一、 阻容降壓的基本概念(幾個基本問題解答)

1、什么是阻容降壓?

阻容降壓是一種利用電容在一定頻率的交流信號下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流的電路。

電容器實際上起到一個限制電流和動態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色。

2、阻容降壓電路由哪幾部分組成?

阻容降壓電路由降壓模塊、整流模塊、穩(wěn)壓模塊和濾波模塊組成。

3、阻容降壓基本設(shè)計要素

電路設(shè)計時，應(yīng)先確定負(fù)載最大工作電流，通過此電流值計算電容容值大小，從而選取適當(dāng)電容。

此處與線性變壓器電源的區(qū)別：阻容降壓電源是通過負(fù)載電流選定電容;線性變壓器電源是通過負(fù)載電壓和功率選定變壓器。

二、阻容降壓電流計算

阻容降壓電路可以等效為由降壓電容C1和負(fù)載電阻R1組成，電阻和電容串聯(lián)分壓。

電容C1的容抗為Zc=-j/wC=-j/2πfC

電阻R1的阻抗為Zr=R

總的等效阻抗為Z=Zc+Zr=-j/2πfC+R

所以I=U/Z=U/(Zc+Zr)=U/(-j/2πfC+R)

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因為阻容降壓電源僅適用于小電流電路，選取的電容容值范圍一般為0.33UF到2.5UF，所以Zc為-1592j到-9651j。而等效負(fù)載阻抗Zr在200Ω左右，顯然有|Zc|>>|Zr|，同時輸入電源電壓分在負(fù)載上的壓降也遠(yuǎn)小于電容的壓降，所以有：Z≈Zc，矢量圖的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°，電流有效值I1=|I|=69000C。當(dāng)整流方式采用半波整流時，I1=0.5|I|=34500C。

二、設(shè)計舉例

已知條件：負(fù)載工作電流15mA，工作電壓5V。求降壓電容容值?

采用半波整流方式，根據(jù)計算式I1=0.5|I|=34500C可知，C=0.43uF。所以此處選用0.47uF的電容，反過來可以驗證提供的電流I1=34500C=16.2mA，多余電流從穩(wěn)壓管流過。

阻容降壓的優(yōu)點：

體積小;成本低。

阻容降壓的缺點：

非隔離電源，不安全;

不能用于大功率負(fù)載;

不適合容性和感性負(fù)載;

不適合動態(tài)負(fù)載。

四、阻容降壓的基本原理

1、電容充電放電原理

電容是一種以電場形式儲存能量的無源器件。電容充放電過程的本質(zhì)是兩導(dǎo)電平行板獲取與釋放電子的過程。

電容充電：

當(dāng)電容內(nèi)電場強(qiáng)度E小于電容兩端外接電源電壓U時，電容開始充電。此時電容正電極不斷失電子，負(fù)極不斷得電子，內(nèi)電場E不斷增強(qiáng)直到與外接電壓U相等時，充電結(jié)束。