當前位置:首頁 > 公眾號精選 > 電源系統(tǒng)設計
[導讀]一?阻容降壓的基本概念1、什么是阻容降壓?阻容降壓是一種利用電容在一定頻率的交流信號下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流的電路。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。2、阻容降壓電路由哪幾部分組成?阻容降壓電路由降壓模塊、整流模塊、穩(wěn)壓模塊和濾波模塊組成。3...

一 ?阻容降壓的基本概念

1、什么是阻容降壓?
阻容降壓是一種利用電容在一定頻率的交流信號下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流的電路。
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。
2、阻容降壓電路由哪幾部分組成?
阻容降壓電路由降壓模塊、整流模塊、穩(wěn)壓模塊和濾波模塊組成。

3、阻容降壓基本設計要素
電路設計時,應先確定負載最大工作電流,通過此電流值計算電容容值大小,從而選取適當電容。
此處與線性變壓器電源的區(qū)別:阻容降壓電源是通過負載電流選定電容;線性變壓器電源是通過負載電壓和功率選定變壓器。
阻容降壓電流計算
阻容降壓電路可以等效為由降壓電容C1和負載電阻R1組成,電阻和電容串聯(lián)分壓。


電容C1的容抗為Zc=-j/wC=-j/2πfC電阻R1的阻抗為Zr=R總的等效阻抗為Z=Zc Zr=-j/2πfC R所以I=U/Z=U/(Zc Zr)=U/(-j/2πfC R)


因為阻容降壓電源僅適用于小電流電路,選取的電容容值范圍一般為0.33UF到2.5UF,所以Zc為-1592j到-9651j。而等效負載阻抗Zr在200Ω左右,顯然有|Zc|>>|Zr|,同時輸入電源電壓分在負載上的壓降也遠小于電容的壓降,所以有:Z≈Zc,矢量圖的θ角接近于90°。
由此可得:I=U/Z=U/Zc=U/(-j/2πfC)?=220*2π*f*C*j?=220*2π*50*C*j?=j69000CI=|I|∠90°,電流有效值I1=|I|=69000C。當整流方式采用半波整流時,I1=0.5|I|=34500C。
設計舉例已知條件:負載工作電流15mA,工作電壓5V。求降壓電容容值?采用半波整流方式,根據(jù)計算式I1=0.5|I|=34500C可知,C=0.43uF。所以此處選用0.47uF的電容,反過來可以驗證提供的電流I1=34500C=16.2mA,多余電流從穩(wěn)壓管流過。阻容降壓的優(yōu)點:體積小;成本低。阻容降壓的缺點:非隔離電源,不安全;不能用于大功率負載;? ?不適合容性和感性負載;不適合動態(tài)負載。
二、阻容降壓的基本原理
1、電容充電放電原理


電容是一種以電場形式儲存能量的無源器件。電容充放電過程的本質(zhì)是兩導電平行板獲取與釋放電子的過程。
電容充電:
當電容內(nèi)電場強度E小于電容兩端外接電源電壓U時,電容開始充電。此時電容正電極不斷失電子,負極不斷得電子,內(nèi)電場E不斷增強直到與外接電壓U相等時,充電結(jié)束。
電容放電:
當電容內(nèi)電場強度E大于電容兩端外接電源電壓U時,電容開始放電。此時電容正電極不斷得電子,負極不斷失電子,內(nèi)電場E不斷減弱直到與外接電壓U相等時,放電結(jié)束。
電容的直流充電放電過程




如上圖充電過程,求C1電壓沖到1V時間:
因為V0=0V、Vt=1V、V1=5V、R=10K、C=0.1uF,所以T=?10000*0.1*0.000001*Ln(5/4)=223uS
電容的交流充電放電過程
電容的直流充電放電是一次完成的,而交流充電放電是一個不斷重復出現(xiàn)的過程。

