电容降压电源原理和计算公式

电容降压电源原理和计算公式这一类的电路通常用于低成本取得非隔离的小电流电源.它的输出电压通常可在几伏到三几十伏,取决于所使用的齐纳稳压管.所能提供的电流大小正比于限流电容容量.采用半波整流时,每微法电容可得到电流(平均值)为:(国际标准单位)I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C=0.44*220*2*3.14*50*C=30000C=30000*0.000001=0.03A=30mA如果采用全波整流可得到双倍的电流(平均值)为:I(AV)=0.89*V/Zc=0.89*220*2*Pi*f*C=0.89*220*2*3.14*50*C=60000C=60000*0.000001=0.06A=60mA一般地,此类电路全波整流虽电流稍大,但是因为浮地,稳定性和安全性要比半波整流型更差,所以用的更少.使用这种电路时,需要注意以下事项:1、未和220V交流高压隔离,请注意安全,严防触电!2、限流电容须接于火线,耐压要足够大(大于400V),并加串防浪涌冲击兼保险电阻和并放电电阻.3、注意齐纳管功耗,严禁齐纳管断开运行.C1取值大小应根据负载电流来选择,比如负载电路需要9V工作电压,负载平均电流为75毫安,由于Id=0.62C1,可以算得C1=1.2uF.考虑到稳压管DZ1的损耗,C1可以取1.5uF,此时电源实际提供的电流为Id=93毫安.稳压管的稳压值应等于负载电路的工作电压,其稳定电流的选择也非常重要.由于电容降压电源提供的的是恒定电流,近似为恒流源,因此一般不怕负载短路,但是当负载完全开路时,R2(串在整流电路后,做限流)及DZ1回路中将通过全部的93毫安电流,所以DZ1的最大稳定电流应该取100毫安为宜.由于RL与DZ1并联,在保证RL取用75毫安工作电流的同时,尚有18毫安电流通过DZ1,所以其最小稳定电流不得大于18毫安,否则将失去稳压作用.电工原理:整流后的直流电流平均值Id,与交流电平均值I的关系为Id=V/XC1.C1以uF为单位,则Id为毫安单位问:谈到电容降压,我有点小问问题想请各位指教.我公司有多款产品都用到电容降压,但都没有用齐纳管也没有任何事发生,照常出货.前不久,我们生产一批产品,是黄色LED灯,却出现大量死灯,而且是一死灯就是整块板的灯全开路死灯,到现在也没有搞清楚是怎么回事(其它颜色的灯没有出现这样的情况).今天看到你们的贴子这么好,也想借此机会向各位请教.答:一是你的CBB选大了,二是你CBB选的是对的,但是客户的输入电压肯定不是咱们的220有可能高出几伏或者十几伏,所以会开路死灯,发表我的看法.我认为,inherit先生的计算公式是错误的,连近视公式都不是.还有,画的电路也不完整.我认为,完整的电路应该是:1.输入端应串接浪涌限制电阻.2.稳压管上应并联滤波电容(如果没有电容的话,纹波大,稳压管也容易损坏).3.输出端应接入稳压器件,例如78系列的78X05之类.4.半波整流的情况下,整流二极管应挪到稳压管后面.我认为,平均电流的计算公式中不应有0.44,0.89,Pi.在有效值电流和视在功率的式子中可能出现0.44(半波),0.89(全波).sqrt(Pi)/4=0.44(近似),sqrt(Pi)/2=0.89(近似).很抱歉,因为有效值电流和视在功率的近似式子中出现sqrt(Pi)项,我用除4或除8的方法,主观硬凑出0.44和0.89的.前几年,我是建立数学模型,用解微分方程的方法得出了近似式子,费了不功夫,向公司递交了技术报告.当时看到公司的人用实验方法确定降压电容,很挠心.得出的近似式子如下:1.半波:I(AV)=2*sqrt(2)*f*c*Vrms(近似)I(rms)=2*sqrt(2)*f*c*Vrms*sqrt(Pi)(近似)视在功率=2*sqrt(2)*f*c*Vrms*Vrms*sqrt(Pi)(近似)2.