采用电容降压电路是一种常见的小电流电源电路﹐由于其具有体积小﹑成本低﹑电流相对恒定等优点﹐也常应用于LED的驱动电路中。
图一为一个实际的采用电容降压的LED驱动电路﹕请注意﹐大部分应用电路中没有连接压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管﹐建议连接上﹐因压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管能在电压突变瞬间( 如雷电﹑大用电设备起动等 )有效地将突变电流泄放﹐从而保护二级关和其它晶体管﹐它们的响应时间一般在微毫秒级 。
电路工作原理﹕
电容C1的作用为降压和限流﹕大家都知道﹐电容的特性是通交流﹑隔直流﹐当电容连接于交流电路中时﹐其容抗计算公式为﹕
XC = 1/2πf C
式中﹐XC 表示电容的容抗﹑f 表示输入交流电源的频率﹑C 表示降压电容的容量。
流过电容降压电路的电流计算公式为﹕
I = U/XC
式中 I 表示流过电容的电流﹑U 表示电源电压﹑XC 表示电容的容抗
在220V﹑50Hz的交流电路中﹐当负载电压远远小于220V时﹐电流与电容的关系式为﹕
I = 69C 其中电容的单位为uF﹐电流的单位为mA
下表为在220V﹑50Hz的交流电路中﹐理论电流与实际测量电流的比较
电容(uF) 0.047 0.2 0.22 0.47 1 2.2 4.7
电流(mA) 理论值 3.2 6.9 13.2 32.4 69 152 324
实测值 3.3 7 13 32.5 70 152 325
电阻R1为泄放电阻﹐其作用为﹕当正弦波在最大峰值时刻被切断时﹐电容C1上的残存电荷无法释放﹐会长久存在﹐在维修时如果人体接触到C1的金属部分﹐有强烈的触电可能﹐而电阻R1的存在﹐能将残存的电荷泄放掉﹐从而保证人﹑机安全。泄放电阻的阻值与电容的大小有关﹐一般电容的容量越大﹐残存的电荷就越多﹐泄放电阻就阻值就要选小些。经验数据如下表﹐供设计时参考﹕
C1取值(uF) 0.47 0.68 1 1.5 2
R1取值 1M 750K 510K 360K 200-300K
D1 ~ D4的作用是整流﹐其作用是将交流电整流为脉动直流电压。
C2﹑C3的作用为滤波﹐其作用是将整流后的脉动直流电压滤波成平稳直流电压。
压敏电阻( 或瞬变电压抑制晶体管 )的作用是将输入电源中瞬间的脉冲高压电压对地泄放掉﹐从而保护LED不被瞬间高压击穿。
LED串联的数量视其正向导通电压( Vf )而定﹐在220V AC电路中﹐最多可以达到80个左右。
组件选择﹕电容的耐压一般要求大于输入电源电压的峰值﹐在220V,50Hz的交流电路中时﹐可以选择耐压为400伏以上的涤纶电容或纸介质电容。
D1 ~D4 可以选择IN4007。
滤波电容C2﹑C3的耐压根据负载电压而定﹐一般为负载电压的1.2倍。其电容容量视负载电流的大小而定。
下列电路图为其它形式的电容降压驱动电路﹐供设计时参考﹕
在图 二电路中﹐可控硅SCR及R3组成保护电路﹐当流过LED的电流大于设定值时﹐SCR导通一定的角度﹐从而对电路电流进行分流﹐使LED工作于恒流状态﹐从而避免LED因瞬间高压而损坏。
在图三电路中﹐C1﹑R1﹑压敏电阻﹑L1﹑R2组成电源初级滤波电路﹐能将输入瞬间高压滤除﹐C2﹑R2组成降压电路﹐C3﹑C4﹑L2﹑及压敏电阻组成整流后的滤波电路。此电路采用双重滤波电路﹐能有效地保护LED不被瞬间高压击穿损坏。
图四是一个最简单的电容降压应用电路﹐电路中利用两只反并联的LED对降压后的交流电压进行整流﹐可以广泛应用于夜光灯﹑按钮指示灯﹐要求不高的位置指示灯等场合。■
