電子設(shè)計制作

1、電子制作一:1W臺燈的原理與制作 電子制作一:1W臺燈: 成本在10元左右電路原理圖：工作原理非常簡單，通過電容限流了發(fā)光二極管的工作電流小于25MA，加上C2吸收了開關(guān)燈的沖擊電流，有效的確保了發(fā)光二極管的使用壽命。采用電容降壓，不消耗電能，不發(fā)熱，效果好。（發(fā)光二極管的工作電流由C1的容量決定，如圖最大不能超過474，如果發(fā)光二極管的工作電流超過了50MA，估計發(fā)光二極管的壽命會大大縮短！如果覺采用224亮度已經(jīng)太亮，可以換容量為104的電容，這樣LED的工作壽命會超過幾萬小時。）這個實驗可用萬能板做,這種發(fā)光二極管.市場上有的賣.成本:電源線2元+萬能板1.5元+6元的燈+元件1元=10

2、.5元。 這個實驗我已經(jīng)做過，經(jīng)過分壓后的電壓有60伏，所以不要去觸摸電路板。以下是電容分壓的相關(guān)知識：（很全面的哦）電容降壓式電源   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 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

3、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 1.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(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。2.為保證C1可靠工作，其耐壓選擇應(yīng)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(nèi)泄放掉C1上的電荷。

4、三、設(shè)計舉例 圖2中，已知C1為0.33F，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=1 /（2 f 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(fù)載電流Io的關(guān)系可近似認(rèn)為：C=14.5 I，其中C的容量單位是F，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，防止觸電電容降壓電源原理和計算公式     這一類的電路通常用于低成本取

5、得非隔離的小電流電源。它的輸出電壓通?？稍趲追饺龓资?，取決于所使用的齊納穩(wěn)壓管。所能提供的電流大小正比于限流電容容量。采用半波整流時，每微法電容可得到電流（平均值）為：（國際標(biāo)準(zhǔn)單位）    I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C        =0.44*220*2*3.14*50*C=30000C        =30000*0.000001=0.03A=30m

6、A如果采用全波整流可得到雙倍的電流（平均值）為：    I(AV)=0.89*V/Zc=0.89*220*2*Pi*f*C        =0.89*220*2*3.14*50*C=60000C        =60000*0.000001=0.06A=60mA一般地，此類電路全波整流雖電流稍大，但是因為浮地，穩(wěn)定性和安全性要比半波整流型更差，所以用的更少。   &#

7、160;使用這種電路時，需要注意以下事項：    1、未和220V交流高壓隔離，請注意安全，嚴(yán)防觸電！    2、限流電容須接于火線，耐壓要足夠大（大于400V），并加串防浪涌沖擊兼保險電阻和并放電電阻。    3、注意齊納管功耗，嚴(yán)禁齊納管斷開運(yùn)行。采用電容降壓電路是一種常見的小電流電源電路由于其具有體積小成本低電流相對恒定等優(yōu)點(diǎn)也常應(yīng)用于LED的驅(qū)動電路中。圖一為一個實際的采用電容降壓的LED驅(qū)動電路請注意大部分應(yīng)用電路中沒有連接壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管建議連接上因壓

8、敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管能在電壓突變瞬間( 如雷電大用電設(shè)備起動等 )有效地將突變電流泄放從而保護(hù)二級關(guān)和其它晶體管它們的響應(yīng)時間一般在微毫秒級 。 電路工作原理電容C1的作用為降壓和限流大家都知道電容的特性是通交流隔直流當(dāng)電容連接于交流電路中時其容抗計算公式為                      XC = 1/2f C式中XC 表示電容的容抗f 表示輸入交流電源的頻率

9、C 表示降壓電容的容量。流過電容降壓電路的電流計算公式為                      I = U/XC式中  I   表示流過電容的電流U 表示電源電壓XC  表示電容的容抗在220V50Hz的交流電路中當(dāng)負(fù)載電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于220V時電流與電容的關(guān)系式為    

10、60;               I = 69C   其中電容的單位為uF電流的單位為mA下表為在220V50Hz的交流電路中理論電流與實際測量電流的比較電阻R1為泄放電阻其作用為當(dāng)正弦波在最大峰值時刻被切斷時電容C1上的殘存電荷無法釋放會長久存在在維修時如果人體接觸到C1的金屬部分有強(qiáng)烈的觸電可能而電阻R1的存在能將殘存的電荷泄放掉從而保證人機(jī)安全。泄放電阻的阻值與電容的大小有關(guān)一般電容的容量越大殘存的電荷就越多泄放電阻就

