本文主要是關于阻容降壓的相關介紹,并著重對阻容降壓電路的常見誤區(qū)及其特點進行了詳盡的闡述。
阻容降壓
電容降壓的工作原理并不復雜。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。
電容降壓的工作原理并不復雜。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,但在電容器上并不產生功耗,因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(lián)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于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(lián),在接到220V/50Hz的交流電壓上,燈泡被點亮,發(fā)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(lián)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(tài)分配電容器和負載兩端電壓的角色。
注意事項
采用電容降壓時應注意以下幾點:
1. 根據負載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當?shù)碾娙?,而不是依據負載的電壓和功率。
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負載,因為不安全。
4. 電容降壓不適合動態(tài)負載。
5. 同樣,電容降壓不適合容性和感性負載。
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, 因為全波整流產生浮置的地,并在零線和火線之間產生高壓,造成人體觸電傷害。而且要滿足恒定負載的條件。
容降壓式簡易電源的基本電路如圖1,C1為降壓電容器,VD2為半波整流二極管,VD1在市電的負半周時給C1提供放電回路,VD3是穩(wěn)壓二極管,R1為關斷電源后C1的電荷泄放電阻。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。
器件選擇
1.電路設計時,應先測定負載電流的準確值,然后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,多余的電流就會流過穩(wěn)壓管,若穩(wěn)壓管的最大允許電流Idmax小于Ic-Io時易造成穩(wěn)壓管燒毀。
2.為保證C1可靠工作,其耐壓選擇應大于兩倍的電源電壓。
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。
關于阻容降壓電路的常見誤區(qū)有哪些
阻電容降壓電路,是我們常用的常見的供電方式之一,一般應用于小家電的電路,如電風扇、暖奶器、酸奶機、煮蛋器、拉發(fā)器等等。因為阻容降壓供電電路成本低,所以很多廠家還是愿意使用,盡管存在很多的缺點。
全波整流
淺析阻容降壓電路
高效率是阻容降壓電路的最大優(yōu)點,但無功損耗使得功率因數(shù)很低。其實,改進功率因數(shù)并不難。難的是做出優(yōu)秀的阻容降壓電路。
阻容降壓電路的另一優(yōu)點是LED數(shù)可串多串少,影響不大。我的建議是220VAC的串約60個,110VAC的串約24個。有助于提高功率因數(shù),同時使得電壓變化大時比如180V到260V,功率變動不大。
阻容降壓電路的難點之一在降壓電容的選擇上:普通的是選MPX,X2電容,耐壓高,成本低約0.3元,但知道這類金屬化膜電容的容量隨時間變小的人不多。用2年后,容量變小了,功率也就小了。我的電源理論壽命是要高于30年,這種電容不會考慮。從性價比考慮,只有X7R的貼片電容了,2.2uF/100V/1210的約0.2元,在常溫下,可耐到4倍即400V,是可以用在260VAC沒問題的。但這種電容也有缺點,在50度時,耐壓只有約1.2倍,所以需2個串聯(lián)了,唉!1812 250V的是沒法考慮的,價格1元啊。另外,這種電容實際使用時,容量要大約一倍才行。并不是說阻容降壓電路只能用在小功率LED上,其實大功率的也行,1A,2A電流并不難,成本更低,體積還要小點,但電源理論壽命是要低于15年。
阻容降壓電路的難點之一在保護電路上:即使效率降低一點點,也要加保護電路,通常的是串一1W的限流電阻,比如串100歐為6W的電源吧,電流約30mA,那這個電阻的功耗是90mW,還行能接受。如果開關瞬間一個1000V浪涌進來,如果前面有壓敏限制到了600V吧,這時電容2端電壓不能突變,限流電流=6A,這種沖擊還是大啊!后面的LED很容易玩完。即使串1K歐,0.6A還是大大!何況電阻的功耗將近1W了。所以串電阻方式是不能考慮的!限流,損耗是必須考慮的。
