電容降壓電源原理和計算公式

admin @ 2014-03-17 , reply:0

概述
阻容降壓原理和計算公式這一類的電路通常用於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,取決於所使用的齊納穩壓管。所能提供的電流大小正比於限流電容容量。採用半波整流時,每微法電容可……

阻容降壓原理和計算公式

這一類的電路通常用於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,取決於所使用的齊納穩壓管。所能提供的電流大小正比於限流電容容量。採用半波整流時,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為阻貳阻值單位歐姆.

如果採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、限流電容須接於火線,耐壓要足夠大(大於400V),並加串防浪涌衝擊兼保險電阻和並放電電阻。
??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並不複雜。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,但在電容器上並不產生功耗,應為如果電容是一個理想電容,則流過電容的電流為虛報電流,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於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方法是採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採用電容降壓式電源。

一、電路原理
 

下面是給出的應用例子(供參考):

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為半波整流二極體,D1在市電的負半周時給C1提供放電迴路,D3是穩壓二極體,R1為關斷電源后C1的電荷泄放電阻。在實際應用時常常採用的是圖2的所示的電路。當需要向負載提供較大的電流時,可採用圖3所示的橋式整流電路。

整流后未經穩壓的直流電壓一般會高於30伏,並且會隨負載電流的變化發生很大的波動,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,然後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小於C1的充放電電流時,多餘的電流就會流過穩壓管,若穩壓管的最大允許電流Idmax小於Ic-Io時易造成穩壓管燒毀.

2.為保證C1可靠工作,其耐壓選擇應大於兩倍的電源電壓。

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的關係可近似認為: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。



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