电容降压直流电源负载电压电流简明精确的计算方法

1、电容降压直流电源负载电压电流简明精确的计算方法江西尹石荪当负载电流较小且变化范围不大时，可使用电容降压式简易稳压电源（见图1）。该电源元件少成本低，且有负载短路自保护作用。C1耐压裕量和稳压管的电流裕量较大时，承受瞬时过压能力也较好，因而该电源被广泛应用。本文提供了该电源的一种简明而且 准确的负载电压上和电流的计算方法，为该电源设计提供了方便。图1所示为全波整流电路， 设输入电源近似为电压源（市电的源内阻抗很小），C2端电压Uo可视为直流电压源 （电容C2和负载电阻 RL时间常数足够大 ）。jLhiHn,A AfeI /IL A/:itt5V（1）由波形图（见图2）可见：在t1时刻：因输入电压

2、和 Uo为电压源，此时输入电压瞬时值刚好等于输出电压Uo ,由回路电压定律，电容C1端电压必定为零。t1至t3期间，整流桥二极管都截止。故进行到t3时刻，C1端电压仍为零。（2）在13时刻：输入电压上升到等于输出电压U0 ,因C1端电压为零，故 D1、D3刚刚导通。（3）t3至t4期间：D1、 D3导通，C1充电，其电流流经RL。（4）14时刻：输入电压达到峰值，由回路电压定律，输入电压有效值为U ,则C1端电压UC1为：图：81电容-2.jpg这表明，在t3至t4期间（也可以认为在 t2至t4期间），C1的端电压增量为：C1极板的电荷增加量为 ：(5) T4至t5期间：输入电压经过峰值后下降

3、，将逐渐低于Cl的端电压， C1放电,放电电电流经流经 D2、 RL、 D4、输入电源组成的回路，此间C1电压变化量为：AL =-(2 LC1极扳的电荷增加量为 2 U-Ls)Ct在t4至t5期间(也可认为是t4至t6期间)C1的电荷回到了零，其端电压也回到零。由于整流桥的作用，放电电流和 t3至t4期间的流人 RL的方向相同。故在 t2至 t6的1 / 2周期中.平均电流值为：式中f为输入电源的频率， u为输入正弦电压的有效值。I W汙却代人(1 )式得:当(1)式中的Uo等于零时，电容端为纯正的正弦电压，流过的电流为纯正的正弦电 流，有效电流和平均电流的比为波形系数，即:2VT )UwC

4、)= 1iti - j式中I为电流有效值.1 . 11为大家熟悉的正弦电流的波形系数。当U0不等于零时，因C1端电压不是纯正的正弦波，波形系数显然就不是1 . 11 了。(2)式指明，负载短路时，输出电压等于零；负载开路 (RL趋于无穷大)时输出电压 趋于输入正弦电压的峰值，这一点必须特别注意。(1)式指出，负载短路时电流达最大值为I nax=4v 2 UfCi在全波整流电路中，在 RL端并联上稳琏二极管，因负载电压通常是给定的，输入电压及负载电流的变化范围通常也是已知的， 使这种稳压电路能可靠稳压的关键， 是必须保证 稳压管在输入电压处于最低、 负载电流处于最大情况下， 稳压二极管必须导通； 输入电压处 于最高，负载电流处于最小，稳压二圾管不会过流。从而正确的计算出 C1 的电容量和稳 压管的额定电流，公式 (1) 和 (2) 为它们的选择，提供了极大方便。试验验证了上述公式的正确性。在 R1 值不太大时，理论计算值和试验值差值极小， 能非常好的符合。随着 RL 值的增大，理论计算值和试验值差值越来越大 ( 理论计算值大 于试验 ( 值 ) 。这是因为当 R1 值大到可以和整流管的反向泄漏电阻、 PN