我玩了很多種阻容降壓電路,甚至用鋁基板做阻容降壓電路。其實好的阻容降壓電路并不是1元成本的,一般都要4元,甚至比我的高性能專利電源還貴。
阻容降壓的特點與缺點
阻容降壓基本上是用于小功率的LED燈珠,而且基本上電流不會很高,20mA,30mA,50mA,60mA,
很少有超過100mA的。而且他的輸出電壓還有一定的限制,就是負載不能太多了,越多其穩(wěn)定性就越不好。
有點也很明顯,成本低,元件數(shù)量少,容易看懂。這個對LED的溫度沒有特別的影響。
原理的話基本上就是利用電容的特性將交流電轉換為直流輸出。而且網上有很多這樣的資料,我這里也有,
需要的話可以發(fā)給你。而且我原來也做過阻容降壓的電路,30mA的輸出電流,串聯(lián)40顆3014的燈珠,
線路中增加了兩個三極管,一個開關管,一個功率管,成本也才高2毛錢不到,但是我做好燈點在那里,
一個多月之后光衰也沒有多少,而且壽命也可以??偟膩碚f當時做的那個電路還算可以。
簡單說來:阻容降壓原理是電容通交流阻直流,50hz的交流電通過0.1uf的電容后加在電阻相對于電容內阻可忽略的負載
上電壓遠遠低于220V,比如說5V。優(yōu)點是成本低,電路簡單,體積小。缺點是輸出電壓不穩(wěn)定,非隔離不安全,負載會影響輸出電壓。LED在充電時不宜打開開關,普通使用時溫度升高電阻減小,充電電壓減小。
阻容降壓多用于負載小,變化不大的電路中,如LED手電筒,聲控開關等。
我們看到,整個電路包括的器件極少,CBB電容(或者安規(guī)電容)、二極管(1個、2個或者4個)、穩(wěn)壓管(由輸出電壓決定電壓值),濾波的電解電容,由此可見這個供電電路的成本是相當?shù)牡土?/p>
這個電路的缺點很明顯了:
1、不隔離,整個電路都是帶電的;
2、提供的電流小,一般在100MA以下;
3、功率因數(shù)極低,不過考慮到本身功率很小,這個影響倒不是很大;
4、使用壽命短,比如穩(wěn)壓管燒壞、降壓電容容量降低造成供電不足、濾波電容損壞后造成整個電路燒壞。
本文要討論的是最后一個問題,怎么降低電路損壞的風險。
上面列舉的3種電路中,存在的幾大隱患:穩(wěn)壓管容易擊穿,濾波電解電容容易老化。
1、穩(wěn)壓管為什么容易擊穿?
我們知道220V交流電峰值電壓是311V,在峰值電壓下,流過穩(wěn)壓管的電流就會比平均值大1.4倍,而且是通電時如果剛好是接近峰值電壓值,降壓電容C1電壓為0,等于是短路狀態(tài),此時瞬間電壓加在穩(wěn)壓管和濾波電容上,雖然電容電壓不能突變,可是電容也是有電阻值的,瞬間電流會比較大,電容上產生的瞬間電壓就會比較高,超過穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值時,穩(wěn)壓管必然會流過相對較大的電流,穩(wěn)壓管有瞬間擊穿的風險。穩(wěn)壓管擊穿是最常見的損壞現(xiàn)象。
2、濾波電解電容的老化:上面提到電壓在峰值時,電流會是平均電流的1.4倍,那么電解電容上的電流變化是比較大的,長期的大紋波電流流過電解電容,就會造成電解電容的老化,容量下降,而容量下降后,紋波電流變得更大,會加速老化過程。
3、還有一種是由于降壓電容采用CBB電容,CBB電容壽命短,容量容易下降。
為減少穩(wěn)壓管損壞風險,電路設計時采用的CBB電容容量值剛好夠用,在使用一段時間(如1年)后,容量下降,造成電路供電不足,后級電路就無法正常工作。
1、抗沖擊輸入電阻R2:一般采用幾歐~幾十歐,可以在通電瞬間減少沖擊電流,另外在后面電路短路時起到保險電阻作用。
2、穩(wěn)壓管保護電阻R3:一般采用幾歐~幾十歐,以上電路中,整流橋后直接接的濾波電解電容E1,E1耐壓值要穩(wěn)壓管的2倍或以上。電解電容在通電瞬間或者電網電壓突變時,電壓會上升的比較高,比如12V電壓上升到13V,在傳統(tǒng)電路中,穩(wěn)壓管必然會流過很大的電流,而改進后,圖1穩(wěn)壓管串接保護電阻,使流過穩(wěn)壓管的電流變得波動很小,但是輸出電壓會隨著波動到13V,后級電壓要求不高時可按電路1改進。
圖2電路同時有R3保護電阻,E1電壓上升時,穩(wěn)壓管的電流波動很小,而且輸出電壓由于有穩(wěn)壓管+濾波電容E2的限制,波動極小,濾波電容E2的耐壓值可以降到穩(wěn)壓管電壓值的1.2倍。
由以上分析可見,加入2個電阻后,對穩(wěn)壓管、濾波電解電容都起到了保護作用,大大的提高了阻容降壓電路的可靠性和壽命。
結語
關于阻容降壓的相關介紹就到這了,如有不足之處歡迎指正。
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