阻容降压

阻容降压

 

1、电容降压原理：

   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。

 

注：电容降压电路中，在电容器上不会产生功耗，因为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所做的功为无功功率。所以在一个1uF的电容器上再串联一个阻性组件，则阻性组件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性组件的特性。因此，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。

 

2、使用电容降压注意点：

（1）电容的选取应根据负载的电流大小和交流电的工作频率来决定；

（2）限流电容必须采用无极性电容；且，如果电源电压为110V时，电容的耐压值必须在275V以上；如果电源电压为220V时，电容的耐压值需在600V以上。最理想的电容为铁壳油浸电容；

（3）电容降压不能用于大功率负载；

（4）限流电容须接于火线，且电容降压不适合动态负载；

（5）电容降压不适合容性和感性负载；

（6）需要直流工作时，尽量采用半波整流。不建议采用桥式整流，因为全波整流产生浮置的地，会在陵县和火线之间产生高压，容易造成人体触电伤害。并且需要满足恒定负载的条件。

（7）当电容C确定后，输出电流I是恒定的，而且输出直流电压随着负载电阻RL大小的不同在一定范围内变化。RL越小输出电压越低，RL越大输出电压越高。

（8）稳压管的稳压值应等于负载电路的工作电压。稳压管的最大稳定电流应该取比通过电容电流大一些，而最小稳定电流不得大于通过RL的电流。

 

3、示例分析：

    下图中，C1为降压电容，一般为0.33-3.3uF。在此设为C1=2uF，整流管的导通电阻通常为几欧姆，稳压管VS的动态电阻为10欧姆左右，限流电阻R1及负载电阻RL一般为100-200欧姆，滤波电容一般为100uF-1000uF，其容抗可忽略。因此，可将图1电路等效为图2的交流电路，且满足容抗XC1>R的条件。

    电容C1的容抗XC1为：

XC1 =1/（2PI*fC1）= 1/（2*3.14*50*2uF）=1592欧姆

 

    由于R远小于XC1，则R上的压降VR也远小于C1上的压降，所以VC1与电源电压V近似相等，即VC1=V。则有：

整流后的直流电流平均值Id为：

Id =V/XC1=V*（2PI*fC1）= 0.62C1(mA)

 

结论：

（1）在使用电源变压器做整流电源时，当电路中各项参数确定后，输出电压是恒定的，而输出电流Id随负载增减变化；

（2）使用电容降压做整流电路时，由于Id=0.62C1，则Id与C1成正比，则当C1确定后，输出电流Id是恒定的，输出直流电压随负载电阻RL大小的不同在一定范围变化。RL越小，输出电压越低；RL越大，输出电压越高。

 

C1取值选择：

    C1的大小应根据负载电流来选择，如负载电路工作电压为9V，负载平均电流为75毫安，则有Id=0.62C1，可得出C1=1.2uF。由于稳压管VD5的损耗，则C1可取1.5uF,则此时电源实际提供的电流为Id=93mA.

 

稳压管稳定电流选择：

    稳压管的稳压值应等于负载电路的工作电压。由于电容降压电源提供的是恒定电流，因此一般不怕负载短路，但当负载完全开路时，R1及VD5回路中将通过全部的93mA电流，所以VD5的最大稳定电流应该取100mA为宜。又因为RL与VD5并联，则在保证RL取用75mA工作电流是=时，尚有18mA电流通过VD5，所以稳压管的最小稳定电流不得大于18mA,否则将失去稳压作用。

 

限流电阻取值：

    限流电阻取值不能太大，否则将会增加电能损耗，并且也会增加C2的耐压要求。如若R1=100欧姆，R1上的降压为9.3V，则损耗为0.86W，可以取100欧姆1W的电阻。

 

滤波电容取值：

    滤波电容一般为100uF-1000uF，但需注意其耐压值。如负载电压为9V，R1上的压降为9.3V，总压降为18.3V，则滤波电容C2应取25V以上为好。

 

注：电容降压电源是一种非隔离电源，在应用上需特别注意隔离，以防止触电。

 

常用电容降压电路：