阻容降壓計算阻容降壓和開關(guān)電源的一些常用知識ZR阻容過電壓吸收器選型指南

阻容降壓原理及電路將交流市電轉(zhuǎn)換為低壓直流的常規(guī)方法是采用變壓器降壓后再整流濾波，當(dāng)受體積和成本等因素的限制時，最簡單實用的方法就是采用電容降壓式電源。一、電路原理VD1R11MVD1+VOUTVD3R11MIfzC1iVD1+:VOUTC2R11M■—II-C1iVD1+:VOUTC2R11M■—II-t￡1m2220V/ACmVD1-VD斗圖3 —VD5+—VOUTC2■O電容降壓式簡易電源的基本電路如圖1,C1為降壓電容器，D2為半波整流二極管，D1在市電的負(fù)半周時給C1提供放電回路，D3是穩(wěn)壓二極管，R1為關(guān)斷電源后C1的電荷泄放電阻。在實際應(yīng)用時常常采用的是圖2的所示的電路。當(dāng)需要向負(fù)載提供較大的電流時，可采用圖3所示的橋式整流電路。整流后未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓一般會高于30伏，并且會隨負(fù)載電流的變化發(fā)生很大的波動，這是因為此類電源內(nèi)阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應(yīng)用場合。二、器件選擇電路設(shè)計時，應(yīng)先測定負(fù)載電流的準(zhǔn)確值，然后參考示例來選擇降壓電容器的容量。因為通過降壓電容C1向負(fù)載提供的電流I。，實際上是流過C1的充放電電流Ic。Cl容量越大，容抗Xc越小，則流經(jīng)C1的充、放電電流越大。當(dāng)負(fù)載電流Io小于C1的充放電電流時，多余的電流就會流過穩(wěn)壓管，若穩(wěn)壓管的最大允許電流Idmax小于Ic-Io時易造成穩(wěn)壓管燒毀.為保證C1可靠工作，其耐壓選擇應(yīng)大于兩倍的電源電壓。泄放電阻R1的選擇必須保證在要求的時間內(nèi)泄放掉C1上的電荷。三、設(shè)計舉例圖2中，已知C1為0.33卩F,交流輸入為220V/50Hz,求電路能供給負(fù)載的最大電流。C1在電路中的容抗Xc為：Xc=l/（2nfC）=1/（2*3.14*50*0.33*10-6）=9.65K流過電容器C1的充電電流（Ic）為：Ic=U/Xc=220/9.65=22mA。通常降壓電容C1的容量C與負(fù)載電流Io的關(guān)系可近似認(rèn)為：C=14.5I,其中C的容量單位是pF，Io的單位是A。電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應(yīng)用上要特別注意隔離，防止觸電安規(guī)電容是指用于這樣的場合，即電容器失效后，不會導(dǎo)致電擊，不危及人身安全它包括了X電容和Y電容。x電容是跨接在電力線兩線（L-N）之間的電容，一般選用金屬薄膜電容；Y電容是分別跨接在電力線兩線和地之間（L-E，N-E）的電容，一般是成對出現(xiàn)?；诼╇娏鞯南拗?，Y電容值不能太大，一般X電容是uF級，Y電容是nF級。X電容抑制差模干擾，Y電容抑制共模干擾。電容降壓原理電容降壓的工作原理并不復(fù)雜。他的工作原理是利用電容在一定的交流信號頻率下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流。例如，在50Hz的工頻條件下，一個1uF的電容所產(chǎn)生的容抗約為3180歐姆。當(dāng)220V的交流電壓加在電容器的兩端，則流過電容的最大電流約為70mA。雖然流過電容的電流有70mA，但在電容器上并不產(chǎn)生功耗，應(yīng)為如果電容是一個理想電容，則流過電容的電流為虛部電流，它所作的功為無功功率。根據(jù)這個特點，我們?nèi)绻谝粋€1uF的電容器上再串聯(lián)一個阻性元件，則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產(chǎn)生的功耗完全取決于這個阻性元件的特性。例如，我們將一個110V/8W的燈泡與一個1uF的電容串聯(lián)，在接到220V/50Hz的交流電壓上，燈泡被點亮，發(fā)出正常的亮度而不會被燒毀。因為110V/8W的燈泡所需的電流為8W/110V=72mA,它與1uF電容所產(chǎn)生的限流特性相吻合。同理，我們也可以將5W/65V的燈泡與1uF電容串聯(lián)接到220V/50Hz的交流電上，燈泡同樣會被點亮，而不會被燒毀。因為5W/65V的燈泡的工作電流也約為70mA。因此，電容降壓實際上是利用容抗限流。而電容器實際上起到一個限制電流和動態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色。將交流式電轉(zhuǎn)換為低壓直流的常規(guī)方法是采用變壓器降壓后再整流濾波，當(dāng)受體積和成本等因素的限制時，最簡單實用的方法就是采用電容降壓式電源。

