電容降壓直流電源的特點
一、 概述
電子工程師總是在不斷尋求減小設(shè)備體積，優(yōu)化規(guī)劃，以期最大極限地下降設(shè)備本錢。其間，減小作為輔佐穩(wěn)壓電源的直流電源電路部分的體積，往往是最難處理的問題之一。
一般的線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，本錢較高。
開關(guān)直流電源電路結(jié)構(gòu)較雜亂，本錢高，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。
這種電路無直流電源變壓器，結(jié)構(gòu)十分簡略，詳細有：體積小、重量輕、本錢低價、動態(tài)呼應(yīng)快、安穩(wěn)牢靠、高效（可達90%以上）等特點。
二、 電容降壓原理
當一個正弦溝通直流電源U（如220V AC 50HZ）施加在電容電路上時，電容器兩極板上的電荷，極板間的電場都是時間的函數(shù)。也就是說：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，就會流過一個安穩(wěn)的正弦溝通電流ic。容抗越?。娙葜翟酱螅?，流過電容器的電流越大，在電容器上串聯(lián)一個適宜的負載，就能得到一個下降的電壓源，可通過整流，濾波，穩(wěn)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(wěn)壓分流等電路組成。
1.降壓電容：相當于一般穩(wěn)壓電路中的降壓變壓器，直接接入溝通直流電源回路中，簡直接受悉數(shù)的溝通直流電源U，應(yīng)選用無極性的金屬膜電容（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，此刻瞬間電流會很大，因而在回路中需串聯(lián)一個限流電阻，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(guī)劃要求相同。
4.穩(wěn)壓分流：電壓降壓回路中，電流有用值I是安穩(wěn)的，不受負載電流巨細改動的影響，因而在穩(wěn)壓電路中，要有分流回路，以呼應(yīng)負載電流的巨細改動。
四、 規(guī)劃勢實例
1.橋式全波整流穩(wěn)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(nèi)阻是很低的，允許電容在吞吐能量時，有大的電流流過，這個電流的巨細取決于電容值和它的du/dt值，此值由電容的結(jié)構(gòu)，金屬膜的類型，引出線的方法決議的。
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(fù)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
電阻實踐接受的有用電壓值：UR=344.7mA*47Ω ＝16.2V
求出電阻實踐接受的功率：PR＝16.2V*344.7mA=5.58W（R1選用線繞電阻器，功率取7.5W）
3）穩(wěn)壓分流電路：
穩(wěn)壓管ZD1和T1管E-B結(jié)，R3組成穩(wěn)壓電路，T1,R2組成分流電路。
ZD1選用11.3V的穩(wěn)壓管；R3阻值取180Ω1/6W；T1管呼應(yīng)負載電流的巨細改動，負載電流可在0－300mA內(nèi)改動，T1選用2W的PNP管，電流擴大倍數(shù)≥200；R2用作負載電流較小時，分管一部分T1管的功率，R2取值30Ω/3W。
2.半波整流穩(wěn)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(fù)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，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，降壓電容C1經(jīng)由D2放電。
4）穩(wěn)壓分流：
ZD1、ZD2、R3組成DC 24V穩(wěn)壓即分流電路，T1、ZD3和R4組成DC 5V穩(wěn)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(shè)備中，如在一些控制、檢測、剖析電子設(shè)備中，在家用電器等電子設(shè)備中，特別是在小家電范疇具有廣泛的實用價值；正因為沒有阻隔，所以應(yīng)用在需求阻隔的電子設(shè)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(shè)備中。
1、電路結(jié)構(gòu)十分簡略，具有體積小、重量輕，有利于完成電子設(shè)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，本錢十分低，有力于下降電子設(shè)備的本錢；
3、電容降壓電路是一個電流源，只需改動基準電壓元件，就可得到很寬范圍內(nèi)的任一DC電壓源；
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