全波:I(AV)=4*sqrt(2)*f*c*Vrms(近似)I(rms)=2*sqrt(2)*f*c*Vrms*sqrt(Pi)(近似)视在功率=2*sqrt(2)*f*c*Vrms*Vrms*sqrt(Pi)(近似)其实,若考虑稳压管的电压、整流二极管的压降、导通角,上面的式子非常复杂,我没法输入,只好在此省略了,很抱歉.这种电路有以下优点:1.电路简单、元件少2.噪声小3.可防磁场干扰这种电路有以下缺点:1.功率因数低,无功功率大.2.不适合于负载电流稍大的电源,不适合于宽输入电压、负荷电流变动很大的电源.因为降压电容是在最低输入电压、最低工作频率、最大负荷电流的条件下确定的.当输入电压和工作频率较高、负荷电流较小时,多余的电流会流向稳压管,导致稳压管发热.3.因为是非绝缘型电源,电路带电,电路的使用范围受到限制.不能有一端接了零线就安全的想法.设计时,1.根据输入电压的最小值、最低工作频率、最大负荷电流、电容的误差和温度变化率计算出降压电容容量.2.根据输入电压的最大值、降压电容的容量(应考虑误差和温度变化率)、并参照有关电气规定确定放电电阻的阻值.3.根据输入电压的最大值、最高工作频率、最小负荷电流、降压电容的容量(应考虑误差和温度变化率)、稳压管的最大容许功率和热阻抗(应考虑最高环境温度),确定稳压管的型号.从成本的角度看,我个人认为,这种电路不太适合于200V-240V电网,是适合于100V电网.因为输入电压很高时,要想采用可靠的降压电容,电容的成本太高.另,特别要注意稳压管的安全.其实,稳压管的稳压值和损失的关系曲线成抛物线.电容器使用说明1)名称:聚酯(涤纶)电容符号:(CL)电容量:40p--4uf额定电压:63--630V主要特点:小体积,大容量,耐热耐湿,稳定性差应用:对稳定性和损耗要求不高的低频电路2)名称:聚苯乙烯电容符号:(CB)电容量:10p--1uf额定电压:100V--30KV主要特点:稳定,低损耗,体积较大应用:对稳定性和损耗要求较高的电路3)名称:聚丙烯电容符号:(CBB)电容量:1000p--10uf额定电压:63--2000V主要特点:性能与聚苯相似但体积小,稳定性略差应用:代替大部分聚苯或云母电容,用于要求较高的电路4)名称:云母电容符号:(CY)电容量:10p--0.1uf额定电压:100V--7kV主要特点:高稳定性,高可*性,温度系数小应用:高频振荡,脉冲等要求较高的电路5)名称:高频瓷介电容符号:(CC)电容量:1--6800p额定电压:63--500V主要特点:高频损耗小,稳定性好应用:高频电路6)名称:低频瓷介电容符号:(CT)电容量:10p--4.7uf额定电压:50V--100V主要特点:体积小,价廉,损耗大,稳定性差应用:要求不高的低频电路7)名称:玻璃釉电容符号:(CI)电容量:10p--0.1uf额定电压:63--400V主要特点:稳定性较好,损耗小,耐高温(200度)应用:脉冲、耦合、旁路等电路8)名称:铝电解电容符号:(CD)电容量:0.47--10000uf额定电压:6.3--450V主要特点:体积小,容量大,损耗大,漏电大应用:电源滤波,低频耦合,去耦,旁路等9)名称:钽电解电容符号:(CA)铌电解电容(CN)电容量:0.1--1000uf额定电压:6.3--125V主要特点:损耗、漏电小于铝电解电容应用:在要求高的电路中代替铝电解电容10)名称:空气介质可变电容器符号:可变电容量:100--1500p主要特点:损耗小,效率高;可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及对数式等应用:电子仪器,广播电视设备等11)名称:薄膜介质可变电容器符号:可变电容量:15--550p主要特点:体积小,重量轻;损耗比空气介质的大应用:通讯,广播接收机等12)名称:薄膜介质微调电容器符号:可变电容量:1--29p主要特点:损耗较大,体积小应用:收录机,电子仪器等电路作电路补偿13)名称:陶瓷介质微调电容器可变电容量:0.3--22p主要特点:损耗较小,体积较小应用:精密调谐的高频振荡回路14)名称:独石电容电容量大、体积小、可*性高、电容量稳定,耐高温耐湿性好等.