一、電路原理R11MIfzIfzC1^OV/ACMlC1VD2VD1

zkiVD3■■J.-'C2+:VOUTVD2-o+R11M220V/AC一、電路原理R11MIfzIfzC1^OV/ACMlC1VD2VD1

zkiVD3■■J.-'C2+:VOUTVD2-o+R11M220V/ACf!-**-：1..YD1-VD4VD5+TVOUTC2VD1220V/AC=VOUT220V/ACC2電容降壓式簡易電源的基本電路如圖1,C1為降壓電容器，D2為半波整流二極管，D1在市電的負(fù)半周時給C1提供放電回路，D3是穩(wěn)壓二極管，R1為關(guān)斷電源后C1的電荷泄放電阻。在實際應(yīng)用時常常采用的是圖2的所示的電路。當(dāng)需要向負(fù)載提供較大的電流時，可采用圖3所示的橋式整流電路。整流后未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓一般會高于30伏，并且會隨負(fù)載電流的變化發(fā)生很大的波動，這是因為此類電源內(nèi)阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應(yīng)用場合。推挽式功率變換電路:UC3846UC3846Q1和Q2將輪流導(dǎo)通。推挽式放大器：按功放輸出級放大元件的數(shù)量，可以分為單端放大器和推挽放大器。單端放大器的輸出級由一只放大元件（或多只元件但并聯(lián)成一組）完成對信號正負(fù)兩個半周的放大。單端放大機器只能采取甲類工作狀態(tài)。推挽放大器的輸出級有兩個“臂”（兩組放大元件），一個“臂”的電流增加時，另一個“臂”的電流則減小，二者的狀態(tài)輪流轉(zhuǎn)換。對負(fù)載而言，好象是一個“臂”在推，一個“臂”在拉，共同完成電流輸出任務(wù)。盡管甲類放大器可以采用推挽式放大，但更常見的是用推挽放大構(gòu)成乙類或甲乙類放大器。什么是續(xù)流二極管？大家可能都知道二極管吧那什么是續(xù)流二極管呢？其實他還是個二極管只不過它在這起續(xù)流作用而以，例如在繼電器線圈兩端反向接的那個二極管或單向可控硅兩端反向接的也都是為什么要反向接個二極管呢？因為繼電器的線圈是一個很大的電感，它能以磁場的形式儲存電能，所以當(dāng)他吸合的時候存儲大量的磁場當(dāng)控制繼電器的三極管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂習(xí)r線圈斷電但是線圈里有磁場這時將產(chǎn)生反向電動勢電壓高達(dá)1000V以上很容易擊穿推動三極管或其他電路元件，這是由于二極管的接入正好和反向電動勢方向一致把反向電勢通過續(xù)流二極管以電流的形式中和掉從而保護了其他電路元件，因此它一般是開關(guān)速度比較快的二極管,象可控硅電路一樣因可控硅一般當(dāng)成一個觸點開關(guān)來用，如果控制的是大電感負(fù)載一樣會產(chǎn)生高壓反電動勢原理和繼電器殿祿式一樣的。在顯示器上也用到一般用在消磁繼電器的線圈上。整流二極管,整流二極管是什么意整流二極管是一種將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿陌雽?dǎo)體器件。通常它包含一個PN結(jié)，有陽極和陰極兩個端子。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。P區(qū)的載流子是空穴，N區(qū)的載流子是電子，在P區(qū)和N區(qū)間形成一定的位壘。外加使P區(qū)相對N區(qū)為正的電壓時，位壘降低，位壘兩側(cè)附近產(chǎn)生儲存載流子，能通過大電流，具有低的電壓降（典型值為0.7V），稱為正向?qū)顟B(tài)。若加相反的電壓，使位壘增加，可承受高的反向電壓，流過很小的反向電流（稱反向漏電流），稱為反向阻斷狀態(tài)。整流二極管具有明顯的單向?qū)щ娦?。?專沃二反整流二極管是一種大面積的功率器件，結(jié)電容大，工作頻率較低，一般在幾十千赫茲，反向電壓從25伏至3000伏。電流容量在1A以下的有2CP系列，1A以上的有2CZ系列。整流二極管可用半導(dǎo)體鍺或硅等材料制造。硅整流二極管的擊穿電壓高，反向漏電流小，高溫性能良好。