为什么不用电感或电阻来降压?
2021-01-19

电容降压电路,因其成本低廉、体积小而被广泛地使用,此一优点足以掩盖其它所有缺点:输出电流小(一般控制在100mA以内),与市电直通非隔离而存在安全隐患,输出电压波动大等;这些缺点也限制了其所能使用场所。



补充:常规的AC->DC方案是采用变压器降压后再整流滤波。


一、工作原理


就是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,因负载阻抗不是很大,而认为此时的电容为一个恒流源为负载供电。

电容的取值一般在0.33~3.3uF之间,争对我国220V/50Hz市电,利用容抗计算公式:Xc=1/(2pifC),可得其容抗在965Ω~9.65kΩ范围内,较一般负载阻抗来说,已远远大于其值。


最简单的电容降低电路如下图示:

根据负载所需电流大小,来确定C1值的大小。


此电路我们会发现一个问题:交流的市电输入,在负载两端会产生一个交变的电压,而非我们所需的DC电源,故做如下改进:

利用了二极管的单向导通性。


但随之又引入了第二个问题:电容C1放电回路问题;当电压从0逐步增大到最大值时,电压对C1进行充电,为负载提供电流;当C1充满电后,C1断路,不再给负责提供电流;而此时,C1没有放电回路,一直保持最大电压,后续不再进行充放电过程;故此电路只有在上电瞬间,才提供给负载pi/4时间的电流。


还是利用二极管的单向导通性,对上述电路做如下改进,D2为C1提供放电回路。


我们在来找找问题:在前面我们已经提到,因Xc1很大而认为C1为一个恒流源,故负载上的电压完全由负载阻抗决定,当负载变化时其两端的电压也随之变化,这并不是我们所期望看到的,所以稳压是我们需要考虑的一步。


此时,稳压二极管又有了它的用武之地,同时考虑到其与普通二极管的共性,故可对上述电路做如下改进,将D2普通二极管改为D3稳压二极管。


如若再联系下实际,上述电路的设计还未完。一般在进行电路设计时,电源端都会加入开关,当开关断开时,C1又会存在放电回路问题了,此时又该如何避免这个问题呢?是的,直接在C1上并联电阻以提供放电回路,阻值一般为几百K,电路如下图示:

R1和C1的取值,以下可作为一个参考:

到此,基本上完成了电容降压电路原理图的设计。


二、参数计算


总体思路是:先根据负载功耗情况,确定负载电流大小,然后再计算所需电容值的大小。

可点击左下脚“阅读原文”,查看论坛里的讨论。

对稳压管的选择,亦要综合考虑成本、稳压值、 稳压二极管正常工作的反向电流值及能承受的最大反向电流值(要大于总电流值,当负载开路时,才不会烧坏)等


三、注意事项


将压电容为无极性电容,且耐压必须在400V以上;

电容降压不适合动态负载,也不适合容性和感性负载;

因未与市电隔离,需注意安全,严防接触导电,电路应该放在一般接触不到的地方;

维修时不能随意更换电容值;

不能用在大功率场合,及负载变化或者不确定的场合;

降压电容一般要接在火线上(纯交流电路除外),电路的零、火线不能接反,这一点可以用三脚插头来强制或标注清楚;

主要根据负载的电流大小和交流电频率来选择电容;


题外话,为什么不用电感或电阻来降压?


电阻降压有但是较少,应用场合和电容降压一样,但电阻功耗大。电感降压呢?原理和电容一样,但估计精确的电感不好做,没有电容容易得到,所以没有用电感。


来源:「电子干货」

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