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电子制作一:1W台灯的原理与制作 电子制作一:1W台灯: 成本在10元左右电路原理图：工作原理非常简单，通过电容限流了发光二极管的工作电流小于25MA，加上C2吸收了开关灯的冲击电流，有效的确保了发光二极管的使用寿命。采用电容降压，不消耗电能，不发热，效果好。（发光二极管的工作电流由C1的容量决定，如图最大不能超过474，如果发光二极管的工作电流超过了50MA，估计发光二极管的寿命会大大缩短！如果觉采用224亮度已经太亮，可以换容量为104的电容，这样LED的工作寿命会超过几万小时。）这个实验可用万能板做,这种发光二极管.市场上有的卖.成本:电源线2元+万能板1.5元+6元的灯+元件1元=10.5元。 这个实验我已经做过，经过分压后的电压有60伏，所以不要去触摸电路板。以下是电容分压的相关知识：（很全面的哦）电容降压式电源 将交流市电转换为低压直流的常规方法是采用变压器降压后再整流滤波，当受体积和成本等因素的限制时，最简单实用的方法就是采用电容降压式电源。一、电路原理 电容降压式简易电源的基本电路如图1，C1为降压电容器，D2为半波整流二极管，D1在市电的负半周时给C1提供放电回路，D3是稳压二极管，R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻。在实际应用时常常采用的是图2的所示的电路。当需要向负载提供较大的电流时，可采用图3所示的桥式整流电路。整流后未经稳压的直流电压一般会高于30伏，并且会随负载电流的变化发生很大的波动，这是因为此类电源内阻很大的缘故所致，故不适合大电流供电的应用场合。二、器件选择 1.电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后参考示例来选择降压电容器的容量。因为通过降压电容C1向负载提供的电流Io，实际上是流过C1的充放电电流Ic。C1容量越大，容抗Xc越小，则流经C1的充、放电电流越大。当负载电流Io小于C1的充放电电流时，多余的电流就会流过稳压管，若稳压管的最大允许电流Idmax小于Ic-Io时易造成稳压管烧毁。2.为保证C1可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。3.泄放电阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷。三、设计举例 图2中，已知C1为0.33F，交流输入为220V/50Hz，求电路能供给负载的最大电流。 C1在电路中的容抗Xc为：Xc=1 /（2 f C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K流过电容器C1的充电电流（Ic）为：Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。通常降压电容C1的容量C与负载电流Io的关系可近似认为：C=14.5 I，其中C的容量单位是F，Io的单位是A。电容降压式电源是一种非隔离电源，在应用上要特别注意隔离，防止触电电容降压电源原理和计算公式 这一类的电路通常用于低成本取得非隔离的小电流电源。它的输出电压通常可在几伏到三几十伏，取决于所使用的齐纳稳压管。所能提供的电流大小正比于限流电容容量。采用半波整流时，每微法电容可得到电流（平均值）为：（国际标准单位）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=30mA如果采用全波整流可得到双倍的电流（平均值）为：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，此类电路全波整流虽电流稍大，但是因为浮地，稳定性和安全性要比半波整流型更差，所以用的更少。使用这种电路时，需要注意以下事项：1、未和220V交流高压隔离，请注意安全，严防触电！2、限流电容须接于火线，耐压要足够大（大于400V），并加串防浪涌冲击兼保险电阻和并放电电阻。3、注意齐纳管功耗，严禁齐纳管断开运行。采用电容降压电路是一种常见的小电流电源电路由于其具有体积小成本低电流相对恒定等优点也常应用于LED的驱动电路中。图一为一个实际的采用电容降压的LED驱动电路请注意大部分应用电路中没有连接压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管建议连接上因压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管能在电压突变瞬间( 如雷电大用电设备起动等 )有效地将突变电流泄放从而保护二级关和其它晶体管它们的响应时间一般在微毫秒级 。 电路工作原理电容C1的作用为降压和限流大家都知道电容的特性是通交流隔直流当电容连接于交流电路中时其容抗计算公式为XC = 1/2f C式中XC 表示电容的容抗f 表示输入交流电源的频率C 表示降压电容的容量。流过电容降压电路的电流计算公式为I = U/XC式中I 表示流过电容的电流U 表示电源电压XC表示电容的容抗在220V50Hz的交流电路中当负载电压远远小于220V时电流与电容的关系式为I = 69C 其中电容的单位为uF电流的单位为mA下表为在220V50Hz的交流电路中理论电流与实际测量电流的比较电阻R1为泄放电阻其作用为当正弦波在最大峰值时刻被切断时电容C1上的残存电荷无法释放会长久存在在维修时如果人体接触到C1的金属部分有强烈的触电可能而电阻R1的存在能将残存的电荷泄放掉从而保证人机安全。泄放电阻的阻值与电容的大小有关一般电容的容量越大残存的电荷就越多泄放电阻就阻值就要选小些。经验数据如下表供设计时参考D1 D4的作用是整流其作用是将交流电整流为脉动直流电压。C2C3的作用为滤波其作用是将整流后的脉动直流电压滤波成平稳直流电压压敏电阻( 或瞬变电压抑制晶体管 )的作用是将输入电源中瞬间的脉冲高压电压对地泄放掉从而保护LED不被瞬间高压击穿。LED串联的数量视其正向导通电压( Vf )而定在220V AC电路中最多可以达到80个左右。