中電網(wǎng)

該電路只有七八個(gè)元件：(1)限流電容c1，(2)泄放電阻r，(3)整流橋(1n4007×4)，(4)濾波電容c2。

　　筆者在設(shè)計(jì)制作一系列超高亮度led燈具實(shí)踐中，為大幅縮減燈具電源的體積重量和盡量降低制作成本，都采用了電容限流整流電源。然而，實(shí)際上要真正應(yīng)用好此類簡易電源也并非容易。首先在選擇限流電容c1時(shí)，需根據(jù)負(fù)載的具體工作電流(電壓)、應(yīng)用容抗計(jì)算公式或其他經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行粗略估算(有關(guān)具體估算方法，在相關(guān)電子書刊或電子報(bào)上都屢有介紹)。出于興趣和對(duì)該電源在實(shí)際使用中的安全性和可靠性上的考慮，筆者對(duì)這種電源進(jìn)行了實(shí)踐，揭示了有關(guān)電容限流整流電源的一些重要認(rèn)識(shí)和體會(huì)，現(xiàn)寫出來供電子愛好者參考。

　　在實(shí)踐過程中，還無意發(fā)現(xiàn)了一個(gè)比較有趣的現(xiàn)象：就是該電源交流輸出各支路電壓之和不等于交流輸入的總電壓，即用萬用表交流電源擋去單獨(dú)測(cè)試v2、v3(有效值)，或用兩表同時(shí)測(cè)試v2、v3(有效值)再與輸入總電壓(有效值)相比較，出現(xiàn)了不平衡現(xiàn)象，于是就發(fā)生了v2+v3>v1(220v)的怪異現(xiàn)象。在重溫了正弦交流電路相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)后才晃然大悟：正弦電路，電路中各部分的電壓及各支路內(nèi)的電流存在著相位差，這時(shí)電路總電壓的有效值，不等于部分電壓有效值之和。因?yàn)檎译妷�，電流相�?減)時(shí)，其結(jié)果不僅與各相加(減)的正弦量的大小(有效值)相關(guān)，還與它們的初相位有關(guān)。因此僅用有效值相加(減)，并不能反映出正弦量相加(減)的全貌，自然它不滿足基爾霍夫定律。對(duì)于交流電路而言，只有瞬時(shí)值之間的關(guān)系才服從基爾霍夫定律。

　　電容限流式整流電源與帶有電源變壓器的整流電源相比較，并不僅僅只在外觀上少了一個(gè)變壓器和多了一個(gè)變壓器的差異，而是兩種電源存在本質(zhì)上的區(qū)別。筆者認(rèn)為前者是一種電流源，而后者屬于電壓源，而且電容限流整流源的內(nèi)阻一般比較高(電壓源的內(nèi)阻比較小)。若忽略整流橋等內(nèi)阻的因素，它的內(nèi)阻ro主要取決于容抗xcl的值，例如輸出電流為100ma左右的電源，它的容抗xcl(即內(nèi)阻ro的值)通常在2kω左右。在外部交流220v輸入電壓變化不大，負(fù)載rz《r0(xcl值)的情況下，可將這種電容限流源近似看作為恒流源，于是這種電源就有一個(gè)重要特征：即負(fù)載兩端不怕短路只怕開路，與電壓源只怕短路不怕開路的特性正好相反。

　　理由是：電容限流整流源，在輸出負(fù)載端發(fā)生短路情況下，它的輸出電流仍被容抗xc，限制或鎖定在該負(fù)載相匹配的電流值上，故絕不會(huì)在各整流橋臂上產(chǎn)生過電壓和過電流，整流橋等元件也不會(huì)因此而受損。此時(shí)只不過是輸入220v電源，在正負(fù)各半周時(shí)分別流經(jīng)各自整流橋臂及短路線后，對(duì)限流電容c1進(jìn)行正反兩個(gè)方向的充放電而已，并且在該限流電容c1上(除并聯(lián)在c1上的泄放電阻r上略有一點(diǎn)微小功耗外)，并不損耗有功功率(但存在一定無功損耗)。至于電容限流整流源只怕輸出負(fù)載端開路(空載)的原因是：由于此時(shí)的負(fù)載rz上，相當(dāng)于無窮大的輸出電壓會(huì)升得很高，實(shí)測(cè)可達(dá)300vdc左右，即使負(fù)載電阻沒有開路，由于某種原因，rz變化到》r0(×c1值)，此時(shí)電流iz和負(fù)載rz的乘積仍可達(dá)到300vdc左右(具體視負(fù)載大小而定)，這樣在實(shí)際應(yīng)用中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題，即按正常情況下，220v電源經(jīng)限流、整流、濾波后，若iz在負(fù)載兩端建立的直流電壓為幾十伏，那么按理濾波電容c2的耐壓值也只需選擇在幾十伏，再適當(dāng)增加一點(diǎn)余量即可，這對(duì)少占機(jī)殼空間和節(jié)約成本固然有利，但是負(fù)載一旦損壞斷路，則馬上就會(huì)在其輸出端產(chǎn)生直流高壓，將濾波電容c2擊穿(發(fā)熱冒煙)，從安全上講顯然也是不允許的。因此為安全起見，c2的耐壓值最好還是選擇為≥400vdc。

　　根據(jù)上述原理，除將c2的耐壓值提高到400v外，還需考慮到在負(fù)載損壞(開路)后在c2上仍會(huì)被充上300v直流高壓，這一暫存高壓，仍會(huì)保持相當(dāng)時(shí)間(即使切斷220v輸入電壓后)，如不及時(shí)釋放，在維修或更換元件時(shí)，如忘記先在負(fù)載兩端人工放電，勢(shì)必仍會(huì)危及人體或使新更換上的負(fù)載(元件)繼續(xù)受損，這種可能性是存在的。為此需在輸出負(fù)載兩端再并聯(lián)一個(gè)大功率電阻r′(r′》rz)，作為放電電阻(約1.5w～2w)，這個(gè)放電電阻在電器正常工作時(shí)，由于負(fù)載電阻兩端的電壓較低，電流很小，故功耗也很小。一旦負(fù)載開路，在切斷220v電源后原先充在c2上的直流高壓就會(huì)通過r′較快自動(dòng)獲得釋放，消除安全上的隱患。為確保負(fù)載安全運(yùn)行，最好在輸出端再并聯(lián)一個(gè)稍大于v4值的壓敏電阻，或tvs管(即瞬變電壓抑制二極管)，這樣能有效攔截加在負(fù)載上的瞬時(shí)過電壓或過電流。

　　在電容限流整流源中，限流電容c1經(jīng)計(jì)算，一旦確定后，則輸出負(fù)載電流也同時(shí)被確定。如負(fù)載rfz改變則c1需重新計(jì)算，故不要錯(cuò)誤認(rèn)為只看和v4的輸出電壓相同，就以為這種電源可到處代用。此外控制電路與負(fù)載不可共用一組電源，否則會(huì)相互牽制發(fā)生蹺蹺板現(xiàn)象，打破原有輸出電流和電壓的平衡(即使采用穩(wěn)壓鉗位等措施都無濟(jì)于事，甚至是得不償失的)。

　　電容限流整流電源，不適用于負(fù)載變化較大的電路(如交直流放大電路)