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電容降壓電路圖解析

發布時間: 2020/10/27 13:40:59

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  變壓器降壓後再整流濾波可以把220V交流電轉變成低壓直流電,但是這樣元器件占用體積會很大,當受體積因素的限制時,電容降壓是比較實用的方法。以下為幾種電容降壓電路圖。


  


  如圖1,C1為降壓電容器,D2為半波整流二極管,D1在市電的負半周時給C1提供放電回路,D3是穩壓二極管R1為關斷電源後C1的電荷洩放電阻。在實際應用時常常采用的是圖2的所示的電路。當需要向負載提供較大的電流時,可采用圖-3所示的橋式整流電路。整流後未經穩壓的直流電壓一般會高于30伏,并且會随負載電流的變化發生很大的波動,這是因為此類電源内阻很大的緣故所緻,故不适合大電流供電的應用場合。


  器件選擇


  1.電路設計時,應先測定負載電流的準确值,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小于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小于Ic-Io時易造成穩壓管燒毀。


  2.為保證C1可以工作,其耐壓選擇應大于兩倍的電源電壓。?3.洩放電阻R1?的選擇必須保證在要求的時間内洩放掉C1上的電荷。


  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/(2πfC)=?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的關系可近似認為:C=14.5I,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,在應用上要特别注意隔離,防止觸電。整流後未經穩壓的直流電壓一般會高于30伏,并且會随負載電流的變化發生很大的波動,這是因為此類電源内阻很大的緣故所緻,故不适合大電流供電的應用場合。電容降壓式電源是一種非隔離電源,在應用上要特别注意隔離,防止觸電,電容降壓的工作原理并不複雜,他的工作原理是利用電容在一定的交流信号頻率下産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的電容所産生的容抗約為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,但在電容器上并不産生功耗,應為如果電容是一個理想電容,則流過電容的電流為虛部電流,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産生的功耗完全取決于這個阻性元件的特性。例如,我們将一個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電容所産生的限流特性相吻合,同理,我們也可以将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态分配電容器和負載兩端電壓的角色。


  采用電容降壓時應注意以下幾點:


  1、不能依據負載的電壓和功率選取電容,隻能根據負載的電流大小和交流電的工作頻率選取适當的電容。


  2 、限流電容必須采用無極性電容,絕對不能采用電解電容,而且電容的耐壓須在400V以上,最理想的電容為鐵殼油浸電容。


  3、 電容降壓不能用于大功率條件。


  4 、電容降壓不适合動态負載條件。


  5 、同樣,電容降壓不适合容性和感性負載。


  6 、當需要直流工作時,盡量采用半波整流,不建議采用橋式整流,而且要滿足恒定負載的條件。


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