電阻電容降壓電路的綜合分析及其應用

電阻電容降壓的基本概念1。 什麼是電阻電容降壓是利用電容器在一定頻率的交流信號下產生的容抗來限制最大工作電流的電路。

電容器實際上起著限制電流並在電容器和負載之間動態分配電壓的作用。 2。 電阻電容降壓電路由哪些部分組成電阻電容降壓電路由降壓模塊、整流模塊、穩壓模塊和濾波模塊組成。

3. 電阻電容降壓的基本設計要素在電路設計時,應首先確定負載的最大工作電流,並通過該電流值計算電容值,從而選擇合適的電容。 該電源與線性變壓器電源的區別: 電阻電容降壓電源通過負載電流選擇電容; 線性變壓器電源通過負載電壓和功率選擇。

電阻電容降壓電流的計算電阻電容降壓電路可以相當於一個降壓電容C1和一個負載電阻R1,串聯起來分壓,電容C1的容抗為ZC = - J / WC = - J / 2 FC

電阻R1的阻抗為Zr = R總等效阻抗為Z = ZC Zr = - J / 2 FC RSo I = u / z = u / (ZC Zr) = u / (- J / 2 FC R)

由於電阻電容降壓電源僅適用於小電流電路,因此所選電容值範圍一般為0.33uf至2.5uf,因此ZC為-1592j至-9651j。 等效負載阻抗Zr約為200,顯然具有 | ZC | >> | Zr |。 同時,輸入電源電壓在負載上的壓降遠遠小於電容器的壓降,因此有: Z ZC,矢量圖的角度接近90。 因此: I = U/Z = U/Zc = U/(-j/2fC)

= 220*2 * f * C * j = 220*2*50 * C * j = j69000C

I = | I | 90,當前有效值I1 = | I | = 69000c。 採用半波整流時,I1 = 0.5 | i | = 34500c。 設計例已知條件: 負載工作電流15mA,工作電壓5V。 找到降壓電容的電容?

採用半波整流模式。 根據計算公式I1 = 0.5 | i | = 34500c,C = 0.43uf。 因此,這裡選擇0.47uf的電容器。 反過來,可以驗證所提供的電流I1 = 34500c = 16.2ma,多餘的電流流過穩壓管。 電阻電容降壓的優點: 體積小; 成本低。

電阻電容降壓的缺點: 非隔離電源,不安全; 不能用於大功率負載;

不適用於容性、感性負載; 不適用於動態負載。 2電阻電容降壓的基本原理

1. 電容器充電和放電原理電容器是一種以電場形式存儲能量的無源器件。 電容器充放電過程的實質是兩個導電平行板獲取和釋放電子的過程,電容器充電:

當電容器中的電場強度E小於電容器兩端的外部電源電壓u時,電容器開始充電。 此時電容器的正極不斷地失去電子,負極不斷地得到電子,內部電場E不斷地增大,直到等於外部電壓u,充電結束,電容器放電: 當電容器中的電場強度E大於電容器兩端的外部電源電壓u時,電容器開始放電。 此時電容器的正極不斷得到電子,負極不斷失去電子,內部電場E不斷減弱,直到等於外部電壓u,放電結束。

電容的直流充放電過程如上面的充電過程所示,計算C1電壓達到1 V時的時間: 因為V0 = 0V,VT = 1 V,V1 = 5V,r = 10K,C = 0.1uF,t = 10000*0.1*0.000001 * ln (5 / 4) = 223us

電容器的交流充放電過程電容器的直流充放電是一次完成的,而交流充放電是一個重複的過程。 全波整流電路

半波整流電路功能及選型元件f1: 保險絲,具有過流保護功能,選用400ma250v型號。

Rv1: 壓敏電阻,浪湧保護,一般為10d471k型號。 C1: 降压电容器,它使用大的容抗來限制電路的總電流。 常用聚酯電容器 (CL21) 、聚丙烯電容器 (CBB21) 和安全調節電容器 (x2),其電容值取決於負載需求。 電容越大,電路越不安全。 在設計該電路時,如果在220VAC電源下容量超過2.5uf,在110VAC電源下容量超過4uf,則應放棄電阻電容降壓并考慮其他電路。 這裡,選擇0.56uf安全電容器 (x2) 以提供19ma電流。

R2: 放電電阻,為電容器C1斷電後提供放電電路,以防止在電源插頭快速插拔或插頭接觸不良時,c1電容器上的殘餘電壓與電網電壓的疊加對後續器件形成高壓衝擊,並防止拔掉電源插頭後與人體接觸造成人身傷害。 一般停電後C1電壓衰減到37% 的時間應小於1s,因為t = RC * LN[ (v0-v1)/(vt-v1)],所以t = RC,r = t/C,R

R1: 限流電阻,主要用於防止整流二極管在第一次通電時以及電源插頭快速插拔或插頭接觸不良時產生的高壓衝擊損壞。 若電容C2在第一次通電時剛好觸碰波峰,則在通電瞬間會處於短路狀態 (一階零狀態響應) 此時,交流電源直接施加於R1和整流管,r1上有220VAC * 1.414 = 311vdc瞬時DC電壓。 如果在通電期間C1電荷未放電,則該電壓可能更高。 因此,r1應選擇具有強電流衝動電阻和高電壓電阻的電阻。 R1電阻不應太小或太大。 如果電阻太小,衝動電流大,電阻太大,整個電路的功耗就會增加。 整流二極管1n400x系列的峰值電流一般較大。 例如,1n400x系列的峰值電流為50a,因此R1電阻一般在10-50之間。

選擇DZ1: 齊納二極管,1n4733,調節電壓VZ為5.1V。 DZ1的最大穩壓電流iz必須大於電容器C1.R5的最大充放電電流: 用電容器E1和C2進行RC濾波以減小紋波。 D1: 整流二極管,用於半波整流,1N4007。

D2: 整流二極管,半波整流器,1N4007.E1: 電解電容器,對電壓穩定後的電壓進行濾波,並在斷電的半周期內為負載提供電能。 在供電的後半周期到來之前,e1必須確保為負載提供的電壓不能衰減太多。 這裡,選擇1000uf25v型號。 T = RC * ln [(v0-v1) / (vt-v1)] = 10ms,因此衰減電壓Vt = 4.8v.c2: 片式電容器,濾波功能,0.1uF。

R6: 放電電阻,為斷電後的E1提供放電電路,一般為5 10K.R7: 等效負載。 主要元件圖片

初級熔合物自我恢復熔合物

金屬化聚酯薄膜電容器 (CL21) 金屬化聚丙烯電容器 (CBB21)x2安全電容器 (CBB62 / MKP)

3電阻電容降壓的應用由於其體積小,成本低,因此適用於低功耗和低電流負載。 常見的應用包括電能錶、低功率發光二極管燈驅動、小家電和溫度控制器。 發光二極管燈驅動

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