阻容降压原理和计算公式及LED照明应用原理基础

阻容降压原理和计算公式及LED照明应用原理基础
作者：113007060提交日期：2010-5-2 17:52:00 | 分类:照明技术应用 | 访问量：234
阻容降压原理和计算公式
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
f为电源频率单位HZ;C为电容容值单位F法拉;V为电源电压单位伏
V;Zc=2*Pi*f*C为阻抗阻值单位欧姆.
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。

电容降压式电源将交流式电转换为低压直流
电容降压原理
电容降压的工作原理并不复杂。

他的工作原理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。

例如，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220V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。

虽然流过电容的电流有70mA，但在电容器上并不产生功耗，应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。

例如，我们将一个110V/8W的灯泡与一个1uF的电容串联，在接到220V/50Hz的交流电压上，灯泡被点亮，发出正常的亮度而不会被烧毁。

因为110V/8W的灯泡所需的电流为8W/110V=72mA，它与1uF电容所产生的限流特性相吻合。

同理，我们也可以将5W/65V的灯泡与1uF电容串联接到220V/50Hz的交流电上，灯泡同样会被点亮，而不会被烧毁。

因为5W/65V的灯泡的工作电流也约为70mA。

因此，电容降压实际上是利用容抗限流。

而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。

将交流式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。

一、电路原理
电容降压式简易电源的基本电路如图1，C1为降压电容器，D2为半波整流二极管，D1在市电的负半周时给C1提供放电回路，D3是稳压二极管，R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻。

在实际应用时常常采用的是图2的所示的电路。

当需要向负载提供较大的电流时，可采用图3所示的桥式整流电路。

整流后未经稳压的直流电压一般会高于30伏，并且会随负载电流的变化发生很大的波动，这是因为此类电源内阻很大的缘故所致，故不适合大电流供电的应用场合。

二、器件选择
1. 电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后参考示例来选择降压电容器的容量。

因为通过降压电容C1向负载提供的电流Io，实际上是流过C1的充放电电流 Ic。

C1容量越大，容抗Xc越小，则流经C1的充、放电电流越大。

当负载电流Io小于C1的充放电电流时，多余的电流就会流过稳压管，若稳压管的最大允许电流Idmax小于Ic-Io时易造成稳压管烧毁.
2.为保证C1可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。

3.泄放电阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷。

三、设计举例
图2中，已知C1为0.33μF，交流输入为220V/50Hz，求电路能供给负载的最大电流。

C1在电路中的容抗Xc为:
Xc=1 /（2 πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K
流过电容器C1的充电电流（Ic）为：
Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。

通常降压电容C1的容量C与负载电流Io的关系可近似认为：C=14.5 I，其中C的容量单位是μF，Io的单位是A。

电容降压式电源是一种非隔离电源，在应用上要特别注意隔离，防止触电。

电容应选为334j即0.33uf的瓷片电容
(1)防开关灯电流冲击： R1取值75-150欧姆碳膜电阻，对开电瞬间缓冲的效果非常明显，可以减弱尖峰脉冲电压对后级元件的影响，没有R1的电路稳定性大幅下降，容易出现的问题就是开电瞬间打火严重，瞬间烧掉LED。

R1同时也等同于一个保险，后级出现短路性故障，可以自行熔断，不至于把危害涉及到到更大范围，由此可见，没有R1的电路也是不安全的！
(2)防止高压对LED冲击：R2一般选用100欧姆-680欧姆/1W，作用为降压输出缓冲，可以防止高压直接冲击LED，多路时也可用于分流或限流。

(3)防止瞬间高压瞬间形成：C2选用10uf/400V或10uf/250V电解电容，开灯瞬间电路给电容两端充电时间很重要，电容容量大，高压无法在电容两端迅速形成，从而避免了瞬间高电压的形成，从而避免了对LED缓冲电路和LED的损伤。

(4)关电后LED灯余光消除：R3，10K-1M/0.25W电阻，为降压输出假性负载，防止电路空载时输出端电路过流，同时可以端时间泄放电解电容两端电压，避免关灯后的余光长久滞留，取值较小的话，还可以防止LED瞬间加电电压升高，充分保护LED！。