组件选择电容的耐压一般要求大于输入电源电压的峰值在220V,50Hz的交流电路中时可以选择耐压为400伏以上的涤纶电容或纸介质电容。D1 D4 可以选择IN4007。滤波电容C2C3的耐压根据负载电压而定一般为负载电压的1.2倍。其电容容量视负载电流的大小而定。下列电路图为其它形式的电容降压驱动电路供设计时参考在图 二 电路中可控硅SCR及R3组成保护电路当流过LED的电流大于设定值时SCR导通一定的角度从而对电路电流进行分流使LED工作于恒流状态从而避免LED因瞬间高压而损坏。在图三电路中C1R1压敏电阻L1R2组成电源初级滤波电路能将输入瞬间高压滤除C2R2组成降压电路C3C4L2及压敏电阻组成整流后的滤波电路。此电路采用双重滤波电路能有效地保护LED不被瞬间高压击穿损坏。图四 是一个最简单的电容降压应用电路电路中利用两只反并联的LED对降压后的交流电压进行整流可以广泛应用于夜光灯按钮指示灯要求不高的位置指示灯等场合。电容降压的工作原理并不复杂。他的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。例如，在50Hz的工频条件下，一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆。当220V的交流电压加在电容器的两端，则流过电容的最大电流约为70mA。虽然流过电容的电流有70mA，但在电容器上并不产生功耗，应为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率。根据这个特点，我们如果在一个1uF的电容器上再串联一个阻性元件，则阻性元件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。例如，我们将一个110V/8W的灯泡与一个1uF的电容串联，在接到220V/50Hz的交流电压上，灯泡被点亮，发出正常的亮度而不会被烧毁。因为110V/8W的灯泡所需的电流为8W/110V=72mA，它与1uF电容所产生的限流特性相吻合。同理，我们也可以将5W/65V的灯泡与1uF电容串联接到220V/50Hz的交流电上，灯泡同样会被点亮，而不会被烧毁。因为5W/65V的灯泡的工作电流也约为70mA。因 此，电容降压实际上是利用容抗限流。而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。 采用电容降压时应注意以下几点： 1 根据负载的电流大小和交流电的工作频率选取适当的电容，而不是依据负载的电压和功率。 2 限流电容必须采用无极性电容，绝对不能采用电解电容。而且电容的耐压须在400V以上。最理想的电容为铁壳油浸电容。 3 电容降压不能用于大功率条件，因为不安全。 4 电容降压不适合动态负载条件。 5 同样，电容降压不适合容性和感性负载。 6 当需要直流工作时，尽量采用半波整流。不建议采用桥式整流。而且要满足恒定负载的条件。 以上是电容降压工作原理的简单介绍。前些日子我曾再次提出一个问题，就是只用电阻和电容可以组成什么电路，进一步讲只用一个电阻和一个电容可以组成什么电路。此篇可以是一个回答，有兴趣的可以再想一想还能组成什么电路。其实电阻、电容和电感作为电子电路的基本元件，熟知它们的特性并灵活地应用它们是非常重要的。工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。例如，在50Hz的工频条件下，一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆。当220V的交流电压加在电容器的两端，则流过电容的最大电流约为70mA。虽然流过电容的电流有70mA，但在电容器上并不产生功耗，应为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率。根据这个特点，我们如果在一个1uF的电容器上再串联一个阻性元件，则阻性元件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。例如，我们将一个110V/8W的灯泡与一个1uF的电容串联，在接到220V/50Hz的交流电压上，灯泡被点亮，发出正常的亮度而不会被烧毁。因为110V/8W的灯泡所需的电流为8W/110V=72mA，它与1uF电容所产生的限流特性相吻合。同理，我们也可以将5W/65V的灯泡与1uF电容串联接到220V/50Hz的交流电上，灯泡同样会被点亮，而不会被烧毁。因为5W/65V的灯泡的工作电流也约为70mA。前篇有关电容降压工作原理简介文章是在看到论坛中有人问到关于电容降压原理的提问而写出来的。由于写的时候仓促一些，有些细节没有做过多地阐述，在此作一些补充。 1 我们在做电路时总希望整个电路只有一个公共参考点，即大家常说的接地点。当采用电容降压方式进行交直流转换时，如果采用桥式整流，试想在交流端和直流端能有一个公共参考点吗？从原理上讲只采用直流端的参考点是可以讲得通的。但这不是一个最安全的做法。当交流端的零线和火线接反的时候，直流端的参考点可能会有电。当采用半波整流时，我们可以保证交直流端的参考点都接到交流端的零线上，同时在与交流点连接是注意零线和火险的连接方向，可以保证相对安全一些。这在电路调试时尤其重要。因此我提到的只是不推荐使用桥式整流。 2 关于电容降压的允许使用最大功率的问题。从原理上讲应该没有限制。但是随着使用功率的加大，电容器的容量也要加大，当功率达到一定程度时电容器的体积和价格就不一定比使用变压器更合算、更安全。何况是用电容降压时负载从电网所取得有功功率只取决于阻性负载的大小，余下的是电容所作的无功功率。电流越大无功功率也就越大，这对电网的安全运行是极其不利的。有兴趣地可以画一个矢量图，计算一下有功功率和无功功率的比值。就可以得出电网的运行效率。但是在小功率运行时对电网的危害不大，更何况它可以简化电路，缩小电路的体积，因此在一定范围内还是有非常广泛的用途的。我所提到的不安全是从电网运行安全和用户使用安全两方面来考虑的。我认为:如果在电路中还是用感性和容性负载的话,那么将导致电路中无功功率的增加,从而使电网的效率大大降低.所以用电容降压不适合感性和容性负载.用电解电容降压是不行的，电解设计是有极性的，如果反向电压超过一定的值，这个电解就爆掉了。9