11、阻值就要選小些。經(jīng)驗數(shù)據(jù)如下表供設(shè)計時參考D1 D4的作用是整流其作用是將交流電整流為脈動直流電壓。C2C3的作用為濾波其作用是將整流后的脈動直流電壓濾波成平穩(wěn)直流電壓壓敏電阻( 或瞬變電壓抑制晶體管 )的作用是將輸入電源中瞬間的脈沖高壓電壓對地泄放掉從而保護(hù)LED不被瞬間高壓擊穿。LED串聯(lián)的數(shù)量視其正向?qū)妷? Vf )而定在220V AC電路中最多可以達(dá)到80個左右。組件選擇電容的耐壓一般要求大于輸入電源電壓的峰值在220V,50Hz的交流電路中時可以選擇耐壓為400伏以上的滌綸電容或紙介質(zhì)電容。D1 D4 可以選擇IN4007。濾波電容C2C3的耐壓根據(jù)負(fù)載電壓而定一般為負(fù)載電壓的1

12、.2倍。其電容容量視負(fù)載電流的大小而定。下列電路圖為其它形式的電容降壓驅(qū)動電路供設(shè)計時參考在圖 二 電路中可控硅SCR及R3組成保護(hù)電路當(dāng)流過LED的電流大于設(shè)定值時SCR導(dǎo)通一定的角度從而對電路電流進(jìn)行分流使LED工作于恒流狀態(tài)從而避免LED因瞬間高壓而損壞。在圖三電路中C1R1壓敏電阻L1R2組成電源初級濾波電路能將輸入瞬間高壓濾除C2R2組成降壓電路C3C4L2及壓敏電阻組成整流后的濾波電路。此電路采用雙重濾波電路能有效地保護(hù)LED不被瞬間高壓擊穿損壞。圖四 是一個最簡單的電容降壓應(yīng)用電路電路中利用兩只反并聯(lián)的LED對降壓后的交流電壓進(jìn)行整流可以廣泛應(yīng)用于夜光燈按鈕指示燈要求不高的位置指

13、示燈等場合。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(diǎn)，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2

14、20V/50Hz的交流電壓上，燈泡被點(diǎn)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(diǎn)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。 采用電容降壓時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1 根據(jù)負(fù)載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當(dāng)?shù)碾娙?，而不是依?jù)負(fù)載的電壓和功率。 2 限流電容必須采用無極性電容，絕對不

15、能采用電解電容。而且電容的耐壓須在400V以上。最理想的電容為鐵殼油浸電容。 3 電容降壓不能用于大功率條件，因為不安全。 4 電容降壓不適合動態(tài)負(fù)載條件。 5 同樣，電容降壓不適合容性和感性負(fù)載。 6 當(dāng)需要直流工作時，盡量采用半波整流。不建議采用橋式整流。而且要滿足恒定負(fù)載的條件。 以上是電容降壓工作原理的簡單介紹。前些日子我曾再次提出一個問題，就是只用電阻和電容可以組成什么電路，進(jìn)一步講只用一個電阻和一個電容可以組成什么電路。此篇可以是一個回答，有興趣的可以再想一想還能組成什么電路。其實電阻、電容和電感作為電子電路的基本元件，熟知它們的特性并靈活地應(yīng)用它們是非常重要的。工作原理是利用電容

16、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(diǎn)，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(diǎn)亮，發(fā)出正常的亮度而不會

17、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(diǎn)亮，而不會被燒毀。因為5W/65V的燈泡的工作電流也約為70mA。前篇有關(guān)電容降壓工作原理簡介文章是在看到論壇中有人問到關(guān)于電容降壓原理的提問而寫出來的。由于寫的時候倉促一些，有些細(xì)節(jié)沒有做過多地闡述，在此作一些補(bǔ)充。 1 我們在做電路時總希望整個電路只有一個公共參考點(diǎn)，即大家常說的接地點(diǎn)。當(dāng)采用電容降壓方式進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換時，如果采用橋式整流，試想在交流端和直流端能有一個公共參考點(diǎn)嗎？從原理上講只采用直流端的參考點(diǎn)是可以講得通的。但這不是一個最安全的做法。當(dāng)交流端的零線和火線接反的時候，直流端的參考點(diǎn)可能會有電。當(dāng)采用半波整流時，我們可以保證交直流端的參考點(diǎn)都接到交流端的零線上，同時在與交流點(diǎn)連接是注意零線和火險的連接方向，可以保證相對安全一些。這在電路調(diào)試時尤其重要。因此我提到的只是不推薦使用橋式整流。 2 關(guān)于電容降壓的允許使用最大功率的問題。從原理上講應(yīng)該沒有限制。但是隨著使用功率的加大，電容器的容量也要加大，當(dāng)功率達(dá)到一定程度時電容器的體積和價格就不一定比使用變壓器更合算、更安全。何況是用電容降壓時負(fù)載從電網(wǎng)所取得有功功率只取決于阻性負(fù)載的大小，余下的是電