Part 01

前言

阻容降壓電路一般用于使用額定電壓為110V或230V且頻率為60或50Hz的交流電源配電線路作為輸入的直流電源。我們一般可以通過此電源方案獲得3.3V、6V、9V、12V、24V等直流電壓。

這種方案簡單且成本低，通過使用電容來降壓，從而將交流電壓輸入轉換為低壓直流電源，而且無需變壓器。但是這種方法也有一些缺點，如負載電流的限制，安全問題等。這種方法比較適合需要較小的負載電流的設備，比如LED燈。

上一篇文章會講解了電容降壓電路的計算。這篇文章我們就講一下電阻降壓以及電阻降壓電路的計算。

Part 02

電阻降壓器

電阻降壓器是一種簡單的電路，它在主回路上串聯連接了一個電阻以降低電壓。這種方法既可以降交流，也可以降直流，所以可以在整流前或整流后使用。

電阻兩端的電壓降為：V=IR。在此，由于純電阻負載使電壓下降，降壓電阻消耗的有功功率將為Vdrop*I或I*I*R。

可以查看上圖，其中電阻器 R1 是降低大部分輸入電源電壓的關鍵器件。我們要做的就是計算 R1 的值以降低電壓，從而在特定電流值下獲得所需的負載兩端電壓。該電路首先通過R1分壓，之后通過橋式整流器將交流電轉換為直流電，然后是電容器濾波和齊納穩壓二極管進行穩壓輸出。

Part 03

電阻降壓電路計算實例

輸入電壓：230V、50HZ 交流電源

輸出電壓：12VDC、50ma 負載輸出能力。

首先，必須找到需要降低的電壓，即電源電壓與包括負載在內的組件上的所有電壓降之和之間的差值。

器件選型

R2 – 100Ω（R2有保險絲的作用，也可以降低輸入浪涌電壓對后端電路的沖擊）

D1,D2,D3,D4 – 1N4007（整流作用）

C1 = 470μf（濾波作用）

D5 = 12V，1W（穩壓二極管實現12V穩壓輸出）

1）負載電壓是12V，如果負載電流按50mA，那么R2電阻兩端的電壓是 0.05 x 100 = 5V。

2）還要考慮橋式整流器的兩個正向偏置二極管的壓降的 1V（每個二極管 0.7 至 1.2V），1 x 2 = 2V。

3）那么我們需要用 R1 下降的凈電壓就等于：230 – 12 – 5 – 2 = 211V；因為輸入電壓是 AC 電壓，也就是 RMS 電壓，所以它等于整流后的 RMS DC 電壓。

4）通過以上計算可知，R1電阻器需要在通過50mA 的電流下降低 211V 電壓。

那么 R = V/I = 211/50mA= 4220Ω

我們可以選擇一個接近計算值的標準值的 3.9K 電阻。為什么是3.9K呢？這是因為電阻值低于計算值，會有余量電流。如果選擇的電阻高于計算值，則實際電流將低于所需值。

因為 R1 的變化會改變電流，現在需要重新計算使用 3.9K 和 100Ω 電阻器降低的電壓

1）R1 和 R2 兩端的電壓：230 – 12 – 2 = 216V。

2）使用 3.9K 和 100Ω 電阻器下降 216V 的電流值 = 216 / (3900 + 100) = 54mA。

3）因此，驅動 50mA（12V 電源的負載電流）負載，其余 4mA 將被連接在負載兩端的 12V 齊納二極管消耗。

輸入電源為 230V，負載電路消耗的電流為 54mA，則輸入功率 = 230x54mA = 12.42W；將電路視為純電阻。輸出負載功率 = 12x50ma = 0.6W，因此，輸入和輸出之間的功率差為 12.65 – 0.6 = 11.82W。

因此，電路浪費了 11.82 瓦的功率。齊納二極管和整流二極管的功率損耗要低得多，因此，使用電阻降壓器并不是一種有效的方法，因為它具有大量的熱量損失。下一篇文章會講解電容降壓電路的計算，不要錯過哦。