应用范围:广泛应用于电子精密仪器.各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路.容量范围:0.5PF--1UF耐压:二倍额定电压.独石又叫多层瓷介电容,分两种类型,1型性能挺好,但容量小,一般小于0.2Uf,另一种叫II型,容量大,但性能一般.独石电容最大的缺点是温度系数很高,做振荡器的频漂让人受不了,我们做的一个555振荡器,电容刚好在7805旁边,开机后,用示波器看频率,眼看着就慢慢变化,后来换成涤纶电容就好多了.就温漂而言:独石为正温糸数+130左右,CBB为负温系数-230,用适当比例并联使用,可使温漂降到很小.就价格而言:钽,铌电容最贵,独石,CBB较便宜,瓷片最低,但有种高频零温漂黑点瓷片稍贵.云母电容Q值较高,也稍贵.15)安规电容是指用于这样的场合,即电容器失效后,不会导致电击,不危及人身安全.安规电容安全等级应用中允许的峰值脉冲电压过电压等级(IEC664)X12.5kV≤4.0kVⅢX2≤2.5kVⅡX3≤1.2kV——16)安规电容安全等级绝缘类型额定电压范围Y1双重绝缘或加强绝缘≥250VY2基本绝缘或附加绝缘≥150V≤250VY3基本绝缘或附加绝缘≥150V≤250VY4基本绝缘或附加绝缘150VY电容的电容量必须受到限制,从而达到控制在额定频率及额定电压作用下,流过它的漏电流的大小和对系统EMC性能影响的目的.GJB151规定Y电容的容量应不大于0.1uF.Y电容除符合相应的电网电压耐压外,还要求这种电容器在电气和机械性能方面有足够的安全余量,避免在极端恶劣环境条件下出现击穿短路现象,Y电容的耐压性能对保护人身安全具有重要意义安规电容的参数选择X电容,聚苯乙烯(薄膜乙烯)电容,从上面的贴子里也可以看到,聚苯乙烯的耐电压较高,适合EMI电路的高压脉冲吸收作用.2.容量计算:一般两级X电容,前一级用0.47uF,第二基用0.1uF;单级则用0.47uF.目前还没有比较方便的计算方法.(电容容量的大小和电源的功率无直接关系)电解电容的设计,一点小经验:1.电解电容在滤波电路中根据具体情况取电压值为噪声峰值的1.2--1.5倍,并不根据滤波电路的额定值;2.电解电容的正下面不得有焊盘和过孔.3.电解电容不得和周边的发热元件直接接触.电路设计(4)铝电解电容分正负极,不得加反向电压和交流电压,对可能出现反向电压的地方应使用无极性电容.(5)对需要快速充放电的地方,不应使用铝电解电容器,应选择特别设计的具有较长寿命的电容器.(6)不应使用过载电压1.直流电压玉文博电压叠加后的缝制电压低于额定值.2.两个以上电解电容串联的时候要考虑使用平衡电阻器,使得各个电容上的电压在其额定的范围内.(9)设计电路板时,应注意电容齐防爆阀上端不得有任何线路,,并应留出2mm以上的空隙.(10)电解也主要化学溶剂及电解纸为易燃物,且电解液导电.当电解液与pc板接触时,可能腐蚀pc板上的线路.,以致生烟或着火.因此在电解电容下面不应有任何线路.(11)设计线路板向背应确认发热元器件不靠近铝电解电容电容的型号命名:1)各国电容器的型号命名很不统一,国产电容器的命名由四部分组成:第一部分:用字母表示名称,电容器为C.第二部分:用字母表示材料.第三部分:用数字表示分类.第四部分:用数字表示序号.2)电容的标志方法:(1)直标法:用字母和数字把型号、规格直接标在外壳上.(2)文字符号法:用数字、文字符号有规律的组合来表示容量.文字符号表示其电容量的单位:P、N、u、m、F等.和电阻的表示方法相同.标称允许偏差也和电阻的表示方法相同.小于10pF的电容,其允许偏差用字母代替:B——±0.1pF,C——±0.2pF,D——±0.5pF,F——±1pF.(3)色标法:和电阻的表示方法相同,单位一般为pF.小型电解电容器的耐压也有用色标法的,位置*近正极引出线的根部,所表示的意义如下表所示:颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰耐压4V6.3V1