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oldfang 发表于 2012-7-18 11:31:22

老方电源笔记⑴RC阻容降压应用

本帖最后由 oldfang 于 2012-7-18 11:42 编辑

    最近看到很多人做阻容降压的东西，看了下网上的资料，其实也不是那么简单，很多地方都要注意。
   查了点资料，也做了个小夜灯，老化了个把星期好像没有问题。
   
   一、基本概念
电容降压的工作原理并不复杂。它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（68mA多一点）。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。
容抗：Xc=1/(2*π*f*C)   
流过的电流：Ic=U/Xc
   二、计算举例
图3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 π f C）= 1/（2*3.14*50*0.22*10-6）= 14.476K

流过电容器C1的充电电流（Ic）为：

Ic = U / Xc = 220 / 14.476 = 15mA。

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*Io，其中C的容量单位是μF，Io的单位是mA。

三、实际应用
图1为LED恒流电流，稳压的压降减去BE压降就是E极电阻上电压，从而恒流。由于线性恒流功耗在三极管上很大，所以此电路适合多个LED串联，以降低三极管功耗。
图1：



图2光控LED小夜灯，B极对地电阻是光敏电阻，白天时P管导通LED不亮；晚上P管截止LED导通。
图2：



图3为普通LED小夜灯。电路中R2是为C1放电的电阻；防止在快速插拔电源插头或插头接触不良时C1电容上的残余电压和电网电压叠加对后续器件形成高压冲击和防止拔出电源插头后接触到人体对人员产生伤害，所以此RC时间常数在理想状态下≤T（T=1/F，F=50Hz），但在实际使用当中R1不能取太小，否则R1功耗太大，一般我们取RC时间常数≤300mS。电路中R3、R4为限流电阻；此电阻主要是防止首次上电和在快速插拔电源插头或插头接触不良时所产生的高压冲击对整流二极管的损坏，电容C2在首次上电如果刚好碰在波峰处，因C2在通电瞬间呈短路状态，此时交流电源直接加在R2、R3和整流管上，R3、R4上有220VAC×1.414=311VDC瞬间直流电压；电容C2在快速插拔电源插头或插头接触不良时，如果电容C1在第n+1波峰处断电，在n+2波峰处通电，电容C1在n+1到n+2时间内放掉⊿V（由C1，R2决定），此时R3、R4上有220VAC×1.414+（220VAC×1.414-⊿V） =622VDC-⊿V瞬间直流电压，如果考虑到电网电压的波动，此电压会更高，所以R3，R4要选择耐电流冲击强和耐高压的电阻，一般选用大功率氧化膜电阻或金膜电阻，R3、R4总电阻不能太小，也不能太大，电阻太小冲击电流大，电阻太大整个电路功耗增大，整流二极管的峰值电流一般会比较大，如1N400X系列峰值电流为200A，所以一般取R3、R4总电阻=40-50Ω之间。下面的DIY板中考虑功耗不是最求的主要目标，电阻取的200R，冲击电流很小保证了长期可靠性。而且其功耗才0.045W相当小。C2滤波电容，一般成本考虑都是选择稍高于负载电压。比如50V即可，但是考虑到LED生产中插反或者长期使用中LED开路等异常情况，310的直流会全部灌到电解上，防止电容爆炸等意外情况。选择400V电解则没有此风险。 在网上买的那些可充电的LED小夜灯就是加了个铅酸蓄电池4V，没有限压装置，所以都是在外壳上标明充电时间，过了时间电流都用于发热，电解液消耗厉害，寿命减短。不能直接换成锂电充电，尤其是没有带保护板的锂电绝对不能替换，否则爆炸或者起火。图3：







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详细的波形请看完整版的PDF，图片一个个上传太麻烦了。

kyughanum 发表于 2012-7-18 11:33:57

顶！学习了...

oldfang 发表于 2012-7-18 11:35:55

kyughanum 发表于 2012-7-18 11:33 static/image/common/back.gif
顶！学习了...

还冒写完电脑就死机了，幸好阿莫这里有恢复数据。
等下继续搞。

turf456 发表于 2012-7-18 12:17:12

曾经干过用阻容压降给开关电源芯片提供副电源的蠢事。{:lol:}{:lol:}{:lol:}

oldfang 发表于 2012-7-18 12:45:47

turf456 发表于 2012-7-18 12:17 static/image/common/back.gif
曾经干过用阻容压降给开关电源芯片提供副电源的蠢事。

IC那么脆弱不太适合RC供电吧
一般给铅酸蓄电池充电那些负载
它比较皮实点

JQ_Lin 发表于 2012-7-18 13:18:35

图2光控LED小夜灯，B极对地电阻是光敏电阻，白天时P管导通LED不亮；晚上P管截止LED导通。

白天，三极管导通，旁路了电流，LED不亮。
也就是不论白天晚上，始终消耗着20多毫安的电流，是这个电路的不可避免的缺点。

oldfang 发表于 2012-7-18 13:45:41

JQ_Lin 发表于 2012-7-18 13:18 static/image/common/back.gif
白天，三极管导通，旁路了电流，LED不亮。
也就是不论白天晚上，始终消耗着20多毫安的电流，是这个电路的 ...