全波整流電路

半波整流電路


各元器件作用和選擇

F1:保險絲,起過流保護作用,選用400mA250V型號。RV1:壓敏電阻,起浪涌保護作用,一般選用10D471K型號。
C1: 降壓電容,利用較大的容抗限制電路總電流。常用聚酯電容(CL21)、聚丙烯電容(CBB21)、安規(guī)電容(X2) ,容值依負載需求而定,此電容容量越大電路越不安全,在設計此電路時,如果220VAC供電情況下容量超過2.5uF,110VAC供電情況下容量超過4uF就因該放棄阻容降壓考慮其它電路。此處選用0.56uF安規(guī)電容(X2),提供19mA電流。
R2:放電電阻,斷電后為電容C1提供放電回路,防止在快速插拔電源插頭或插頭接觸不良時C1電容上的殘余電壓和電網(wǎng)電壓疊加對后續(xù)器件形成高壓沖擊和防止拔出電源插頭后接觸到人體對人員產(chǎn)生傷害。一般要求斷電后C1電壓衰減到37%的時間應小于1秒,因為T=RC*Ln[(V0-V1)/(Vt-V1)],所以T=RC,R=t/C,R<1/C。此處用3個390K的0805貼片電阻(分擔電壓和功率)。
R1:限流電阻,此電阻主要是防止首次上電和在快速插拔電源插頭或插頭接觸不良時所產(chǎn)生的高壓沖擊對整流二極管的損壞。電容C2在首次上電如果剛好碰在波峰處,因C2在通電瞬間呈短路狀態(tài)(一階零狀態(tài)響應),此時交流電源直接加在R1和整流管上,R1上有220VAC*1.414=311VDC瞬間直流電壓,如果上電時C1電荷未放完,此電壓可能會更高 。所以R1要選擇耐電流沖擊強和耐高壓的電阻,R1電阻不能太小,也不能太大,電阻太小沖擊電流大,電阻太大整個電路功耗增大。整流二極管的峰值電流一般會比較大,如1N400X系列峰值電流為50A,所以一般取R1電阻在10-50Ω之間。
DZ1:穩(wěn)壓二極管,選用1N4733,穩(wěn)壓電壓Vz為5.1V。DZ1的最大穩(wěn)壓電流Iz必須大于電容C1最大充放電電流。
R5:與電容E1、C2組成RC濾波,減小紋波。
D1:整流二極管,起半波整流作用,選用1N4007。
D2:整流二極管,起半波整流作用,選用1N4007。
E1:電解電容,對穩(wěn)壓后的電壓濾波,同時在電源關斷的半個周期為負載提供電能。電源下半個周期來臨前,E1必須保證為負載提供的電壓不能衰減太多,此處選用1000uF25V型號。T=RC*Ln[(V0-V1)/(Vt-V1)]=10mS,所以衰減后的電壓Vt=4.8V。
C2:貼片電容,濾波作用,選用0.1uF。
R6:放電電阻,斷電后為E1提供放電回路,一般為5~10K。
R7:等效負載。主要元器件的圖片一次熔斷保險絲

自恢復保險絲

壓敏電阻


屬化聚酯膜電容器(CL21)

金屬化聚丙烯電容器(CBB21)


X2安規(guī)電容器(CBB62/MKP)

三、阻容降壓的應用
阻容降壓因其體積小成本低的特點,適合于小功率小電流負載。常見應用有電能表、小功率LED燈驅(qū)動、小家電和溫控器等。LED燈驅(qū)動

小家電應用風扇控制器

電暖氣控制器

咖啡機
END
來源:EDN電子技術設計版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán),請聯(lián)系刪除。
電源系統(tǒng)設計

掃描二維碼,關注更多精彩內(nèi)容

本站聲明: 本文章由作者或相關機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務連續(xù)性,提升韌性,成...

關鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關鍵字: 華為 12nm EDA 半導體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務引領增長 以科技創(chuàng)新為引領,提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術創(chuàng)新聯(lián)...

關鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關鍵字: BSP 信息技術
關閉
關閉