通常高壓大功率整流二極管都用高純單晶硅制造。這種器件的結(jié)面積較大，能通過較大電流(可達(dá)上千安)，但工作頻率不高，一般在幾十千赫以下。整流二極管主要用于各種低頻整流電路。整流二極管的選用整流二極管一般為平面型硅二極管，用于各種電源整流電路中。選用整流二極管時，主要應(yīng)考慮其最大整流電流、最大反向工作電流、截止頻率及反向恢復(fù)時間等參數(shù)。普通串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路中使用的整流二極管，對截止頻率的反向恢復(fù)時間要求不高，只要根據(jù)電路的要求選擇最大整流電流和最大反向工作電流符合要求的整流二極管即可。例如，1N系列、2CZ系列、RLR系列等。開關(guān)穩(wěn)壓電源的整流電路及脈沖整流電路中使用的整流二極管，應(yīng)選用工作頻率較高、反向恢復(fù)時間較短的整流二極管(例如RU系列、EU系列、V系列、1SR系列等)或選擇快恢復(fù)二極管。整流二極管的常用參數(shù)最大平均整流電流IF：指二極管長期工作時允許通過的最大正向平均電流。該電流由PN結(jié)的結(jié)面積和散熱條件決定。使用時應(yīng)注意通過二極管的平均電流不能大于此值，并要滿足散熱條件。例如1N4000系列二極管的IF為1A。最高反向工作電壓VR：指二極管兩端允許施加的最大反向電壓。若大于此值，則反向電流(IR)劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐?，從而引起反向擊穿。通常取反向擊穿電?VB)的一半作為(VR)。例如1N4001的VR為50V,1N4007的VR為1000V。最大反向電流IR：它是二極管在最高反向工作電壓下允許流過的反向電流，此參數(shù)反映了二極管單向?qū)щ娦阅艿暮脡?。因此這個電流值越小，表明二極管質(zhì)量越好。擊穿電壓VR：指二極管反向伏安特性曲線急劇彎曲點的電壓值。反向為軟特性時，則指給定反向漏電流條件下的電壓值。最高工作頻率fm：它是二極管在正常情況下的最高工作頻率。主要由PN結(jié)的結(jié)電容及擴散電容決定，若工作頻率超過fm,則二極管的單向?qū)щ娦阅軐⒉荒芎芎玫伢w現(xiàn)。例如1N4000系列二極管的fm為3kHz。反向恢復(fù)時間tre：指在規(guī)定的負(fù)載、正向電流及最大反向瞬態(tài)電壓下的反向恢復(fù)時間。（7）零偏壓電容CO：指二極管兩端電壓為零時，擴散電容及結(jié)電容的容量之和。值得注意的是，由于制造工藝的限制，即使同一型號的二極管其參數(shù)的離散性也很大。手冊中給出的參數(shù)往往是一個范圍，若測試條件改變，則相應(yīng)的參數(shù)也會發(fā)生變化，例如在25°C時測得1N5200系列硅塑封整流二極管的IR小于lOuA，而在100°C時IR則變?yōu)樾∮?00uA。穩(wěn)壓二極管 （又叫齊納二極管）是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡稱穩(wěn)壓管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。穩(wěn)壓管在反向擊穿時，在一定的電流范圍內(nèi)（或者說在一定功率損耗范圍內(nèi)），端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，因而廣泛應(yīng)用于穩(wěn)壓電源與限幅電路之中。穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的因為這種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用?其伏安特性見圖1,穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。Vz??穩(wěn)定電壓指穩(wěn)壓管通過額定電流時兩端產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓值。該值隨工作電流和溫度的不同而略有改變。由于制造工藝的差別，同一型號穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值也不完全一致。例如，2CW51型穩(wěn)壓管的Vzmin為3.0V,Vzmax則為3.6V。Iz—穩(wěn)定電流指穩(wěn)壓管產(chǎn)生穩(wěn)定電壓時通過該管的電流值。