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周全 剖析 阻容降压电路及运用

来 源:  时 间:2021-11-19

阻容降压的基本 看法

1、什么是阻容降压?

阻容降压是一种运用 电容在一定频率的交流信号下发作 的容抗来限制最大事情电流的电路。

电容器理想 上起到一个限制电流和静态 分配电容器和负载中间 电压的角色。

2、阻容降压电路由哪几局限 组成?

阻容降压电路由降压模块、整流模块、稳压模块和滤波模块组成。

 

3、阻容降压基本 设计要素

电路设计时,应先确定负载最大事情电流,经过 此电流值盘算电容容值巨细,从而选取适当电容。

此处与线性变压器电源的区别:阻容降压电源是经过 负载电流选定电容;线性变压器电源是经过 负载电压和功率选定变压器。

4、阻容降压电流盘算

阻容降压电路可以等效为由降压电容C1和负载电阻R1组成,电阻和电容串联分压。

电容C1的容抗为  Zc=-j/wC=-j/2πfC

电阻R1的阻抗为  Zr=R

总的等效阻抗为  Z=Zc+Zr=-j/2πfC+R

以是    I=U/Z=U/(Zc+Zr)=U/(-j/2πfC+R)

因为 阻容降压电源仅适用于小电流电路,选取的电容容值规模一样往常 为0.33UF到2.5UF,以是 Zc为-1592j到-9651j。而等效负载阻抗Zr在200Ω左右,显然有|Zc|>>|Zr|,同时输入 电源电压分在负载上的压降也远小于电容的压降,以是 有:Z≈Zc,矢量图的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°,电流有用 值I1=|I|=69000C。当整流方式接纳半波整流时,I1=0.5|I|=34500C。

设计举例

已知条件:负载事情电流15mA,事情电压5V。求降压电容容值?

接纳半波整流方式,凭证 盘算式I1=0.5|I|=34500C可知,C=0.43uF。以是 此处选用0.47uF的电容,反过去 可以验证提供的电流I1=34500C=16.2mA,多余电流从稳压管流过。

阻容降压的低贱 :

体积小;本钱 低。

阻容降压的弱点 :

非隔离电源,不喧嚣 ;

不行 用于大功率负载;   

不适宜 容性和理性 负载;

不适宜 静态 负载。

 

阻容降压的基底子 理

1、电容充电放电原理

电容是一种以电场方式 贮存 能量的无源器件。电容充放电历程的实质 是两导电平行板获取与释放电子的历程。

电容充电:

当电容内电场强度E小于电容中间 外接电源电压U时,电容最先 充电。此时电容正电极不时 失电子,负极不时 得电子,内电场E不时 增强 直到与外接电压U相等时,充电竣事 。

电容放电:

当电容内电场强度E大于电容中间 外接电源电压U时,电容最先 放电。此时电容正电极不时 得电子,负极不时 失电子,内电场E不时 削弱 直到与外接电压U相等时,放电竣事 。

电容的直流充电放电历程


 

如上图充电历程,求C1电压冲到1V时间 :

因为 V0=0V、Vt=1V、V1=5V、R=10K、C=0.1uF,以是 T= 10000*0.1*0.000001*Ln(5/4)=223uS

电容的交流充电放电历程

电容的直流充电放电是一次完成的,而交流充电放电是一个不时 重复 泛起的历程。


 

                                 全波整流电路


 

半波整流电路

 

F1:维护 丝,起过流掩护作用,选用400mA250V型号。

RV1:压敏电阻,起浪涌掩护作用,一样往常 选用10D471K型号。

C1: 降压电容,运用 较大的容抗限制电路总电流。经常 运用 聚酯电容(CL21)、聚丙烯电容(CBB21)、安规电容(X2) ,容值依负载需求而定,此电容容量越大电路越不喧嚣 ,在设计此电路时,若是 220VAC供电情形 下容量凌驾2.5uF,110VAC供电情形 下容量凌驾4uF就因该坚持 阻容降压思量 其它电路。此处选用0.56uF安规电容(X2),提供19mA电流。

R2:放电电阻,断电后为电容C1提供放电回路,防止 在快速 插拔电源插头或插头接触不良时C1电容上的盈余 电压和电网电压叠加对后续器件构成 高压攻击和防止 拔出电源插头后接触到人体对职员 发作 风险 。一样往常 要求断电后C1电压衰减到37%的时间 应小于1秒,因为 T=RC*Ln[(V0-V1)/(Vt-V1)],以是 T=RC,R=t/C,R<1/C。此处用3个390K的0805贴片电阻(分管电压和功率)。

R1:限流电阻,此电阻主要 是防止 初次 上电和在快速 插拔电源插头或插头接触不良时所发作 的高压攻击对整流二极管的损坏。电容C2在初次 上电若是 恰恰 碰在波峰处,因C2在通电瞬间 呈短路形状 (一阶零形状 照应 ),此时交流电源直接加在R1和整流管上,R1上有220VAC*1.414=311VDC瞬间 直流电压,若是 上电时C1电荷未放完,此电压能够 会更高 。以是 R1要选择耐电流攻击强和耐高压的电阻,R1电阻不行 太小,也不行 太大,电阻太小攻击电流大,电阻太大整个电路功耗增大。整流二极管的峰值电流一样往常 会竞赛 大,如1N400X系列峰值电流为50A,以是 一样往常 取R1电阻在10-50Ω之间。

DZ1:稳压二极管,选用1N4733,稳压电压Vz为5.1V。DZ1的最大稳压电流Iz必需 大于电容C1最大充放电电流。

R5:与电容E1、C2组成RC滤波,减小纹波。

D1:整流二极管,起半波整流作用,选用1N4007。

D2:整流二极管,起半波整流作用,选用1N4007。

E1:电解电容,对稳压后的电压滤波,同时在电源关断的半个周期为负载提供电能。电源下半个周期来临 前,E1必需 保险 为负载提供的电压不行 衰减太多,此处选用1000uF25V型号。T=RC*Ln[(V0-V1)/(Vt-V1)]=10mS,以是 衰减后的电压Vt=4.8V。

C2:贴片电容,滤波作用,选用0.1uF。

R6:放电电阻,断电后为E1提供放电回路,一样往常 为5~10K。

R7:等效负载。

 

阻容降压的运用

阻容降压因其体积小本钱 低的特点,适宜 于小功率小电流负载。稀有 运用 有电能表、小功率LED灯驱动、小家电和温控器等。

 

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