电容降压直流电源的特点
一、 概述
电子工程师总是在不断寻求减小设备体积，优化规划，以期最大极限地下降设备本钱。其间，减小作为辅佐稳压电源的直流电源电路部分的体积，往往是最难处理的问题之一。
一般的线性直流电源电路功率比较低，直流电源的变压器体积大，重量重，本钱较高。
开关直流电源电路结构较杂乱，本钱高，直流电源纹波大，RFI和EMI干扰是难以处理的。
下文介绍的是一种新颖的电容降压型直流电源电路。
这种电路无直流电源变压器，结构十分简略，详细有：体积小、重量轻、本钱低价、动态呼应快、安稳牢靠、高效（可达90%以上）等特点。
二、 电容降压原理
当一个正弦沟通直流电源U（如220V AC 50HZ）施加在电容电路上时，电容器两极板上的电荷，极板间的电场都是时间的函数。也就是说：电容器上电压电流的有用值和幅值相同遵从欧姆定律。
即加在电容上的电压幅值必定，频率必守时，就会流过一个安稳的正弦沟通电流ic。容抗越小（电容值越大），流过电容器的电流越大，在电容器上串联一个适宜的负载，就能得到一个下降的电压源，可通过整流，滤波，稳压输出。
电容在电路中仅仅吞吐能量，而不用耗能量，所以电容降压型电路的功率很高。
三、 原理方框图
电路由降压电容，限流，整流滤波和稳压分流等电路组成。
1.降压电容：相当于一般稳压电路中的降压变压器，直接接入沟通直流电源回路中，简直接受悉数的沟通直流电源U，应选用无极性的金属膜电容（METALLIZED POLYESTER FILM CAPACITOR）。
2.限流电路：在合上直流电源的瞬间，有可能是U的正或负半周的峰_峰值，此刻瞬间电流会很大，因而在回路中需串联一个限流电阻，以确保电路的安全。
3.整流滤波：有半波整流和全波整流，与一般的直流电源电路的规划要求相同。
4.稳压分流：电压降压回路中，电流有用值I是安稳的，不受负载电流巨细改动的影响，因而在稳压电路中，要有分流回路，以呼应负载电流的巨细改动。
四、 规划势实例
1.桥式全波整流稳压电路：
标准要求：输出DC电压12V，DC电流300mA；输入直流电源220V AC/50HZ 市电。
1）降压电容C1的挑选：
a. C1容值的挑选：
电容值取决于负载电流，负载电流I确定后,可得: C1≥1/2лfU
式中沟通直流电源U值核算时取负10%，即：I=300mA，U=220V*（-10%）=198V，f=50HZ,
C1≥0.3(2*3.14156*50*198)=4.82uF)
电容值只可取大，不可取小，本例电容C1取值5uF。
b. 耐压值的挑选：
要考虑直流电源正10%的状况，如本例用市电，C1要挑选250V AC的金属膜电容。
c. 耐瞬间冲击电流的挑选：
金属膜电容的内阻是很低的，允许电容在吞吐能量时，有大的电流流过，这个电流的巨细取决于电容值和它的du/dt值，此值由电容的结构，金属膜的类型，引出线的方法决议的。
du/dt值与电容的耐压值有关，耐压越高，du/dt值越大，不同厂家产品du/dt值也有很大的不同，如耐压为250VAC电容值为5uF的金属膜电容的du/dt值一般在3－30之间挑选。
在本例中：C1＝5uF，du/dt值取3，则C1耐瞬间冲击电流值为：
I=Cdu/dt＝5*3＝15（A）
2）限流电阻R1的挑选：
先求C1的容抗：Xc＝1/2лfC＝1/(2*3.1416*50*0.000005)=636.36Ω
则复阻抗：|Z|＝638.3Ω （R1取值为47Ω）
求得电流有用值为：I=U/|Z|=220/638.3344.7mA
电阻实践接受的有用电压值：UR=344.7mA*47Ω ＝16.2V
求出电阻实践接受的功率：PR＝16.2V*344.7mA=5.58W（R1选用线绕电阻器，功率取7.5W）
3）稳压分流电路：
稳压管ZD1和T1管E-B结，R3组成稳压电路，T1,R2组成分流电路。
ZD1选用11.3V的稳压管；R3阻值取180Ω1/6W；T1管呼应负载电流的巨细改动，负载电流可在0－300mA内改动，T1选用2W的PNP管，电流扩大倍数≥200；R2用作负载电流较小时，分管一部分T1管的功率，R2取值30Ω/3W。
2.半波整流稳压电路：
标准要求：输出一组24V DC电压（如供给继电器作业用），一组DC电压5V（如供微控制器作业或双向可控硅触发电流用），输出DC电流60mA；输入直流电源220V/50HZ。
1）降压电容C1的挑选：
a.流过电容C1的电流约是负载电流的两倍，即120mA，得出：C1≥1/2лfU=0.12(2*3.14156*50*198)=1.93(uF）
C1的实践取值2uF。
b.挑选耐压值为250V AC的金属膜电容。
c.瞬间冲击电流值为：I＝Cdu/dt＝2*3＝6（A）
2）限流电阻R1的挑选：
电路的复阻抗：
Xc=1/(2*3.14156*50*0.000002)=1.464KΩ
|Z|=1.467 KΩ (R1取值100Ω)
求得电流有用值： I＝U/|Z|＝220/1.467＝150mA
再求出电阻接受的有用电压值为：UR＝150mA×100 ＝15V
求出电阻实践接受的功率：PR＝15V×150mA＝2.25W （R1的功率取3W）
3）半波整流电路：
D1作半波整流用，C2、C3为滤波电容，沟通直流电源U上半周时，经C1、R1降压，由D1整流后给电容C2滑润滤波输出
D2的效果：沟通直流电源U下半周时，降压电容C1经由D2放电。
4）稳压分流：
ZD1、ZD2、R3组成DC 24V稳压即分流电路，T1、ZD3和R4组成DC 5V稳压电路。
运用注意事项:
1.这种电路输出DC电压与输入AC直流电源之间是不阻隔的，因而，它用在不需阻隔的电子设备中，如在一些控制、检测、剖析电子设备中，在家用电器等电子设备中，特别是在小家电范畴具有广泛的实用价值；正因为没有阻隔，所以应用在需求阻隔的电子设备中不适宜。
2、金属膜电容的容量还不能做得很大，因而，这种电路一般用在小功率直流电源的电子设备中。
1、电路结构十分简略，具有体积小、重量轻，有利于完成电子设备的小型化；
2、省去了直流电源变压器，对元器件的要求也不高，本钱十分低，有力于下降电子设备的本钱；
3、电容降压电路是一个电流源，只需改动基准电压元件，就可得到很宽范围内的任一DC电压源；
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