阻容降压什么吗 阻容降压原理分析

　　本文主要是关于阻容降压的相关介绍，并着重对阻容降压的原理及其意义进行了详尽的阐述。

　　阻容降压

　　1、什么是阻容降压？

　　阻容降压是一种利用电容在一定频率的交流信号下产生的容抗来限制最大工作电流的电路。

　　

　　电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。

　　2、阻容降压电路由哪几部分组成？

　　阻容降压电路由降压模块、整流模块、稳压模块和滤波模块组成。

　　3、阻容降压基本设计要素

　　电路设计时，应先确定负载最大工作电流，通过此电流值计算电容容值大小，从而选取适当电容。

　　此处与线性变压器电源的区别：阻容降压电源是通过负载电流选定电容；线性变压器电源是通过负载电压和功率选定变压器。

　　阻容降压电流计算

　　

　　阻容降压电路可以等效为由降压电容C1和负载电阻R1组成，电阻和电容串联分压。

　　电容C1的容抗为Zc=-j/wC=-j/2πfC

　　电阻R1的阻抗为Zr=R

　　总的等效阻抗为Z=Zc+Zr=-j/2πfC+R

　　所以I=U/Z=U/（Zc+Zr）=U/（-j/2πfC+R）

　　

　　因为阻容降压电源仅适用于小电流电路，选取的电容容值范围一般为0.33UF到2.5UF，所以Zc为-1592j到-9651j。而等效负载阻抗Zr在200Ω左右，显然有|Zc|》》|Zr|，同时输入电源电压分在负载上的压降也远小于电容的压降，所以有：Z≈Zc，矢量图的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°，电流有效值I1=|I|=69000C。当整流方式采用半波整流时，I1=0.5|I|=34500C。

　　设计举例

　　已知条件：负载工作电流15mA，工作电压5V。求降压电容容值？

　　采用半波整流方式，根据计算式I1=0.5|I|=34500C可知，C=0.43uF。所以此处选用0.47uF的电容，反过来可以验证提供的电流I1=34500C=16.2mA，多余电流从稳压管流过。

　　阻容降压的优点：

　　体积小；成本低。

　　阻容降压的缺点：

　　非隔离电源，不安全；

　　不能用于大功率负载；

　　不适合容性和感性负载；

　　不适合动态负载。

　　阻容降压原理分析

　　将交流市电转换为低压直流的常规方法是采用变压器降压后再整流滤波，当受体积和成本等因素的限制时，最简单实用的方法就是采用电容降压式电源。

　　电阻电容降压电路，是我们常用的常见的供电方式之一，它的工作原理并不复杂，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，从而达到降压的目的。

　　阻容降压电路以设计简单，成本低。体积小，装配方便。广泛应用在小家电面板控制、小功率LED、酒店门控、电表等领域，一般这种设计只适合于小功率和小电流的负载（建议《100mA）。如电风扇、暖奶器、酸奶机、煮蛋器、拉发器等等。

　　在50Hz的工频条件下，一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆。当220V50Hz的交流电压加在电容器的两端，则流过电容的最大电流约为70mA。，电容的电流计算公式=2*3.14*f*C*U， 例如：1微法的电容 根据公式计算可知电流大约为69MA；容抗=1/（2*π*f*c），例如：1微法的电容的容抗=1/（2*3.14*50*0.000001）=3185。

　　根据公式算得容抗和电流

　　但在电容器上并不产生功耗，因为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率。根据这个特点，我们如果在一个1uF的电容器上再串联一个阻性元件，则阻性元件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。

　　阻容降压的应用

　　使用电容降压注意点：

　　（1）电容的选取应根据负载的电流大小和交流电的工作频率来决定；

　　（2）限流电容必须采用无极性电容；且，如果电源电压为110V时，电容的耐压值必须在275V以上；如果电源电压为220V时，电容的耐压值需在600V以上。最理想的电容为铁壳油浸电容；

　　（3）电容降压不能用于大功率负载；

　　（4）限流电容须接于火线，且电容降压不适合动态负载；

　　（5）电容降压不适合容性和感性负载；

　　（6）需要直流工作时，尽量采用半波整流。不建议采用桥式整流，因为全波整流产生浮置的地，会在陵县和火线之间产生高压，容易造成人体触电伤害。并且需要满足恒定负载的条件。

　　（7）当电容C确定后，输出电流I是恒定的，而且输出直流电压随着负载电阻RL大小的不同在一定范围内变化。RL越小输出电压越低，RL越大输出电压越高。

　　（8）稳压管的稳压值应等于负载电路的工作电压。稳压管的最大稳定电流应该取比通过电容电流大一些，而最小稳定电流不得大于通过RL的电流。

　　3、示例分析：

　　下图中，C1为降压电容，一般为0.33-3.3uF。在此设为C1=2uF，整流管的导通电阻通常为几欧姆，稳压管VS的动态电阻为10欧姆左右，限流电阻R1及负载电阻RL一般为100-200欧姆，滤波电容一般为100uF-1000uF，其容抗可忽略。因此，可将图1电路等效为图2的交流电路，且满足容抗XC1》R的条件。

　　电容C1的容抗XC1为：

　　XC1 =1/（2PI*fC1）= 1/（2*3.14*50*2uF）=1592欧姆

　　由于R远小于XC1，则R上的压降VR也远小于C1上的压降，所以VC1与电源电压V近似相等，即VC1=V。则有：

　　整流后的直流电流平均值Id为：

　　Id =V/XC1=V*（2PI*fC1）= 0.62C1（mA）

　　结论：

　　（1）在使用电源变压器做整流电源时，当电路中各项参数确定后，输出电压是恒定的，而输出电流Id随负载增减变化；

　　（2）使用电容降压做整流电路时，由于Id=0.62C1，则Id与C1成正比，则当C1确定后，输出电流Id是恒定的，输出直流电压随负载电阻RL大小的不同在一定范围变化。RL越小，输出电压越低；RL越大，输出电压越高。

　　C1取值选择：

　　C1的大小应根据负载电流来选择，如负载电路工作电压为9V，负载平均电流为75毫安，则有Id=0.62C1，可得出C1=1.2uF。由于稳压管VD5的损耗，则C1可取1.5uF，则此时电源实际提供的电流为Id=93mA.

　　稳压管稳定电流选择：

　　稳压管的稳压值应等于负载电路的工作电压。由于电容降压电源提供的是恒定电流，因此一般不怕负载短路，但当负载完全开路时，R1及VD5回路中将通过全部的93mA电流，所以VD5的最大稳定电流应该取100mA为宜。又因为RL与VD5并联，则在保证RL取用75mA工作电流是=时，尚有18mA电流通过VD5，所以稳压管的最小稳定电流不得大于18mA，否则将失去稳压作用。

　　限流电阻取值：

　　限流电阻取值不能太大，否则将会增加电能损耗，并且也会增加C2的耐压要求。如若R1=100欧姆，R1上的降压为9.3V，则损耗为0.86W，可以取100欧姆1W的电阻。

　　滤波电容取值：

　　滤波电容一般为100uF-1000uF，但需注意其耐压值。如负载电压为9V，R1上的压降为9.3V，总压降为18.3V，则滤波电容C2应取25V以上为好。

　　注：电容降压电源是一种非隔离电源，在应用上需特别注意隔离，以防止触电。

　　结语

　　关于阻容降压的相关介绍就到这了，如有不足之处欢迎指正。

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