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電容壓降電源拓撲有時是一個不錯的選擇
作者: 發布時間: 2022-05-06 閱讀: 0

談到電源——電源、穩壓器、轉換器——現在最常提到的第一個參數是“效率”。雖然更高的效率當然是一件好事,但策劃人員知道還有許多其他重要標準,例如輸入調節、輸出調節和輸出紋波(僅舉幾例)。這些只是性能因素——更高的效率還必須與供應規模、成本、復雜性和其他屬性進行權衡。

這就是為什麼電容壓降電源拓撲有時是一個不錯的選擇。它簡單、易於設置,並且可以在電流要求約為 50 至 100 mA 的應用中供應基本的 AC 輸入/DC 輸出。它采用電流、電壓和基於電抗的分壓的基本原理,而不是使用功耗電阻器通過分壓器降低線路電壓。自早期電子产品以來,它就已成功用於應用,現在發現用於為智能電表 (e-meters) 和 LED 串供電。由於不使用變壓器或電感器等磁性元件,因此成本低且重量輕。

在這種電容式無變壓器電源中,只要電流輸出 (IOUT) 小於或等於電流輸入 (IIN),負載上的電壓就會保持恒定。IIN 受 R1 和 C1 的電抗限製。R1限製浪湧電流;選擇它的值是為了不消耗太多功率,但又足夠大以限製浪湧電流。

理論上,電容器的無損耗電阻和電抗避免了分壓電阻器會产生的損耗,盡管該策劃還有其他顯着損耗的來源。電容器的尺寸必須在線路頻率下具有正確的無功,以達成所需的分壓比。整流二極管可以是單個二極管,也可以是全波橋,以獲得更低的紋波和更好的性能。如果負載已知且相對固定,則可以在輸出端使用一個基本的大容量電容器來平滑紋波(如果需要);對於變化的負載或更低的紋波,可以在輸出端添加一個簡單的 DC/DC 電源模塊穩壓器,以供應更穩定的 DC 輸出;我不願稱它為“導軌”,因為它通常缺乏直流導軌的穩定性。

(請註意,使用電容器和二極管來产生降壓AC/DC電源模塊有一些讽刺意味:當排列在不同的拓撲中時,這些用於構建的電容器和二極管是倍壓、三倍甚至更高的- 交流電源的倍數。)

但在電容下降的背後存在着潛在的挑戰:下降電容會受到全交流線路應力和尖峰的影響,因此如果使用低檔單元,可能會出現故障。大多數供應商強烈建議您使用“X 級”電容器,這意味着如果它由於電壓尖峰或過載而失效,它仍將保持電流隔離,而不是“故障-短路”模式,這會使用戶陷入危險。此外,由於該策劃沒有通過變壓器隔離,因此對用戶存在潛在危險(我們的意思是“潛在”這個詞的兩種含義!)由於電容壓降電路具有所謂的接地線並且不浮動,如果線路-AC 插頭或插座接線錯誤並且重新布置火線、中性線和地線,可能會产生嚴重後果;

盡管存在這些問題,電容降壓電源還是有用的,並且在可行的 AC/DC 電源選項的家族樹中占有一席之地。供應商正在尋找改善其低效率的方法,通常在 10-20% 範圍內。(聽起來確實很糟糕!)通過添加低成本 DC/DC 穩壓器,可以顯着提高效率,同時仍然避免磁性元件的成本和尺寸;當然,盡管它們是否如此負面是非常依賴於應用程序的。

供應商和其他人已經發布了一些關於上限下降供應的良好分析以及改進它的方法。這裏的重要信息是AC/DC 電源的範圍遠不止廣泛使用的、閉環、嚴格調節的線性和開關策劃,還包括一些對應用程序可能不優雅但有效(如果不是有效的話)的方法。但在做出選擇之前,您必須充分了解每種類型的性能和安全註意事項,以及許多日益嚴格的效率和安全監管標準。電源拓撲選擇沒有什麼簡單的,這是肯定的。