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【一篇文章搞定阻容降压电路】 原理 + multisim 14.0仿真 参数计算
11-11 19:31

【一篇文章搞定阻容降压电路】 原理 + multisim 14.0仿真 参数计算

阻容降压电路常用于电风扇等廉价家用电器中 ,由于其成本较低的特性的特性如今还在大规模应用。简单实用的电路,今天就来把这个电路好好总结一下!

Multisim软件版本

附上multisim 14.0 网盘链接,内附PJ方法

https://pan.baidu.com/s/15NvcyeKIgk-COlvoDIfz0A

提取码: dsmf

1.阻容降压电路原理

AC220V通过 电容的容抗进行降压,经过D1稳压,D2整流,为负载供电,这是大致的原理。

R1的作用是在突然断电的时候,对C1电荷释放防止人员触电。100K- 500K均可,如果取值太小太小,会影响输出电流的参数也会增加功耗。

电流计算公式

Zc =1/(2πfc)= 1/(13.1450*fc)= 3.18K;

Iac = (220 - 3)/Za = 68mA ;(仿真图片可以放大看到参数,和计算结果基本一致)

注意:阻容降压电路这里可以看作一个恒流源,在负载变动时,输出电流的变动很小。阻容降压电路依靠稳压二极管D1实现输出电压的稳定(当输出断路时多余的电流会被D1吸收掉)。

滤波电容的取值遵循

I 是放电电流, V 为纹波,f为频率

2.可否去掉D2?

其实在某些应用场合下,D2不添加也可以工作,如图所示。

可否去掉D2其实在某些应用场合下,D2不添加也可以工作,如图所示:

这样会导致两个问题:

1.负半周时,D1导通压降约为1V,会给C3施加反向电压,长此以往造成C3的寿命降低。

2.C3中的电荷由于D2不存在,增加了其通过R1、C1泄放的通路,这会削弱C3的滤波作用。

出于这两点的考虑,在使用阻容降压电路时,D2不能去掉。

3.在实际制作中元器件选型应注意的事项:

R1: R1电阻的取值为100K左右,为保险起见,以交流220V其两端电压值,则电阻流过的电流Ir=220V/100K = 2-3mA。电阻所消耗功率Pmax=I^2 * R= 0.4W

所以从功率方面考虑电阻要选择0.4W以上的电阻,所以我们所常用0402/0603/0805的贴片电阻均不合适,某些大封装的贴片电阻即使能满足功耗的要求,从电阻耐压值的方面考虑,也最好采用0.5W以上的直插式电阻(在大多数贴片电阻的数据手册中,最高耐压值为200V)。 从数据手册中我们可以看到0.5W的直插式薄膜电阻在耐压值方面也符合设计要求↓

C1:C1是阻容降压电路中的关键器件,由于采用交流电,电容两端有正负电压的情况,所以在满足容量要求的情况下,还要选用无极性电容,同时C1的耐压值要为400V以上,这样才可以保证C1较高的工作寿命。 兼顾成本,满足以上特性的电容通常为薄膜式电容器,如下图所示↓

D1:之前已经提到,阻容降压电路是电流源,也就是说输出的电流恒定,而我们却需要负载两端获得稳定的电压,所以D1在电路中起稳压的作用。当负载变小或者开路时,多余的电流会从D1流过。反之,若负载变大,从D1流过的电流会变小。

需要注意的是,我们要保证在负载波动时稳压二极管都处于工作区(Izmin<Iz<Izmax)。

在本电路中所使用的的1N4372稳压管 Izmax=120mA,Izmin没有直接给出,但是手册中给出了Iztest=20mA,为保险起见我们可以暂且认为Izmin=20mA。↓

本电路恒定输出的电流为70mA左右,为了保证负载正常工作,那么最多有50mA可以供负载消耗,那么本电路的最大负载电阻为2.4V/50mA=48欧姆。 

另外,值得一提的是D1不仅承担稳压左右,还承担着50HZ交流电经历负半波时对电容C1进行放电的工作,所以D1正向导通电流也应该大于70mA,1N4372是满足以上要求的。

D2:本电路为50HZ交流输入,频率较低,所以一般的二极管均可。但是仍要注意,要选取反向耐压值大于300V的二极管(肖特基二极管通常反向耐压值很低不满足要求),而且正向导通电流大于100mA。 1N4007是比较常见的二极管,刚刚所提到的反向耐压值和正向导通电流均符合指标。↓

C3:滤波电容的取值文章中已经提到,但是别忘了要满足耐压值400V以上。

C2: C2为去耦电容与C3配合使用,扩宽C3的滤波能力(由于寄生电感的影响C3在滤除高频干扰时的效果并不好,所以需要C3与C2配合使用,见如下示意图↓)

结束

本文介绍了阻容降压电路的工作原理、注意事项以及元器件的选型。在文章中难免有所疏漏,欢迎各位看官在评论区指出或讨论,后续我将陆续更新文章,如果您觉得本篇文章还可以请帮忙点个赞^_^,谢谢。

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