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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
=j69000C
I=|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??;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,充電結束。
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