如何正確選擇電容降壓元器件
發布時間:2011-09-29
中心議題:
- 電容降壓元器件的選擇
解決方案:
- 電容降壓直流供電電路分析
在電子製作時,為了減小體積、降低成本,往往采用電容降壓的方法代替笨重的電源變壓器,一些知名電容品牌生產商生產的電容將更好地保障其質量,如TDK電容、國(guo)巨(ju)電(dian)容(rong)等(deng)。但(dan)是(shi)采(cai)用(yong)電(dian)容(rong)降(jiang)壓(ya)方(fang)法(fa)如(ru)元(yuan)器(qi)件(jian)選(xuan)擇(ze)不(bu)當(dang),不(bu)但(dan)達(da)不(bu)到(dao)降(jiang)壓(ya)要(yao)求(qiu),還(hai)有(you)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)電(dian)路(lu)損(sun)壞(huai)。本(ben)文(wen)從(cong)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)角(jiao)度(du),介(jie)紹(shao)電(dian)容(rong)降(jiang)壓(ya)元(yuan)器(qi)件(jian)應(ying)如(ru)何(he)進(jin)行(xing)正(zheng)確(que)選(xuan)擇(ze)。
最簡單的電容降壓直流供電電路及其等效電路如圖1,C1為降壓電容,一般為0.33~3.3uF。假設C1=2uF,其容抗XCL=1/(2PI*fC1)=1592。由於整流管的導通電阻隻有幾歐姆,穩壓管VS的動態電阻為10歐姆左右,限流電阻R1及負載電阻RL一般為100~200,而濾波電容一般為100uF~1000uF,其容抗非常小,可以忽略。若用R代表除C1以外所有元器件的等效電阻,可以畫出圖2的交流等效電路。同時滿足了XC1>R的條件,所以可以畫出電壓向量圖。

由於R甚小於XC1,R上的壓降VR也遠小於C1上的壓降,所以VC1與電源電壓V近似相等,即VC1=V。根據電工原理可知:整流後的直流電流平均值Id,與交流電平均值I的關係為Id=V/XC1。若C1以uF為單位,則Id為毫安單位,對於22V,50赫茲交流電來說,可得到Id=0.62C1。
由此可以得出以下兩個結論:
(1)在使用電源變壓器作整流電源時,當電路中各項參數確定以後,輸出電壓是恒定的,而輸出電流Id則隨負載增減而變化;
(2)使用電容降壓作整流電路時,由於Id=0.62C1,可以看出,Id與C1成正比,即C1確定以後,輸出電流Id是恒定的,而輸出直流電壓卻隨負載電阻RL大小不同在一定範圍內變化。RL越小輸出電壓越低,RL越大輸出電壓也越高。
C1取值大小應根據負載電流來選擇,比如負載電路需要9V工作電壓,負載平均電流為75毫安,由於Id=0.62C1,可以算得C1=1.2uF。考慮到穩壓管VD5的的損耗,C1可以取1.5uF,此時電源實際提供的電流為Id=93毫安。
穩wen壓ya管guan的de穩wen壓ya值zhi應ying等deng於yu負fu載zai電dian路lu的de工gong作zuo電dian壓ya,其qi穩wen定ding電dian流liu的de選xuan擇ze也ye非fei常chang重zhong要yao。由you於yu電dian容rong降jiang壓ya電dian源yuan提ti供gong的de的de是shi恒heng定ding電dian流liu,近jin似si為wei恒heng流liu源yuan,因yin此ci一yi般ban不bu怕pa負fu載zai短duan路lu,但dan是shi當dang負fu載zai完wan全quan開kai路lu時shi,R1及VD5回路中將通過全部的93毫安電流,所以VD5的最大穩定電流應該取100毫安為宜。由於RL與VD5並聯,在保證RL取用75毫安工作電流的同時,尚有18毫安電流通過VD5,所以其最小穩定電流不得大於18毫安,否則將失去穩壓作用。
限流電阻取值不能太大,否則會增加電能損耗,同時也會增加C2的耐壓要求。如果是R1=100歐姆,R1上的壓降為9.3V,則損耗為0.86瓦,可以取100歐姆1瓦的電阻。
濾波電容一般取100微法到1000微法,但要注意其耐亞的選擇。前已述及,負載電壓為9V,R1上的壓降為9.3V,總降壓為18.3V,考慮到留有一定的餘量,因此C2耐壓取25V以上為好。
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