电容降压实际上是利用容抗限流。而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。 这种电容降压电路一般只用于小功率电炉中。
其计算方法大概叙述如下:首先应先测定负载电流的准确值,然后参考示例来选择降压电容器的容量。因为通过降压电容C向负载提供的电流Io,实际上是流过C的充放电电流Ic。C的容量越大,容抗Xc越小,则流经C的充、放电电流越大。
为保证C可靠工作,其耐压选择应大于两倍的电源电压。最好使用耐压~630V以上的CBB聚丙烯电容器。泄放电阻R的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C上的电荷,这是必不可少的。
设计举例
已知C为0.33μF,交流输入为220V/50Hz,求电路能供给负载的最大电流。
C在电路中的容抗Xc为:
Xc=1 /(2 πf C)= 1/(2*3.14*50*0.33*10-6)= 9.65K
流过电容器C1的充电电流(Ic)为:
Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。
简单算法:降压电容C与负载电流Io的关系可近似认为:C=14.5I,其中C的容量单位是μF,Io的单位是A。
电容降压式电源是一种非隔离电源,在应用上要特别注意隔离,防止触电!
什么是隔离电源
1、开关恒流源
采用变压器将高压变为低压,并进行整流滤波,以便输出稳定的低压直流电。开关恒流源又分隔离式电源和非隔离式电源,隔离是指输出高低电压隔离,安全性非常高,所以对外壳绝缘性要求不高。非隔离安全性稍差,但成本也相对低,传统节能灯就是采用非隔离电源,采用绝缘塑料外壳防护。开关电源的安全性相对较高(一般是输出低压),性能稳定,缺点是电路复杂、价格较高。开关电源技术成熟,性能稳定,是目前LED照明的主流电源。
2、线性IC电源
采用一个IC或多个IC来分配电压,电子元器件种类少,功率因数、电源效率非常高,不需要电解电容,寿命长,成本低。缺点是输出高压非隔离,有频闪,要求外壳做好防触电隔离保护。市面上宣称无(去)电解电容,超长寿命的,均是采用线性IC电源。IC驱电源具有高可靠性,高效率低成本优势,是未来理想的LED驱动电源。
3、阻容降压电源
采用一个电容通过其充放电来提供驱动电流,电路简单,成本低,但性能差,稳定性差,在电网电压波动时及容易烧坏LED,同时输出高压非隔离,要求绝缘防护外壳。功率因数低,寿命短,一般只适于经济型小功率产品(5W以内)。功率高的产品,输出电流大,电容不能提供大电流,否则容易烧坏,另外国家对高功率灯具的功率因数有要求,即7W以上的功率因数要求大于0.7,但是阻容降压电源远远达不到(一般在0.2-0.3之间),所以高功率产品不宜采用阻容降压电源。市场上,要求不高的低端型的产品,几乎全部是采用阻容降压电源,另外,一些高功率的便宜的低端产品,也是采用阻容降压电源。
在中高端市场,开关恒流非隔离电源仍是市场的主流电源,厂家一般会在结构设计上进行防高压隔离。而在低端市场,大部份厂家是采用阻容降压电源,也有部分厂家采用线性IC电源(要求厂家有一定的设计能力)
就是将输入与输出隔离。实现保护,防止信号干扰等功能!
自从LED照明开始到现在,不隔离的LED电源已经过了三代的驱动方式,现在做的非隔离电源,成功率较高,效率高,热量低等优点,且线路简单,容易制做,被大量采用,所以现在的日光灯电源大部分是非隔离的。
隔离电源的现状:
还有AP3706,OB2263等电路,这种电路的成本很低有些IC输出是用三极管,还有几种IC,但是效果都相差不多。
隔离电源的进展缓慢些,客户都愿意使用隔离的,它的发热量很高,(变压器和输出功率管)这样就增加了LED的光衰,到目前为止,这项技术始终没有被攻克。
像有人提出用外置的电源,是个好路子,这种灯具连灯架一起销售给新装灯的客户还可以的,但是一些老式的灯具用起来就很麻烦,连灯架要一起换。美国的灯具是不能动一点线路的,就连启辉器也不能摘下,现在的电子镇流器也不可摘下,如果摘下属于违法行为,出了问题保险公司是不赔偿的。
隔离电源几年来基本是采用最原始的方式,没有多大发展,几年来没有多大改进,使用的IC最多的是L6562,以它为代表的有几十种型号,大部分脚位相同,用L6562做的电源效率很高,(90%)能得到很高的PF值,(0.96-0.98)而且宽电压,但是这种电路也有它的缺点,电压有时不稳定,噪声大,波纹大,EMC很难处理,IC本身没有一些保护,因为电流成分复杂,所以变压器的体积也大些,用这种电路的成本也低。
最后还要提一句,IC是没有问题的,主要的是元件和调试的问题,效率高与低这里不仅是元件,更重要的是技术,两者密不可分。
IW3620,这种电路是隔离的理想芯片,厂家的应用电路采用的是PFC和输出用一个MOS管完成,这使电路的成本很低,能达到 84%的效率和0.92的PF值,电路有输出短路和开路保护,热保护,过压保护。这种电路如果分开二级做,还是不错的,即第一级用L6561,后级用 IW3620,这样会更合理些,但成本有些增加。IWATT的IC,都是小功率的,还有IW1689,1692等,性能还很稳定,后期又出来了调光 IW3610。