低成本LED電源-阻容降壓式電源電路分析

ID:372579 · 發表于 2021-6-17 21:46

電容降壓式電源

將交流市電轉換為低壓直流的常規方法是采用變壓器降壓后再整流濾波，當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、電路原理圖：

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 在市電的負半周時給 C1 提供放電回路，D3 是穩壓二極管，R1 為關斷電源后 C1 的電荷泄放電阻。在實際應用時常常采用的是圖 2 的所示的電路。當需要向負載提供較大的電流時，可采用圖 3 所示的橋式整流電路。
整流后未經穩壓的直流電壓一般會高于 30 伏，并且會隨負載電流的變化發生很大的波動，這是因為此類電源內阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應用場合。

二、器件選擇
  1.電路設計時，應先測定負載電流的準確值，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 向負載提供的電流 Io，實際上是流過 C1 的充放電電流 Ic。C1 容量越大，容抗 Xc 越小，則流經 C1 的充、放電電流越大。當負載電流 Io 小于 C1 的充放電電流時，多余的電流就會流過穩壓管，若穩壓管的最大允許電流 Idmax 小于Ic-Io 時易造成穩壓管燒毀.
  2.為保證 C1 可靠工作，其耐壓選擇應大于兩倍的電源電壓。
  3.泄放電阻 R1 的選擇必須保證在要求的時間內泄放掉 C1 上的電荷。
三、設計舉例
  圖 2 中，已知 C1 為 0.33μF，交流輸入為 220V/50Hz，求電路能供給負載的
最大電流。 C1 在電路中的容抗 Xc 為:
Xc=1 /（2 πf C）= 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 與負載電流 Io 的關系可近似認為：C=14.5 I，其中 C 的容量單位是 uF，Io 的單位是 A。
  電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應用上要特別注意隔離，防止觸電。
四、小應用
由于最近高亮 LED 比較流行，本人就用 10 只 LED 做了一只簡易的 LED 燈。原理圖如圖 4：

由于阻容降壓屬恒流源特性，白光 LED 導通電壓大概在 3V 左右，10 只 LED電壓大概在 30V，設定 LED 流過的電流小于 20mA(個人習慣，不希望太亮)：
Ic = 220V-30V/ Xc <20 mA 計算得出 Xc=8.5K；
再有: Xc=1 /（2 πf C）計算 C＝0.37uF；
實際選取 0.33uF 安規耐壓交流 275V；C2 取 10uF/50V；其他 R1＝470K； D1～D4 選 1N4007。
組裝完成之后，接上電源一試，非產亮，只是 LED 散射面積太小，屋子里亮度不是很均勻！有機會要做一個 20 只 LED 的，會更亮一些，同時也非常省電!

為了方便保存,我把上文整理成了Word文檔:

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