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电容降压式电源原理及电路

电容降压式电源原理及电路

将交流市电转换为低压直流的常规方法是采用变压器降压后再整流滤波,当受体积和成本等因素的限制时,最简单实用的方法就是采用电容降压式电源。
一、电路原理
        电容降压式简易电源的基本电路如图1,C1为降压电容器,D2为半波整流二极管,D1在市电的负半周时给C1提供放电回路,D3是稳压二极管,R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻。在实际应用时常常采用的是图2的所示的电路。当需要向负载提供较大的电流时,可采用图3所示的桥式整流电路。

整流后未经稳压的直流电压一般会高于30伏,并且会随负载电流的变化发生很大的波动,这是因为此类电源内阻很大的缘故所致,故不适合大电流供电的应用场合。

二、器件选择

1.电路设计时,应先测定负载电流的准确值,然后参考示例来选择降压电容器的容量。因为通过降压电容C1向负载提供的电流Io,实际上是流过C1的充放电电流Ic。C1容量越大,容抗Xc越小,则流经C1的充、放电电流越大。当负载电流Io小于C1的充放电电流时,多余的电流就会流过稳压管,若稳压管的最大允许电流Idmax小于Ic-Io时易造成稳压管烧毁。

2.为保证C1可靠工作,其耐压选择应大于两倍的电源电压。

3.泄放电阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷。



三、设计举例

图2中,已知C1为0.33μF,交流输入为220V/50Hz,求电路能供给负载的最大电流。

C1在电路中的容抗Xc为:

Xc=1 /(2 πf C)= 1/(2*3.14*50*0.33*10-6)= 9.65K

流过电容器C1的充电电流(Ic)为:

Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。

通常降压电容C1的容量C与负载电流Io的关系可近似认为:C=14.5 I,其中C的容量单位是μF,Io的单位是A。


电容降压式电源是一种非隔离电源,在应用上要特别注意隔离,防止触电。当将不同容量的电容器C(如图1所示),接入AC220V 50Hz的交流电路时,其C的容抗及其所能通过的电流如附表所列。该电流即电容器C所能提供的最大电流值。

电容量(uF)

0.33

0.39

0.47

0.56

0.68

0.82

1.0

1.2

1.5

1.8

2.2

2.7

容抗(kΩ)

9.7

8.2

6.8

5.7

4.7

3.9

3.2

2.7

2.1

1.8

1.4

1.2

电流(mA)

23

27

32

39

47

56

69

81

105

122

157

183


  用电容器降压制作电源时,必须注意以下几点:
  (1)经电容器降压后,必须如图2所示经整流、滤波及稳压二极管稳压后,才能获得电压稳定的电源(注:整流电路也可用半波整流)。
  (2)电容器耐压最好在630V以上,并应用无极性的电容器,有极性电容器不能用。
  (3)在电容器两端并联500K-1M的泄放电阻。
  (4)若需要加电源开关,为防止浪涌电流对负载RL并联,如图3所示。
  (5)在组装调试过程中要用1:1隔离变压器接入AC220V电路中,以防触电。
电容降压电源原理和计算公式
采用半波整流时,每微法电容可得到电流(平均值)为:(国际标准单位)
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
如果采用全波整流可得到双倍的电流(平均值)为:
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,此类电路全波整流虽电流稍大,但是因为浮地,稳定性和安全性要比半波整流型更差,所以用的更少。
注意事项:
1、未和220V交流高压隔离,请注意安全,严防触电!
2、限流电容须接于火线,耐压要足够大(大于400V),并加串防浪涌冲击兼保险电阻和并放电电阻。
3、注意齐纳管功耗,严禁齐纳管断开运行

AC_L--------R-------C---------------------1N4007--------------------OUT_+

| | | | | |

RV ----R----- 1N4007 E&C D?V?W

| | | |

AC_N---------------------------------------------------------------------OUT_-

此为半波整流方式,齐纳管可以用限压三极管线性电路代替。电路中可以加电感为限流电阻稳流。

直流输出可用稳压管稳压使用。

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