牠的作用是防止電路過(guò)大電流,一旦電流過(guò)大,保險(xiǎn)絲會(huì)熔斷,還有壓敏電阻VDR,VDR作用是抑製浪湧電壓,一般還有一箇限流電阻R,R爲(wèi)20Ω,一般功率2W以上,在有些電路還有熱敏電阻PTC;
2
、阻容降壓電路:
這是整箇電路核心,理解阻容降壓電路之前先看看電容如何在交流信號(hào)下産生容抗來(lái)限製電路的最大工作電流。根據(jù)電容容抗的計(jì)祘公式Xc=1/(2πfC) 可祘齣容抗大小,(f爲(wèi)市電的頻率50Hz,C爲(wèi)電容值的大?。偃缃祲弘娙萑萘?μF,那麼將U市電電壓220V加在電容上,所産生的容抗約爲(wèi)3183.09Ω,那麼流過(guò)電容的電流I=U/Xc=69.1mA。
由於其牠蔘數(shù)一般爲(wèi)固定值,電路中的降壓電容的容量大小決定瞭降壓電路中的電流大小,因此可以根據(jù)負(fù)載電流的需要選擇降壓電容的容量大小,220V、50Hz的交流電路中,下錶是電容降壓電路中電流大小與容量之間的關(guān)繫,錶中所示電流爲(wèi)特定降壓電容器容量下的最大電流值。
爲(wèi)保證降壓電容
可靠工作,其耐壓選擇應(yīng)大於兩倍的供電電壓。
在這裡有一箇問(wèn)題,
C爲(wèi)什麼不能用電阻代替,那是因爲(wèi)電阻爲(wèi)有功元件,使用電阻降壓會(huì)在電阻上産生較大的熱量損耗,使電源效率降低,長(zhǎng)期髮熱會(huì)使電阻損壞,而電容是無(wú)功元件,不會(huì)有這些問(wèn)題。
R1爲(wèi)洩放電阻 ,牠的作用是保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)洩放掉C上的電荷。洩放電阻大可以降低功耗,但是洩放效果差,降壓電容放電時(shí)間長(zhǎng)。洩放電阻通常爲(wèi)500kΩ~1MΩ,根據(jù)降壓電容的容量大小需要進(jìn)行一些微調(diào),以達(dá)到更好的洩放效果,下錶是洩放電阻與降壓電容之間的關(guān)繫,降壓電容大時(shí)要求洩放電阻小。
3
、整流電路
一般採(cǎi)用半波整流,對(duì)於半波整流二極管的選擇,要充分考慮電壓波動(dòng)和最大平均電流
和最高反曏工作電壓
。
還可採(cǎi)用全波整流;
4
、穩(wěn)壓電路
穩(wěn)壓管的作用:
當(dāng)流曏負(fù)載電流變大
時(shí)導(dǎo)緻電壓上陞,穩(wěn)壓管擊穿,多餘的電流就會(huì)流過(guò)穩(wěn)壓管,使輸齣電壓降低。
在
選擇穩(wěn)壓二極管時(shí)候要保證牠流過(guò)的最大電流,因爲(wèi)一旦負(fù)載開(kāi)路,穩(wěn)壓管就要承受全部的電流,
造成穩(wěn)壓管燒譭.
5
、濾波電路
濾波主要是電解電容或者鉭電容,可根據(jù)輸齣紋波要求選擇適當(dāng)容量的電解電容。
阻容降壓輸齣一般隻給對(duì)
供電
電源要求不高的電路。
阻容降壓電路另外兩種形式:
將穩(wěn)壓管ZD1代替二極管D1的位置,得到瞭以上電路。
交流電壓經(jīng)過(guò)電容C降壓,
D2
半波整流,再經(jīng)
C1
濾波到得直流工作電壓
,
R1
是洩放電阻。
VD2
是穩(wěn)壓二極管,起穩(wěn)壓作用,併
在負(fù)半週爲(wèi)
C
提供放電迴路,否則電容
C
充滿電後就不工作瞭。
將半波整流部分更換爲(wèi)全波整流便得到以上電路。
由於半波整流電路的
電流利用率較低
,爲(wèi)瞭提高電源電流利用率可使用阻容降壓橋式整流電路。
阻容降壓電路設(shè)計(jì)時(shí)註意事項(xiàng):
1
、電容的選擇。
在阻容降壓電路設(shè)計(jì)時(shí),電路是通過(guò)負(fù)載電流大小來(lái)決定電容的選擇,阻容降壓電容的容量選擇特彆關(guān)鍵,首先我們需要先確定負(fù)載最大工作電流,然後通過(guò)這箇電流值來(lái)計(jì)祘電容容量的大小
(一般負(fù)載電阻較小,阻容電路更像恆流源電路,所以可以忽略負(fù)載電阻影響
)
電容選擇不能隨便使用一種電容,需要選擇專(zhuān)用的阻容降壓電容,由於普通電容容量衰減較快,容量減少而導(dǎo)緻供電不足。
2
、功率的要求。
阻容降壓電路僅適閤小功率電路中,韆萬(wàn)不能使用到大功率電路中,阻容降壓電源僅適用於小電流電路。大功率電路中,就需要使用變壓器方案。
3
、阻容降壓電路的一些優(yōu)缺點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn)是成本非常低;電路很小很簡(jiǎn)單,安裝不佔(zhàn)用空間
;工作效率高
。
缺點(diǎn)是
容易損壞
,且爲(wèi)非隔離的電源不安全;不能用於大功率負(fù)載;不適閤容性和感性負(fù)載;不適閤動(dòng)態(tài)負(fù)載。
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