電容降壓直流電源的特點(diǎn)
一、 概述
電子工程師總是在不斷尋求減小設備體積，優(yōu)化規劃，以期最大極限地下降設備本錢(qián)。其間，減小作為輔佐穩壓電源的直流電源電路部分的體積，往往是最難處理的問(wèn)題之一。
一般的線(xiàn)性直流電源電路功率比較低，直流電源的變壓器體積大，重量重，本錢(qián)較高。
開(kāi)關(guān)直流電源電路結構較雜亂，本錢(qián)高，直流電源紋波大，RFI和EMI干擾是難以處理的。
下文介紹的是一種新穎的電容降壓型直流電源電路。
這種電路無(wú)直流電源變壓器，結構十分簡(jiǎn)略，詳細有：體積小、重量輕、本錢(qián)低價(jià)、動(dòng)態(tài)呼應快、安穩牢靠、高效（可達90%以上）等特點(diǎn)。
二、 電容降壓原理
當一個(gè)正弦溝通直流電源U（如220V AC 50HZ）施加在電容電路上時(shí)，電容器兩極板上的電荷，極板間的電場(chǎng)都是時(shí)間的函數。也就是說(shuō)：電容器上電壓電流的有用值和幅值相同遵從歐姆定律。
即加在電容上的電壓幅值必定，頻率必守時(shí)，就會(huì )流過(guò)一個(gè)安穩的正弦溝通電流ic。容抗越?。娙葜翟酱螅?，流過(guò)電容器的電流越大，在電容器上串聯(lián)一個(gè)適宜的負載，就能得到一個(gè)下降的電壓源，可通過(guò)整流，濾波，穩壓輸出。
電容在電路中僅僅吞吐能量，而不用耗能量，所以電容降壓型電路的功率很高。
三、 原理方框圖
電路由降壓電容，限流，整流濾波和穩壓分流等電路組成。
1.降壓電容：相當于一般穩壓電路中的降壓變壓器，直接接入溝通直流電源回路中，簡(jiǎn)直接受悉數的溝通直流電源U，應選用無(wú)極性的金屬膜電容（METALLIZED POLYESTER FILM CAPACITOR）。
2.限流電路：在合上直流電源的瞬間，有可能是U的正或負半周的峰_峰值，此刻瞬間電流會(huì )很大，因而在回路中需串聯(lián)一個(gè)限流電阻，以確保電路的安全。
3.整流濾波：有半波整流和全波整流，與一般的直流電源電路的規劃要求相同。
4.穩壓分流：電壓降壓回路中，電流有用值I是安穩的，不受負載電流巨細改動(dòng)的影響，因而在穩壓電路中，要有分流回路，以呼應負載電流的巨細改動(dòng)。
四、 規劃勢實(shí)例
1.橋式全波整流穩壓電路：
標準要求：輸出DC電壓12V，DC電流300mA；輸入直流電源220V AC/50HZ 市電。
1）降壓電容C1的挑選：
a. C1容值的挑選：
電容值取決于負載電流，負載電流I確定后,可得: C1≥1/2лfU
式中溝通直流電源U值核算時(shí)取負10%，即：I=300mA，U=220V*（-10%）=198V，f=50HZ,
C1≥0.3(2*3.14156*50*198)=4.82uF)
電容值只可取大，不可取小，本例電容C1取值5uF。
b. 耐壓值的挑選：
要考慮直流電源正10%的狀況，如本例用市電，C1要挑選250V AC的金屬膜電容。
c. 耐瞬間沖擊電流的挑選：
金屬膜電容的內阻是很低的，允許電容在吞吐能量時(shí)，有大的電流流過(guò)，這個(gè)電流的巨細取決于電容值和它的du/dt值，此值由電容的結構，金屬膜的類(lèi)型，引出線(xiàn)的方法決議的。
du/dt值與電容的耐壓值有關(guān)，耐壓越高，du/dt值越大，不同廠(chǎng)家產(chǎn)品du/dt值也有很大的不同，如耐壓為250VAC電容值為5uF的金屬膜電容的du/dt值一般在3－30之間挑選。
