降压电路解析之阻容降压电路与电容降压电路
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一直以来,降压电路都是大家的关注焦点之一。因此针对大家的兴趣点所在,小编将为大家带来降压电路的相关介绍,详细内容请看下文。
一、阻容降压电路
电路中降压的方法有很多,阻容降压因只需要一个电容和一个电阻就能实现电压降低,成本低,所以使用广泛,在电源电路中,比如小家电(电蚊拍、电饭煲、节能灯,电风扇,温控器,智能电表)都使用了阻容降压电路。
它的工作原理是利用电容在一定频率的交流信号下产生的容抗来限制最大工作电流。电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。
在市电50HZ频率下,它的输出电流一般都小于200mA,输出电压取决于所使用的稳压管稳压值,而输出电流大小取决于电容容量的大小,电容容量越大,电流越大。
阻容降压的完整电路一般有五大部分组成:浪涌保护电路、阻容降压电路、整流电路、稳压电路、滤波电路。下面主要看一下前两个:
1、浪涌保护电路:这属于市电前级电路,一般都会有保险丝FU,它的作用是防止电路过大电流,一旦电流过大,保险丝会熔断,还有压敏电阻VDR,VDR作用是抑制浪涌电压,一般还有一个限流电阻R,R为20Ω,一般功率2W以上,在有些电路还有热敏电阻PTC;
2、阻容降压电路:这是整个电路核心,理解阻容降压电路之前先看看电容如何在交流信号下产生容抗来限制电路的最大工作电流。根据电容容抗的计算公式Xc=1/(2πfC) 可算出容抗大小,(f为市电的频率50Hz,C为电容值的大小),假如降压电容容量1μF,那么将U市电电压220V加在电容上,所产生的容抗约为3183.09Ω,那么流过电容的电流I=U/Xc=69.1mA。
由于其它参数一般为固定值,电路中的降压电容的容量大小决定了降压电路中的电流大小,因此可以根据负载电流的需要选择降压电容的容量大小,220V、50Hz的交流电路中,下表是电容降压电路中电流大小与容量之间的关系,表中所示电流为特定降压电容器容量下的最大电流值。
二、电容降压电路
电容降压电路,因其成本低廉、体积小而被广泛地使用,此一优点足以掩盖其它所有缺点:输出电流小(一般控制在100mA以内),与市电直通非隔离而存在安全隐患,输出电压波动大等;这些缺点也限制了其所能使用场所。补充:常规的AC->DC方案是采用变压器降压后再整流滤波。1 工作原理就是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流,因负载阻抗不是很大,而认为此时的电容为一个恒流源为负载供电。电容的取值一般在0.33~3.3uF之间针对我国220V/50Hz市电,利用容抗计算公式:Xc=1/(2pifC),可得其容抗在965Ω~9.65kΩ范围内,较一般负载阻抗来说,已远远大于其值。根据负载所需电流大小,来确定C1值的大小。此电路我们会发现一个问题:交流的市电输入,在负载两端会产生一个交变的电压,而非我们所需的DC电源。
利用了二极管的单向导通性。但随之又引入了第二个问题:电容C1放电回路问题;当电压从0逐步增大到最大值时,电压对C1进行充电,为负载提供电流;当C1充满电后,C1断路,不再给负责提供电流;而此时,C1没有放电回路,一直保持最大电压,后续不再进行充放电过程;故此电路只有在上电瞬间,才提供给负载pi/4时间的电流。还是利用二极管的单向导通性,对上述电路做如下改进,D2为C1提供放电回路。我们再来找找问题:在前面我们已经提到,因Xc1很大而认为C1为一个恒流源,故负载上的电压完全由负载阻抗决定,当负载变化时其两端的电压也随之变化,这并不是我们所期望看到的,所以稳压是我们需要考虑的一步。此时,稳压二极管又有了它的用武之地,同时考虑到其与普通二极管的共性,故可对上述电路做如下改进,将D2普通二极管改为D3稳压二极管。
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