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阻容降压电路的误区
接线图
2023年01月04日 22:14 308
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电容降压电路故障分析
降压电路除使用变压器外，还可以使用电容器进行交流市电电压的降低。如图所示，是采用电容器降低交流电压的电路。电路中，C1是降压电容，R1是负载电阻，U为输入的交流220V市电。
一、电路分析
关于这一降压电路的工作原理，主要说明以下几点：
1、交流市电是50Hz的交流电，电容C1对交流市电存在着容抗，这样在C1上存在电压降，使加到负载R1两端的电压下降，只要根据负载电阻R1大小，合理选取C1的容量大小（取得合适的容抗），就能控制C1上电压降Uc的大小，便能获得所需的交流电压Uo的大小，达到降压的目的。
2、由于交流市电电压比较高，所以对电路中降压电容C1的耐压要求较高，一般应不小于450V。
3、由于采用电容降压，而电容器对交流电没有隔离作用，所以这样降压电路的负载电阻R1上会带电，有触电危险。如果交流市电的火线接线路板的地线端，地线接到C1上，这将使整个电路的地线带有220V交流市电，这是很不安全的，所以在这种降压电路中，严格要求220V火线要接电容C1。
4、电容降压电路的安全性不好，因为一旦火线、地线接反就有触电危险，所以在一般民用电器中不常采用。5、交流电源线应采用三插的插座，这样火线、地线、保护性地线之间不会接错，提高了使用安全性。
二、电路故障分析根据电容降压电路的特点，对电路故障分析说明下列几点：
1、当降压电容漏电时，在电容上的压降减小，加到负载电路上的交流电压升高，整机工作电压将升高，将严重损坏电路工作的安全性。
2、当降压电容击穿时，没有降压功能，负载上直接加上了220V电压，这会损坏电路中的元器件。
3、当降压电容开路时，没有交流电压加到负载电路上，这会使整机电路不工作。
该阻容降压方案，全波整流，电容使用125J ，耐压400V，根据公式推算：125J电容C=1200000pF=1.2μF；容抗Xc=1/2πfc=2653Ω。 220V的交流电压加载电容两端时，流过电容的最大电流约为83mA。也就是电路最大的负载能力
阻容降压电路的误区
电阻电容降压电路，是我们常用的常见的供电方式之一，一般应用于小家电的电路，如电风扇、暖奶器、酸奶机、煮蛋器、拉发器等等。因为阻容降压供电电路成本低，所以很多厂家还是愿意使用，尽管存在很多的缺点。
一般采用阻用降压供电的小家电
我们看一下常见的阻容降压电路：
全波整流
半波整流
我们看到，整个电路包括的器件极少，CBB电容（或者安规电容）、二极管（1个、2个或者4个）、稳压管（由输出电压决定电压值），滤波的电解电容，由此可见这个供电电路的成本是相当的低廉。
这个电路的缺点很明显了：
1、不隔离，整个电路都是带电的；
2、提供的电流小，一般在100MA以下；
3、功率因数极低，不过考虑到本身功率很小，这个影响倒不是很大；
4、使用寿命短，比如稳压管烧坏、降压电容容量降低造成供电不足、滤波电容损坏后造成整个电路烧坏。
本文要讨论的是最后一个问题，怎么降低电路损坏的风险。
上面列举的3种电路中，存在的几大隐患：稳压管容易击穿，滤波电解电容容易老化。
1、稳压管为什么容易击穿？
我们知道220V交流电峰值电压是311V，在峰值电压下，流过稳压管的电流就会比平均值大1.4倍，而且是通电时如果刚好是接近峰值电压值，降压电容C1电压为0，等于是短路状态，此时瞬间电压加在稳压管和滤波电容上，虽然电容电压不能突变，可是电容也是有电阻值的，瞬间电流会比较大，电容上产生的瞬间电压就会比较高，超过稳压管稳压值时，稳压管必然会流过相对较大的电流，稳压管有瞬间击穿的风险。稳压管击穿是最常见的损坏现象。
2、滤波电解电容的老化：上面提到电压在峰值时，电流会是平均电流的1.4倍，那么电解电容上的电流变化是比较大的，长期的大纹波电流流过电解电容，就会造成电解电容的老化，容量下降，而容量下降后，纹波电流变得更大，会加速老化过程。
3、还有一种是由于降压电容采用CBB电容，CBB电容寿命短，容量容易下降。
为减少稳压管损坏风险，电路设计时采用的CBB电容容量值刚好够用，在使用一段时间（如1年）后，容量下降，造成电路供电不足，后级电路就无法正常工作。
针对以上问题，将电路稍改进一下，以全波整流为例，电路如下：
1、抗冲击输入电阻R2：一般采用几欧~几十欧，可以在通电瞬间减少冲击电流，另外在后面电路短路时起到保险电阻作用。
2、稳压管保护电阻R3：一般采用几欧~几十欧，以上电路中，整流桥后直接接的滤波电解电容E1，E1耐压值要稳压管的2倍或以上。电解电容在通电瞬间或者电网电压突变时，电压会上升的比较高，比如12V电压上升到13V，在传统电路中，稳压管必然会流过很大的电流，而改进后，图1稳压管串接保护电阻，使流过稳压管的电流变得波动很小，但是输出电压会随着波动到13V，后级电压要求不高时可按电路1改进。
图2电路同时有R3保护电阻，E1电压上升时，稳压管的电流波动很小，而且输出电压由于有稳压管+滤波电容E2的限制，波动极小，滤波电容E2的耐压值可以降到稳压管电压值的1.2倍。
由以上分析可见，加入2个电阻后，对稳压管、滤波电解电容都起到了保护作用，大大的提高了阻容降压电路的可靠性和寿命。
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