在本例中：C1＝5uF，du/dt值取3，則C1耐瞬間沖擊電流值為：
I=Cdu/dt＝5*3＝15（A）
2）限流電阻R1的挑選：
先求C1的容抗：Xc＝1/2лfC＝1/(2*3.1416*50*0.000005)=636.36Ω
則復阻抗：|Z|＝638.3Ω?。≧1取值為47Ω）
求得電流有用值為：I=U/|Z|=220/638.3344.7mA
電阻實(shí)踐接受的有用電壓值：UR=344.7mA*47Ω ＝16.2V
求出電阻實(shí)踐接受的功率：PR＝16.2V*344.7mA=5.58W（R1選用線(xiàn)繞電阻器，功率取7.5W）
3）穩壓分流電路：
穩壓管ZD1和T1管E-B結，R3組成穩壓電路，T1,R2組成分流電路。
ZD1選用11.3V的穩壓管；R3阻值取180Ω1/6W；T1管呼應負載電流的巨細改動(dòng)，負載電流可在0－300mA內改動(dòng)，T1選用2W的PNP管，電流擴大倍數≥200；R2用作負載電流較小時(shí)，分管一部分T1管的功率，R2取值30Ω/3W。
2.半波整流穩壓電路：
標準要求：輸出一組24V DC電壓（如供給繼電器作業(yè)用），一組DC電壓5V（如供微控制器作業(yè)或雙向可控硅觸發(fā)電流用），輸出DC電流60mA；輸入直流電源220V/50HZ。
1）降壓電容C1的挑選：
a.流過(guò)電容C1的電流約是負載電流的兩倍，即120mA，得出：C1≥1/2лfU=0.12(2*3.14156*50*198)=1.93(uF）
C1的實(shí)踐取值2uF。
b.挑選耐壓值為250V AC的金屬膜電容。
c.瞬間沖擊電流值為：I＝Cdu/dt＝2*3＝6（A）
2）限流電阻R1的挑選：
電路的復阻抗：
Xc=1/(2*3.14156*50*0.000002)=1.464KΩ
|Z|=1.467 KΩ (R1取值100Ω)
求得電流有用值： I＝U/|Z|＝220/1.467＝150mA
再求出電阻接受的有用電壓值為：UR＝150mA×100 ＝15V
求出電阻實(shí)踐接受的功率：PR＝15V×150mA＝2.25W?。≧1的功率取3W）
3）半波整流電路：
D1作半波整流用，C2、C3為濾波電容，溝通直流電源U上半周時(shí)，經(jīng)C1、R1降壓，由D1整流后給電容C2滑潤濾波輸出
D2的效果：溝通直流電源U下半周時(shí)，降壓電容C1經(jīng)由D2放電。
4）穩壓分流：
ZD1、ZD2、R3組成DC 24V穩壓即分流電路，T1、ZD3和R4組成DC 5V穩壓電路。
運用注意事項:
1.這種電路輸出DC電壓與輸入AC直流電源之間是不阻隔的，因而，它用在不需阻隔的電子設備中，如在一些控制、檢測、剖析電子設備中，在家用電器等電子設備中，特別是在小家電范疇具有廣泛的實(shí)用價(jià)值；正因為沒(méi)有阻隔，所以應用在需求阻隔的電子設備中不適宜。
2、金屬膜電容的容量還不能做得很大，因而，這種電路一般用在小功率直流電源的電子設備中。
1、電路結構十分簡(jiǎn)略，具有體積小、重量輕，有利于完成電子設備的小型化；
2、省去了直流電源變壓器，對元器件的要求也不高，本錢(qián)十分低，有力于下降電子設備的本錢(qián)；
3、電容降壓電路是一個(gè)電流源，只需改動(dòng)基準電壓元件，就可得到很寬范圍內的任一DC電壓源；
|
|
|
說(shuō)明:本頁(yè)面文章由()整理發(fā)布.文章地址： http:///jishuziliao/43.html
|
手機掃描二維碼