低于此值時，穩(wěn)壓管雖并非不能穩(wěn)壓，但穩(wěn)壓效果會變差；高于此值時，只要不超過額定功率損耗，也是允許的，而且穩(wěn)壓性能會好一些，但要多消耗電能。最大穩(wěn)定工作電流取決于最大耗散功率，即Pzmax=Vz*Izmax。而Izmin對應(yīng)Vzmin。Rz^動態(tài)電阻指穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值。該比值隨工作電流的不同而改變，一般是工作電流愈大，動態(tài)電阻則愈小。例如， 2CW7C穩(wěn)壓管的工作電流為5mA時，Rz為18Q；工作電流為10mA時，Rz為8Q;為20mA時,Rz為2Q。Rz二DVz/DIz，Rz愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。IR—反向漏電流指穩(wěn)壓二極管在規(guī)定的反向電壓下產(chǎn)生的漏電流。例如 2CW58穩(wěn)壓管的VR=1V時，IR=O.1uA;在VR=6V時，IR=10uA。穩(wěn)壓二極管的特點就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動，或其它原因造成電路中各點電壓變動時,

負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。如圖畫出了穩(wěn)壓管的伏安特性及其符號。穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓變化很小。利用這一特性，穩(wěn)壓管在電路中能起穩(wěn)壓作用。因為這種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用。其伏安特性見穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。PFC的英文全稱為“PowerFactorCorrection”，意思是“功率因數(shù)校正”，功率因數(shù)指的是有效功率與總耗電量（視在功率）之間的關(guān)系，也就是有效功率除以總耗電量（視在功率）的比值?；旧瞎β室蛩乜梢院饬侩娏Ρ挥行Ю玫某潭?，當(dāng)功率因素值越大，代表其電力利用率越高。計算機開關(guān)電源是一種電容輸入型電路，其電流和電壓之間的相位差會造成交換功率的損失，此時便需要PFC電路提高功率因數(shù)。目前的PFC有兩種，一種為被動式PFC（也稱無源PFC）和主動式PFC（也稱有源式PFC）。1.被動式PFC被動式PFC一般分“電感補償式”和“填谷電路式（ValleyFillCircuit）”“電感補償方法”是使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小來提高功率因數(shù)，被動式PFC包括靜音式被動PFC和非靜音式被動PFC。被動式PFC的功率因數(shù)只能達(dá)到0.7?0.8，它一般在高壓濾波電容附近?！疤罟入娐肥健睂儆谝环N新型無源功率因數(shù)校正電路，其特點是利用整流橋后面的填谷電路來大幅度增加整流管的導(dǎo)通角，通過填平谷點，使輸入電流從尖峰脈沖變?yōu)榻咏谡也ǖ牟ㄐ危瑢⒐β室驍?shù)提咼到 0.9左右，顯著降低總諧波失真。與傳統(tǒng)的電感式無源功率因數(shù)校正電路相比，其優(yōu)點是電路簡單，功率因數(shù)補償效果顯著，并且在輸入電路中不需要使用體積大重量沉的大電感器。2.主動式PFC而主動式PFC則由電感電容及電子元器件組成，體積小、通過專用IC去調(diào)整電流的波形，對電流電壓間的相位差進行補償。主動式PFC可以達(dá)到較高的功率因數(shù) 通?？蛇_(dá)98%以上，但成本也相對較高。此外，主動式PFC還可用作輔助電源，因此在使用主動式PFC電路中，往往不需要待機變壓器，而且主動式PFC輸出直流電壓的紋波很小，這種電源不必采用很大容量的濾波電容。隨著電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全供電重要性的增強，對提高系統(tǒng)的可靠性和安全性要求愈加嚴(yán)格。而操作過電壓危害極大，在很大程度上影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，因此必須開發(fā)、研制和生產(chǎn)出新的過電壓保護裝置以滿足上述的需求。ZRN21型阻容過電壓吸收器是我公司和西安高壓電器研究所專家聯(lián)合研制，是在ZR10型及ZR20型基礎(chǔ)上改進的最新研制、開發(fā)和生產(chǎn)的第二代咼科技