呵呵 这个的确是存在
我是在一家淘宝上买的很好的LED夜灯上看到的电路

亮不亮都是0.6W左右功耗，一年也才几块钱吧，晚上能看见路就好了。

当然商家打广告不会提到这个灭灯仍然用电的现实。

poppush 发表于 2012-7-18 14:07:39

好 ，不错！{:handshake:}

magiczero 发表于 2012-7-18 14:34:24

学习了..不错{:smile:}

HYLG 发表于 2012-7-18 14:54:40

刚出锅的PDF手册。好新鲜呀。{:lol:}

oldfang 发表于 2012-7-18 15:41:58

HYLG 发表于 2012-7-18 14:54 static/image/common/back.gif
刚出锅的PDF手册。好新鲜呀。

新鲜就下啊
别放冰箱里冷藏着{:titter:}

kelos3000 发表于 2012-7-18 15:45:56

学习了··

kaixiangjun 发表于 2012-7-18 18:07:29

老方新鲜出炉的作品，端出来大家分享，确实不错！

yeutay 发表于 2012-7-18 22:59:21

电源端少了一个串联电阻,防湧流。

moouse 发表于 2012-7-18 23:33:37

学习了   

oldfang 发表于 2012-7-19 08:30:32

yeutay 发表于 2012-7-18 22:59 static/image/common/back.gif
电源端少了一个串联电阻,防湧流。

有呢 在另外一条AC线上

hailing 发表于 2012-7-19 08:36:12

关于串的电阻，发现使用金属膜的电阻容易被浪涌打坏掉，后来换成绕线电阻了。

my_avr 发表于 2012-7-19 08:41:38

收下了，多谢！

lzy4072 发表于 2012-7-19 08:57:31

学习了，谢谢！

avr-job 发表于 2012-7-19 15:23:42

这样的好帖不顶不行。

xiaojun2019 发表于 2012-12-25 09:23:14

一定要顶一下

ZYBing 发表于 2013-7-30 08:03:08

Mark......

nil00 发表于 2013-7-30 08:27:39

学习记号

maozheng110 发表于 2014-4-18 13:59:46

最近在学习RC

coslight_dt 发表于 2014-4-18 14:36:15

顶！学习了...

zlxd1990 发表于 2014-9-18 09:59:22

一直想学做电源，虽然现在做不了，但还是收藏下，为以后做准备

苏格拉底de猪 发表于 2014-9-22 15:29:55

收藏，看到笔记2找来的！

abbott 发表于 2014-9-22 17:24:53

一个小电路，有好多学问！

mk_avatar 发表于 2014-9-24 09:48:42

学习了~~~~

steven_hee 发表于 2014-9-24 10:00:22

mark mark mkar

chinazhaoyl 发表于 2014-9-24 13:24:44

谢谢分享！

franklin2014 发表于 2014-10-16 03:20:36

不错，，mark

蓝蓝的恋 发表于 2014-11-8 08:59:45

这个是接的220v吧，{:smile:}高端

tongli 发表于 2014-11-13 16:33:36

谢谢LZ，学习了

Zenmvol 发表于 2014-11-20 16:40:06

顶一发！！！！

atg525 发表于 2015-7-12 16:53:20

图片与示例完美结合，写的很好

jz701209李 发表于 2015-7-12 21:06:21

学习了，谢谢

midjus 发表于 2015-7-12 21:33:54

实际上在很多地方都能见到阻容降压的身影

PowerAnts 发表于 2015-7-14 12:22:09

用容抗法求电流，几十年的错误算法要延续到什么时侯？

chen849928055 发表于 2015-7-21 11:41:06

大哥这个阻容降压经过整流二极管后输出的电压是多大，这个输出电压通过哪些参数可以计算吗

一号纵队 发表于 2015-8-17 02:16:12

用来测电量的这仪器不错，应该以后对我有帮助啦。

见入佳境 发表于 2015-8-17 09:39:29

这里这么多人顶，而我的线路上的问题却没有人帮我看下，难过啊

sidu320 发表于 2015-10-7 11:53:52

chen849928055 发表于 2015-7-21 11:41
大哥这个阻容降压经过整流二极管后输出的电压是多大，这个输出电压通过哪些参数可以计算吗 ...

买得整流二极管是DIP4封装好的，数据手册上应该有的吧。

sidu320 发表于 2015-10-7 11:57:41

chen849928055 发表于 2015-7-21 11:41
大哥这个阻容降压经过整流二极管后输出的电压是多大，这个输出电压通过哪些参数可以计算吗 ...

有4种情况：
1：如果没有滤波:，就约等于输入电压，输出为脉动直流。
2：如果用电感滤波，那么也约等于输入电压，输出为较平滑纯直流电压，带载能力较强，成本较高。
3：如果有滤波电容，那么等于输入电压的峰值，也就是输入电压的根2倍，也就是输入电压的1.414倍，也是输出较平滑纯直流电压，但纯度较好，成本较低。
4：如果有电容、电感组合滤波，那么同样输出为输入电压的1.414倍，但是兼具2、3项的优点，输出电流更纯净，同时带载能力更强。
这样说楼主能听明白吗？如果不明白可以再补充问题。

我在网上找到，关键还是得弄懂前面的阻容降压。

chen849928055 发表于 2015-10-10 11:23:45

oldfang 发表于 2012-7-18 11:35
还冒写完电脑就死机了，幸好阿莫这里有恢复数据。
等下继续搞。

组容降压的手提灯，220v通过组容降压给铅酸电池充电，一个2000mah容量的电池大概多久能充满电，都是怎么计算的，阻容用33uf的

zhuangchao123 发表于 2015-10-10 21:56:03

收下谢谢

liub007 发表于 2015-11-10 02:49:22

PowerAnts 发表于 2015-7-14 12:22
用容抗法求电流，几十年的错误算法要延续到什么时侯？

这位大哥，给个正确的算法啦。

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