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1、小论阻容降压原理及应用 小论阻容降压原理及应用 研发部 李谚华 2007.04.21摘要：本文论述了小家电中常用的阻容降压电源方式。介绍了阻容降压电源的原理、应用及注意问题。关键词：阻容降压 降压方式 引言随着电子产品的迅速发展，同行业的竞争日趋激烈，价格低、质量轻、便于携带也是产品的销路优势之一，在新产品的设计开发之初，部分负载小，低成本非隔离的小电流电路中就会采用阻容降压的降压方式。1、 常用电源的降压方式：在小家电中，常用的电源降压方式分为：变压器降压方式，开关电源减压方式，阻容降压降压方式等。2、阻容降压电源原理和计算公式2.1 阻容降压电源工作原理阻容降压电源工作原理是利用电容在一定
2、的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。2.2 阻容降压计算公式这一类的电路通常用于低成本取得非隔离的小电流电源。它的输出电压通常可在几伏到三几十伏，取决于所使用的齐纳稳压管。所能提供的电流大小正比于限流电容容量。以220VAC 50HZ输入电压为例：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
3、*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。 3、阻容降压应用一种常见LED驱动电路的分析3.1 采用阻容降压电路是一种常见的小电流电源电路由于其具有体积小成本低电流相对恒定等优点也常应用于LED的驱动电路中。3.2 应用实例：（下载的）图一 为一个实际的采用阻容降压的LED驱动电路请注意大部分应用电路中没有连接压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管建议连接上因压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管能在电压突变瞬间( 如雷电大用电
4、设备起动等 )有效地将突变电流泄放从而保护二级关和其它晶体管它们的响应时间一般在微毫秒级 。电路工作原理电容C1的作用为降压和限流大家都知道电容的特性是通交流隔直流当电容连接于交流电路中时其容抗计算公式为XC = 1/2f C式中XC表示电容的容抗f表示输入交流电源的频率C表示降压电容的容量。流过阻容降压电路的电流计算公式为I = U/XC式中I 表示流过电容的电流U表示电源电压XC表示电容的容抗在220V50Hz的交流电路中当负载电压远远小于220V时电流与电容的关系式为I = 69C 其中电容的单位为uF电流的单位为mA下表为在220V50Hz的交流电路中理论电流与实际测量电流的比较电阻R
5、1为泄放电阻其作用为当正弦波在最大峰值时刻被切断时电容C1上的残存电荷无法释放会长久存在在维修时如果人体接触到C1的金属部分有强烈的触电可能而电阻R1的存在能将残存的电荷泄放掉从而保证人机安全。泄放电阻的阻值与电容的大小有关一般电容的容量越大残存的电荷就越多泄放电阻就阻值就要选小些。经验数据如下表供设计时参考D1 D4的作用是整流其作用是将交流电整流为脉动直流电压。C2C3的作用为滤波其作用是将整流后的脉动直流电压滤波成平稳直流电压压敏电阻( 或瞬变电压抑制晶体管 )的作用是将输入电源中瞬间的脉冲高压电压对地泄放掉从而保护LED不被瞬间高压击穿。LED串联的数量视其正向导通电压( Vf )而定
6、在220V AC电路中最多可以达到80个左右。组件选择电容的耐压一般要求大于输入电源电压的峰值在220V,50Hz的交流电路中时可以选择耐压为400伏以上的涤纶电容或纸介质电容。D1 D4可以选择IN4007。滤波电容C2C3的耐压根据负载电压而定一般为负载电压的1.2倍。其电容容量视负载电流的大小而定。下列电路图为其它形式的阻容降压驱动电路供设计时参考此主题相关图片如下： 图 二在图 二 电路中可控硅SCR及R3组成保护电路当流过LED的电流大于设定值时SCR导通一定的角度从而对电路电流进行分流使LED工作于恒流状态从而避免LED因瞬间高压而损坏。 在图 二 电路中可控硅SCR及R3组成保护
7、电路当流过LED的电流大于设定值时SCR导通一定的角度从而对电路电流进行分流使LED工作于恒流状态从而避免LED因瞬间高压 而损坏。 图 三在图三电路中C1R1压敏电阻L1R2组成电源初级滤波电路能将输入瞬间高压滤除C2R2组成降压电路C3C4L2及压敏电阻组成整流后的滤波电路。此电路采用双重滤波电路能有效地保护LED不被瞬间高压击穿损坏。 图 四图四 是一个最简单的阻容降压应用电路电路中利用两只反并联的LED对降压后的交流电压进行整流可以广泛应用于夜光灯按钮指示灯要求不高的位置指示灯等场合。4、采用阻容降压时应注意以下几点： 1根据负载的电流大小和交流电的工作频率选取适当的电容,而不是依据负
8、载的电压和功率。 2限流电容必须采用无极性电容,绝对不能采用电解电容。而且电容的耐压须在400V以上。最理想的电容为铁壳油浸电容。 3阻容降压不能用于大功率条件。 4阻容降压不适合动态负载条件。 5阻容降压不适合容性和感性负载。 6当需要直流工作时,尽量采用半波整流。在满足恒定负载的条件，不建议采用桥式整流。7、未和交流高压隔离，请注意安全，严防触电！ 8、限流电容须接于火线，耐压要足够大（200VAC输入时电容耐压大于400V，120VAC输入时电容耐压大于250V），并加串防浪涌冲击兼保险电阻和并联放电电阻。 9、注意齐纳管功耗，严禁齐纳管断开运行。5、我在一款亿龙咖啡壶中，应用阻容降压方
9、式。遇到的一些问题。1， 驱动能力不够，我们采用方法是：A， 适当增加电容的容量。由于PCB板空间限制，不能太多增加电容容量，成本也有影响。B， 由原来半波整流，更改为全波整流。驱动电流增加一倍。C， 应线圈为24V的继电器替代线圈为12V的继电器。一般24V的继电器的工作电流是12V的继电器的一半。2， 继电器工作吸合后，24V电压减低57V，原使用原理图5 ，在同样的电源电路、继电器型号、程序条件下，后更换为原理图6。24V电压降低2V 左右。电压明显改善。自己的总结，如下：1， 阻容降压的驱动能力，同输入电压、降压电容（容量）和泄放电阻的阻值、整流方式（半波，全波）等有关，当前端电源电路一定情况下，可通过更改减少消耗电流来改善，如继电器工作电流。2， 阻容减压电路中，负载变化时，可以通过电压补偿电路，减少继电器吸合对电压的影响。在以后的工作中，需根据具体的电路需求，设置及取舍影响阻容降压方式的参数和方式。注意应用中的问题。 图五图六6
