电容降压式电源

qwqwqw2088 · 发表于2016-10-20 20:16

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　　最近有人把坏的LED灯拿来维修，拆解后发现，大部分小功率的LED灯，几乎全都是阻容降压电路，要说安全性和稳定性就要看具体厂家的用料和元件参数的选择，暂且不表。但说这种电路由于其具有体积小﹑成本低﹑电流相对恒定等优点，采用电容降压原理来完成驱动电路设计的产品，已经逐渐在市场上立稳脚跟。采用这种设计的LED电源产品，均有较好的稳定性，且成本耗费较低。
将交流市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，VD2 为半波整流二极管，VD1 在市电的负半周时给 C1 提供放电回路，VD3 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。

qwqwqw2088 · 发表于2016-10-20 20:23

本帖最后由 qwqwqw2088 于 2016-10-20 20:25 编辑

类似这种电路，作为一般小功率的LED驱动的话，参数：输入电压220V，输出电压30V-120V，输出电流100-160MA

maychang · 发表于2016-10-21 09:42

这类电容降压式电源，因起限制电流作用的是电容C1，所以在上电瞬间均存在一个电流尖峰，通常称为浪涌电流。电流尖峰数值与C1电容量成正比，与交流市电内阻成反比。该电流尖峰在农村地区(输电线较长，交流市电内阻较大)约数十A到百A，在供电线路较好的地区可达200A以上。当然，电流尖峰的大小还和合闸角(交流市电一个周期内哪一瞬间合闸)有很大关系。
此电流尖峰虽然持续时间很短(一般不超过1～2毫秒)，但足以烧毁整流二极管或者稳压二极管。尤其是在市电供电线路较好的情况下。

second_chan · 发表于2016-10-21 10:57

低成本的驱动方式！

maychang · 发表于2016-10-21 11:23

为限制上电瞬间的尖峰电流，通常要在电路中串联限流电阻，如图中红色R所示。该电阻在此电源工作时始终通过电流，要发热的。因此电阻值的选择应该保证该电阻正常工作时功率耗散不超过电阻允许值，并留有余量。在保证功率耗散不超过允许值前提下，电阻值应尽量大些。
欲限制尖峰电流，当然也可以在电路中串联电感。不过电感价格高，体积大。用电感的好处是发热小。但发热小的好处抵不过价格和体积的劣势。

maychang · 发表于2016-10-21 11:29

楼主在2楼贴出的实物照片中，电路板上本来是有这支限流电阻位置的，如上图中红色箭头所指处。但实物照片中该限流电阻被跳线短路了。
由限流电阻被短路，可见该电路设计者只知其一，不知其二其三。

maychang · 发表于2016-10-21 11:39

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maychang · 发表于2016-10-21 14:36

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maychang · 发表于2016-10-21 14:47

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maychang · 发表于2016-10-21 15:04

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qwqwqw2088 · 发表于2016-10-21 15:28

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maychang · 发表于2016-10-21 15:53

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maychang · 发表于2016-10-21 16:02

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qwqwqw2088 · 发表于2016-10-21 16:07

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maychang · 发表于2016-10-21 16:34

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qwqwqw2088 · 发表于2016-10-21 16:42

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